Expediente

Transcrição

Expediente

Expediente
A Revista Brasileira de Física Médica (RBFM)
é uma publicação editada pela Associação
Brasileira de Física Médica. Criada em 2005,
tem como objetivo publicar trabalhos originais
nas áreas de Radioterapia, Medicina Nuclear,
Radiologia Diagnóstica, Proteção Radiológica
e Dosimetria das Radiações, incluindo
modalidades correlatas de diagnóstico e terapia
com radiações ionizantes e não-ionizantes,
além de Ensino e Instrumentação em Física
Médica.
Os conceitos e opiniões emitidos nos artigos
são de inteira responsabilidade de seus autores.
É permitida a reprodução total ou parcial dos
artigos, desde que mencionada a fonte e
mediante permissão expressa da RBFM.
Corpo editoral
Editor Científico
Marcelo Baptista de Freitas – Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Editores Associados
Ana Maria Marques da Silva – Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS)
Denise Yanikian Nersissian – Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo
(IEE/USP)
Lorena Pozzo – Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN-CNEN)
Patrícia Nicolucci - Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto da Universidade de
São Paulo (FFCLRP/USP)
www.abfm.org.br/rbfm - [email protected]
Conselho editorial
Adilton de Oliveira Carneiro
Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão
Preto da Universidade de São Paulo (FFCLRP/USP)
Alessandro André Mazzola
Hospital Moinhos de Vento, Porto Alegre (RS)
Alessandro Martins da Costa
Faculdade de Filosofia Ciências e Letras de Ribeirão
Diretoria
Presidente
Cecília Maria Kalil Haddad
Vice-Presidente
Renato Di Prinzio
Secretário Geral
Renato Assenci Ros
Tesoureira
Vilma Aparecida Ferrari
Diretorias setoriais
Diretoria da Área de Medicina Nuclear
Lorena Pozzo
Diretoria da Área de Radiologia Diagnóstica
Marcia de Carvalho Silva
Diretoria da Área de Radioterapia
Edílson Lopes Pelosi
Secretários regionais
Região Sul
Alessandro André Mazzola
Região Centro-Sudeste
Carlos Malamut
Região Norte-Nordeste
Nilo Antônio Menezes
Endereço
Rua Brigadeiro Galvão, 262
Barra Funda
CEP 01151-000
São Paulo (SP), Brasil
www.abfm.org.br - [email protected]
PRODUÇÃO EDITORIAL
Alexandre Bacelar
Hospital de Clínicas de Porto Alegre (RS)
Caridad Borrás
School of Medicine and Health Sciences, Washington
University, USA
Carla Rachel Ono
Centro de Medicina Nuclear do Hospital das Clínicas da
Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo
(HC-FMUSP)
Carlos Eduardo de Almeida
Universidade Estadual do Rio de Janeiro (UERJ)
Carlos Malamut
Centro de Desenvolvimento de Tecnologia Nuclear,
Comissão Nacional de Energia Nuclear de Minas gerais
(CDTN/CNEN-MG)
Leonardo Paschino
Centro de Diagnóstico e Análises Clínicas, São Paulo (SP)
Letícia Lucente Campos Rodrigues
Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares,
Comissão Nacional de Energia Nuclear de São Paulo
(IPEN/CNEN-SP)
Linda Viola Ehlin Caldas
(IPEN/CNEN-SP)
Luiz Antonio Ribeiro da Rosa
Instituto de Radioproteção e Dosimetria, Comissão
Nacional de Energia Nuclear do Rio de Janeiro
(IRD/CNEN-RJ)
Cecil Chow Robilotta
Instituto de Física da Universidade de São Paulo (USP)
Cecília Kalil Haddad
Hospital Sírio Libanês, São Paulo (SP)
Martha Aurélia Aldred
Cláudio Hissao Sibata
East Carolina University, USA
Martin Eduardo Poletti
Cleber Nogueira de Souza
TomoTherapy Incorporated, USA
Dráulio Barros de Araujo
Edmário A.G. Costa
Radioterapia do Hospital São Rafael, Salvador (BA)
Elisabeth Mateus Yoshimura
Emico Okuno
Gabriela Hoff
Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
(PUCRS)
Gian-Maria A.A. Sordi
(IPEN/CNEN-SP)
Helen Jamil Khoury
Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)
Helvécio Correa Mota
East Carolina University, USA
Rua Bela Cintra, 178, Cerqueira César
São Paulo/SP - CEP 01415-000
Tel.: 55 11 2978-6686
www.zeppelini.com.br
Laura Natal Rodrigues
(IPEN/CNEN-SP)
Maria Inês Calil Cury Guimarães
Centro de Medicina Nuclear do Hospital das Clínicas da
Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo
(HC-FMUSP)
Gunther Drexler
Universidade Estadual do Rio de Janeiro (UERJ)
Uma empresa do Grupo ZP
Laura Furnari
Beneficência Portuguesa, São Paulo (SP)
Homero Lavieri Martins
Hospital A.C. Camargo, São Paulo (SP)
José Carlos da Cruz
Hospital Israelita Albert Einstein, São Paulo (SP)
José Willegaignon de Amorim de Carvalho
Centro de Medicina Nuclear (HC-FMUSP)
Michael Stabin
Vanderbilt University, USA
Oswaldo Baffa Filho
Faculdade de Filosofia Ciências e Letras de Ribeirão
Paulo Roberto Costa
Regina Bitelli Medeiros
Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Ricardo Tadeu Lopes
Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e
Pesquisa de Engenharia, Universidade Federal do Rio de
Janeiro (COPPE/UFRJ)
Simone Kodlulovich Dias
Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)
Tânia Aparecida Correia Furquim
Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de
São Paulo (IEE/USP)
Teógenes Augusto da Silva
Centro de Desenvolvimento de Tecnologia Nuclear,
Comissão Nacional de Energia Nuclear de Minas Gerais
(CDTN/CNEN-MG)
Thomaz Ghilardi Netto
Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da
Universidade de São Paulo (FMRP/USP)
Walter Siqueira Paes
Serviço de Engenharia de Segurança e Medicina do
Trabalho da Universidade de São Paulo (USP)
Sumário
Sumário
Editorial
219
Ao mestre Bitelli, com carinho...
Thomaz Bitelli, 4 de janeiro de 1927 – 09 de setembro de 2011
Artigo de Revisão
221
Dosimetria por ressonância magnética eletrônica
Electron magnetic resonance dosimetry
Jorge A. Gómez, Angela Kinoshita, Felipe Chen, Eder J. Guidelli, Amanda B. Rech, Guilherme Alves, Oswaldo Baffa
Artigos Originais
233
Simulated intensity profiles for cylindrical objects in magnification mammography:
the effect of the spectrum
Simulação de perfis de intensidade de objetos cilíndricos em mamografia com amplificação:
o efeito do espectro
Karla-Denaly Palma-Alejandro, Alberto Valdeolivas, Tatiana Alieva, Margarita Chevalier, Eduardo Guibelalde, María-Ester Brandan
239
Análise dos efeitos da filtração adicional em feixes de raios X a partir
dos cálculos de energia média por fóton em espectros de raios X
Analysis of the additional filtration effects in X-ray beams from the calculation of
average energy for photon in X-ray spectra
Rodrigo F. Lucena, Maria da Penha A. Potiens
245
O uso de ilustrações no ensino e no setor de radiologia como uma proposta
para construção dos conceitos de física radiológica e radioproteção
The use of illustrations in teaching and the department of radiology as a proposal for
construction of the concepts of radiological physics and radiation protection
Leandro C. Luiz, Luís Fernando de Oliveira, Rafaela T. Batista
Associação Brasileira de Física Médica®
217
Editorial
Revista Brasileira de Física Médica.2011;5(3):219-20.
Ao mestre Bitelli, com carinho...
Thomaz Bitelli, 4 de janeiro de 1927 – 09 de setembro de 2011
O
Professor Thomaz Bitelli começou sua vida profissional na Divisão Health Physics, em 1957, no antigo Instituto de Energia Atômica (IEA, hoje Comissão
Nacional de Energia Nuclear do Instituto de Pesquisas
Energéticas e Nucleares – IPEN), em São Paulo, levado
pelo Professor Rômulo Ribeiro Pieroni. Iniciou como estagiário desse instituto, permanecendo assim entre 1957
e 1958. Foi uma das 17 pessoas que assistiram a primeira criticalização de um reator nuclear no hemisfério sul, o
reator nuclear IEA-R1.
Em 1959, por indicação do saudoso Professor Abrahão
de Moraes, começou a trabalhar na Divisão de Física e
Higiene das Radiações do Centro de Medicina Nuclear da
Universidade de São Paulo (USP), lá permanecendo até
1970, na condição de chefe da Divisão de Física e organizador de inúmeros cursos na área de Higiene e Dosimetria
das Radiações.
O Centro de Medicina Nuclear tinha, em sua programação, cursos internacionais que se realizavam anualmente e,
entre os mais procurados por profissionais de toda América
Latina, além dos brasileiros, destacavam-se o de Higiene
das Radiações e Proteção Radiológica e de Metodologia
de Radioisótopos. Foram mais de 10 anos realizando cursos de especialização e pós-graduação por ano.
Também nas décadas de 1960 e 1970, assumiu a titularidade das disciplinas Introdução a Física Nuclear
e Dosimetria e Higiene das Radiações no curso de
Bacharelado em Física da Universidade Mackenzie. A última disciplina citada foi por ele criada, sendo o berço do que
hoje se chama de Física Médica, e serviu de primeiro contato e porta de entrada para inúmeros profissionais de renome
que hoje labutam na aplicação da Física à saúde humana.
Nesse mesmo esteio, o Professor Thomaz Bitelli ajudou a criar, em 1969, a então Associação Brasileira de
Físicos em Medicina, hoje Associação Brasileira de Física
Médica (ABFM), sendo seu primeiro presidente no biênio
1969–1971.
A ABFM foi criada em 25 de agosto 1969 com alguns
poucos físicos e promissores jovens do curso de Física do
Mackenzie, após visita e sugestão do Dr. John Cameron,
na época Presidente da Associação Americana de Física
Médica, com apoio do Dr. Tede Eston, então diretor do
219
Medeiros RB
Centro de Medicina Nuclear da USP, e do Professor
Shigueo Watanabe.
Após 1970, o Professor Bitelli se dedicou ao ensino
nas áreas de graduação, especialização e pós-graduação
no campo da Higiene e da Dosimetria das Radiações a
profissionais não só da área da Saúde, mas também da
industrial, qualificando profissionais na área de controle de
qualidade nos chamados ensaios não destrutivos.
Foi professor da graduação do curso de Física e de
Engenharia durante 38 anos na Universidade Mackenzie e
26 anos na Universidade de Mogi das Cruzes (UMC). Foi
ainda professor da Faculdade de Medicina da Organização
Santamarense de Educação e Cultura (OSEC) da Escola
Paulista de Medicina (EPM), e de outras tantas com menor
participação.
Em 50 anos de atividades na área da Física (19532003), o mestre Bitelli, como era conhecido, mesmo apos
sua aposentadoria, passou a coordenar cursos de especialização, muitos deles patrocinados pela Comissão
Nacional de Energia Nuclear e pela Associação Brasileira
de Ensaios não Destrutivos (ABENDE).
220
Sempre expondo de forma didática assuntos relativamente complexos, o Professor Thomaz Bitelli procurou passar às dezenas de profissionais que formou,
em seus quase 50 anos de dedicação, a ideia de que
o emprego da radiação pode ser desastroso nas mãos
de pessoas despreparadas, mas que, se na de profissionais competentes, pode realizar verdadeiros prodígios, beneficiando, assim, de forma extraordinária, toda
a sociedade.
Casado durante 62 anos, pai de 4 filhos e avô de 10
netos, deixou para a família, amigos e colegas o exemplo
de competência, ética, dinamismo, positivismo e generosidade, traços marcantes de sua personalidade nos 84
anos que esteve entre nós.
Docente do Departamento de Diagnóstico por Imagem
da Escola Paulista de Medicina da Universidade Federal
de São Paulo (EPM-UNIFESP)
[email protected]
Artigo de Revisão
Dosimetria por ressonância
magnética eletrônica
Electron magnetic resonance dosimetry
Jorge A. Gómez1, Angela Kinoshita1,2, Felipe Chen1,3, Eder J. Guidelli1, Amanda B. Rech1,
Guilherme Alves1, Oswaldo Baffa1
Grupo de Ressonância Magnética Aplicada, Departamento de Física da Faculdade de
Filosofia Ciências e Letras da Universidade de São Paulo (USP) – Ribeirão Preto (SP), Brasil.
2
Universidade do Sagrado Coração (USC) – Bauru (SP), Brasil.
3
Centro de Ciências Naturais e Humanas da Universidade Federal do ABC (UFABC) – Santo André (SP), Brasil.
1
Resumo
A Ressonância Magnética Eletrônica (RME) tem sido utilizada como método dosimétrico utilizando diversos materiais, e vem mostrando seu grande
potencial em aplicações médicas e industriais, tais como na dosimetria retrospectiva em casos de acidentes radiológicos e como método padrão de
medida de altas doses de radiação na indústria de alimentos. Este artigo apresenta uma introdução dos princípios físicos da RME e sua aplicação na
dosimetria das radiações ionizantes, através de uma completa revisão dos trabalhos sobre dosimetria por RME realizados desde 1992 pelo nosso
grupo de pesquisa e por outros grupos brasileiros. Espera-se informar à comunidade de física médica brasileira sobre essa técnica dosimétrica e
com isso fomentar possíveis colaborações entre físicos médicos que atuam na clínica e laboratórios de pesquisa.
Palavras-chave: dosimetria, espectroscopia de ressonância de spin eletrônica, alanina, esmalte dentário.
Abstract
Electron Magnetic Resonance (EMR) has been used as a dosimetric method using various materials, showing its great potential in many medical
and industrial applications such as in dose assessments in case of radiological accidents and standard method of measurement of high doses of
radiation in the food industry. This work provides an introduction to the physical principles of RME and its application in dosimetry of ionizing radiation
through a complete review of dosimetry studies on RME made since 1992 by our research group and other groups in Brazil. Expecting to inform the
Brazilian medical physics community about this dosimetry technique hoping to foster collaborations between medical physicists who work in clinical
and research laboratories.
Keywords: dosimetry, electron spin resonance spectroscopy, alanine, dental enamel.
Introdução
A dosimetria das radiações ionizantes utilizando a técnica de ressonância magnética eletrônica (RME), também
conhecida como ressonância paramagnética eletrônica (RPE) ou ressonância de spin eletrônico (RSE), é um
método dosimétrico amplamente explorado e que vem
mostrando seu grande potencial em diversas aplicações
médicas e industriais tais como em avaliações de dose em
caso de acidentes radiológicos e como método padrão
de medida de altas doses de radiação na indústria de alimentos. Inclusive, na atualidade, a RME é a única técnica
experimental capaz de realizar dosimetria retrospectiva de
forma não destrutiva, usando integrantes do corpo (dentes, ossos, unhas, cabelos) como dosímetros.
O grupo de pesquisa de Ressonância Magnética
Aplicada1, pertencente ao Departamento de Física da
Faculdade de Filosofia Ciências e Letras de Ribeirão Preto
da Universidade de São Paulo (USP), tem como uma de
suas principais linhas de pesquisa a dosimetria das radiações ionizantes utilizando a RME. Apesar de o grupo ter
sido criado formalmente somente em 2006, este grupo
de pesquisa vem desenvolvendo estudos na área de dosimetria por RME desde o ano de 19921-25. Em todos estes trabalhos, a RME tem sido utilizada para estudar as
propriedades dosimétricas de diversos materiais, procurando: i) avaliar e/ou desenvolver novos materiais a serem
utilizados como dosímetros; ii) realizar uma dosimetria
retrospectiva aplicada à datação; iii) estudar a aplicação
da dosimetria de RME com novos materiais em casos de
Grupo de Pesquisa Certificado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT), Brasil.
Correspondência: Jorge A. Gómez e Oswaldo Baffa – Departamento de Física – Faculdade de Filosofia Ciências e Letras de Ribeirão Preto – Universidade
de São Paulo – Avenida Bandeirantes, 3.000 – CEP 14040-901 – Ribeirão Preto (SP), Brasil – E-mail: [email protected] / [email protected]
1
221
Gómez JA, Kinoshita A, Chen F, Guidelli EJ, Rech AB, Alves G, Baffa O
acidentes radiológicos; e iv) otimizar a sensibilidade de
dosímetros. Assim, os estudos realizados por este grupo
de pesquisa têm sido focados nas propriedades dosimétricas da alanina, esmalte dental, sacarose, ossos, peixes,
conchas fósseis, ossos humanos, esterilização de cortes
de frango, adoçantes, dentes restaurados, goma arábica
e cabelo humano1-25. Existem outros grupos no Brasil que
também realizam pesquisas nessa área: Instituto de Física da
USP (IFUSP)26-36, Instituto de Pesquisas Nucleares (IPEN)27-36,
Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF)37-43, Instituto
Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de
Engenharia-Universidade Federal do Rio de Janeiro (COPPEUFRJ)37,39-42,44 e, mais recentemente, no Departamento de
Energia Nuclear da Universidade Federal de Pernambuco
(UFPE)45. As referências associadas a esses grupos são
uma amostra dos trabalhos realizados pelos mesmos e
poderão informar o leitor do que tem sido feito e motivá-lo
a um contato.
O presente artigo pretendeu rever os princípios físicos
que levam a entender o fenômeno da RME e sua posterior
aplicação em dosimetria, assim como também revisar os
progressos nas pesquisas de dosimetria por RME realizados por nosso grupo de pesquisa.
Princípios físicos da ressonância de spin
eletrônico
Paramagnetismo eletrônico
A magnetização na matéria surge da circulação de carga
em escala atômica, que está associada diretamente com
o momento dipolar magnético µ . De fato, classicamente
em um material magnético em escala atômica é possível verificar a existência de pequenas correntes provocadas por elétrons orbitando ao redor do núcleo atômico e
elétrons rotacionando em seus próprios eixos.
Macroscopicamente, esses laços de corrente elétrica
são tão pequenos, que a entidade básica que os representa em estudos magnéticos é o que conhecemos
como dipolo magnético. Tipicamente, estes dipolos
magnéticos anulam-se mutuamente devido às orientações aleatórias dos átomos. Mas, na presença de um
campo magnético aplicado, cada dipolo magnético tende a se alinhar em certa direção, e o meio (material) fica
magnetizado ou magneticamente polarizado. Na presença de um campo magnético, os dipolos magnéticos experimentam um torque mecânico, portanto, a direção
destes dipolos magnéticos será, por definição, a direção
do campo magnético H , sempre que o dipolo seja pequeno e fraco o suficiente para não perturbar o campo
existente. A magnitude deste torque mecânico N , exercido sobre o dipolo magnético µ é dada por: N= µ x B .
Este torque explica o paramagnetismo eletrônico,
quando tende a alinhar o dipolo magnético na direção
do campo. Dado que cada elétron constitui um dipolo
magnético, poderíamos esperar que o paramagnetismo
fosse um fenômeno universal. Mas, as leis da mecânica
222
quântica, em particular o princípio de exclusão de Pauli,
nos dizem que os elétrons em um dado átomo se encontram em pares com spins opostos, neutralizando o torque
do par eletrônico. Como resultado, o paramagnetismo
ocorre em átomos ou moléculas com um número ímpar
de elétrons, em que o elétron desemparelhado é alinhado,
sob efeito do torque magnético. Porém, este alinhamento
está longe de ser completo devido às flutuações térmicas, que provocam colisões aleatórias tendendo a destruir
esse ordenamento.
Cada elétron tem associado um dipolo magnético µ
definido em termos de seu momento de spin s e de seu
momento angular orbital l . Os momentos de spin e os
momentos angulares es- tão acoplados de várias formas
em átomos diferentes. O esquema de acoplamento mais
comum é o acoplamento de Russell-Saunders, no qual os
vários vetores l1,l2,...ln de diferentes elétrons se combinam
formando um vetor resultante L , e os vários vetores de
spins s1,s2,...sn se combinam formando o vetor resultante
s . Desta forma, o acoplamento de Russell-Saunders define que o momento dipolar magnético µ associado a “n”
elétrons está associado aos vetores L e S da seguinte
forma: µ = µL+ µn .
Esta é a forma mais geral que o vetor µ pode ter
em uma simetria esférica, dado que fisicamente possui
apenas duas componentes de carga presentes resultantes do movimento orbital e do spin. O vetor µL representa o momento magnético dipolar orbital e o vetor
µs representa o momento magnético dipolar de spin,
tal que: µL= -βL e µs= -geβS , onde o sinal negativo é
produto da carga do elétron, β é o magnéton de Bohr
β=
eh
2mec é o fator de desdobramento espectroscópico
do elétron.
Através da interação de seus momentos magnéticos dipolares associados µL e µs , os vetores L e S
são acoplados e formam o vetor de momento angular
total J (J = L+S) . A energia do acoplamento entre L e S
é: E = λ L ∙ S , em que λ é a constante de acoplamento
spin–órbita. Assim, quando um campo magnético H é
aplicado, o dipolo magnético µ tem uma energia de interação (Eq. 1).
E = −μ∙H = −(μL + μs)∙H = β(L + geS)∙H (1)
Ressonância magnética eletrônica
A ressonância magnética eletrônica (RME) estuda as transições de dipolos magnéticos de origem eletrônica, diferentemente da ressonância magnética nuclear (RMN),
que estuda a ressonância magnética utilizando dipolos
magnéticos nucleares. As transições de dipolos magnéticos, induzidas por campos magnéticos aleatoriamente
oscilantes, são transições produzidas por excitações térmicas de outros graus de liberdade do sistema, tais como
vibração ou translação. Estes mecanismos constituem
os processos conhecidos por relaxação spin–rede. Se o
sistema paramagnético está em equilíbrio térmico, os níveis de energia mais baixos do sistema magnético estarão
majoritariamente ocupados, e, portanto, eles absorverão,
majoritariamente, a energia dos campos oscilantes.
Na RME, o desdobramento dos níveis de energia de
um sistema paramagnético (níveis de energia Zeeman)
é produzido pela aplicação de um campo magnético H
. Assim, na presença deste campo magnético, os níveis de energia de um elétron, com momento angular de
spin S = S , são separados em 2S + 1 níveis energéticos
Zeeman. O elétron é um férmion com S = ½ , assim ele
possui dois níveis energéticos Zeeman diferentes E+ e E-,
denotados tradicionalmente por ms= +1/2 e ms= – 1/2,
respectivamente. O sinal + denota o momento magnético
de spin com sentido paralelo ao campo magnético aplicado H , e o sinal – com sentido antiparalelo. ms corresponde
à projeção do spin na direção do campo magnético H .
Assim, utilizando a expressão da energia de interação de
um dipolo magnético quando um campo magnético é aplicado, Eq. 2, e desprezando o termo de momento angular,
os dois níveis do elétron diferem em energia:
1 βH = g βH
ΔE = E+ − E− = +−1 geβH − −−g
e
2 e
2
(2)
O fator de desdobramento espectroscópico do elétron ge é chamado comumente de fator-g. Desta forma,
as transições de dipolos magnéticos entre os níveis de
energia Zeeman podem ser induzidas utilizando radiação
eletromagnética de frequência ν, desde que tenha um
campo magnético associado perpendicular ao campo H
que produz o desdobramento, e que cumpra a igualdade:
ΔE=hv. Portanto, para um determinado valor de campo
magnético H que produz o desdobramento dos níveis de
energia Zeeman, e para uma determinada radiação eletromagnética de frequência ν, a condição de ressonância
das transições de dipolos magnéticos de origem eletrônica é dada pela Eq. 3.
hv = geβH1 (3)
Energia
E
E0
Em equilíbrio térmico, os níveis Zeeman são ocupados de acordo com a distribuição de Boltzmann:
∆E
N+
KT
= e , em que N+ e N_ são as populações de spins
N−
B
nos estados ms = +1/2 e ms = –1/2, respectivamente. Esta
situação de equilíbrio térmico pode ser alterada quando, sobre
o sistema, é aplicado um campo oscilante de micro-ondas de
frequência ν que satisfaça a condição de ressonância entre os
níveis Zeeman dada pela Equação 3.
Em um experimento de RME, as condições de ressonância são atingidas aplicando uma varredura de campo magnético H=(t) para produzir o desdobramento dos
níveis de energia Zeeman do sistema paramagnético, e
utilizando uma radiação de micro-ondas de frequência ν,
constante e perpendicular a H=(t) , de forma a sintonizar
um valor do campo magnético H = (t˙) necessário para
satisfazer a condição de ressonância: hv = geβH. Assim, a
detecção do sinal espectroscópico de RME de um material é possível através da medida da variação na absorção
da radiação de micro-ondas de frequência ν constante
aplicada para provocar a ressonância. Esta medida é realizada por um diodo detector de micro-ondas, e o sinal
de absorção obtido pode ter uma forma de uma curva
Gaussiana ou Lorentziana, dentre outras, onde o valor
da integral desta curva é proporcional à concentração de
spins que produz este sinal.
Para se aumentar a sensibilidade da detecção, o campo magnético H=(t) é modulado e o sinal é detectado
utilizando-se um amplificador Lock-in. Isso faz com que
o sinal de RME que é detectado seja a primeira derivada desta curva de absorção. A seguir, como exemplo, se
considera um sistema isolado com spins S=1/2, isto é,
elétrons sem interações com os spins dos núcleos atômicos. Assim, quando produzido o experimento de RME, e o
valor do campo magnético aplicado seja H = (t˙) = H , este
sistema satisfará a condição de ressonância: hv=geβH. A
Figura 1 mostra como é obtido o sinal de RME para o sistema descrito anteriormente.
E+= E0 + 1 geβH
2
ΔHpp
hv
ΔE = E+– E− = geβH
E−= E0 − 1 geβH
2
App
H
H Campo Magnético
Figura 1. Ressonância magnética eletrônica de um sistema com spin 1/2: desdobramento eletrônico Zeeman e sinal de RME.
223
Como mostra a Figura 1, o sinal de RME de um sistema de spins S=1/2 pode ser caracterizado por um determinado valor do campo magnético da ressonância H, a
amplitude pico a pico do sinal App, e o valor da largura de
linha pico a pico ΔApp. A medida da intensidade do sinal
de RME, ou seja, a medida de concentração de spins que
produz este sinal é associada ao valor da dupla integral
deste sinal ou à medida da amplitude pico a pico do sinal
App, que em certas condições, é diretamente proporcional
à concentração de centros paramagnéticos.
Varias frequências de micro-ondas são utilizadas nos
espectrômetros de RME: banda L (ν~1GHz), banda S
(ν~2 GHz), banda-X (ν ~ 9,45 GHz), banda-K (ν~24 GHz),
banda Q (ν~36 GHz) e banda W (ν~95 GHz). Esses equipamentos permitem que se realizem medidas que podem
resultar em uma maior sensibilidade e/ou resolução espectrais. A utilização de frequências de microondas mais
altas que a banda-X, como as bandas K, Q e W, produz
maior resolução das linhas dos espectro RME, melhorando a razão sinal-ruído do espectro. Isso porque a aplicação de um campo magnético mais intenso, aumenta
a separação entre os níveis de energia. Dessa forma, o
espectro se torna mais resolvido e detalhado, melhorando
a acurácia nas medidas de amplitudes, da largura de linha
e do fator g.
Radiações com energia suficiente podem ionizar a matéria, extraindo os elétrons de seus estados de ligação
atômicos. Estes elétrons desemparelhados podem ser
armadilhados por impurezas ou defeitos inerentes do material, formando átomos e/ou moléculas com excesso e
deficiência de elétrons quase estáveis. É fácil observar que
a produção de elétrons desemparelhados no material será
função da quantidade de energia depositada, e, portanto,
uma medida da concentração desses elétrons desemparelhados pode ser utilizada como uma medida da energia
depositada pela radiação no meio, ou seja, como medida
da dose absorvida. É neste contexto que a RME aparece como uma técnica a ser utilizada para quantificar dose
absorvida, devido a sua capacidade de detectar espécies
com elétrons (spins) desemparelhados.
Desta forma, como a dosimetria por RME quantifica a
dose absorvida através do monitoramento de elétrons desemparelhados que são gerados ou destruídos pela radiação
ionizante. A curva dose-resposta de um material utilizando
esta técnica será construída com os valores da intensidade
do espectro de RME para cada dose, ou seja, pelas medidas da amplitude pico a pico App ou pelas medidas da dupla
integral do sinal. Portanto, a curva dose-resposta será como
mostrado na Figura 246.
A Figura 2 mostra que quando ocorre a formação de
elétrons desemparelhados, a intensidade I do espectro
de RME, é linearmente proporcional à dose absorvida D e
224
ao tempo de irradiação t. Assim, a curva dose-resposta é
descrita simplesmente por I(t) = cDt, onde c é uma constante. Para se aplicar esta técnica em dosimetria retrospectiva, a dose equivalente DE é determinada por irradiações aditivas.
Quando um material apresenta uma curva dose-resposta como a mostrada na Figura 2, é esperado que ele
seja um bom dosímetro por RME. Porém, ele também
deve apresentar estabilidade e sensibilidade, que dependerão do tempo de vida dos radicais originados pela radiação, das doses depositadas e da energia da radiação.
A seguir é apresentada uma revisão dos trabalhos realizados por nosso grupo de pesquisa, nos quais a RME foi
utilizada para o estudo das propriedades dosimétricas de
alanina, esmalte dental e outros materiais alternativos, tais
como sacarose, aminoácidos, ossos, adoçantes, goma
arábica e cabelo humano.
Dosimetría de RME de alanina
O ácido 2-aminopropanóico comumente conhecido por
alanina é um aminoácido essencial que participa da biossíntese molecular. A Figura 3 mostra como sua estrutura
molecular é composta por um grupo carboxílico (COOH),
um grupo amino (NH2), um grupo metil (CH3) e um átomo
de hidrogênio, todos ligados a um átomo de carbono central. O grupo metil é o responsável por diferenciá-la dos
demais aminoácidos, fazendo da alanina o menor e mais
simples aminoácido.
A alanina possui estrutura cristalina com célula unitária
ortorrômbica formada por quatro moléculas47. A interação
da radiação ionizante com as moléculas de alanina desencadeia uma série de reações que dão origem a radicais
com centros paramagnéticos48. O radical paramagnético
mais estável corresponde à quebra da ligação entre o grupo NH2 do restante da molécula48. Dessa forma, a presença de um elétron desemparelhado junto ao carbono
central é o que lhe confere propriedades paramagnéticas
e é responsável pelo surgimento da linha central do espectro, como mostrado na Figura 4. As linhas adjacentes
são decorrentes de interações hiperfinas do elétron desemparelhado com os quatro átomos de hidrogênios presentes no radical CH3–C•H–COO-. Assim, o espectro de
RME característico da alanina irradiada consiste em uma
linha central de maior amplitude e quatro linhas laterais de
menor intensidade3.
Desta forma, os centros paramagnéticos assim criados podem ser detectados mediante os correspondentes espectros de RME. Particularmente, a técnica de dosimetria RME com alanina baseia-se na determinação da
concentração de elétrons desemparelhados produzidos
pela interação da radiação ionizante com as moléculas
do aminoácido alanina49. Basicamente, consiste no registro do espectro de RME (sinal do primeiro harmônico-1h) da alanina irradiada (Figura 4) em determinadas
condições experimentais. Para propósitos de dosimetria, a amplitude h da linha central do espectro pode ser
correlacionada diretamente com a dose de radiação e
DE
)]
(D
t/
I[
1+
H3 N
C
C
I=
CH3
I0
Figura 2. Dosimetria por ressonância magnética eletrônica utilizando o incremento da intensidade do sinal após irradiação.
Adaptada de Ikeya46.
interpreta-se como a “leitura” do dosímetro50. Para um
determinado intervalo de dose, a variação da amplitude h
com a dose apresenta uma relação linear (Figura 5). Para
alanina, o comportamento linear da curva dose-resposta
se estende desde alguns poucos Gy até aproximadamente 100 kGy e, acima deste valor, a curva é sublinear
alcançando uma região de saturação passando por um
máximo em ~1000 kGy50.
Além de mostrar este comportamento linear num amplo intervalo de dose, a alanina possui outras qualidades
que a fazem um material dosimétrico adequado: resposta
independente da energia da radiação acima de 100 keV,
e independência com a taxa de dose50. Já no começo
dos anos 80, a Agência Internacional de Energia Atômica
(IAEA – International Atomic Energy Agency) escolheu a
alanina, dentre vários tipos de dosímetros, para usá-la no
programa de padronização de doses altas devido às seguintes qualidades: pouco decaimento do sinal de RME
com o tempo (estabilidade temporal); os dosímetros não
requerem nenhum tratamento químico nem térmico antes
e depois da irradiação; o sinal não é destruído depois do
registro do espectro, permitindo guardar os dosímetros
para uma reavaliação posterior51.
Na atualidade, a dosimetria RME com alanina é uma
técnica amplamente aceita para a dosimetria de altas doses (da ordem de kGy), como aquelas usadas nos processos de irradiação de alimentos e esterilização de produtos
médicos52-54. Esta técnica também tem sido testada comparando-a com outras técnicas dosimétricas na radioterapia14,55-60. Apesar disso, pesquisas têm sido realizadas
com outros materiais que se mostram mais sensíveis que
a alanina. Exemplos destes materiais são: 2-metil-alanina,
sulfatos e lactatos de lítio e magnésio, tartarato de amônio,
ácidos malônico e sulfanílico, formatos de amônio, lítio e
magnésio, ditionato de lítio60-66. Minidosímetros de 2-metil-alanina junto com um espectrômetro de RME operando
8
DL - alanina
6
4 irradiada com 20 Gy
2
h
0
-2
-4
-6
-8
-10
-12
320
325
330
335
315
Campo Magnético (mT)
Sinal de RPE (10-5 V)
Dose
Figura 3. Estrutura molecular da alanina, um aminoácido empregado para dosimetria das radiações ionizantes que é equivalente ao tecido.
Figura 4. Espectro ressonância magnética eletrônica da alanina
irradiada. As linhas tracejadas mostram as cinco linhas do espectro. A amplitude pico a pico da linha central (h) correlaciona-se
diretamente com a dose.
6 Curva de calibração
5
Amplitude h (10-5 V)
DE
OH
cD
t
0
I=
Intensidade RME
O
4
3
2
1
0
0
5
10
15
Dose de radiação (Gy)
20
Figura 5. Curva de calibração mostrando uma relação linear
entre a amplitude (h) e a dose de radiação.
225
em banda-K, já foram testados na dosimetria de campos
pequenos usados em radiocirurgia17.
Assim, pesquisas têm sido realizadas adicionando-se
materiais como dopantes em minidosímetros de alanina,
buscando uma melhora de sua sensibilidade19. A adição
de iodeto de potássio (KI) em L-alanina, em pequenas proporções (5, 10 ou 15%), aumentou a produção de radicais
livres quando irradiados com raios X de baixas energias,
aumentando a sensibilidade do dosímetro19. A adição de
iodeto de chumbo em diferentes proporções também foi
testada e as amostras foram irradiadas com diferentes
energias de raios X e com cobalto-6020. A sensibilidade
dos dosímetros aumentou à medida que foi aumentada a
quantidade do material dopante, apresentando um sinal
de maior intensidade quando utilizado uma concentração
de 15% de KI . Para fótons de raios X com energia efetiva
em torno de 50 keV, o aumento na intensidade do sinal,
com relação aos dosímetros não dopados e irradiados
em cobalto-60, foi de 2,2, de 3,4 e de 4,5 vezes para as
amostras contendo 5, 10 e 15% de KI19.
Esses resultados podem ser explicados pelo fato de
que a presença dos iodetos em meio à alanina promove um
aumento do coeficiente de absorção fotoelétrico, aumentando assim a ocorrência desse fenômeno. Dessa forma,
os elétrons ejetados pelo efeito fotoelétrico possuem energia cinética suficiente para produzir outros radicais livres em
sua interação com a molécula de alanina, além do radical já
produzido diretamente pela interação com os fótons.
Esses estudos realizados possibilitaram então conclusões importantes a respeito da inserção de materiais
dopantes em dosímetros de alanina. De acordo com a
literatura, a produção de radicais livres na alanina é devido às interações diretas entre os fótons e as moléculas
de alanina. A presença de dopantes com um alto número
atômico promove então a liberação de um grande número
de elétrons quando fótons de baixa energia incidem na
amostra19. Estes elétrons liberados são então responsáveis pelo desencadeamento de uma série de reações químicas envolvidas na formação de radicais livres na alanina.
Infelizmente, este ganho de sensibilidade implica na redução de sua equivalência ao tecido20.
A aplicação de dosímetros de alanina pode ser encontrada desde procedimentos de radioterapia a irradiação
de alimentos. Um exemplo disso foi a utilização de dosímetros de alanina no controle de qualidade dos procedimentos de irradiação de bolsas sangue3. A dose calculada
no centro da bolsa de sangue era 20 Gy. As doses, mínima e máxima, foram de 14 e 23 Gy, respectivamente, e a
dose média foi de 18±2 Gy com uma variância de 11,1%3.
Assim, os dosímetros de alanina demonstraram ser de
fácil manuseio, boa precisão e sensibilidade adequada
para esta aplicação, assim como no caso de irradiação
de alimentos9.
Dosimetria de RME com minidosímetros de alanina
Convencionalmente, a dosimetria RME com alanina é
realizada usando um espectrômetro de RME operando
226
em banda-X50-57. Como consequência, pode-se utilizar
dosímetros com dimensões de 4,5 mm de diâmetro e
entre 3–10 mm de altura, e com uma massa na faixa de
60–200 mg. Este sistema tem permitido detectar sinais
de RME de dosímetros irradiados com doses de até 1 Gy
com uma boa relação sinal/ruído, permitindo à aplicação
destes dosímetros na radioterapia convencional, onde são
utilizados campos grandes de radiação (10x10 cm2)50-57.
Entretanto, essas dimensões usuais são relativamente
grandes, dependendo da aplicação a ser dada, conforme
descrito a seguir.
O desenvolvimento constante de novos procedimentos de irradiação de tumores, que buscam poupar os
tecidos sadios adjacentes, leva ao surgimento de novas
técnicas de tratamento na radioterapia tais como radioterapia com intensidade modulada do feixe (IMRT – Intensity
Modulated Radiotherapy) e radiocirurgia. Estas técnicas
têm por característica a utilização de feixes de radiação de
alta energia e campos pequenos de radiação (<4x4 cm2).
Esta última característica obriga a realizar a dosimetria
com dosímetros de tamanho milimétrico devido à presença de um alto gradiente de dose e à falta de equilíbrio eletrônico lateral. Foram Mack et al.60 os primeiros a reportar
o uso de minidosímetros (raio e altura de 1 mm) de alanina
na dosimetria em radiocirurgia. Porém, para se conseguir
detectar um sinal no espectrômetro de banda-X, eles tiveram a necessidade de irradiar os minidosímetros com
doses mínimas de 150 Gy, o que tornou inviável a aplicação prática da dosimetria de RME de alanina em campos
pequenos de radiação.
Com o intuito de vencer esse obstáculo, demonstramos o uso de minidosímetros de alanina junto com um
espectrômetro de RME operando em banda-K, tornando
possível a aplicação da dosimetria de RME de alanina na
dosimetria de campos pequenos de radiação. Apesar dessa ideia ter surgido em meados de 2001, o primeiro artigo
nesta área foi publicado no ano de 200511. Neste trabalho foram elaborados minidosímetros de DL-alanina com
policloreto de vinil (PVC) em proporção de alanina/PVC de
40/60%. As dimensões nominais desses minidosímetros
foram de 1,5 mm diâmetro com 2,5 mm altura e, massa de
aproximadamente 5 mg. Com o espectrômetro banda-K foi
possível detectar sinais correspondentes a doses da ordem
de 5 Gy11. Este minidosímetro foi usado para determinar o
perfil do feixe de um campo 3x3 cm2 num feixe de raios X
gerado com 10 MV.
Posteriormente, para diminuir ainda mais o limite inferior de detecção e melhorar a exatidão na determinação
da dose, os minidosímetros de DL-alanina/PVC foram
substituídos por minidosímetros de L-alanina/parafina
e 2-metil-alanina/parafina na proporção em ambos de
80/20% e com dimensões nominais de 1 mm de diâmetro e 3 mm de altura, com massa entre 3–4 mg. Com
esses dois tipos de minidosímetros e usando o espectrômetro de banda-K, foi possível detectar doses tão baixas
quanto 0,5 Gy16. Esses minidosímetros foram utilizados
para determinar o fator de campo e perfil do feixe para
campos pequenos (por exemplo: 0,5x0,5 cm2 e 1x1 cm2)
com um feixe de raios X de 6 MV14-17.
Outra área onde a dosimetria de RME com alanina
ainda não tem sido aplicada é na dosimetria em radiodiagnóstico, a qual envolve o uso de feixes de fótons de
baixa energia (entre 20–60 keV). Sabe-se que a sensibilidade da alanina pura diminui cerca de 40% para fótons
com energias menores de 100 keV em relação à sensibilidade para a radiação produzida por uma fonte de cobalto-6049. Com o propósito de melhorar a sensibilidade da
alanina aos fótons de baixa energia, minidosímetros de
L-alanina com polivinil álcool (PVA) foram dopados com
iodeto de potássio (KI) em diferentes proporções e irradiados com feixes de fótons de diferentes energias (raios
X gerados com 80, 120, 250 kV e 10 MV; e raios gama de
cobalto-60 ). O resultado encontrado foi um incremento
em sensibilidade de quase cinco vezes para raios X gerados com 120 kV (Eeff ~ 43 keV) comparado com os raios
gama do cobalto-60 nos minidosímetros dopados com
15% de KI em relação aos não dopados (só alanina)19. Um
incremento em sensibilidade ainda maior foi encontrado
usando o iodeto de chumbo (PbI2) como dopante20. Com
estes minidosímetros dopados foi possível detectar sinais
produzidos por doses tão baixas quanto 10 mGy abrindo a possibilidade de aplicação deles na dosimetria em
radiodiagnóstico em áreas como mamografia, radiologia
intervencionista e tomografia computadorizada20. Outra
opção de aplicação seria na caracterização dosimétrica
de fontes de braquiterapia de baixa energia tais como
césio-131 (~30 keV), iodo-125 (~35 keV), paládio-103
(~21 keV). Uma colaboração entre o nosso grupo de pesquisa e um grupo do IPEN sobre a caracterização dosimétrica de fontes de iodo-125 usando minidosímetros
dopados com PbI2 já está em andamento.
Outro trabalho usando os minidosímetros de L-alanina/
PVA (95/5%) e banda-K foi desenvolvido para determinar
curvas de porcentagem de dose profunda (PDP) em meios
não homogêneos e com campos tão pequenos quanto
0,5x0,5 cm2 e raios X de 6 MV. O objetivo foi testar se
o minidosímetro era capaz de detectar as descontinuidades na curva PDP nas interfaces tecido-ar e tecido-osso.
Os resultados encontrados foram muito similares quando
comparados com filme radiográfico e simulação Monte
Carlo (PENELOPE)67.
Aplicações clínicas da dosimetria de RME de alanina
Tipicamente, a avaliação de doses administradas no decorrer de um tratamento radioterápico é realizada ex situ
utilizando uma câmara de ionização55. Porém, este procedimento desconsidera o fato de que o valor da dose
absorvida não é mensurado diretamente no meio de interesse, o que pode levar a uma avaliação errada da dose
absorvida. Um método alternativo para a avaliação de
doses in situ em órgãos ou regiões do corpo humano é
a utilização da técnica dosimétrica de RME com alanina.
Conforme já mencionando, a alanina pode ser considerada tecido equivalente, pode ser moldada em diferentes
formas e tamanhos e, sua curva dose-resposta para doses da ordem de 1 Gy é linear55. O primeiro relato clínico
de dosimetria de RME com alanina foi publicado em 1993,
mostrando uma sensibilidade e acurácia maior (3% para
0,6 Gy) que a dosimetria termoluminescente56.
Devido à ampla experiência de trabalhos com dosimetria de RME com alanina, iniciamos diversos trabalhos
de aplicação clínica desta técnica. Por exemplo, um estudo da interferência de próteses metálicas nas doses radioterápicas utilizadas no decorrer de um tratamento de
câncer de próstata esta sendo desenvolvido. Este estudo
é realizado utilizando um simulador físico com próteses
metálicas localizadas na cabeça do fêmur, Figura 6. Este
objeto simulador possui as medidas de um ser humano e
é constituído de acrílico e água, simulando o tecido mole
e os elementos ósseos. Os dosímetros de alanina foram
posicionados na região da próstata e foram analisados em
três diferentes situações: sem próteses metálicas, com
uma prótese metálica e com duas próteses metálicas. É
de se esperar que os resultados deste trabalho produziram uma maior precisão no tratamento radioterápico do
câncer de próstata.
Outro estudo clínico de dosimetria de RME com alanina que está sendo desenvolvido é a verificação da dose
administrada na região da cúpula vaginal de pacientes
com câncer de colo uterino ou endométrio, e que são
submetidas ao tratamento radioterápico de fonte externa.
Neste trabalho os dosímetros são de L-alanina encapsulados na forma cristalina e inseridos na paciente com
o auxílio de um aplicador vaginal (Figura 7). Para validar
este trabalho, foi considerado o estudo prévio com o objeto simulador, em que a marcação das cápsulas na paciente é feita pelo sistema de planejamento computadorizado utilizado no Hospital das Clínicas da Universidade
de São Paulo de Ribeirão Preto (Figura 8). Deste modo,
se espera verificar a dose administrada e comparar os
valores obtidos com os informados pelo planejamento do
tratamento de radioterapia, colaborando para o controle
de qualidade exigido.
Figura 6. Objeto simulador utilizado para o estudo da interferência de próteses metálicas nas doses radioterápicas utilizadas
no decorrer de um tratamento de câncer de próstata.
227
A
B
Figura 7. Cápsula de L-alanina (a). Aplicador vaginal para a inserção dos dosímetros de alanina (b).
A
B
Figura 8. Objeto simulador de pelve (a). Imagem axial e sagital para
a demarcação da localização das cápsulas contendo L-alanina (b).
Imagens feitas com sistema de planejamento computacional XiO
versão 4.6 da Elekta.
Dosimetria de RME de hidroxiapatita: esmalte dental
A hidroxiapatita (Hap), Ca10(PO4)6(OH)2, é uma forma mineral da apatita de cálcio e que está presente nos tecidos
mineralizados e compõem de 95 a 97% do esmalte dental, de 70 a 75% da dentina e de 60 a 70% dos ossos.
Quando a radiação ionizante interage com esses tecidos,
radicais livres são gerados na Hap e a concentração desses radicais gerados é função da dose depositada. Assim,
a RME pode detectar esses radicais e sua concentração
associada à dose depositada, possibilitando o uso de integrantes do corpo humano como dosímetros, condição
extremamente interessante e importante em casos de exposições acidentais66.
A fisiologia do tecido ósseo faz com que a matriz mineral (Hap) seja constantemente remodelada, e, com isso,
a informação a respeito da dose pode ser destruída. Essa
condição não ocorre no esmalte dental, onde radicais livres estáveis são gerados pela radiação e, portanto, esse
é o tecido mais apropriado para a dosimetria por RME.
Outra vantagem do esmalte dental está na sua constituição, já que a concentração de Hap é a maior de todos os
outros tecidos.
O principal radical gerado na Hap e que é utilizado na
dosimetria por RME é o CO2-, que se deve à presença
de impurezas de carbonatos (CO32-) na matriz da Hap.
Esse grupo pode substituir o grupo OH- (sítio A) ou o
228
PO43- (sítio B)68. Esse radical apresenta-se principalmente
com simetria axial e ortorrômbica. Através de experimentos com apatitas naturais (dentes e ossos) e sintéticas irradiadas, Rudko et al.69 determinaram que mecanismo de
formação do radical CO2- axial envolve o decaimento do
radical CO33- ligados ao sítio B da Hap. Basicamente, o
mecanismo de formação do radical proposto é constituído
de dois estágios, com a participação do elétron gerado
pela ionização: CO32- + e → CO33- → CO2O radical CO2- possui um tempo de vida estimado em
107 anos (25°C), o que permite o seu uso para fins de datação arqueológica, onde a dose é depositada no material
fóssil (ossos e dentes) pela radiação ambiental (radiação
cósmica e pelos radioisótopos presentes no ambiente)46.
Tendo o conhecimento da taxa de dose, a dose depositada pode ser convertida em idade. Datação por RME tem
sido realizada por nosso grupo, fornecendo bons resultados, através de dentes humanos70, de megafauna71-74,
conchas75 e espeleotemas76.
No espectro de RME do esmalte dental irradiado
também pode ser observado um sinal largo com fator
g=2,0045, o qual é atribuído aos componentes orgânicos
do esmalte. Esse sinal não é estável e não se relaciona
com a irradiação da amostra, assim, não é utilizado na
dosimetria. Outros radicais derivados dos carbonatos
presentes no espectro RME são o CO369-77 e o radical
CO2- isotrópico, que é observável apenas com uso de
espectrômetros de alta frequência, banda-Q (~35 GHz)
ou banda-K76.
Conforme já mencionado, o radical CO2- é o responsável sinal dosimétrico. Através de simulação computacional
é possível realizar a deconvolução espectral, ou seja, extrair a componente dosimétrica do sinal composto, a fim
de se construir a curva dose resposta, conforme mostra
a Figura 9.
Alguns procedimentos relacionados ao preparo do
esmalte, ou seja, sua extração do dente reduzem o sinal
orgânico. Uma delas é através do uso de solução de pH
alcalino (hidróxido de sódio, por exemplo, saturado) que
destrói a parte orgânica do dente. Outros métodos para
separação do esmalte envolvem uso de brocas de uso
em dentística, que pode ser monitorado pela fluorescência com uso de fonte UV (360nm)78. Outro procedimento
envolve tratamento térmico, uma vez que os coeficientes
de dilatação térmica do esmalte e da dentina são distintos.
A amostra é congelada em nitrogênio líquido e aquecida
em temperatura ambiente. Após algumas repetições do
procedimento o esmalte destaca-se da dentina70.
A reconstrução da dose depositada é feita pelo método
de doses aditivas. A amostra irradiada com uma dose desconhecida, como em um acidente, por exemplo, é submetida a novas irradiações, com doses conhecidas, através de
uma fonte calibrada. O espectro de RME é registrado para
cada dose aditiva e então se constrói a curva dose-resposta, associando a intensidade do sinal dosimétrico (usualmente em g^) com a dose aditiva. A extrapolação da curva
obtida fornece o valor da dose originalmente depositada.
Geralmente, uma função exponencial ajusta-se aos valores
experimentais da curva dose-resposta46:
I = I0 1 – e-
(D+De )
D0
g g
,
onde I é a intensidade do sinal de RME,
I0 e D0 representam a intensidade e a dose na saturação,
respectivamente, D a dose aditiva e De a dose inicialmente
depositada na amostra.
A dependência do sinal de RME em função da energia da radiação foi estudada por diversos autores. Baffa
e Mascarenhas79 mostraram equivalência na produção de
centros paramagnéticos pelas fontes de cobalto-60, césio-137 e estrôncio-90. Outro resultado similar encontrou
equivalência nas respostas de ossos irradiados com fótons e elétrons de alta energia (2 a 10 MeV)80. Estudo similar foi realizado para outros materiais15. Essas informações
asseguram o uso de determinadas fontes radioativas para
reconstrução da dose depositada.
A literatura relata vários exemplos do uso da dosimetria por RME em dentes e ossos dos quais se destaca
um dos trabalhos pioneiros realizado por Mascarenhas
(1973), que observou um sinal intenso em ossos da vítima da Bomba-A (Hiroshima)81. Posteriormente, trabalhos
com dentes de vítimas de outros acidentes foram desenvolvidos, como os de Chernobyl82, complexo nuclear de
Mayak e habitantes da região do rio Techa nos Montes
Urais83, e no Brasil, de Goiânia84. Um dos trabalhos desenvolvidos no grupo envolvendo acidentes foi realizado por
Kinoshita et al.8 através de uma amostra de osso de uma
vítima em acidente com fonte de cobalto-60 em Arequipa,
Peru. Nesse trabalho, a dosimetria por RME foi confrontada por dosimetria citogenética, pelo método FISH, resultando em boa concordância.
A dosimetria por RME utilizando ossos também pode
ser aplicada para casos clínicos, como o trabalho também
realizado por nosso grupo, onde se determinou a dose
depositada por fontes não seladas estrôncio-90 e samário-1534, que são radioisótopos utilizados em radioterapia
sistêmica.
Atualmente a dosimetria utilizando esmalte dental é
uma das mais importantes ferramentas para a determinação de doses em casos acidentais e o limite de detecção
em dose é de 100 mGy, utilizando de 100 a 200 mg de
esmalte85. Os aspectos técnicos estão bem estabelecidos
e encontram-se no protocolo da IAEA86 e discutidos em
um recente artigo de revisão85. Métodos de dosimetria in
vivo utilizando dentes e outros tecidos (unhas) e cabelos
estão sendo desenvolvidos87-89, no entanto, métodos in
vitro continuam sendo a melhor opção por fornecer resultados mais precisos.
Com isso, recentemente nosso grupo desenvolveu
dois trabalhos, ambos visando aperfeiçoar a dosimetria
por RME in vitro utilizando esmalte dental23,24 . No primeiro, métodos para extração da menor massa possível, sem
a necessidade de extração do dente, para se detectar o
sinal dosimétrico oriundo de doses de 100 mGy (limite de
Mn2+
Mn2+
Dosimetrico
Sinal Nativo
Simulado
330
332
334 336 338 340
Campo Magnético (mT)
342
Figura 9. Sinal dosimétrico de ressonância magnética eletrônica do esmalte dental experimental e simulado. Os sinais de
Mn2+ são utilizados para calibração do sinal.
detecção) minimizando interferência de artefatos foram
testados23. Encontramos que 25 mg são suficientes para
se detectar o sinal dosimétrico utilizando espectrômetro
em banda-X e que de 5 a 10 mg são suficientes para essa
determinação, utilizando espectrômetro em banda-K23. A
remoção dessa quantidade de esmalte é facilmente restaurável utilizando procedimentos padrões em dentística,
recuperando completamente a funcionalidade e estética
do dente23.
No segundo trabalho, estudamos a influência de material de restauro na dosimetria por RME, condição importante em casos onde a vítima não possua dente hígido
para se proceder ao protocolo padrão24. Encontramos que
para energias da radiação gama da fonte de cobalto-60
e raios X (35 kV, 30 mA), a atenuação produzida por resinas e amálgama é similar àquela produzida pelo próprio
esmalte, sinalizando que a direção relativa entre a fonte
radioativa e a posição de extração do esmalte podem influenciar na dosimetria por RME24.
Dosimetria de RME de materiais alternativos
As propriedades dosimétricas da alanina, tais como a
tecido-equivalência50, estabilidade do sinal RME90 e independência energética para fótons com energias acima de
100 keV50 são bem conhecidas. No entanto, a sensibilidade da alanina não é adequada para realização da dosimetria de feixes estreitos de radiação, como os utilizados em
radioterapia de intensidade modulada (IMRT) e radiocirurgia60. Dessa forma, assim como os trabalhos desenvolvidos por nosso grupo com minidosímetros de alanina dopados, outras pesquisas têm sido realizadas buscando-se
novos materiais que apresentem as mesmas propriedades
que a alanina, porém com maior sensibilidade. A 2-metil-alanina, por exemplo, apresenta sensibilidade cerca de
229
70% maior que a alanina12, e doses em torno de 10 Gy
é possível de ser detectada, possibilitando sua aplicação
procedimentos de radiocirurgia12,17.
Além de aplicações clínicas, é muito importante encontrar materiais alternativos para estimar a dose recebida pela população em casos de acidentes radiológicos.
Nesse cenário surge então a dosimetria retrospectiva que
utiliza técnicas de dosimetria como a termoluminescência91, a luminescência opticamente estimulada92 e ressonância de spin eletrônico21,22,93 em materiais retirados da
região exposta à radiação. Os materiais analisados são
dos mais diversos tipos, desde cerâmicas94 até plásticos95
e adoçantes2,8,21,22,93.
Nesse contexto, foram analisadas as propriedades
dosimétricas de açúcares e adoçantes adquiridos no comércio, o que os torna, portanto, um material facilmente
encontrado nos domicílios21. Para isso, utilizou-se alíquotas de 100 mg de adoçantes baseados em sacarina e ciclamato para a obtenção dos espectros de RME antes e
após a irradiação com raios gama21. Embora os adoçantes utilizados apresentassem composições diferentes, os
espectros de RME obtidos após a irradiação foram iguais
para todas as amostras analisadas. Analisando a composição dos adoçantes pode-se notar que todos apresentavam grande quantidade de lactose em sua formulação.
Assim, a intensidade do sinal RME foi maior para as amostras que apresentavam maior quantidade de lactose em
sua composição. Portanto, pode-se concluir que o sinal
produzido pela ação da radiação ionizante é proveniente
da lactose presente nos adoçantes21.
Os adoçantes contendo lactose apresentaram resposta a doses de radiação tão pequenas quanto 500 mGy,
podendo assim ser utilizados em casos de acidentes radiológicos. No entanto, o rápido decaimento da intensidade do sinal torna necessário o uso de correções para uma
avaliação efetiva de dose21.
A sacarose também apresenta propriedades dosimétricas que a torna de grande valia na realização da dosimetria retrospectiva2. Ela é tecido-equivalente, é encontrada
com grande abundância (isto porque a sacarose é o açúcar mais comumente utilizado), e não requer nenhum tratamento prévio para torná-la radiossensível2. Além disso,
a sacarose apresenta comportamento linear com a dose
desde 0,1 Gy até 100 kGy2.
Assim como os açúcares e adoçantes, a goma arábica também apresenta resposta de RME com a dose
de radiação25. Ela é muito utilizada como espessante na
indústria alimentícia, cosmética e farmacêutica, tendo-se
demonstrado recentemente que ela pode ser efetivamente descontaminada por radiação ionizante sem efeitos
adversos nas propriedades físicas dos produtos finais96.
Dessa forma, a dosimetria retrospectiva por RME pode
ser aplicada como um método de medida de dose e controle de irradiação de produtos contendo goma arábica.
O nosso estudo de amostras irradiadas de goma arábica
revelou a formação de pelo menos dois tipos de radicais
livres gerados pela radiação ionizante, mostrando também
230
um comportamento linear da intensidade do sinal de RME
com a radiação25. No entanto, a presença de radicais livres
nas amostras irradiadas apresenta um decaimento temporal, limitando a aplicação da dosimetria retrospectiva
por RME como método de controle até 60 dias após a
irradiação inicial com doses de 5 kGy25.
Conclusões
O conhecimento de radicais gerados pela radiação ionizante, sua detecção e quantificação por RME consiste de uma
ferramenta que pode ser aplicada a diversos problemas relacionados à Física Médica. Olhando em retrospectiva esses
anos todos, podemos dizer que nosso grupo de pesquisa
tem contribuído significativamente no desenvolvimento da
área de dosimetria por RME, abrindo sempre novas possibilidades de aplicação e tornando a dosimetria por RME
uma técnica de dosimetria tão importante quanto às outras
já tradicionais (dosimetria termoluminescente, filme) dentro
da área de Dosimetria das Radiações Ionizantes.
Agradecimentos
Os autores são gratos à Fundação de Amparo à Pesquisa
do Estado de São Paulo (FAPESP), ao Conselho Nacional
de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), e à
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível
Superior (CAPES) pelo suporte financeiro parcial nos
trabalhos desenvolvidos pelo nosso grupo de pesquisa.
Agradecemos ao Prof. Harley F. Oliveira e todos os físicos
do Serviço de Radioterapia do Hospital das Clínicas da
Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Universidade
de São Paulo pela colaboração na irradiação de amostras.
Também agradecemos aos técnicos do Departamento
de Física da Faculdade de Filosofia Ciências e Letras de
Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo, em particular a Carlos Alberto Brunello, pelo excelente suporte técnico em todos esses anos.
Referências
1. Alexandre AC, Baffa O, Nascimento OR. The influence of measurement and
storage conditions on alanine ESR dosimeters. Int J Rad Appl Instrum, Part A, Appl
Radiat Isot. 1992;43(11):1407-11.
2. Silveira FAM, Baffa O. Lyoluminescence and ESR measurements on alanine and
sucrose dosimeters. Appl Radiat Isot. 1995;46(8):827-30.
3. Chen F, Covas DT, Baffa O. Dosimetry of blood irradiation using an alanine/ESR
dosimeter. Appl Radiat Isot. 2001;55(1):13-6.
4. Kinoshita A, Braga FJHN, Graeff CFO, Baffa O. ESR dosimetry of 89Sr- and 153Sm-in
bone. Appl Radiat Isot. 2001;54(2):269-74.
5. Kinoshita A, Brunetti A, Avelar WEP, Mantelatto FLM, Simoes MGA, Fransozo A, et
al. Dating of sub fossil shell by ESR and K band spectrum for paramagnetic species
assignment. International Symposium on New Prospects of ESR Dosimetry and
Dating 2001; Osaka University, Osaka, JAPAN.
6. Kinoshita A, Calcina CSG, Hojo ETS-, Camparato ML, Picon C, Baffa O. ESR
and FISH Dose Estimation in an Accidental Case of Partial Body Irradiation with
Gamma Radiation. International Symposium on New Prospects of ESR Dosimetry
and Dating; 2001; Osaka University, Osaka; Japan.
7. Chen F, Graeff CFO, Baffa O. Preliminary evaluation of second harmonic direct
detection scheme for low-dose range in alanine/EPR dosimetry. Phys Med Biol.
2002;47(8):1357.
8. Kinoshita A, Guzman Calcina CS, Sakamoto-Hojo ET, Camparato ML, Picon C,
Baffa O. Evaluation of a high dose to a finger from a 60Co accident. Health Phys.
2003;84(4):477-82.
9. Miyagusku L, Chen F, Leitão MFF, Baffa O. Avaliação microbiológica e sensorial da
vida-útil de cortes de peito de frango irradiados. Cienc Tecnol Aliment. 2003;23
Suppl:7-16.
10. Carmen SGC, Almeida A, Rocha J, Chen F, Baffa O. Ir-192 HDR transit dose and
radial dose function determination using alanine/EPR dosimetry. Phys Med Biol.
2005;50(6):1109.
11. Chen F, Graeff CFO, Baffa O. K-band EPR dosimetry: small-field beam
profile determination with miniature alanine dosimeter. Appl Radiat Isot.
2005;62(2):267-71.
12. Rossi BT, Chen F, Baffa O. A new 2 methylalanine-PVC ESR dosimeter. Appl Radiat
Isot. 2005;62(2):287-91.
13. Santos AB, Rossi AM, Baffa O. Study of dental enamel and synthetic hydroxyapatite
irradiated by EPR at K-band. Appl Radiat Isot. 2005;62(2):213-7.
14. Chen F, Calcina CSG, Almeida A, Almeida CE, Baffa O. Relative output factor and
beam profile measurements of small radiation fields with an L-alanine/K-Band
EPR minidosimeter. Med Phys. 2007;34(5):1573-82.
15. Borgonove AF, Kinoshita A, Chen F, Nicolucci P, Baffa O. Energy dependence of
different materials in ESR dosimetry for clinical X-ray 10 MV beam. Radiat Meas.
2007;42(6-7):1227-32.
16. Chen F, Graeff CFO, Baffa O. Response of l-alanine and 2-methylalanine
minidosimeters for K-Band (24 GHz) EPR dosimetry. Nucl Instrum Meth B.
2007;264(2):277-81.
17. Chen F, Guzmán Calcina CS, Almeida A, Almeida CE, Baffa O. Small radiation
field dosimetry with 2-methylalanine miniature dosimeters at K-band electron
paramagnetic resonance. Radiat Meas. 2007;42(6-7):1213-6.
18. Miyagusku L, Chen F, Kuaye A, Castilho CJC, Baffa O. Irradiation dose control
of chicken meat processing with alanine/ESR dosimetric system. Radiat Meas.
2007;42(6-7):1222-6.
19. Chen F, Nicolucci P, Baffa O. Enhanced sensitivity of alanine dosimeters to lowenergy X-rays: Preliminary results. Radiat Meas. 2008;43(2-6):467-70.
20. Chen F, Ramirez JV, Nicolucci P, Baffa O. Sensitivity comparison of two L-alanine
doped blends to different photon energies. Health Phys. 2010;98(2):383-7.
21. Kinoshita A, Jose FA, Baffa O. An attempt to use sweeteners as a material for
accident dosimetry. Health Phys. 2010;98(2):406-11.
22. Oliveira LC, Kinoshita A, Lopes RP, Baffa O. A new method for calculating the
accumulated dose in Esr dating and retrospective dosimetry. Health Phys.
2010;98(2):427-31.
23. Gómez JA, Kinoshita A, Leonor SJ, Belmonte GC, Baffa O. Retrospective
biodosimetry with small tooth enamel samples using K-Band and X-Band. Radiat
Meas. 2011;46(9):754-9.
24. Gómez JA, Marques T, Kinoshita A, Belmonte G, Nicolucci P, Baffa O. Influence
of dental restorative materials on ESR biodosimetry in tooth enamel. Radiat Res.
2011;176(2):259-63.
25. Gómez JA, Kinoshita A, Leonor SJ, Baffa O. ESR spectroscopic properties of
irradiated gum Arabic. Artigo submetido ao jornal Food Chemistry.
26. Matsuoka M, Tatumi SH, Watanabe S, Inabe K, Nakajima T. ESR and TL in quartz
from a Brazilian sediment. Appl Radiat Isot. 1993;44(1-2):185-9.
27. Oliveira L. EPR dosimetry with A-type carbonated apatite powder. In 45th Annual
Meeting of the American Association of Physicists in Medicine. Med Phys.
2003;30(6):1478-9.
28. Da Costa ZM, Pontuschka WM, Campos LL. Study of the ESR signal of
gamma irradiated hydroxyapatite for dose assessment. Nucl Instrum Meth.
2004;218: 283-288.
29. Teixeira MI, Ferraz GM, Caldas LVE. EPR dosimetry using commercial glasses for
high gamma doses. Appl Radiat Isot. 2005;62(2):365-70.
30. Teixeira MI, Ferraz GM, Caldas LVE. Sand for high-dose dosimetry using the EPR
technique. Appl Radiat Isot. 2005;62(2):359-63.
31. Costa ZM, Pontuschka WM, Campos LL. A comparative study based on dosimetric
properties of different sugars. Appl Radiat Isot. 2005;62(2):331-6.
32. Caldas LVE, Teixeira MI, Ferraz GM. Influence of thermal treatments on the
response of sand radiation detectors for high-dose dosimetry. Radiat Prot
Dosimetry. 2006;120(1-4):230-4.
33. Costa ZM, Pontuschka WM, Ludwig V, Giehl JM, Costa CR, Duarte EL. A study
based on ESR, XRD and SEM of signal induced by gamma irradiation in eggshell.
Radiat Meas. 2007;42(6-7):1233-6.
34. Teixeira MI, Ferraz GM, Caldas LVE. Thermal treatments to minimize fading effects
of colored glass radiation detectors. Nucl Instrum Meth B. 2007;263(1):67-71.
35. Teixeira MI, Ferraz GM, Caldas LVE. Descalvado sand for high-dose dosimetry.
Radiat Meas. 2008;43(2-6):1163-5.
36. Teixeira MI, Melo AP, Ferraz GM, Caldas LVE. Application of jade samples for highdose dosimetry using the EPR technique. Appl Radiat Isot. 2010;68(4-5):582-5.
37. Jesus EFO, Rossi AM, Lopes RT. An ESR study on identification of gammairradiated kiwi, papaya and tomato using fruit pulp. Int J Food Sci Tech.
1999;34(2):173-8.
38. Schramm DU, Rossi AM. Electron spin resonance (ESR) studies of CO2- radicals
in irradiated A and B-type carbonate-containing apatites. Appl Radiat Isot.
2000;52(5):1085-91.
39. Rossi AM, Wafcheck CC, Jesus EF, Pelegrini F. Electron spin resonance
dosimetry of teeth of Goiania radiation accident victims. Appl Radiat Isot.
2000;52(5):1297-303.
40. Oliveira LM, Rossi AM, Lopes RT. Dose response of A-type carbonated apatites
prepared under different conditions. Radiat Phys Chem. 2001;61(3-6):485-7.
41. Oliveira LM, Rossi AM, Lopes RT, Rodrigues LN. The influence of unstable signals
for electron spin resonance dosimetry with synthetic A-type carbonated apatite.
Radiation Protection Dosimetry. 2002;101:(1-4):539-44.
42. Jesus EFO, Rossi AM, Lopes RT. Electron spin resonance evaluation of pure
CaSO4 and as a phosphor doped with P and Dy. Radiation Protection Dosimetry.
2002;101(1-4):553-6.
43. Sato H, Filas BA, Eaton SS, Eaton GR, Romanyukha AA, Hayes R, et al. Electron
spin relaxation of radicals in irradiated tooth enamel and synthetic hydroxyapatite.
Radiat Meas. 2007;42(6-7):997-1004.
44. Alcón EPQ, Lopes RT, Almeida CEV. EPR study of radiation stability of organic
plastic scintillator for cardiovascular brachytherapy Sr90-Y90 beta dosimetry. Appl
Radiat Isot. 2005;62(2):301-6.
45. Carvalho AB, Guzzo PL, Sullasi HL, Khoury HJ. Effect of particle size in the TL
response of natural quartz sensitized by high dose of gamma radiation and heattreatments. Mat Res. 2010;13(2):265-71.
46. Ikeya M. New applications of electron spin resonance: dating, dosimetry and
microscopy. Singapore: World Scientific Publishing; 1993.
47. Garcia T, Dolo J-M. Study of the influence of grain size on the ESR angular
response in alanine radicals. Radiat Meas. 2007;42(6-7):1207-12.
48.Heydari MZ, Malinen E, Hole EO, Sagstuen E. Alanine radicals 2: the
composite polycrystalline alanine EPR spectrum studied by ENDOR, thermal
annealing, and spectrum simulations. J Phys Chem A. 2002;106(38):
8971-7.
49. Miyagawa I, Gordy W. Electron spin resonance of an irradiated single crystal
of alanine: second order effects in free radical resonances. J Chem Phys.
1960;32(1):255.
50. Regulla DF, Deffner U. Dosimetry by ESR spectroscopy of alanine. Int J Appl Radiat
Isot. 1982;33(11):1101-14.
51. Nam JW, Regulla DF. The significance of the international dose assurance
service for radiation processing. Int J Rad Appl Instrum, Part A, Appl Radiat Isot.
1989;40(10-12):953-5.
52. Wieser A, Regulla DF. ESR dosimetry in the “Gigarad” range. Int J Rad Appl
Instrum, Part A, Appl Radiat Isot. 1989;40(10-12):911-3.
231
53. Van Laere K, Buysse J, Berkvens P. Alanine in high-dose dosimetry:
spectrophotometric and electrochemical readout procedures compared
with ESR. Int J Rad Appl Instrum, Part A, Appl Radiat Isot. 1989;40(1012):885-95.
54. McLaughlin WL, Desrosiers MF. Dosimetry systems for radiation processing.
Radiat Phys Chem. 1995;46(4-6, Part 2):1163-74.
55. Chu S, Wieser A, Feist H, Regulla DF. ESR/alanine dosimetry of high-energy
electrons in radiotherapy. IInt J Rad Appl Instrum, Part A, Appl Radiat Isot.
1989;40(10-12):993-6.
56. Kudynski R, Kudynska J, Buckmaster HA. The application of EPR dosimetry for
radiotherapy and radiation protection. Appl Radiat Isot. 1993;44(6):903-6.
57. Schaeken B, Scalliet P. One year of experience with alanine dosimetry in
radiotherapy. Appl Radiat Isot.1996;47(11-12):1177-82.
58. Angelis CD, Onori S, Petetti E, Piermattei A, Azario L. Alanine/EPR dosimetry in
brachytherapy. Phys Med Biol. 1999;44(5):1181.
59. Soares C, Vynckier S, Järvinen H, Cross W, Sipilä P, Flühs D, et al. Dosimetry of
beta-ray ophthalmic applicators: Comparison of different measurement methods.
Med Phys. 2001;28(7):1373.
60. Mack A, Scheib S, Major J, Gianolini S, Pazmandi G, Feist H, et al. Precision
dosimetry for narrow photon beams used in radiosurgery - Determination of
Gamma Knife® output factors. Med Phys. 2002;29(9):2080-9.
61. Ikeya M, Hassan GM, Sasaoka H, Kinoshita Y, Takaki S, Yamanaka C. Strategy for
finding new materials for ESR dosimeters. Appl Radiat Isot. 2000;52(5):1209-15.
62. Lund A, Olsson S, Bonora M, Lund E, Gustafsson H. New materials
for ESR dosimetry. Spectrochim Acta, Part A, Mol Biomol Spectrosc.
2002;58(6):1301-11.
63. Vestad TA, Malinen E, Lund A, Hole EO, Sagstuen E. EPR dosimetric properties of
formates. Appl Radiat Isot. 2003;59(2-3):181-8.
64. Lund E, Gustafsson H, Danilczuk M, Sastry MD, Lund A, Vestad TA, et al. Formates
and dithionates: sensitive EPR-dosimeter materials for radiation therapy. Appl
Radiat Isot. 2005;62(2):317-24.
65. Maghraby A, Tarek E. A new EPR dosimeter based on sulfanilic acid. Radiat Meas.
2006;41(2):170-6.
66. Olsson S, Sagstuen E, Bonora M, Lund A. EPR Dosimetric Properties of
2-Methylalanine: EPR, ENDOR and FT-EPR Investigations. Radiat Res.
2002;157(2):113-21.
67. Vega Ramirez JL, Chen F, Nicolucci P, Baffa O. Dosimetry of small radiation field
in inhomogeneous medium using alanine/EPR minidosimeters and PENELOPE
Monte Carlo simulation. Radiat Meas. 2011;46(9):941-4.
68. Callens F, Verbeeck R, Naessens D, Matthys P, Boesman E. Effect of carbonate
content on the ESR spectrum near g=2 of carbonated calciumapatites synthesized
from aqueous media. Calcif Tissue Int. 1989;44(2):114-24.
69. Rudko VV, Vorona IP, Baran NP, Ishchenko SS, Zatovsky IV, Chumakova LS. The
mechanism of Co2- radical formation in biological and synthetic apatites. Health
Phys. 2010;98(2):322-6.
70. Kinoshita A, Figueiredo AMG, Felice GD, Lage MCSM, Guidon N, Baffa
O. Electron spin resonance dating of human teeth from Toca da Santa
shelter of São Raimundo Nonato, Piauí, Brazil. Nucl Instrum Meth B.
2008;266(4):635-9.
71. Kinoshita A, Barreto A, Alves R, Maria Figueiredo A, Eduardo de Souza Sarkis J,
Dias ML, et al. ESR dating of teeth from northeastern Brazilian megafauna. Radiat
Meas. 2008;43(2-6):809-12.
72. Lopes RP, Oliveira LC, Figueiredo AMG, Kinoshita A, Baffa O, Buchmann
FS. ESR dating of pleistocene mammal teeth and its implications
for the biostratigraphy and geological evolution of the coastal plain,
Rio Grande do Sul, southern Brazil. Quatern Int. 2010;212(2):
213-22.
73. Kerber L, Kinoshita A, José FA, Graciano Figueiredo AM, Oliveira ÉV, Baffa O.
Electron spin resonance dating of the southern Brazilian Pleistocene mammals
from Touro Passo Formation, and remarks on the geochronology, fauna and
palaeoenvironments. Artigo em impressão no jornal Quatern Int (doi:10.1016/j.
quaint.2010.10.010).
232
74. Kinoshita A, Jose FA, Sundaram D, Paixão JS, Soares IRM, Figueiredo AM, et
al.. Electron spin resonance dating of teeth from Western Brazilian megafauna –
preliminary results. Radiat Meas. 2011;46(9):842-6.
75. Kinoshita A, Brunetti A, Avelar WEP, Mantelatto FLM, Simões MG, Fransozo A, et
al. ESR dating of a subfossil shell from Couve Island, Ubatuba, Brazil. Appl Radiat
Isot. 2002;57(4):497-500.
76. Kinoshita A, Karmann I, William da Cruz JF, Graeff CFO, Baffa O. K-band ESR
spectra of calcite stalagmites from southeast and south Brazil. Appl Radiat Isot.
2005;62(2):247-50.
77. Callens F, Verbeeck R, Matthys P, Martens L, Boesman E. The contribution of CO33−
and CO2− to the ESR spectrum near g=2 of powdered human tooth enamel. Calcif
Tissue Int. 1987;41(3):124-9.
78. Wieser A, Mehta K, Amira S, Aragno D, Bercea S, Brik A, et al. The second
international intercomparison on EPR tooth dosimetry. Radiat Meas. 2000;32(56):549-57.
79. Baffa O, Mascarenhas S. Radiation quality dependence of ESR dating of
bones and shells. In: Ikeya M (editor). ESR dating and dosimetry. Tóquio,
1985. p. 369-72.
80. Copeland JF, Kase KR, Chabot GE, Greenaway FT, Inglis GB. Spectral energy
effects in ESR bone dosimetry: photons and electrons. Appl Radiat Isot.
1993;44(1-2):101-6.
81. Mascarenhas S. Electron spin resonance dosimetry of bones from the Hiroshima
atomic bomb site. Bull Am Phys Soc. 1973;18:579.
82. Gualtieri G, Colacicchi S, Sgattoni R, Giannoni M. The Chernobyl accident: EPR
dosimetry on dental enamel of children. Appl Radiat Isot. 2001;55(1):71-9.
83. Romanyukha AA, Ignatiev EA, Degteva MO, Kozheurov VP, Wieser A, Jacob P.
Radiation doses from Ural region. Nature. 1996:199-200.
84. Rossi AM, Wafcheck CC, Jesus EF, Pelegrini F. Electron spin resonance
dosimetry of teeth of Goiânia radiation accident victims. Appl Radiat Isot.
2000;52(5):1297-303.
85. Fattibene P, Callens F. EPR dosimetry with tooth enamel: a review. Appl Radiat Isot.
2010;68(11):2033-116.
86. International Atomic Energy Agency (IAEA). Use of electron paramagnetic
resonance dosimetry with tooth enamel for retrospective dose assessment.
Vienna: IAEA, 2002.
87. Swartz HM, Burke G, Coey M, Demidenko E, Dong R, Grinberg O, et al. In vivo EPR
for dosimetry. Radiat Meas. 2007;42(6-7):1075-84.
88. Trompier F, Romanyukha A, Kornak L, Calas C, LeBlanc B, Mitchell C, et al.
Electron paramagnetic resonance radiation dosimetry in fingernails. Radiat Meas.
2009;44(1):6-10.
89. Çolak S, Özbey T. An ESR study on biological dosimeters: human hair. Radiat
Meas. 2011;46(5):465-72.
90.Dolo JM, Feaugas V. Analysis of parameters that influence the
amplitude of the ESR/alanine signal after irradiation. Appl Radiat Isot.
2005;62(2):273-9.
91. Woda C, Ulanovsky A, Bougrov NG, Fiedler I, Degteva MO, Jacob P. Potential and
limitations of the 210°C TL peak in quartz for retrospective dosimetry. Radiat
Meas. 2011;46(5):485-93.
92. Bøtter-Jensen L, Thomsen KJ, Jain M. Review of optically stimulated luminescence
(OSL) instrumental developments for retrospective dosimetry. Radiat Meas.
2010;45(3-6):253-7.
93. Kinoshita A, Graeff CFO, Baffa O. K-band ESR spectra of irradiated tooth enamel.
In: Asako K, Jun Y, Hitoshi O (editors). EPR in the 21st Century. Amsterdam:
Elsevier Science B.V., 2002. p. 624-7.
94. Fujita H, Jain M, Murray AS. Retrospective dosimetry using Japanese brick
quartz: a way forward despite an unstable fast decaying OSL signal. Radiat Meas.
2011;46(6-7):565-72.
95. Trompier F, Bassinet C, Clairand I. Radiation accident dosimetry on plastics by epr
spectrometry. Health Phys. 2010;98(2):388-94.
96. Zaied SF, Youssef BM, Desouky O, El Dien MS. Decontamination of gum arabic
with X-rays or electron beans and effects of these treatments on the material. Appl
Radiat Isot. 2007;65(1):26-31.
Artigo Original
Simulated intensity profiles for cylindrical
objects in magnification mammography:
the effect of the spectrum
Simulação de perfis de intensidade de objetos cilíndricos
em mamografia com amplificação: o efeito do espectro
Karla-Denaly Palma-Alejandro1, Alberto Valdeolivas2, Tatiana Alieva3, Margarita Chevalier2,
Eduardo Guibelalde2 and María-Ester Brandan1
Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México – DF, Mexico.
Facultad de Medicina, Universidad Complutense de Madrid – Madrid, Spain.
3
Facultad de Ciencias Físicas, Universidad Complutense de Madrid – Madrid, Spain.
1
2
Abstract
We present a user-friendly Matlab simulation interface tool to predict intensity profiles for magnified X-ray images of weakly attenuating cylindrical
objects, including phase effects. Based on a previous monoenergetic formalism, we now consider polyenergetic X-ray beams and we study the
effect of the spectral description on the predicted phase contrast. It was found that, for weakly attenuating objects with diameters <≈1 mm, detailed
resolution in the spectrum description is not necessary. Simulations are compared with images of cylindrical objects, which were obtained under
conditions found in a commercial digital mammography system. The magnification images of phantom plastic fibers show weak, however visible,
edge enhancement due to phase contrast. The polyenergetic simulations provide an improved description of the data with respect to the effective
energy monoenergetic assumption.
Keywords: phase contrast, edge enhancement, X-ray spectra, digital mammography, image analysis.
Resumo
Apresentou-se uma ferramenta de simulação com interface amigável desenvolvida em Matlab para prever os perfis de intensidade de imagens de
raios X magnificadas de objetos cilíndricos de pouca atenuação, incluindo efeitos de fase. Com base no formalismo monoenergético anteriormente
desenvolvido, considera-se agora os feixes de raios X polienergéticos e estuda-se o efeito da descrição espectral no contraste de fase previsto. Para
objetos de pouca atenuação, com diâmetros <≈1 mm, verificou-se que a resolução detalhada na descrição do espectro não é necessária. Imagens
de objetos cilíndricos obtidas em sistemas de mamografia digital comerciais foram comparadas às simulações. As imagens de magnificação de
fibras plásticas empregadas como simuladores mostraram pouco, porém visível, realce de borda devido ao efeito de contraste de fase. As simulações
dos feixes polienergéticos forneceram uma melhor descrição dos dados em relação à aproximação de feixes monoenergéticos.
Palavras-chave: contraste de fase, realce de borda, espectros de raios X, mamografia digital, análise de imagem.
Introduction
X-ray phase contrast (PC) imaging is perceived as a powerful tool for imaging weakly attenuating objects1-11, expected to represent a breakthrough in Diagnostic Radiology.
Conventional X-ray relies on differences in attenuation
between tissues to produce the image. However, the interaction of X-rays with matter also leads to changes of
the electromagnetic wave phase, which can be radiologically visible under certain conditions3,6,8,10,11. PC provides
a better visualization of the edges, due to the gradient of
the real part of the refraction index between materials.
Phase changes induce interference and generate bright
and dark stripes around object edges. This effect is complementary to the contrast produced by attenuation. Both
properties are contained in the medium complex refractive
index n, which, for X-rays, can be expressed as n=1-δ+iβ,
where δ is the index of refraction decrement that describes
the X-ray phase shift, and the imaginary part β is responsible for the attenuation. The macroscopic phase shift of
the X-rays after propagating in a given material is directly
proportional to the integral of δ over the trajectory. The β
component of n takes into account the added probabilities
of Rayleigh, photoelectric and Compton interactions, and
Corresponding author: María-Ester Brandan – Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México – Circuito de la Investigación Científica, s/n,
Ciudad Universitaria – Coyoacán 04510 – México (DF), México – E-mail: [email protected]
233
Palma-Alejandro K, Valdeolivas A, Alieva T, Chevalier M, Guibelalde E, Brandan M
Numerical simulation
The formalism to simulate the detected intensity profile, presented by Chevalier et al.11, is a two-dimensional
theoretical treatment based on Fresnel diffraction theory
restricted to weakly attenuating cylindrical objects, considering an incoherent, monochromatic, and extended X-ray
source. Applying Van Cittert-Zernike theorem, we have
obtained the mutual intensity at the object plane from the
intensity distribution of the incoherent source11. An analytical solution for the normalized intensity at the detector
plane of a radiation field after passing through the object is
derived in paraxial approximation. The detector response
effect is introduced by the measured modulation transfer
function (MTF).
In the polyenergetic simulation, we have calculated the
profile for each energy bin using the relative photon fluence
from zero to the maximum energy. Energy-dependent real
and imaginary index of refraction values for polypropylene are obtained and interpolated from Henke, Gullikson
and Davis16, and those for nylon are calculated using the
online resources in the same paper mentioned16, assuming C6H11NO composition and density 1.14 g cm-3 (average for nylon17). For nylon, δ and β values are 1.045E-05
and 5.106E-08 at 5 keV, and 2.882E-07 and 9.375E-11 at
30 keV, respectively. Typically within this energy range, δ (β)
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0
Materials and methods
234
5
0.12
0.1
Fluence (a.u.)
Spectral resolution
Polyenergetic X-ray spectra, typical of those used in mammography, have been simulated following the formalism developed by Boone, Thomas and Jennings14. The spectrum
is parameterized by a third-order polynomial dependent on
the tube operating voltage and the beam attenuation by
filter materials is analytically taken into consideration.
Polynomial coefficients for same anode/filter/voltage combinations have been previously determined in
the Medical Physics Laboratory at the UNAM Physics
Institute15. The filtered spectra were binned (every 0.5 keV)
to optimize the numerical computation time. Figure 1a
shows two representative calculated spectra and Figure 1b
illustrates the effect of different bin sizes on a molybdenum
(Mo) spectra.
a)
W spectrum- 25 kV, 1 mm Al filter
Mo spectrum- 25 kV, 0.025 mm Mo filter
0.12
Fluence (a.u.)
it is directly proportional to the macroscopic linear attenuation coefficient μ12.
Two requirements are necessary to observe the PC:
the radiation field must have a certain degree of spatial
coherence at the object position, and the detector must
be placed at a certain distance away from the object (magnification conditions), for the interference fringes to be visible1-11. PC can be of relevance to radiological images of
soft tissues, particularly in mammographic images, where
certain breast tissues attenuate X-rays similarly. Some
publications have reported the possible use of PC imaging
for mammography clinical applications6,9.
The radiological image of a cylinder is of particular
interest, since blood vessels and other ducts in human
anatomy have a cylindrical shape. Plastic fibers (with diameters <1 mm), which simulate vasculature of the mammary gland, are currently used in quality control phantoms
for mammography systems, and edge enhancement in
cylindrical objects has been observed using polychromatic
X-ray spectra7,10,11.
Previously10,11, we have reported PC effects in the magnification images of plastic fibers inserted into the TORMAM
mammography phantom13, which was acquired with a
Hologic Selenia mammographic unit (70 μm pitch size
detector). These observations have been interpreted by a
diffraction-based simulation, assuming a monoenergetic
X-ray beam.
Olivo and Speller have presented a formalism5 to simulate PC effects in magnification images of plastic fibers,
taking into account the X-ray spectrum. They predicted
a weak dependence, which is validated using an experimental arrangement optimized for the observation of PC
effects. Based on our previous monoenergetic formalism10,11, the aim of this work was to consider polyenergetic
beams to study the effect of the spectral description on
the predicted PC effects and to compare them with data
obtained under magnification conditions available in a clinical mammography unit.
10
15
Energy (keV)
20
25
b)
0.5keV bin size
1 keV bin size
5 keV bin size
0.08
0.06
0.04
0.02
0
5
10
15
Energy (keV)
20
25
Figure 1. (a) Calculated energy spectra for W and Mo anodes,
25 kV, using Al or Mo filters (0.5 keV bin size); (b) molybdenum
spectra, 25 kV, 0.025 mm Mo filter, for different bin sizes.
Simulated intensity profiles in magnification mammography
for nylon is 1.2 (1.6) times that for polypropylene. The object
diffraction pattern is the incoherent sum of discrete profile
intensities, normalized to the background18. Fast Fourier
Transform (FFT) of the pattern is numerically obtained and
multiplied by the detector MTF to include the effect of
spatial resolution in the image receptor. Inverse FFT of the
product is the simulated object intensity profile (Figure 2).
To facilitate the use of this simulation, a Matlab tool
has been developed as a user-friendly interface (called
Sook’Oochel-Prof Sim, Figure 3) offering the choice between anodes (W and Mo) and filters (Al, Mo, and Nb). It
also offers the choice between a type of material (polypropylene and nylon) for the fiber composition. This tool
displays the spectrum according to the selected number
of bins as well as the simulated intensity profile, allowing
graphical and numerical storage of the results.
were those in the TORMAM phantom13. For each thickness, four fibers are arranged in a “chicken foot” geometry,
one “horizontal” fiber, one “vertical”, and two at ±45º with
respect to the vertical central fiber. The phantom was manually positioned so that central fibers were parallel (within
0.5–1.5º) to the cathode-anode axis, and the fiber groups
were located close to the radiation field central axis.
The edge enhancement (percentage) was quantified by
the following expression (Eq. 1):
EE= 100
Imax – I 0
(1)
I0
Results and discussion
Spectral resolution
Figure 4 shows intensity profiles simulated for the experimental conditions described for different choices of bin
size. In general, the U-shaped attenuation profile expected
for a cylindrical object has been modified at the edges, due
to phase effects5,11.
The object attenuation at the center of the fiber is about
3%, and the edge enhancement is about 1% outside the
object border. The predictions converge for bins smaller
than 3.7 keV (in a 26 keV spectral interval).
Comparison with data
Simulations are compared with profile intensity measurements obtained in a Hologic Selenia digital mammography system, 100 µm nominal focal spot, 26 kV nominal
operating voltage, Mo anode, Mo filter (0.025 mm thick),
25 cm source-object distance and 65 cm source-detector
distance (i.e., magnification=2.6), and 10 mm long cylindrical fibers of diameter between 0.20 and 0.40 mm11. Fibers
Intensity profiles for each energy
0.05
Sum of intensity profiles (object diffraction)
x 10-7
1.25
Fluence (a.u.)
Relative Intensity
6
0.04
sum
5
0.03
4
1
0
5
10
15
20
Energy (keV)
25
30
1.1
1
0.95
2
0.01
1.2
1.15
1.05
3
0.02
Relative Intensity
7
0.9
0.85
0
-2.5
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
Distance (m)
1
1.5
2
2.5
x 10-3
0.8
-2.5
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
Distance (m)
1
1.5
2
2.5
x 10-3
FFT
Detector modulation transfer function
1
1.03
1.01
1
0.99
FFT - Diffraction pattern
101
100
0.8
1.02
MTF
Relative Intensity
1.04
Multiplication
0.6
10-1
FFT
Intensity profile recorded by the detector
10-2
0.4
0.98
0.97
10-3
0.2
0.96
0.95
-2.5
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
Distance (m)
1
1.5
2
2.5
x 10-3
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Spatial frecuency (mm-1)
18
10-4
-500 -400 -300 -200 -100
0
100
200
300
400
500
Spatial frecuency (mm-1)
Figure 2. Simulation algorithm. The example corresponds to a 0.8 mm diameter fiber, magnification=2.0 and Mo/Mo 30 kV X-ray spectrum.
235
Figure 3. User interface (called Sook’Oochel-Prof Sim) for intensity profile simulation.
1.015
1.01
8.7 keV bin size (3 bins)
1.005
Relative Intensity
1
0.995
0.99
0.985
0.98
0.975
0.97
0.965
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
Distance (m)
0.4
0.6
0.8
1
x 10-3
Figure 4. Intensity profiles for a 0.6 mm diameter polypropylene fiber, Mo anode, 0.025 mm Mo filter, magnification=2.0, polyenergetic spectra, 26 kV, different energy bin sizes.
236
Simulated intensity profiles in magnification mammography
15 keV
26 kV, Mo/Mo, 13 bins
Experimental data (26kV, Mo/Mo)
1.02
Polyenergetic
Monoenergetic
1.02
1.01
Relative Intensity
Relative Intensity
1.01
1.015
1
0.99
0.98
1.005
1
0.995
0.99
0.985
0.97
-1
-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0
0.2 0.4 0.6
Detector plane distance (m)
0.8
1
x 10-3
0.98
-1
-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0
0.2 0.4 0.6
Detector plane distance (m)
0.8
1
x 10-3
Figure 5. Simulated intensity profiles for a 0.6 mm diameter polypropylene fiber, magnification=2.0. Solid curve is for a Mo/Mo
spectrum (26 kV-3.7 keV bins) and dashed curve is for a 15 keV
monoenergetic spectrum.
Figure 6. Data11 and simulation for the 0.3 mm diameter fibers, including the one shown in the inset. Symbols are the data,
dashed curve is monoenergetic (at effective energy 15 keV),
and solid curve is the polyenergetic intensity simulation of a nylon fiber at magnification equal to 2.6.
Simulations as a function of the spectrum
Figure 5 compares the mono- and polyenergetic simulations. For the monoenergetic case, the effective energy of
the X-ray beam (evaluated from half-value layer measurements11) was used. Predicted edge enhancement is about
1.1% above the background for the monoenergetic case;
this value decreases to about 0.9% if the complete spectrum is considered. Differences of similar magnitude are
visible at the fiber center, where use of the complete spectrum reduces the transmission by about 0.2%.
Even if the values of δ and β vary strongly over the energies relevant to these simulations, the observed features
in the simulated fiber profile show a relatively weak dependence on the consideration of the polyenergetic spectrum.
These predictions of a weak effect agree qualitatively with
the previously mentioned results5, which were obtained
with similar X-ray spectra under experimental conditions
optimized for the observation of phase effects.
A possible explanation could be the presence of scattered
radiation, unaccounted for in the formalism. The polyenergetic simulation improves the agreement with the observations, but it still overpredicts the magnitude of the effect
external to the edge.
Comparison with data
Figure 6 shows the measured intensity profile of the
0.3 mm diameter group of fibers at magnification=2.6.
This profile is the average of the measurements for the
central and ±45º fibers of the group (profiles for the three
fibers were quantitatively similar and they were averaged to
reduce intensity fluctuations). For comparison, the monoand polyenergetic simulations are also shown. Simulations
reproduce the loss of the U-shaped attenuation and the
presence of edge enhancement, both due to phase effects. Data display an edge enhancement of about 0.4%
above background and calculations predict a ≈0.8% effect
(0.75% polyenergetic and 0.85% by the monoenergetic
simulation). The quantitative disagreement between data
and simulations displayed in Figure 6 (observations are
about 50% of predictions) occurs for all fiber diameters.
Conclusions
We have presented a versatile Matlab simulation tool to
predict intensity profiles for magnified images of cylindrical objects obtained under conditions, which permit PC
effects to be visible.
We have found that, for objects with diameters <1 mm,
the detailed resolution in the spectrum description is not
necessary. We have obtained an improved description of
the data in the polyenergetic simulation, with respect to the
assumption of a single effective energy. However, this improvement is still insufficient to reach a quantitative agreement with observations. On the other hand, the measured
profile shape is well-described by the simulation.
Observations and calculations of PC effects are small
(≈1% edge enhancement), nevertheless of interest for conditions found in a commercial mammographic unit.
Acknowledgments
Authors acknowledge partial support from Universidad
Nacional Autónoma de México (UNAM), grant PAPIITIN102610. TA acknowledges the financial support of the
Spanish Ministry of Science and Innovation, under project TEC2008-04105. KDPA acknowledges support from
Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, CONACyTMexico, for postgraduate studies scholarship.
237
References
1. Fitzgerald R. Phase-sensitive X-ray imaging. Physics Today.
2000;53(7):23-6.
2. Lewis RA, Rogers KD, Hall CJ, Hufton AP, Evans S, Menk RHE, Tromba G,
et al. Diffraction-enhanced imaging: improved contrast and lower dose
X-ray imaging. Proceedings of the SPIE (Medical Imaging). San Diego, CA,
USA: SPIE; 2002. p. 286-97.
3. Lewis RA. Medical phase contrast X-ray imaging: current status and
future prospects. Phys Med Biol. 2004;49(16):3573.
4. Wilkins SW, Gureyev TE, Gao D, Pogany A, Stevenson AW. Phasecontrast imaging using polychromatic hard X-rays. Nature. 1996;384:
335-8.
5. Olivo A, Speller R. Polychromatic phase contrast imaging as a basic step
towards a widespread application of the technique. Nulc Instr Meth A.
2007;580:1079-82.
6. Kotre CJ, Birch IP. Phase contrast enhancement of X-ray mammography:
a design study. Phys Med Biol. 1999;44(11):2853.
7. Yadava PS, Yogesh K, Sarkar PS, Amarinha S, Godwal BK. Study of phase
contrast imaging for carbon fiber, polystyrene and lung tissue using
monochromatic and polychromatic X-ray sources. Nucl Instr and Meth A.
2006;564:496-505.
8. Ingal VN, Beliaevskaya EA, Brianskaya AP, Merkurieva RD. Phase
mammography - a new technique for breast investigation. Phys Med Biol.
1998;43(9):2555.
9. Yamazaki A, Ichikawa K, Kodera Y. Investigation of physical image
characteristics and phenomenon of edge enhancement by phase
contrast using equipment typical for mammography. Med Phys.
2008;35(11):5134-50.
238
10. Brandan ME, Chevalier M, Guibelalde E, Rodrigo JA, Alieva T. Observation
of edge-enhancement in digital images obtained with a clinical
mammography unit. In: Olaf Dössel, Wolfgang C. Schlegel, editors.
Proceedings of the World Congress on Medical Physics and Biomedicine.
Munich, Germany. Berlin: Springer Heidelberg; 2009. p. 331-4.
11. Chevalier M, Chanes L, Guibelalde E, Brandan ME, Alieva T. Influence of
geometrical factors on phase contrast fiber images. In: Martí J, Oliver A,
Freixenet J, Martí R, editors. Proceedings of the Digital MammographyIWDM. Girona, Spain. Berlin: Springer-Verlag Heidelberg; 2010. p. 334-41.
12. Gundogdu O, Nirgianaki E, Che Ismail E, Jenneson PM, Bradley DA, Benchtop
phase contrast X-ray imaging. Appl Radiat Isot. 2007;65:1337-44.
13. Cowen AR, Brettle DS, Coleman NJ, Parkin GJS. A preliminary investigation
of the imaging performance of photostimulable phosphor computed
radiography using a new design of mammographic quality control test
object. Br J Radiol. 1992;65:528-35.
14. Boone JM, Thomas RF, Jennings RJ. Molybdenum, rhodium, and tungsten
anode spectral models using interpolating polynomials with application to
mammography. Med Phys. 1997;24(12):1863-74.
15. Moya UE, Brandan ME, Martínez-Dávalos A, Ruiz-Trejo C, RodríguezVillafuerte M. Parameterization of X-ray spectra appropriate for microCT
scanners. Nucl Instr Meth. 2010;613(1):152-5.
16. Henke BL, Gullikson EM, Davis JC. X-ray interactions: photoabsorption,
545 scattering, transmission, and reflection at E = 50-30000 eV, Z = 1-9.
Atomic data and nuclear data tables 1993. [cited 2010 october]. Available
from: http://henke.lbl.gov/optical_constants/getdb2.html.
17. MatWeb Material Property Data, Overview of materials for Nylon 66,
Unreinforced. 1999. [cited 2011 November ]. Available from: http://www.
matweb.com/search/DataSheet.aspx?bassnum=O2500&group=General
18. Born M, Wolf E. Principles of Optics. Oxford: Pergamon; 1980.
Artigo Original
Revista Brasileira de Física Médica. 2011;5(3):239-44.
Análise dos efeitos da filtração adicional
em feixes de raios X a partir dos cálculos
de energia média por fóton em
espectros de raios X
Analysis of the additional filtration effects in X-ray
beams from the calculation of average energy
for photon in X-ray spectra
Rodrigo F. Lucena e Maria da Penha A. Potiens
Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, Comissão Nacional de Energia Nuclear (IPEN/CNEN) – São Paulo (SP), Brasil.
Resumo
Este trabalho teve como objetivo analisar o comportamento dos espectros de raios X, por meio do cálculo da energia média em cada espectro
gerado para diferentes filtrações adicionais inseridas no feixe de raios X. Para isso, foram utilizados: um sistema de radiação X do Laboratório
de Calibração de Instrumentos do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN), para a geração dos feixes de raios X, e um de
espectrometria com detector de estado sólido (semicondutor), para fazer a aquisição dos dados e filtros de alumínio e cobre com diversas
espessuras a serem inseridos na saída do feixe de raios X. A energia média por fóton foi calculada, integrando-se a curva de cada espectro e
dividindo o valor pelo número total de contagens. Este cálculo possibilitou verificar que o uso de filtrações nos aparelhos de raios X contribui de
forma significativa na energia média do feixe de raios X. Dessa forma, uma mesma dose recebida por um paciente ou registrada por um detector
possui energias médias distintas com o uso de filtrações com materiais e espessuras diferentes, o que possibilita a manipulação do feixe de
raios X por meio das filtrações adicionais.
Palavras-chave: espectrometria de raios X, filtração adicional, energia média.
Abstract
The objective of this work was to analyze the behavior of X-ray spectra by calculating the average energy in each spectrum generated for
different additional filtrations inserted in the X-ray beam. It was used an X-ray system present in the Laboratory of Instruments Calibration of
the Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) for the generation of X-ray beams, a spectrometry system with a solid state detector
(semiconductor) to the data acquisition and aluminum and copper filters, with different thicknesses to be inserted in the output of the X-ray tube.
The average energy per photon was calculated integrating the curve of each spectrum and dividing the value by the total number of counts. This
calculation enabled us to verify that the use of filtration in the X-ray equipment contributes significantly in the average energy of the X-ray beam.
Thus, the same dose received by a patient or recorded by a detector has distinct average energies due to the use of filtrations with different
materials and thicknesses, which allows the manipulation of X-ray beam through additional filtration.
Keywords: X-ray spectrometry, additional filtrations, average energy.
Introdução
As atividades relacionadas à utilização de radiação ionizante são baseadas em três princípios essenciais de
proteção radiológica: justificação apropriada à utilização
da radiação; limites de dose, nos quais os riscos decorrentes da exposição à radiação são considerados aceitáveis; e otimização dos níveis de radiação, sempre que for
possível1,2. Esses princípios devem ser respeitados, já que
toda exposição a qualquer radiação ionizante pode provocar danos à saúde do ser humano por meio dos efeitos
biológicos provocados por essa radiação.
A otimização dos níveis de radiação estimulou o estudo mais aprofundado das características dos feixes
de radiação a serem utilizados em clínicas de radioterapia, radiodiagnóstico e nos laboratórios de calibração de
Correspondência: Rodrigo F. Lucena – Universidade de Avenida – Avenida Arlindo Béttio, 1.000 – CEP: 03817-000 – São Paulo (SP), Brasil – E-mail:
[email protected]
239
Lucena RF, Potiens MPA
detectores de radiação. Isso fez com que, com o passar
do tempo, a precisão e a exatidão fossem melhoradas
para a determinação das doses, ou seja, passou a existir
uma tendência em se enfatizar a necessidade por alta precisão e exatidão.
O conhecimento do espectro de raios X é de grande
importância para entender os diversos estágios na produção de uma imagem diagnóstica, com o intuito de reduzir
ao máximo a dose no paciente e, ao mesmo tempo, otimizar a qualidade de imagem3. Os espectros de raios X são
obtidos a partir de dispositivos que possibilitam não só a
contagem de fótons de raios X no volume sensível, mas
também o registro e a distinção da energia desses fótons.
A disponibilização do número de contagens, em função da
energia dos fótons, resulta no espectro de raios X, o qual
é essencialmente dividido em uma curva contínua, proveniente dos fótons gerados pelo freamento de elétrons,
com picos no decorrer da curva dos fótons gerados como
radiação característica. Além disso, o espectro de raios X
apresenta fótons adicionais, provenientes da radiação de
fundo presente no ambiente e de possíveis retroespalhamentos provocados pela geometria do laboratório e pelo
posicionamento dos equipamentos no local de trabalho.
Para gerar um determinado espectro de raios X, é necessário levar em consideração diversos parâmetros físicos (corrente elétrica, tensão nominal, filtração intrínseca e
adicional etc.), os quais modificam algumas características
do espectro. Dependendo de como esses parâmetros são
configurados – os que são configuráveis –, características
como amplitude, energia média, comprimento do intervalo
energético do espectro, dentre outras, serão alteradas.
A filtração adicional produz um efeito na forma do espectro induzindo a atenuação acentuada dos fótons de
baixa energia, o que ocorre em menor intensidade com os
fótons de alta energia. Dessa maneira, diminui-se o número de contagens diferentemente para cada valor energético, provocando a alteração da forma do espectro, assim
como a redução de sua amplitude4.
Segundo Birch e Marshall3, com o aumento da filtração
adicional, a energia média dos fótons do espectro aumenta, ou seja, há um aumento na proporção de fótons de
maior energia. A presença da filtração ajuda a atenuar o
feixe de raios X, no qual essa atenuação é maior para os
fótons de baixa energia, o que faz com que o detector
consiga registrar um número proporcionalmente maior de
fótons mais energéticos, ou seja, a energia média do feixe
aumenta.
O objetivo do presente trabalho foi analisar o comportamento dos espectros de raios X quando são manipuladas as filtrações adicionais inseridas no feixe de raios X,
a partir do cálculo da energia média em cada espectro
gerado. Esta análise é de grande importância, pois pode
evitar a exposição de um paciente a grandes doses em
feixes de raios X altamente energéticos.
Materiais e métodos
Os dados utilizados para a realização deste trabalho foram
adquiridos no Laboratório de Calibração de Instrumentos
(LCI), localizado nas instalações do Instituto de Pesquisas
Energéticas e Nucleares/Comissão Nacional de Energia
Nuclear (IPEN/CNEN), em São Paulo. Durante a aquisição
dos dados, foram utilizados dois sistemas de irradiação:
um de radiação X (Figura 1) de energias intermediárias,
formado por um gerador de potencial constante Agfa NDT
Pantak/Seifert GmbH & Co. KG (modelo ISOVOLT 160 HS)
ligado a um tubo de raios X Comet, modelo MRX 160/22;
e uma fonte radioativa 241Am para a calibração do sistema
de espectrometria.
O sistema espectrométrico utilizado foi fabricado
pela empresa EG&G Ortec, modelo NOMAD-PLUS 92X
(Figura 2), que possui um detector do estado sólido (semicondutor) HPGe (germânio de alta pureza), modelo GLP16195/10P. Os dados obtidos pelo espectrômetro foram
registrados por um computador acoplado ao sistema
Figura 1. Sistema de radiação X composto pelo gerador de potencial constante Pantak e o tubo de raios X Comet blindado com chumbo.
240
Análise dos efeitos da filtração adicional em feixes de raios X
de aquisição, e utilizou-se o software Maestro (modelo
A65-B32, Ortec) da própria empresa fabricante do sistema espectrométrico.
Foram utilizados ainda sistemas auxiliares como colimadores com 0,1 mm (liga de tungstênio, níquel e cobre) de diâmetro para delimitar o feixe de raios X durante
a espectrometria, filtros adicionais de alumínio e cobre
com pureza maior que 99,9% e instrumentações para a
medição de grandezas como temperatura (precisão de
±0,0025ºC), umidade (precisão de 1%), pressão (resolução de 0,01%), comprimento (precisão de ±0,05 cm) e
tempo (precisão de ±0,001 s). Isso permitiu que as aquisições fossem realizadas satisfatoriamente.
Antes da realização das medições dos espectros nos
feixes de raios X, o espectrômetro precisou ser calibrado
com a fonte de 241Am. Utilizou-se o pico de 59,537 keV
como referência para ajustar os canais no software
Maestro, e a calibração forneceu uma precisão ao sistema
de 0,12%. A calibração com apenas um pico foi possível,
já que os intervalos entre os canais do espectrômetro são
aproximadamente constantes, próximos do pico utilizado
como referência, o que permitiu cobrir, com boa precisão,
o intervalo energético utilizado neste trabalho.
As medições foram efetuadas com o colimador de
0,1 mm de diâmetro posicionado próximo à janela de incidência de radiação do espectrômetro. O equipamento
foi posicionado a 2,5 m do ponto focal do aparelho de
raios X. Esse posicionamento distante foi escolhido pela
alta sensibilidade do espectrômetro, que apresentava um
tempo morto alto quando utilizado mais próximo do ponto
focal. Pelo mesmo motivo de sensibilidade, uma corrente
elétrica de 0,1 mA (menor valor do sistema de radiação X)
Tabela 1. Energias médias por fóton, referentes aos espectros sem filtrações adicionais, às qualidades em radiodiagnóstico e às
determinações de tensão de pico.
Tensão
nominal (kV)
25
28
30
35
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
Sem filtração
Filtração (mm) Energia (keV)
0
13,54
0
20,60
0
26,09
0
34,77
0
39,73
0
45,97
Qualidades em radiodiagnóstico
Filtração (mm)
Energia (keV)
2,3 (Al)
28,15±0,03
2,4 (Al)
32,21±0,04
2,7 (Al)
36,52±0,04
2,8 (Al.)
40,08±0,05
3,0 (Al)
43,83±0,05
3,1 (Al)
47,27±0,06
3,2 (Al)
49,95±0,06
3,5 (Al)
54,95
4,2 (Al)
61,39
Determinação da tensão de pico
Filtração (mm)
Energia (keV)
2 (Al)
20,41±0,02
2 (Al)
22,02±0,03
3 (Al)
24,08±0,03
3 (Al)
26,66±0,03
10 (Al)
33,15±0,04
10 (Al)
38,18±0,05
16 (Al)
45,16±0,05
21 (Al)
58,72±0,07
2,5 (Cu)
64,55±0,08
2,5 (Cu)
68,52±0,08
3,5 (Cu)
74,56±0,09
5,5 (Cu)
80,97±0,10
6 (Cu)
84,25±0,10
6,5 (Cu)
87,10±0,10
7 (Cu)
89,79±0,11
8 (Cu)
91,69±0,11
Figura 2. Sistema espectrométrico da Ortec utilizado para a realização da espectrometria.
241
Lucena RF, Potiens MPA
120000
A
Contagens
100000
80000
60000
Resultados
40000
20000
0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Energia (keV)
8000
B
7000
Contagens
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
foi escolhida no painel do aparelho de raios X. Os tempos
de aquisição variaram de 10 a 50 minutos, de acordo com
o tipo de material da filtração adicional e sua espessura.
A energia média por fóton foi calculada integrando a
curva de cada espectro e dividindo o valor pelo número
total de contagens. Foram efetuados três conjuntos de
medições (filtros 1, 2 e 3), nos quais as filtrações foram
baseadas nas necessidades do laboratório (sem filtração,
qualidades em radiodiagnóstico e determinação das tensões de pico por meio de espectrometria), como pode ser
visto na Tabela 1.
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Energia (keV)
16000
14000
C
As energias médias por fóton dos feixes de raios X gerados foram calculadas nos espectros adquiridos pelo espectrômetro. A Figura 3 mostra um exemplo do espectro
de cada configuração de filtração, todos adquiridos respectivamente em 8, 10 e 50 minutos, em que é possível
observar a diferença das formas dos espectros com o aumento da filtração adicional. Os demais espectros podem
ser encontrados no texto de Lucena5.
Os espectros apresentam um leve deslocamento energético para a direita em suas energias máximas, facilmente observado nos últimos pontos dos espectros. Isso se
deve a uma pequena falha na calibração do sistema de
radiação X, verificado também por outros medidores não
invasivos de tensão de pico.
A curva de cada espectro foi integrada, e o valor da
energia total foi dividido pelo número de fótons registrado pelo espectrômetro, resultando nos valores da energia
média por fóton, como pode ser observado na Tabela 1.
Para ilustrar o aumento da energia média com aquele
da espessura da filtração adicional, plotou-se um gráfico de
10000
8000
4000
55
55
2000
50
50
0
5050kVkV
7070kVkV
60
60
6000
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Energia (keV)
Energia (keV)
Contagens
12000
45
45
40
40
35
35
30
30
25
25
20
20
-2
-2
Figura 3. Espectros gerados na tensão de 50 kV, na qual A
foi gerado sem filtração adicional (aquisição de oito minutos),
B com filtração adicional de 2,4 mm Al (aquisição de dez minutos) e C com filtração adicional de 10 mm Al (aquisição de
50 minutos).
242
00
22
10 12
12 14
14 16
16 18
18 20
20 22
22
44 66 8 10
Espessurada
daFiltração
Filtração de
de Al
Al (mm)
Espessura
Figura 4. Gráfico da energia média do feixe de raios X em função da espessura da filtração adicional (Al) nas tensões nominais de 50 e 70 kV.
Análise dos efeitos da filtração adicional em feixes de raios X
energia média por espessura de filtração das tensões nominais 50 e 70 kV (Figura 4). Os pontos foram melhores ajustados pelas Eqs. 1 e 2 para, respectivamente, as tensões de 50
e 70 kV, em que x representa a espessura da filtração adicional
e E (em keV), a energia média por fóton de raios X. As barras
de erro não aparecem, pois as incertezas (precisão do equipamento – 0,12%) são menores do que os próprios pontos.
E=28,55+4,18 ln(x)
E=30,55+9,25 ln(x)
(1)
(2)
Discussão
Nas três configurações para a geração dos espectros,
observa-se que o uso de filtrações no aparelho de raios X
contribui de forma significativa para a energia média do feixe de raios X, já que esta aumenta acentuadamente com o
aumento da filtração adicional inserida. Tal fato ocorre devido à filtração cada vez maior dos fótons de baixa energia
com o aumento da espessura da filtração. Esse fenômeno
é facilmente observado nos espectros da Figura 3, em que
há uma queda da amplitude nas baixas energias, inclusive
dos picos característicos de baixa energia do tungstênio,
com o aumento da espessura da filtração.
Esse fenômeno também é observado quando troca-se
o material de filtração adicional por um de maior número
atômico, pois aumenta a probabilidade da interação dos fótons de baixa energia com o material e, consequentemente, aumentando a energia média. Na Tabela 1, observou-se exatamente isso. Ao substituir a filtração de alumínio
pela de cobre, a energia média aumentou, mesmo o cobre
tendo espessura um pouco inferior ao alumínio. Portanto,
pode-se manipular a energia do feixe de raios X, utilizando
os parâmetros espessura e material da filtração adicional.
As equações referentes aos pontos ajustados no gráfico da Figura 4 sugerem o crescimento acentuado da
energia média nos primeiros aumentos da espessura do
material; porém, aos poucos, a energia média tende a se
estabilizar, indicando que os fótons de baixa energia foram
praticamente absorvidos e que o aumento da espessura
da filtração nesse intervalo não influenciará tanto para o
aumento da energia média.
Conclusões
Nas três configurações para a geração dos espectros neste trabalho, o estudo das energias médias por fóton em
cada caso foi de importância significativa, pois mostrou
que o uso de filtrações nos aparelhos de raios X contribui
significativamente na energia média do feixe de raios X, já
que uma mesma dose recebida por um paciente ou registrada por um detector possui energias médias distintas, com o uso de filtrações com materiais e espessuras
diferentes. Logo, essas energias podem ser manipuladas
indiretamente de acordo com o interesse do operador do
aparelho de raios X. No entanto, foi visto também que
essa possibilidade de manipulação é limitada a partir de
uma determinada espessura da filtração, já que o comportamento da energia média por fóton com o aumento da
espessura possui uma tendência logarítmica.
Agradecimentos
Os autores agradecem à Agência Internacional de Energia
Atômica (IAEA), à Fundação de Amparo à Pesquisa do
Estado de São Paulo (FAPESP), ao Conselho Nacional
de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
e ao Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT, INCT em
Metrologia das Radiações na Medicina) pelo apoio financeiro parcial.
Referências
1. International Commission on Radiological Protection. Recommendations of
the ICRP. Publication No 26. ICRP; 1987.
2. International Commission on Radiological Protection. Recommendations of
the ICRP. Publication No 103. ICRP; 2007.
3. Birch R, Marshall M. Catalogue of spectral data for diagnostic X-rays.
London: The Hospital Physicists’ Association; 1979.
4. Bushong G. Radiologic Science for Technologists – Physics, Biology, and
Radiation Protection. 6th edition. Missouri: Mosby Company; 1997.
5. Lucena R. Implantação de um Programa de Qualidade em Equipamentos de
Raios X por Meio de Medidores não Invasivos. [Dissertação de Mestrado].
São Paulo: Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares – Universidade
de São Paulo; 2010. 104 p.
243
Artigo Original
O uso de ilustrações no ensino e no
setor de radiologia como uma proposta
para construção dos conceitos de física
radiológica e radioproteção
The use of illustrations in teaching and the department of
radiology as a proposal for construction of the concepts
of radiological physics and radiation protection
Leandro C. Luiz1,2, Luís Fernando de Oliveira1 e Rafaela T. Batista1
Departamento de Física Aplicada e Termodinâmica – Instituto de Física Armando Dias Tavares da Universidade do
Estado do Rio de Janeiro (UERJ) – Rio de Janeiro (RJ), Brasil.
2
Curso de Farmácia da Faculdade Bezerra de Araújo (FABA) – Campo Grande (RJ), Brasil.
1
Resumo
Recentemente o Instituto de Radioproteção e Dosimetria (IRD) fez um levantamento do número de clínicas e hospitais que utilizam fonte de radiação
em exames diagnósticos ou em terapias. Milhares de instalações estão cadastradas e mais que a metade usa fonte de raios X para radiodiagnóstico.
A população, e até mesmo alguns trabalhadores, não tem conhecimento dos efeitos que a radiação causa no organismo ao interagir com o mesmo.
Assim, este trabalho tem como objetivo chamar a atenção quanto aos efeitos causados pela interação da radiação com o organismo e noções de
proteção radiológica por meio de cartazes, cartilhas e histórias em quadrinhos.
Palavras-chave: raios X, ensino, proteção radiológica
Abstract
Recently the Instituto de Radioproteção e Dosimetria (IRD), in Brazil, carried out the number of clinics and hospitals that applies radiation sources
either to radiology exams or therapy. A lot of installations are subscribed and more than half use X-ray sources to radio diagnostic. The population
and up to some professionals do not have knowledge about the radiation effects over the body when the radiation interacts with it. Thus, this work
has the goal of calling the students to pay attention about the effects of the interaction of radiation with the body and brings notions of radiological
protection through placards, folders and comic strip.
Keywords: X-rays, teaching, radiation protection.
A física moderna tem sido introduzida na sociedade por
meio de suas diversas aplicações: odontologia, eletrodomésticos, microcomputadores, medicina diagnóstica, etc.
Contudo, os conceitos ainda não são bem compreendidos pela população que usufrui da tecnologia oferecida
por ela. Isto se deve ao fato da inclusão dos conceitos
desta parte da física ainda ser um tema pouco abordado
no Ensino Médio, bem como a má formação superior de
alguns docentes que lecionam as disciplinas nos cursos
especializados em radiologia e também por não apresentar esses conceitos à sociedade por meios que sejam
acessíveis ao público em geral.
A falta de informação sobre os riscos daquilo que se
está utilizando (ou manuseando) não é apenas um fator
preocupante para a exposição ocupacional, ou seja, a
ocorrida no trabalho e, principalmente, como resultado
do trabalho, mas também para a exposição médica e do
público. O acesso a informações básicas de física nuclear
no Ensino Médio, na radiologia e até mesmo para a população em geral, não somente pode evitar que muitas
pessoas sejam expostas a doses de radiação desnecessárias, acordando com um dos princípios de radioproteção, o ALARA (As Low As Reasonably Achievable), que
nos diz que, em relação a uma determinada fonte dentro
Correspondência: Leandro da Conceição Luiz – Rua São Francisco Xavier, 524 – Bloco B – sala 3.019 – CEP: 20559-900 – Rio de Janeiro (RJ), Brasil – E-mail:
[email protected].
245
Luiz LC, Oliveira LF, Batista RT
246
esse ramo da física não pode ser visto explicitamente no
cotidiano (como é o caso da mecânica newtoniana) e é
pouco explorado pelos professores do Ensino Básico. As
noções de física moderna estão inclusas nos Parâmetros
Curriculares Nacionais (PCN) para a área de ciências da
natureza, matemática e suas tecnologias (PCNEM/PCN+)
e, de acordo com eles, alguns aspectos da chamada física moderna serão indispensáveis para permitir aos jovens adquirir uma compreensão mais abrangente sobre
como se constitui a matéria, de forma que tenham contato com diferentes e novos materiais, cristais líquidos e
lasers presentes nos utensílios tecnológicos, ou com o
desenvolvimento da eletrônica, dos circuitos integrados
e dos microprocessadores. Os PCN apontam também a
necessidade de ir mais adiante, para que todos possam
aprender a identificar, lidar e reconhecer as radiações e
seus diferentes usos5.
Visto que a mídia, em seus meios diversos, tem alto
poder de influência na sociedade6 e que a maioria dos
alunos tem acesso a esses meios, foram desenvolvidos
instrumentos de divulgação científica em física moderna
(radiológica) e radioproteção a serem apresentadas por
meio de quadrinhos, tirinhas e cartilha aos alunos, funcionários e pacientes do setor de radiologia.
Metodologia
Para descrever os fenômenos em tirinhas, quadrinhos e
cartilha, criou-se um personagem, o Fóton-X, que pode
ser visto na Figura 1. Ele representa um fóton de Raios-X
e tanto desenvolve a história como personagem quanto a
narra em algumas ocasiões. Diversos temas podem ser
abordados com este projeto piloto, não ficando apenas
limitado ao ensino de física moderna no ambiente escolar,
mas também apresentando dicas de como se proteger de
doses desnecessárias de radiação em radiologia diagnóstica e os riscos que a radiação pode causar.
Um esboço é feito após a escolha de um tema. Este
tema deve ser desenvolvido de maneira que o conceito
seja transmitido para o leitor com fácil visualização e compreensão. Em seguida, o esboço é digitalizado e colorido
por meio de softwares destinados ao processamento de
imagens7.
Fóton - X© Leandro, 23 de abril de 2008
de uma prática, o valor das doses individuais, o número
de pessoas expostas e a probabilidade de ocorrência de
exposições devem ser mantidos tão baixos quanto razoavelmente exequíveis, considerando os fatores econômicos
e sociais, como também pode prevenir que aconteçam
grandes acidentes causados por contaminação de fonte
radioativa, por exemplo o ocorrido com o césio-137 em
Goiânia, no ano de 1987.
A escola, dentre suas principais funções, tem o papel
da transmissão de conhecimentos produzidos pela humanidade. Moran1 compreende que “o conhecimento se dá
fundamentalmente no processo de interação, de comunicação”. Os conhecimentos científicos, na medida em que
são elaborados, passam por processos de codificação,
sendo que os processos didáticos devem considerar os
códigos científicos. Contudo, tais códigos passam por
uma decodificação ou transposição para serem aprendidos pelos alunos.
Um conteúdo do saber que foi designado como saber
a ensinar sofre, a partir daí, um conjunto de transformações adaptativas que vão torná-lo apto para ocupar um
lugar entre os objetos de ensino. O trabalho que transforma um objeto do saber a ensinar em um objeto de ensino
é denominado de transposição didática2,3.
Um grande desafio do professor é transformar um
conhecimento científico em um conteúdo didático. De
fato, teorias complexas, sem perder suas propriedades
e características, precisam ser transformadas para serem
assimiladas pelos alunos. Assim, a transposição didática
pode ser concebida como um conjunto de ações transformadoras que tornam um saber sábio em saber ensinável.
O saber a ensinar é entendido como um novo saber e
sua estrutura de origem está localizada fora do contexto
acadêmico. No ambiente escolar, o ensino do saber sábio
se apresenta no formato do que se denomina conteúdo
ou conhecimento científico escolar. Este conteúdo escolar
não é o saber sábio original, não é ensinado no formato
original publicado pelo cientista, como também não é uma
mera simplificação deste. O conteúdo escolar é um “objeto didático”, produto de um conjunto de transformações.
Após ser submetido ao processo transformador da transposição didática, o saber sábio, regido agora por outro
estatuto, passa a constituir o saber a ensinar2,4.
O processo do aprendizado e do conhecimento se desenvolve a medida que o indivíduo se interessa por aquilo
que lhe está sendo apresentado. Este pensamento é fundamentado em uma proposta sociointeracionista, em que
o aluno, por intermédio do professor e pela interação com
seus colegas de classe, e com os recursos a ele disponíveis, pode construir seus próprios saberes por experiências próprias.
Na física clássica, os conceitos teóricos podem ser
apresentados fazendo analogia com o que está ao nosso
redor ou, então, vistos em prática nos laboratórios didáticos. Entretanto, a questão observada pelos docentes é que
quando se trata da física moderna há uma dificuldade em
assimilar o que está sendo estudado. Isto ocorre porque
Figura 1. Esboço do personagem Fóton-X.
O uso de ilustrações no ensino e no setor de radiologia como uma proposta para construção dos conceitos de física radiológica e radioproteção
Resultados
Tirinhas
Os principais mecanismos pelos quais os raios X interagem com a matéria são: efeito fotoelétrico (ou absorção
fotoelétrica), efeito Compton (ou espalhamento Compton)
e produção de pares.
A Figura 2 apresenta uma tirinha que aborda um dos
mecanismos pelos quais os raios X interagem com a matéria, o espalhamento Compton, que é de grande importância para física radiológica. Ele consiste na interação
entre um fóton de raios X e um elétron livre (fracamente
ligado ao átomo, tais como os elétrons da camada de valência). O fóton de raios X atinge o elétron livre ejetando-o
de sua órbita. O fóton incidente é defletido pelo elétron,
desviando de sua trajetória inicial. É importante ressaltar
que o modelo atômico apresentado na Figura 2 se refere
ao modelo atômico com orbitais elípticas, sendo apenas
uma mera ilustração para ajudar na visualização e compreensão do fenômeno.
Para ocorrer a produção de pares é necessário que
o fóton incidente tenha energia superior a 1022 keV,
para geração de um par elétron-pósitron. Ao interagir
com o campo elétrico do núcleo de um átomo, o fóton
“desaparece”, dando origem a um par elétron-pósitron.
Claramente o limiar para este processo é 2mec2, portanto 1022 keV. Embora a probabilidade deste efeito ocorrer
na faixa de energia dos procedimentos radiológicos seja
quase nula, é de grande importância à compreensão do
fenômeno, pois se trata de um dos principais mecanismos de interação da radiação com a matéria. A tirinha da
Figura 3 representa, de maneira lúdica, o fenômeno em
questão. Nela, Fóton-X passa próximo do núcleo com três
energias incidentes distintas. Ao passar com a energia acima de 1022 keV ele começa a “desaparecer”, dando origem ao par elétron-pósitron, cada um com energia mínima
Figura 2. Tirinha referente ao espalhamento Compton.
Figura 3. Tirinha referente à produção de pares.
247
de 511 keV. Caso o pósitron colida com um elétron, as
duas partículas são aniquiladas, produzindo dois fótons
gama emitidos em sentidos opostos para conservar o momento linear. Contudo, optou-se por não representar este
último na tirinha, uma vez que o fenômeno em questão é a
produção de pares e não a aniquilação.
Visto que a exposição à radiação pode causar danos
biológicos nos seres vivos se utilizada de forma descontrolada, houve a necessidade de estabelecer meios de
proteção aos que trabalham com radiação e a população em geral. Sendo assim, a Figura 4 apresenta uma
tirinha elaborada visando à importância da proteção do
ser humano mediante a exposição desnecessária à radiação, pois quando uma pessoa é exposta à radiação de
maneira descontrolada, alguns efeitos referentes a essa
exposição podem surgir, tais como: anemia, redução no
número de plaquetas, queda de cabelo, dermatite (inflamação da pele) e esterilidade. Esses sintomas fazem parte
da Síndrome de Irradiação Aguda.
As tirinhas têm como objetivo despertar curiosidade
no aluno para, então, o professor introduzir ou se aprofundar no assunto. Elas também servem para chamar a
atenção do estudante para o papel do professor em sala
de aula como facilitador, aquele que o ajudará no esclarecimento de dúvidas.
Cartilha (folder)
A cartilha foi elaborada de forma lúdica, sem prescindir do
conteúdo científico e educacional. O intuito é alcançar o público em geral (técnicos, médicos, pacientes, etc) do setor
de radiologia a fim de contribuir na formação de uma consciência crítica que resulte na construção de hábitos que
deverão inibir a exposição desnecessária. O material traz
esclarecimentos quanto aos procedimentos radiológicos de
radioproteção durante o exame e visa apresentar visão geral da física que envolve a radiologia, explicando o que são
os raios X, onde eles são utilizados, como são produzidos,
os cuidados que devem ser tomados, entre outros temas.
Tal preocupação ocorre pelo fato de que, mesmo diante dos
meios de proteção estabelecidos por órgãos nacionais e internacionais, para aqueles que trabalham com radiação e
também para a população em geral, a exposição à radiação
no radiodiagnóstico é a que mais contribui para a exposição do homem, cerca de 86%, de acordo com a Comissão
Nacional de Energia Nuclear (CNEN)8,9. A Figura 5 mostra a
cartilha a ser utilizada no setor de radiologia.
Quadrinho
A Figura 6 traz uma breve abordagem sobre a natureza
ondulatória dos raios X, suas aplicações e blindagem.
Nela, o Fóton-X é ora narrador, ora personagem. O texto
é de fácil leitura e compreensão. Sendo assim, as tirinhas,
o quadrinho e o folder visam proporcionar aos alunos elementos para a construção do conhecimento, de forma a
provocar a consciência necessária para a compreensão
dos conceitos de física radiológica e uma disciplina em radioproteção que resultará em atitudes concretas na transferência deste aprendizado para outras pessoas.
Apresentação dos formatos
A utilização dos quadrinhos, cartilhas ou tirinhas em sala de
aula ou no setor de radiologia serve de auxílio na compreensão dos conceitos de física radiológica e de radioproteção
aprendidos na teoria, uma vez que são de difícil visualização
no cotidiano. Como estratégia de ensino-aprendizagem
sugere-se que, após ter sido compreendido o conceito
teórico, o quadrinho ou tirinha referente seja apresentado
de modo a ajudar na visualização e memorização daquele conceito. Entretanto, se eles forem apresentados antes,
servirão para despertar o interesse e curiosidade do leitor.
Então, o professor pode iniciar o assunto mais aprofundado
utilizando a motivação do leitor (ou aluno) tendo como único material didático o quadro-negro, no qual desenvolve a
teoria e os quadrinhos ou tirinhas.
Figura 4. Tirinha alertando sobre o perigo do número excessivo de radiografias.
248
Figura 5. Cartilha.
249
Figura 6. Quadrinho de física radiológica.
250
A fim de se ter uma noção de com tal conceito foi
compreendido pelo aluno por meio do recurso lúdico,
elaborou-se um questionário contendo dez perguntas objetivas de diversos assuntos referentes à física moderna e
radioproteção abordados nos quadrinhos, cartilha e tirinhas, entre eles: proteção radiológica, natureza das ondas
eletromagnéticas, física dos raios X, interação da radiação
com a matéria e eletromagnetismo. As tirinhas, a cartilha
e o quadrinho utilizados neste estudo correspondem às
figuras apresentadas neste trabalho (Figuras 2 a 6).
A observação por meio do questionário foi realizada
em três grupos com dez alunos cada, em vários níveis
escolares de formação: ensino superior da Universidade
Federal Rural do Rio de Janeiro (alunos dos cursos de
Matemática, Química, Física e Engenharia), curso técnico
em radiologia médica e Ensino Médio de diversas escolas
estaduais do Rio de Janeiro. Cada grupo foi dividido em
duas partes: formandos e iniciantes. Fora deste conjunto inicial de estudo, técnicos e funcionários de um centro
médico municipal do Rio de Janeiro também responderam
ao questionário, porém sem a divisão em grupos de iniciantes e formandos. Anterior à entrega do questionário foi
perguntado a cada indivíduo de cada grupo se este tinha
noção dos tópicos que seriam trabalhados nas perguntas.
Todos os alunos formandos da graduação e do curso técnico declararam já ter tido aulas ou ouvido falar sobre o
tema física moderna e radioproteção. Os demais nunca tiveram aula sobre o assunto, com exceção de poucos. Os
formandos responderam as perguntas sem conhecimento
do método de aprendizagem aqui sugerido, enquanto os
iniciantes tiveram o acesso antes de realizarem o exame.
No centro médico foi apresentada somente a cartilha.
Os técnicos responderam todas as questões, enquanto os funcionários e pacientes responderam somente as
referentes à radioproteção. Também foi observado se a
instalação radiológica era provida de blindagens e equipamentos de proteção radiológica individual tanto para o
técnico quanto para o paciente e acompanhante.
A observação feita pelo questionário mostrou resultados distintos nos diferentes níveis de formação: os alunos
do curso técnico em radiologia obtiveram o maior número de acertos, enquanto o menor deu-se aos alunos do
Ensino Médio. No nível superior, o rendimento foi bem
menor quando comparado ao dos alunos do técnico. Ao
avaliar cada grupo, observou-se que os alunos iniciantes
obtiveram melhores resultados em relação aos formandos.
A intenção do questionário foi observar como os conceitos de física moderna são compreendidos pelos alunos, assim como verificar se eles teriam noção de como
se proteger da radiação.
Conclusões
Embora o presente trabalho tenha utilizado um número
pequeno de dados, estes apontam que o maior número de acertos obtidos no questionário foi dos alunos da
radiologia, o que era previsto pelo fato dos mesmos terem
contato constante com os conceitos de física radiológica e
radioproteção. Na avaliação por grupo, os alunos iniciantes (aqueles que verificaram as tirinhas e cartilha) apresentaram melhor desempenho quando comparados com os
formandos do mesmo curso. Isto se deve ao fato deles
terem contato recente com o método de aprendizado aqui
apresentado. Para um acompanhamento efetivo, seria de
grande efeito realizar uma avaliação semelhante ao Exame
Nacional de Desempenho dos Estudantes (ENADE) no início e no final do curso.
A questão que revelou total aproveitamento para todos
os cursos foi sobre a proteção radiológica. Ela abordava o
material mais utilizado como blindagem para raios X, por
exemplo, o chumbo. Isto sugere que a população como
um todo tem o conhecimento deste material de blindagem. Entretanto, talvez a falta de informação sobre os
riscos que a interação da radiação com o tecido biológico pode causar faz com que os mesmos não utilizem ou
não solicitem equipamentos de proteção individual (EPI),
como avental plumbífero, protetor de tireóide e protetor de
órgãos genitais, disponíveis nas unidades que utilizam os
raios X como fonte e são sugeridos pela Portaria/MS/SVS
nº 453 da ANVISA10.
Ao aplicar a avaliação no centro médico, viu-se a necessidade de se informar de maneira lúdica os riscos citados acima. A unidade apresentava apenas o símbolo internacional de radiação com a seguinte inscrição: “raios X,
entrada restrita”, não havendo a informação estabelecida pela Portaria/MS/SVS nº 453 da ANVISA, que diz:
“Mulheres grávidas ou com suspeita de gravidez: favor informarem ao médico ou ao técnico antes do exame”. Seria
de bom senso se os técnicos e estagiários perguntassem
a respeito da suspeita de gravidez ou se a paciente é gestante, no entanto não se foi perguntado. Mesmo se a informação estivesse às vistas dos pacientes, seria por escrito,
de acordo com a Portaria já citada. Visto que a população
da região na qual a unidade se encontra ainda conta com
um número elevado de analfabetos, poderia ser colocada
na porta da sala de exames a figura da gestante que se
encontra na contra capa da cartilha, pois por meio dela
um analfabeto saberia, ou pelo menos perceberia, que há
restrições para a realização deste exame em gestantes.
Ainda no centro médico, observando os dosímetros
apresentados no quadro, percebeu-se que nenhum profissional o estava utilizando no período em que foi realizado este trabalho. Isto mostra a falta de conhecimento
em respeito à radioproteção e suas normas. Nenhum
paciente entrevistado tinha conhecimento que as regiões do corpo fora do campo de radiação deveriam ser
blindadas com os EPI que lá se encontravam, porém,
os técnicos, além de não utilizarem, não passavam esta
informação ao paciente, ignorando a exposição da radiação secundária que sofriam.
Na parte interna da cartilha sugerida por este trabalho
há um item mostrando e alertando, em uma figura, que
o técnico, além de utilizar os EPI, deve disponibilizar aos
251
pacientes. Esta estratégia de ensino aprendizagem, que
pode ser considerada como um projeto piloto, apresentou
bons resultados, pois o quadrinho e as tirinhas geraram
motivação para o início da aula. Assim, o trabalho pode
ser usado por professores, educadores e responsáveis
por setores (tais como o de radiologia) como instrumento
didático em tema transversal, complementando a ação de
áreas governamentais que visam à melhoria da qualidade
de vida.
Referências
1. Moran JM. Ensino e aprendizagem inovadores com tecnologias audiovisuais
e telemáticas. In: Moran JM, Masetto M, Behrens M. Novas tecnologias e
mediação pedagógica. Campinas: Papirus; 2002.
2. Alves JP. Regras da transposição didática aplicada ao laboratório
didático. Caderno Catarinense de Ensino de Física. 2000;17(2):
174-88.
252
3. Chevallard Y. La transposición didáctica. Buenos Aires: Aique; 1998.
4. Valigura EN, Giordani EM. Aprendizagem de conteúdos por meio da
transposição didática. Santa Maria: UFSM.
5. Ministério da Educação do Brasil (MEC). Parâmetros curriculares
nacionais para o Ensino Médio (PCNEM/PCN+). Orientações educacionais
complementares aos parâmetros curriculares nacionais - Ciências da
natureza, matemática e suas tecnologias. Brasília; 2010.
6. Ianni O. Enigmas da modernidade-mundo. Rio de Janeiro: Civilização
Brasileira; 2000.
7. Luiz LC. Métodos alternativos de transmissão e divulgação de conceitos de
física das radiações ionizantes. [Monografia de Mestrado]. Rio de Janeiro:
Universidade do Estado do Rio de Janeiro; 2009.
8. Mota HC. Curso básico de proteção radiológica em radiodiagnóstico, IRD,
CNEN. Rio de Janeiro; 2000.
9. Tauhata L, Salati IPA, Prinzio RD, Prinzio ARD. Radioproteção e dosimetria:
fundamentos. Rio de Janeiro: IRD/CNEN; 2001.
10. Agência Nacional de Vigilância Sanitária [homepage on the Internet].
Brasil: Portaria/MS/SVS nº 453, de 01 de junho de 1998 D.O.U. 02/06/98
[cited 2011 Jun 9]. Available from: http://www.anvisa.gov.br/legis/
portarias/453_98.htm
Instruções aos autores
Informações gerais
A Revista Brasileira de Física Médica (Rev Bras Fis Med. ISSN
1984 9001 - versão eletrônica; ISSN 2176-8978 - versão impressa) é uma publicação da Associação Brasileira de Física
Médica (ABFM). Criada em 2005, tem como objetivo publicar trabalhos originais nas áreas de Radioterapia, Medicina
Nuclear, Radiologia Diagnóstica, Proteção Radiológica e
Dosimetria das Radiações, incluindo modalidades correlatas
de diagnóstico e terapia com radiações ionizantes e não-ionizantes, além de Ensino e Instrumentação em Física Médica.
O Conselho Editorial da RBFM é composto por especialistas reconhecidos de origem nacional e internacional, atuantes em instituições de ensino e pesquisa, bem como em
estabelecimentos de saúde. A revisão e aprovação das contribuições são realizadas por membros do conselho editorial,
com procedimentos e prazos estabelecidos formalmente.
Todo trabalho enviado para publicação será avaliado
por pelo menos dois membros do Conselho Editorial que
opinarão sobre o trabalho, reservando-se o direito de sugerir modificações aos autores, de modo que adéquem
os artigos aos critérios editoriais da revista, ou recusá-los
para publicação. Um Editor Associado auxiliará no processo de revisão, verificando a adequação do trabalho submetido aos critérios estabelecidos pela Revista e o cumprimento dos prazos estabelecidos. Os conceitos e opiniões
expressos no trabalho são de total responsabilidade dos
autores. Em caso de desempate, o Editor Científico se encarregará de emitir um parecer final recomendando ou não
a publicação do trabalho em questão.
Quando um artigo é submetido à RBFM, os autores
confirmam que o texto, ou parte dele, não foi publicado ou
aceito para publicação em alguma outra revista. O artigo
só poderá ser enviado a outra revista após decisão final da
RBFM. Após aceite para publicação, os direitos de copyright passarão a pertencer à Associação Brasileira de Física
Médica, não havendo nenhum custo de publicação.
Atualmente, os fascículos da RBFM apresentam uma
periodicidade trimestral, com a publicação de artigos de
revisão e tutoriais, artigos originais, comunicações técnicas, cartas ao editor, resenhas de teses, resenhas de livros
técnicos e científicos.
Artigos de Revisão e Tutoriais
São artigos das áreas ou tópicos relacionados à especialidade da revista que se encaixem em uma perspectiva didática ou de atualização profissional. Sempre que possível,
é conveniente traçar uma avaliação do estado da arte do
tema abordado dentro do país. A submissão deste tipo de
artigos deve ser efetuada a partir de convite da Revista, ou
precedida de consulta ao Conselho Editorial. Tais artigos
devem ser limitados a 25 páginas de texto (papel A4, fonte
Arial 12, espaçamento duplo), incluindo figuras e tabelas.
Artigos Originais
Manuscritos contendo resultados de pesquisa básica
e/ou aplicada originais e relevantes para as áreas de
interesse da RBFM. Esses manuscritos terão prioridade
para publicação.
Comunicações Técnicas
São trabalhos que constituem uma forma importante de
disseminação de soluções para problemas de projeto,
manutenção, técnicas experimentais e informática aplicada. Ainda que não constitua um artigo científico completo,
tais soluções permitem aos profissionais da área se beneficiarem da engenhosidade e criatividade de seus colegas.
São limitadas a quatro páginas de texto (papel A4, fonte
Arial 12, espaçamento duplo), incluindo figuras e tabelas.
Cartas ao Editor
São comentários ou discussões não apenas acerca de
artigos previamente publicados, mas também de outros
temas de interesse para a comunidade de leitores. A decisão e a escolha das cartas para publicação será atribuição
específica do Corpo Editorial, que considerará a propriedade, a extensão e a disponibilidade de espaço para o
material submetido. Sempre que necessário, será dada a
oportunidade de resposta aos autores, entidades ou indivíduos citados na carta.
Resumos de Tese
Resumos originais de dissertações de Mestrado e teses
de Doutorado defendidas e aprovadas há, no máximo,
três anos, e respectivos abstracts são publicados na íntegra, à medida que são recebidos pela Revista. Somente
serão publicados resumos de trabalhos que se relacionem
à especialidade da Revista. Os resumos devem ser enviados eletronicamente, preferencialmente já estruturados no
formato final de edição: título no idioma original e título em
inglês, autor, orientador(es), título obtido (mestrado, doutorado, livre-docência), departamento, instituição, mês e
ano da defesa, resumo completo, palavras-chave, abstract e keywords. Como não passarão pelo processo de
revisão, devem necessariamente ser enviados pelo autor
ou orientador, desde que as teses já tenham sido defendidas. No caso de defesas de brasileiros que estejam no
exterior, o resumo deverá ser traduzido para o português.
Resenhas de Livros Técnicos e Científicos
O autor ou a editora do livro deve enviar um exemplar do
livro ao editor da revista, solicitando uma análise. A decisão pela publicação e a escolha do autor da resenha são
prerrogativa do Corpo Editorial, embora nomes de especialistas do tema possam ser sugeridos.
Forma e preparação dos manuscritos
Os artigos devem ser preparados segundo as Normas da
Revista. O texto deve ser editado em espaçamento duplo,
em papel A4 com margens de 2 cm e as páginas devem
253
ser numeradas. As sessões devem abranger os seguintes
aspectos, quando aplicados:
Resumo (200 a 300 palavras) e até 6 palavras-chave
para indexação, a fim de possibilitar a busca de trabalhos
no banco de dados da revista. Recomendam-se os descritores presentes em Physics and Astronomy Classification
Scheme (PACS, disponível em http://www.aip.org/pacs/
index.html), Descritores em Ciências da Saúde (DeCS,
http://decs.bvs.br/) ou, ainda, Medical Subject Headings
(MeSH) da National Library of Medicine (http://www.nlm.
nih.gov); Abstract e keywords correspondentes ao Resumo
e às palavras-chave; Introdução (justificativa do trabalho
e objetivo); Material e Métodos; Resultados; Discussão;
Conclusão; Agradecimentos, quando houver; Referências;
Figuras e Tabelas (com as respectivas legendas). Os artigos
podem ser redigidos em português, espanhol ou inglês.
Cada original deve ser precedido de uma folha de
rosto, apresentar o título do trabalho em português e em
inglês, nomes completos dos autores sem abreviaturas,
nome da instituição onde o trabalho foi desenvolvido, titulação dos autores, afiliação institucional dos autores.
Indicar o nome, endereço, telefone, fax e e-mail do autor
responsável pela correspondência. Título resumido para
impressão no cabeçalho de cada página (running title). O
título do artigo deve reaparecer na página seguinte, juntamente com o resumo. O artigo deve ser estruturado em
sessões hierárquicas, não excedendo três níveis de cabeçalhos sem numeração. Trabalhos envolvendo experimentos com seres humanos ou animais devem citar o parecer
favorável de um Comitê de Ética.
Figuras e Tabelas
O uso de cores é permitido na versão eletrônica. Gráficos
e figuras devem ter fundo branco, evitando-se o emprego
de caracteres pequenos (tamanho mínimo = 9), de difícil
leitura após a eventual redução para visualização. Também
deve ser evitado o emprego de molduras. As tabelas devem
ser simples, sem linhas excessivas, com a indicação clara
de cada variável envolvida e a respectiva unidade. Tabelas e
figuras devem ser citadas no corpo do texto e enviadas ao
final do artigo. As legendas das figuras devem ser inseridas
abaixo delas e os títulos das tabelas, acima delas.
Equações
Deverão ser numeradas sequencialmente, com os números entre parênteses e justificados à direita:
A(t) = A0e-lt(1)
As unidades do Sistema Internacional de Unidades (SI)
devem ser utilizadas para todas as grandezas no texto,
nas figuras e nas tabelas.
Referências
As referências devem ser formatadas no estilo
Vancouver, numeradas no texto em ordem de citação,
usando algarismos arábicos sobrescritos1. Devem ser
254
listadas nesta mesma ordem na última seção do artigo.
As abreviaturas utilizadas para os periódicos citados nas
referências devem seguir o padrão da base de dados
PubMed. Para referências com dois ou mais autores, citar
até seis nomes (seguidos da expressão et al. se o trabalho
possuir mais de 6 autores)2. Para citar artigos de periódicos1,2, livros3, eventos4, relatórios técnicos5, dissertações e
teses6, página na internet7, consulte o artigo8.
1. Heshmati HM, Hofbauer LC. Multiple endocrine neoplasia type 2. Eur J Endocrinol. 1997;137(6):572-8.
2. Krummer SC, Giulkiani ER, Susin LO, Folleto JL, Lermen
NR, Wu VY, et al. Evolução do padrão de aleitamento
materno. Rev Saúde Pública. 2000;34(2):143-8.
3. Naisman HA, Kerr GR. Fetal growth and development.
New York: Mc Graw-Hill; 1970.
4.Kimura J, Shibasaki H, editors. Recent advances in clinical neurophysiology. Proceedings of the
10th International Congress of EMG and Clinical
Neurophysiology; 1995; Kyoto; Japan. Amsterdam:
Elsevier; 1996.
5. Instituto da Criança. Hospital das Clínicas. Faculdade
de Medicina da Universidade de São Paulo. Relatório
Anual de atividades, 1993. São Paulo; 1994.
6. Carneiro MS. A imunidade mediada pelo linfócito T
na asma brônquica. [Tese de Doutorado]. São Paulo:
Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo;
1978.
7.Cancer-Pain.org [homepage on the Internet]. New
York: Association of Cancer Online Resources, Inc.;
c2000-01 [cited 2002 Jul 9]. Available from: http://
www.cancer-pain.org/
8. International Committee of Medical Journal Editors.
Uniform requirements for manuscripts submitted to
biomedical journals. N Engl J Med. 1997;336:309-16.
Envio dos manuscritos
Os manuscritos devem ser submetidos eletronicamente pelo site da revista (www.abfm.org.br/rbfm). Para tanto,
o autor principal deve se cadastrar e fornecer números
de telefone, fax e endereço eletrônico para contato. Os
autores devem indicar a seção que julgarem mais apropriada ao seu artigo, de acordo com a classificação dada
a seguir:
• Artigos de Revisão e Tutoriais;
• Artigos Originais;
• Comunicações Técnicas;
• Cartas ao Editor;
• Resenhas de Teses;
• Resenhas de livros técnicos e científicos.
O recebimento do trabalho será prontamente confirmado por comunicação eletrônica. A partir daí, todas as
informações serão transmitidas desta forma. Os manuscritos que não estiverem de acordo com as normas serão
devolvidos aos autores.

Expediente

Transcrição

Documentos relacionados

MySound Ficha tecnica

A ALFA J JULIET S SIERRA B BRAVO K KILO T TANGO C

Currículo Resumo

stavax esr

BIOENERGÉTICA: CICLO DE KREBS

Olimpíadas 2016: os melhores bares e restaurantes para assistir

Leia a íntegra do acórdão condenatório.

Maximização de Lucros e Concorrência Perfeita

democracia nas racionalidades dos sujeitos da rme/udi

O Ingresso e a Permanência de Professores Homens na