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Colóquios Garcia de Orta, Volume 2, 2015: 2
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ARTIGO ORIGINAL
Diminuição da dose de radiação ionizante com o aumento da carga
Reducing the risk of occupational exposure to ionizing radiation increasing electrical
potential
1
Rui Cabral , António Salreta
2
1. Serviço de Imagiologia, Hospital Garcia de Orta, Almada
2. Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa, Campus da Caparica, Portugal
Recebido 15.09.2014; Aceite 17.12.2014; Publicado 03.02.2015.
Resumo
Abstract
A necessidade de diminuir o risco profissional da
exposição à radiação ionizante leva à análise da prática
que refere que a carga (mAs) deve ser mantida tão baixa
quanto possível, e o valor da tensão (kV) tão alta quanto
praticável para manter a dose no mínimo possível, de
forma a obter uma imagem clinicamente adequada. A
metodologia utilizada foi experimental e permitiu registar
valores de dose para factores de exposição. As
exposições foram realizadas com duas ampolas de raio-x
diferentes e os valores de dose registados com dois
dosímetros termo luminescentes. Para o C-arm Plus com
o dosímetro Operador, a média do valor de dose para 60
kV.6 mAs é 0,0057 mSv, para 70 kV.5 mAs é 0,0086 mSv
e para 80kV.4mAs é 0,011 mSv. O desvio padrão de cada
valor de média é respectivamente 0,0057; 0,00092;
0,00077. Os resultados registados são valores de dose de
radiação mais elevados para factores de exposição com
kV mais elevados e mAs inferiores. Os valores são
corroborados pelos dados registados no dosímetro
ajudante e para o C-arm Elite.
A conclusão principal regista a não concordância com a
prática que afirma que os mAs devem ser mantidos tão
baixos quanto possível, e o valor da kV tão alto quanto
praticável para manter a dose no mínimo possível, de
forma a obter uma imagem clinicamente adequada. Os
técnicos de radiologia com experiencia em radiologia de
intervenção devem utilizar esta informação e modificar
padrões de trabalho com o interesse de diminuírem a
dose de radiação a que estão expostos e que expõe os
profissionais nas diferentes técnicas de intervenção.
The need to reduce the risk of occupational exposure to
ionizing radiation take to the analysis of the paradigm that
states that the current (mAs) should be kept as low as
possible , and the value of electrical potential( kV ) as high
as practicable to maintain the dose to a minimum in order
to obtain a clinically appropriate picture. The methodology
used was experimental and noted dose values for
exposure factors. Exposures were carried out with two
different ampoules of different x-ray dose and the values
recorded with two luminescent dosimeters. For C-arm
Plus, the average dose value gathered by one of the
dosimeters for 60kV.6 mAs is 0,0057 mSv, for 70 kV.5
mAs is 0,0086 mSv and for 80 kV.4 mAs is 0,011.
Standard deviation for the same doses are 0,0057;
0,00092 and 0,00077 respectively. The results are higher
radiation dose values to exposure factors with higher kV
and lower mAs. The main conclusion is the nonagreement with the paradigm that says the mAs should be
kept as low as possible, and the value of kV as high as
practicable to keep the dose as low as possible, in order
to obtain a clinically appropriate image. Radiology
profissionals with interventional radiology experience
should use this information and modify work patterns with
the interest of decreasing the dose of radiation they are
exposed and that exposes professionals in different
interventional techniques.
Palavras chave: Radiação Ionizante; Radiologia de Intervenção;
Dosímetro; Baixa Dose
Index terms: Ionizing
Dosimeter; Low Dose
http://www.hgo.pt/revista/index.php/coloquiosgo/article/view/70
Radiation;
Intervention
Radiology;
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INTRODUÇÃO
Existe a necessidade de optimizar sempre os processos
quando nos expomos profissionalmente à radiação.
O
objectivo da investigação experimental é abordar a prática de
baixa dose, que se foca ao nível do paciente mas que não
corresponde à diminuição de dose para o profissional quando
este está exposto e próximo da fonte de radiação. Com o
crescimento da imagem de intervenção radiológica, é
importante aferir a radiação à qual os profissionais estão
expostos.
A prática que refere que os mAs devem ser mantidos tão
baixos quanto possível e o valor da kV tão alto quanto
praticável, para manter a dose no mínimo possível e obter
1
uma imagem clinicamente adequada , é analisada de forma
experimental.
MÉTODOS
O estudo experimental aplicado permitiu medir a dose de
radiação a 60 centímetros (cm) de distância do isocentro do
aparelho para três diferenças de potencial (ddp) diferentes, 60
kV/6 mAs; 70 kV/5 mAs; 80 kV/4 mAs. Os resultados
permitiram aferir a prática de baixa dose apresentada para o
profissional.
O registo de dose a 60 cm pretendeu representar a
posição normal do cirurgião durante a exposição de radiação
no decorrer de uma intervenção cirúrgica com apoio
radioscópico.
Foram utilizados dois equipamentos emissores de raio-x,
sendo estes C-arm OEC Plus e C-arm OEC Elite da GE
(Quadro I).
A utilização de dois emissores diferentes permite obter
dados distintos e sem a presença de erro sistemático possível
de existir em ampolas de raio-x com rendimentos próprios. O
fantoma utilizado foi um cilindro de material visco elástico
(pmma), foram medidos peso e volume para determinar a sua
densidade, de forma a relacionar com a densidade humana.
Materiais que tenham números atómicos efectivos e
densidades próximas mostram comportamentos semelhantes,
2
quando submetidos a um feixe de fotões, (Figura 1).
O peso foi obtido com uma balança digital com
sensibilidade de 1 g, para o volume foi utilizado o método de
Arquimedes. O erro associado à medição do volume é de 1 cl.
A experiência foi realizada directamente numa sala de
bloco operatório. O fantoma foi exposto a diferentes
diferenças de potencial, com dois dosímetros registaram-se
valores de dose Hp10 (Quadro II), foi definido o dosímetro 1
como Operador e o dosímetro 2 como Ajudante. O dosímetro
foi colocado a uma distância constante de 60 cm do isocentro
do aparelho, que coincide com o centro de massa do fantoma
Este valor de distância representa a distância à qual o
cirurgião está do isocentro.
Numa primeira parte experimental efectuaram-se
exposições para registar a relação da dose com a tensão e
carga.
A carga do tubo é mantida à tensão constante de 70 kV
variando para 2.0, 3.0, 4.0 e 5.0 mAs. Mantendo a carga a 4.0
mAs aplicaram valores de kV variados, 50, 60, 70, 80 e 90 kV,
tempos constantes de dez segundos de exposição para todas
as exposições.
Foram aplicadas diferenças de potencial e de carga. A 60
kV para 6.0 mAs, 70kV para 5.0mAs e 80kV para 4.0mAs. Os
valores escolhidos não representam valores de exposição
utilizados numa cirurgia concreta, no entanto as alterações de
tensão e carga têm relação directa com a qualidade de
imagem, contraste e brilho. O incremento dos valores foi
concluído após várias experimentações e de forma a ser
registado um valor de dose mensurável.
Todas as exposições foram repetidas dez vezes e
aplicadas nos dois equipamentos.
Quadro I. Especificações de OEC C-arm ELITE e PLUS3,4
ESPECIFICAÇÕES
C-ARM ELITE
GERADOR
• 60kHz frequência
máxima
• 15kW de potência
• Máximo de 120kVp
•Exposição de filme
radioFigura até 75mA
• Nível alto e contínuo
de fluor (HLF) até
20mA
AMPOLA
FLUORO MODE
Correspondência: Rui Cabral, Hospital Garcia de Orta, Av. Prof.
Professor Torrado da Silva,
[email protected]
2801-951
Almada,
Portugal,
• Ânodo rotativo
• Pontos de foco de
0.3 mm e 0.6 mm
• Capacidade térmica:
76,000HU
• Taxa de
arrefecimento:
37,000HU/min
• kVp: 40 -120
• mA: 0.2 - 10 normal
mode 1.0 - 20 HLF
(high level fluoro)
• Pulse rate: 1, 2, 4, 8
• Pulse width: 25 or
50ms
C-ARM PLUS
• 40kHz de
frequência
máxima
• 2.2kW
monoblock
•Capacidade de
aquecimento:
900,000HU
•Fluxo de
arrefecimento:
12,500HU/min
• Máximo de
110kVp
• Nível contínuo
de fluor (HLF)
até 12mA
• Ânodo
estacionário
• Pontos de foco
de 0.6mm e
1.4mm
• Capacidade
térmica:
76,000HU
• Taxa de
arrefecimento:
37,000HU/min
• kVp: 40 -120
• mA: 0.1 - 4
normal mode 1.0
- 12 HLF (high
level fluoro)
• Pulse rate: 1, 2,
4, 8
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Figura 2. Variação de radiação com tensão constante
Figura 1. Interacção de fotões com a matéria. Comportamento dos
coeficientes de atenuação linear versus energia efectiva
Quadro II. Marca Thermo. Electron Coorporation, UK
Especificações detalhadas 5
Especificações do dosímetro
Hp(10) 137Cs ±10%; Hp(0.07)
90Sr/90Y ±20%
0 até ≥1600 rem
Dose
0 até ≥ 400 rem/h
Intervalo de Dose
1 µSv a ≥ 10 mSv
Resolução
Precisão
RESULTADOS
Os resultados obtidos das exposições com carga
constante para tensão variável e tensão constante para carga
variável, mostram que o aumento da carga e o aumento da
tensão resulta no aumento linear de dose de radiação, a
60cm. Com 70 kV a dose de radiação média para 2 mAs é
0,002 mSv para 3 mAs é 0,005 mSv, para 4 mAs é 0,007 mSv
e para 5 mAs é 0,009 mSv, (Figura 2). Valores médios para o
dosimetro ajudante foram corroborados pelos valores obtidos
pelo dosímetro operador. Ao aplicar-se a carga constante de
4 mAs o valor de dose média para 50 kV é 0,002 mSv, para
60 kV é 0,005 mSv, para 70 kV é 0,007 mSv, para 80 kV é
0,011 mSv e para 90 kV é 0,016 mSv, (Figura 3). Valores
médios para o dosímetro ajudante foram corroborados pelos
valores obtidos pelo dosímetro operador.
Os resultados supra descritos permitem afirmar que tanto
o aumento da carga como o aumento da tensão resultam no
aumento da dose de exposição.
De forma a obter resultados que se relacionem com a
prática que afirma, que a carga (mAs) deve ser mantida tão
baixo quanto possível e o valor da kV tão alta quanto
praticável para manter a dose no mínimo possível para obter
2
uma imagem clinicamente adequada , foram aplicadas
diferenças de potencial e de carga.
Figura 3. Variação de radiação com carga constante
O Quadro III mostra os valores da dose de radiação com a
subida de tensão e redução de carga em ambos os
equipamentos e em ambos os dosímetros.
Quadro III. Média de dose de radiação para o profissional,
(O – dosímetro Operador; A – dosímetro Ajudante)
Equip
Tensão
(kV)
Carga
(mA.s)
Média
O mSv
Média
A mSv
Média
mGy.m2
60
6.0
0.0057
0.0046
0.1
Plus
70
80
60
5.0
4.0
6.0
0.0086
0.0110
0.0038
0.0068
0.0096
0.0030
0.1
0.1
2
Elite
70
80
5.0
4.0
0.0057
0.0067
0.0045
0.0060
1.6
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Para o C-arm Plus com o dosímetro Operador, a média
do valor de dose para 60 kV/6 mAs é 0,0057 mSv, para 70
kV/5 mAs é 0,086 mSv e para 80kV.4mAs é 0,011 mSv
(Figura 4). O desvio padrão de cada valor de média é
respectivamente 0,0057; 0,00091; 0,00077.
kV/5 mAs é 0,0045 mSv e para 80 kV/4 mAs é 0,006 mSv
(Figura 7). O desvio padrão de cada valor de média é
respectivamente 4,3368E-19; 0,0005; 8,6736E-19.
C-arm ELITE - D. Operador
0,012
0,01
0,008
C-arm PLUS - D. Operador
0,011
0,012
0,0086
0,01
0,008
0,006
0,0057
0,006
0,004
0,002
0
média da
dose (mSv)
0,004
0,002
0
média da
dose (mSv)
D. Operador
D. Operador
D. Operador
C-arm Plus
C-arm Plus
C-arm Plus
60kV.6mAs
70kV.5mAs
80kV.4mAs
dosimetro/equipamento/condições
Figura 4. Comparação da média da dose de radiação para
60kV.6mAs/70kv.5mAs/80kV.4mAs. C-arm Plus para Dosímetro
Operador
0,0067
0,0057
0,0038
D. Operador
D. Operador
D. Operador
C-arm Elite
C-arm Elite
C-arm Elite
60kV.6mAs
70kV.5mAs
80kV.4mAs
dosimetro/equipamento/condições
Figura 6. Comparação da média da dose de radiação para
60kV.6mAs/70kv.5mAs/80kV.4mAs. C-arm ELITE para dosímetro
Operador
C-arm ELITE - D. Ajudante
Para o C-arm Plus com o dosímetro Ajudante, a média
do valor de dose para 60 kV/6 mAs é 0,0046 mSv, para 70
kV/5 mAs é 0,0068 mSv e para 80 kV/4 mAs é 0,0096 mSv
(Figura 5). O desvio padrão de cada valor de média é
respectivamente 0,00066; 0,00231; 0,00048.
0,012
0,01
0,008
0,006
0,004
0,006
0,0045
0,003
0,002
0
Media da
dose (mSv)
C-arm PLUS - D. Ajudante
0,012
0,0096
0,01
0,0068
0,008
0,006
0,004
D. Ajudante
D. Ajudante
C-arm Elite
C-arm Elite
C-arm Elite
60kV.6mAs
70kV.5mAs
80kV.4mAs
dosimetro/equipamento/condições
0,0046
Figura 7. Comparação da média da dose de radiação para
60kV.6mAs/70kv.5mAs/80kV.4mAs. C-arm ELITE para dosímetro
Ajudante.
0,002
0
média da
dose (mSv)
D. Ajudante
D. Ajudante
D. Ajudante
D. Ajudante
C-arm Plus
C-arm Plus
C-arm Plus
60kV.6mAs
70kV.5mAs
80kV.4mAs
dosimetro/equipamento/condições
Figura 5. Comparação da média da dose de radiação para
60kV.6mAs/70kv.5mAs/80kV.4mAs. C-arm Plus para dosímetro
Ajudante
Para o C-arm Elite com o dosímetro Operador, a média
do valor de dose para 60 kV/6 mAs é 0,0038 mSv, para 70
kV/5 mAs é 0,0057 mSv e para 8. kV/4 mAs é 0,067 mSv
(Figura 6). O desvio padrão de cada valor de média é
respectivamente 0,0004; 0,00045; 0,00045.
Para o C-arm Elite com o dosímetro Ajudante, a média
do valor de dose para 60 kV/6 mAs é 0,003 mSv, para 70
DISCUSSÃO
Com os resultados apresentados no Quadro III, os
objectivos propostos foram atingidos. A prática que afirma
que carga (mAs) deve ser mantida tão baixo quanto possível,
e o valor da (kV) tão alta quanto praticável para manter a
dose no mínimo possível, de forma a obter uma imagem
clinicamente adequada não tem aplicação generalizada. No
caso abordado, a 60 cm não se verifica. A dose aumenta com
um aumento de tensão (kV) mesmo que este seja
acompanhado com uma redução de carga (mAs). Este
resultado apresenta outra perspectiva da prática da baixa
dose. A análise do registo da dose produto área, e apesar da
discrepância evidente entre os dois equipamentos, mostra
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que as diferenças de dose de radiação a que o paciente está
exposto não têm relevância e sendo estas diferenças tão
baixas fica por concluir qual a dose real a que o paciente fica
exposto com a alteração da prática de baixa dose, a certeza
matemática é de que o aumento da carga mAs expõe o
paciente a mais fotões, não sendo no entanto o foco do
estudo dos autores fica a sugestão de estudo adicional para a
aferição da dose de radiação real a que o paciente está
exposto.
CONCLUSÃO
Sugere-se a modificação de atitude dos técnicos de
Radiologia no manuseio das condições técnicas de
exposição, em ambiente de Radiologia de Intervenção. A
exposição profissional a baixas doses de radiação tem um
critério probabilístico de risco biológico e a OPTIMIZAÇÃO da
exposição deve ser alargada à protecção dos profissionais.
É importante usar as conclusões do presente estudo e
extrapolar de forma representativa para as Técnicas de
Intervenção. Na prática, utilizar condições de exposição de
menor tensão, de menor penetração, de valores de kV mais
baixos, diminui a dose a que os profissionais estão expostos.
Deve este ser o ponto de partida para novos estudos,
avaliações e conceitos.
Conflito de interesses: Nada a declarar
REFERÊNCIAS
1. Número Atômico Efetivo de Materiais (Tecido Equivalente): Método
Comparativo G. S. De Arruda, D. M. M. De Oliveira, P. C. D. Petchevist e A.
De Almeida
2. Técnicas de diagnóstico e raios x. Aspectos Físicos e Biofísicos. – João
José Pedroso de Lima. Imprensa da Universidade. Coimbra
3. GEHC-Brochure-OEC-Brivo-Plus-C-Arm_Technical data sheet
4. OEC® 9900 Elite Premium Digital Mobile C-arm Technical Data
5. EPD® Mk2 Electronic Personal Dosimeter specifications