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Programa Nacional de Formação

em Radioterapia

DOSIMETRIA QUÍMICA FRICKE

Mariano Gazineu David

Mestrado Profissional em Física Médica

Disciplina:006. Instrumentação-Nuclear-II

Descrita por H. Fricke e J. Hart em 1927;

Método químico de determinação da dose absorvidana água (Dw), de forma primária;

Irradiação de uma solução padrão de sulfato ferroso(íons Fe+2), denominada solução Fricke;

Baseia-se na conversão de Fe+2 para Fe+3 atravésdos produtos da radiólise da água:

H2O2 H• •OH HO2•

BASES DA DOSIMETRIA QUÍMICA FRICKE


Módulo I

Empregada p/ feixes de fótons e de elétrons nadeterminação de doses na faixa de 5 a 400 Gy;

Pode ser alcançada uma precisão de 0,1 % (1σ);

Trabalhos nos lab. PTB, NPL, METAS, NRC-IRS,dentre outros;

Trabalhos recentes:

uso como padrão primário p/ Dw p/ feixes de elétrons(METAS) e fontes de braquiterapia HDR (Ir-192)(NRC e LCR);

aplicações como dosímetro secundário.

BASES DA DOSIMETRIA QUÍMICA FRICKE


Módulo I

A solução Fricke padrão é preparada de modo aresultar numa solução de sultafo ferroso 1 mM,ácido sulfúrico 0,4 M e cloreto de sódio 1 mM;

Cuidados na preparação da solução Fricke:

1. Qualidade da água;

2. Qualidade dos reagentes;

3. Técnicas para evitar a ação de contaminantes;

Solução exige a escolha de um recipiente adequadopara irradiação.

PREPARO DA SOLUÇÃO FRICKE


Módulo I

TÉCNICAS EMPREGADAS


Módulo I

Balança

analíticaÁgua MilliQ Cabine de fluxo laminar horizontal para

ambiente isento de poeira e outros

contaminantes, com solução Fricke no

dispensador.

Cuidados no preparo e manuseio da solução Fricke

TÉCNICAS EMPREGADAS


Módulo I

Aumento de íons Fe+3 é melhor determinado porespectrofotometria: diferença de densidade óptica entresolução não irradiada (branco) e solução irradiada.

Cuidados no preparo e manuseio da solução Fricke

• Pré-irradiação da mistura

água + ácido;

• Minimização de

transferências;

• Secagem e aspiração.

ESPECTROFOTOMETRIA


Aumento dos íons férricosdeterminado por espectrofotometriana faixa do ultravioleta de 304 nm.

detector

absorbância

feixe de luz

monocromático

ESPECTROFOTOMETRIA


Resposta do espectrofotômetro controlada por filtrospadrão de absorbância:

Limpeza da cubeta conferida atravésda absorbância da água.

CÁLCULO DE DW

ΔOD: diferença de densidade óptica entre solução nãoirradiada e solução irradiada (diferença de absorbância);

G(Fe+3) : rendimento químico da conversão de Fe+2 emFe+3 para a energia da radiação;

ρ: densidade da solução;

ε: coeficiente de extinção molar do íons Fe+3 a 304 nm;

L: comprimento do caminho óptico (cubeta).


Módulo I

𝐷𝐹 =∆𝑂𝐷

𝐺(𝐹𝑒+3) ∙ 𝜌 ∙ 𝜀 ∙ 𝐿

𝐷𝑤 = 𝐷𝐹 ∙ 𝑓𝐹,𝑤 ∙ 𝑘𝑤𝑎𝑙𝑙

RENDIMENTO QUÍMICO

O rendimento químico, G(Fe+3), apresenta acentuadadependência energética para feixes de fótons em baixasenergias:


Módulo I

VANTAGENS E DESVANTAGENS DA TÉCNICA

Desvantagens:

Instabilidade nas medidas em função das diversasinstâncias de contaminação e interferências;

Uso de altas doses;

Necessidade de proximidade entre o local dairradiação e o laboratório de Fricke.

Vantagens:

Baixo custo do preparo da solução;

Solução Fricke é ~98 % de água: DF ~ Dw.


Módulo I

APLICAÇÃO EM BRAQUITERAPIA HDR

Projeto do LCR/UERJ para padronização primária emtermos de Dw para fontes 192Ir HDR


Módulo I

a 1 cm:


Motivação p/ o projeto do LCR/UERJ para HDR:


Módulo I


Desenvolvimento de um padrão de dose absorvida naágua desde, pelo menos, 2008;

Busca de um suporte para solução capaz de viabilizar adeterminação de Dw:


Módulo I

COLABORAÇÃO COM NRC – CANADÁ

Medidas de Dw no NRC – Canadá usando os métodosde preparação da solução e de limpeza dos materiais eo frasco de irradiação do LCR;

Dw(NRC)/Dw(LCR) = 1,011 (uc = 1,7 %; k=1);

Determinação de G(Fe+3) p/ Ir-192:


Módulo I

COLABORAÇÃO COM NRC – CANADÁ

Determinação de G(Fe+3) p/ Ir-192:


Módulo I

0.01 0.1 1

1.40

1.45

1.50

1.55

1.60

1.65

Co-60

300 kV

250 kV

G(Fe+3) p/ Ir-192 (0.380 MeV) = 1.555 mol/J

G(F

e+3)

(m

ol/

J)

Energia (MeV)

Equation y = a + b*x

Adj. R-Squar 0.9874

Value Standard Err

C Intercept 1.6155 0.00785

C Slope 0.1448 0.00943

150 kV

G(Fe+3) =1,555± 0,015 μmol/J

Valor obtido p/ 192Ir é 2,1 % inferior ao obtido peloNRC com mesma metodologia;

APLICAÇÕES FRICKE

Feixes de elétrons;

Determinação experimental de kQ,Q0de câmaras de

ionização tipo dedal para radioterapia;

Comparação com calorimetria;

Feixes de raios-x de baixa energia;

Feixes empregados na irradiação de alimentos e desangue.


Módulo I

REFERÊNCIAS FRICKE

1. ICRU Report 80. Dosimetry Systems for Use in Radiation Processing.Vol. 8 Nº 2 (2008).

2. Olszanski, A; Klassen, N.; Ross, C. and Shortt, R. The IRS FrickeDosimetry System. PIRS-0815 – NRC (2002).

3. El Gamal, I.; Cojocaru, C.; Mainegra-Hing, E and McEwen, M. The Frickedosimeter as na absorbed dose to water primary standard for Ir-192brachytherapy. Phys. Med. Biol. 60 (2015) 4481-4495.

4. deAlmeida, C. E.; Ochoa, R.; Lima, M.; David, M.; Pires, E.; Peixoto, J. G.;Salata, C. and Bernal, M. A Feasibility Study of Fricke Dosimetry as anAbsorbed Dose to Water Standard for 192Ir HDR Sources. PloS ONE 9 (12)(2014).

5. Klassen, N., Shortt, K., Seuntjens, J. and Ross, C. Fricke dosimetry: thedifference between G(Fe+3) for 60Co γ-rays and high-energy x-rays. Phys.Med. Biol. 44 (1999) 1609-1624.


Módulo I

Mariano Gazineu David

Químico LCR/UERJ

[email protected]


mailto:[email protected]

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