Desenvolvimento de um fantoma antropomórfico e antropométrico feminino de corpo inteiro em impressão 3D para calibração de um sistema contador de corpo inteiro
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
Membros da banca
Carlos Julio Montaño Valencia
Maria José Neves
Maria José Neves
Resumo
Os Contadores de Corpo Inteiro (CCI) são empregados na dosimetria interna para monitoração in vivo. Os procedimentos de calibração de um sistema CCI abrangem a medição de um fantoma físico contendo uma fonte radioativa certificada de atividade conhecida. Este estudo tem como objetivo a elaboração de um fantoma físico antropomórfico e antropométrico feminino, em impressão 3D, para a calibração de sistemas CCI, visando à redução das incertezas associadas ao referido sistema. O fantoma feminino computacional de referência do ICRP, agora denominado RFPID (do inglês, Reference Female Phantom for Internal Dosimetry), foi produzido utilizando filamento PLA (do inglês, Polylatic Acid), com interior oco para ser preenchido com gel balístico. Embora o gel balístico seja amplamente adotado como tecido-equivalente em estudos balísticos, sua caracterização em termos de composição química, propriedades físicas e radiológicas, ainda carece de uma definição que o certifique como um tecido substituto ideal para dosimetria. Foram conduzidos testes no gel balístico para determinar sua densidade e coeficientes de atenuação. Este gel foi então comparado com músculo, água, polimetilmetacrilato (PMMA) e com os dados dos coeficientes de atenuação do NIST XCOM, com base em sua composição. O RFPID foi posteriormente modelado e simulado utilizando o código MCNP6.2, preenchido com gel balístico e inserido em um CCI equipado com um detector cintilador NaI(Tl) 8”x4” previamente validado. A simulação foi repetida utilizando o RCP_AF da ICRP-110 para fins de comparação. Os resultados deste estudo indicam que o RFPID, produzido em PLA e preenchido com gel balístico, pode ser utilizado como fantoma de calibração para sistemas de contadores de corpo inteiro. A validação experimental com o modelo físico é necessária para confirmar os resultados quando o simulador estiver preenchido com gel balístico contendo fonte de Eu-152. Assim, os trabalhos futuros visam adicionar Eu-152 ao gel balístico para preencher os 16 compartimentos do RFPID, possibilitando a calibração do CCI do LDI/CDTN/CNEN em Minas Gerais, Brasil.
Abstract
Whole-body counters (WBCs) are used in internal dosimetry for in vivo monitoring bioassays. The calibration processes of a WBC setup include measuring a physical phantom filled with a certified radioactive source. The aim of this study was to develop an anthropomorphic and anthropometric female physical phantom for calibrating WBC systems to reduce associated uncertainties in the system. The ICRP's Reference Female Phantom for Internal Dosimetry (RFPID), previously referred to as the ICRP female computational phantom, was 3D-printed using PLA filament and hollow inside to be filled with ballistic gel. Ballistic gel is widely implemented as tissue equivalent for ballistic studies; however, it still lacks comprehensive characterization in terms of chemical composition, physical, and radiological properties to designate it as an ideal substitute tissue for dosimetry. Tests were conducted on the ballistic gel to determine its density and attenuation coefficients. The gel was then compared with muscle, water, PMMA, and NIST XCOM attenuation coefficient data based on its composition. The RFPID was subsequently modeled and simulated using the MCNP6.2 code, filled with ballistic gel, and placed in a WBC equipped with a previously validated NaI(Tl) 8”x4” scintillator detector. The simulation was repeated using the ICRP-110 RCP_AF for comparison purposes. The study findings indicate that the RFPID printed in PLA and filled with ballistic gel may serve as a calibration phantom for whole-body counter systems. However, experimental validation with the physical model is necessary to confirm the results when the simulator is filled with ballistic gel containing an Eu-152 source. Therefore, future work aims to add Eu-152 to the ballistic gel to fill the 16 compartments of the RFPID, which will be used for calibrating the LDI/CDTN/CNEN WBC in Minas Gerais, Brazil.
Assunto
Engenharia nuclear, Radiação - Dosimetria, Impressão 3D, Detectores nucleares de corpo inteiro, Calibração, Medicina nuclear
Palavras-chave
Fantoma de calibração, Contador de corpo inteiro, Dosimetria interna, Impressão 3D, Gel balístico