O documento discute a calibração de medidores de produto kerma-área (PKA) utilizando o Patient Dose Calibrator (PDC). O objetivo é desenvolver um sistema de filtração semi-automatizado e validar o método de calibração do PDC para PKA por simulação computacional Monte Carlo. A metodologia envolve a implantação de qualidades de radiação usando estrutura porta-filtro e calibração de câmaras de ionização para caracterizar as qualidades do feixe de raios-X.

1. Calibração de medidores de Produto
Kerma-Área
Aluno: José Neres de Almeida Junior
Orientadora: Dra. Maria da Penha Albuquerque Potiens
São Paulo, 01 novembro de 2022
Seminário da disciplina Tópicos Especiais de Dosimetria das Radiações

2. Sumário
1. Contexto da Pesquisa
2. Objetivos
3. Metodologia
4. Situação Atual

3. 1. Contexto da Pesquisa
Para tanto
utilizaremos o
equipamento
PDC para calibrar
estes
medidores...
Esse PDC precisa
ser calibrado em
diferentes
qualidades de
radiação sejam
diretas ou
atenuadas.
E para que esse
PDC seja
calibrado,
usaremos a
técnica de
substituição
E depois no
local da câmara,
será colocado o
PDC para que
seja calibrado
nas mesmas
grandezas
A dosimetria, especificamente na metrologia são a base deste projeto, uma vez que faremos a
calibração de medidores de produto kerma-área.
Calibrada a câmara de
ionização para Kerma e
Produto Kerma-Área (PKA)

4. 1. Contexto da Pesquisa
Mas então...
O que é o PKA?
• O produto kerma no ar área, PKA, é a a integral do
kerma no ar sobre a área do feixe de raios-X em um
plano perpendicular ao eixo do feixe, conforme
equação 1:
• PKA = ∫ K(x,y)dxdy (1)
• A unidade recomendada é Gy.cm² (IEC 60601,
2019), embora algumas outras unidades sejam
frequentemente utilizadas (Gymm², μGym²), na
prática.

5. 1. Contexto da Pesquisa
O uso de medidores de PKA são amplamente utilizados
dosimetria clínica de radiodiagnóstico:
fluoroscopia, radiologia
intervencionista,
radiografia geral e
radiografia dentária,
principalmente em
países do continente
europeu (CSETE, et.
al., 2013),
e também para
avaliação em ambiente
clínico,
Mas... Por que o PKA? A grandeza produto kerma-área (PKA) é importante para estabelecer
níveis de referência em exames de radiodiagnóstico.
Essa grandeza pode ser obtida
por meio de medidores do PKA
• Seu uso é fundamental para
avaliar a dose de radiação em
procedimentos radiológicos,
• além de ser um bom indicador
para que os limites de dose na
pele do paciente não sejam
excedidos (COSTA, 2013).

6. 1. Contexto da Pesquisa
 Por isso da importância dessa grandeza estar
bem calibrada e com incertezas bem definidas.
 A RDC 611 (ANVISA 2022) definiu no art. 2º,
item XII que:
 é obrigatório nos equipamentos, a indicação do
produto kerma-área (PKA) acumulado no exame
ou do PKA de referência, sendo recomendadas as
duas situações (ANVISA, 2022).

7. 1. Contexto da Pesquisa
ainda existem poucas
referências nacionais sobre
o tema,
o uso clínico (ainda)
reduzido (COSTA, N., 2013;
COSTA & POTIENS, 2014a;
COSTA & POTIENS, 2014b;
CORREA, et al, 2015;
ALMEIDA JUNIOR., et al,
2011a; TERINI, et al, 2013),
• apesar da recomendação de
normas internacionais (CSETE et
al, 2013),
e a necessidade de
calibração dos medidores
de PKA preferencialmente
no próprio Brasil.
 Interesse no uso de medidores de PKA: O PKA é uma grandeza constante com a
distância (entre ponto focal e paciente)
Outros fatores

8. 1. Contexto da Pesquisa
Câmara de ionização:
• volume sensível da câmara parcialmente
irradiado (HETLAND, et al, 2009; ALMEIDA
JUNIOR., et al, 2011a; TERINI, et al, 2013),
Medidor de PKA:
• necessário um método para estimar a área
irradiada, no processo de calibração
• Resulta em um aumento indesejável das
incertezas globais.
• procedimentos especiais são aplicados para
calibração dos medidores.
Medidores de PKA e calibração

9. Esses medidores podem vir acoplados a
equipamentos de raios X, o que dificulta
sua calibração (COSTA, 2013).
Para resolver isso, em sua dissertação,
COSTA (2013) desenvolveu uma
metodologia de calibração de medidores
do PKA, baseada em referências
internacionais (CSETE, et. al., 2013 e
LARSSON, 2006).
1. Contexto da Pesquisa
Medidores de PKA e calibração

10. Considerações:
• O PKA é medido com câmara de ionização
de transmissão de placas paralelas,
• O sinal deste tipo de câmara é
proporcional à integral da superfície sobre
a área sensível da câmara.
• A área de integração da definição de PKA
e a área sensível da câmara nas medições
são grandes o suficiente para cobrir todo
o feixe de radiação*
IAEA - EURAMET (CSETE, et. al., 2013): comparação de calibrações dos medidores KAP.
1. Contexto da Pesquisa
Medidores de PKA e calibração
*incluindo as áreas de penumbra.

11. Dificuldade em se definir
a área? Cálculo de área se
dá pela definição do
campo sensível.
câmara de ionização do
PDC é aberta.
Possível aplicar correções
automáticas para a
densidade de ar através
de seus sensores de
pressão e temperatura.
1. Contexto da Pesquisa
Técnica utilizada na calibração –
Interesse do PDC (CSETE, et. al., 2013)
O ponto de referência da câmara
de ionização do PDC é o plano de
referência coincidente com a
superfície frontal do dispositivo,
Área ativa nominal da
câmara de ionização do
PDC (RADCAL, 2007):
Retangular: 300 mm x 300
mm, e a
câmara de ionização não é
opticamente transparente,
deve ser usada apenas
para radiação incidente.
A resolução da medição
para PKA:
Res = 0,01 μGy.m².

12. • 1º: se calibra em kerma no ar incidente a câmara
de ionização,
• 2º: se calibra o PDC para kerma no ar incidente;
• 3º: se calibra o PDC para PKA nesta mesma
posição,
• 4º: após PDC calibrado, deve-se colocar o
medidor clínico e calibrá-lo em termos de PKA.
EUROMET/IAEA (CSETE, et. al., 2013):
OBS: Todos os fatores
de correção
apropriados (ex., para
densidade do ar,
temperatura, pressão,
recombinação de íons,
etc) devem ser
considerados no
cálculo e mencionados
no certificado de
calibração.
1. Contexto da Pesquisa
Técnica utilizada na calibração

13. Medidores de PKA e câmaras de
ionização para radiodiagnóstico
(RD) devem ser calibrados
conforme IEC 61267 (2005) - RQR 3
(50 kV), RQR 5 (70 kV), RQR 6 (80
kV), RQR 8 (100 kV) e RQR 9 (120
kV).
Para medições com radiação
transmitida, os medidores de PKA
contribuem para a qualidade do
feixe, de forma que as qualidades
de radiação mencionadas sofrem
alterações.
1. Contexto da Pesquisa
Técnica utilizada na
calibração
RQA e RQA-M: simular a atenuação
da radiação causada pelo paciente
Fonte: http://indico.ictp.it/event/a08155/session/30/contribution/23/material/0/0.pdf

14. 1. Contexto da Pesquisa
É um laboratório
de pesquisa e
prestação de
serviços,
Que desenvolve e
implanta técnicas
e protocolos para
a calibração de
medidores de
radiação
E presta serviços
de calibração de
instrumentos
utilizados em
radioproteção,
radiodiagnóstico e
radioterapia para
todo o Brasil.
E o Laboratório de Calibração de Instrumentos (LCI) do Centro de Metrologia das
Radiações do IPEN então...

15. 1. Contexto da Pesquisa
Os sistemas contam com um
razoável grau de
automatização, boa parte
desenvolvida no próprio IPEN
por meio de projetos
acadêmicos.
Um desses arranjos conta com
uma roda de filtros que
atende as diversas qualidades
estabelecidas nas normas IEC
61267 (2005).
O sistema semi-automatizado
do LCI, de controle e
otimização da roda de
posicionamento de filtros, por
meio do uso do software
LabVIEW® e de programas a
ele associados, coleta os
respectivos fatores ambientais
(temperatura e pressão) e
físicos (a determinação do
filtro adicional),

16. 2. Objetivos
Empregaremos o
protótipo criado
na calibração em
PKA, com a
câmara de
ionização de
referência,
seguindo o
protocolo atual.
Posteriormente
colocaremos no
local da câmara
de ionização o
PDC para
calibração
Assim, faremos a
validação deste
método utilizando
o método de
simulação
computacional
Monte Carlo, para
a situação da
aplicação do PDC
para calibração.
Então
utilizaremos o
PDC para calibrar
equipamentos
médicos,
empregada com código TOPAS
(PERL, et al, 2012), com um
amplo banco de dados de
simulações com possibilidade de
aplicação para a situação de
calibração de medidores de PKA.
testando o sistema porta-filtro
e o grau de atenuação atingido,
analisando também as
quantidades de influência neste
processo, e minimizando
incertezas nessa calibração
para RQR e RQA.

17. 2. Objetivos
Objetivos Gerais
•desenvolver um novo sistema de filtração adicional semi-automatizado em novo sistema de radiação, com
implantação deste sistema de filtração para novas qualidades de feixe de Raio-X no sistema de radiação de 320kV,
junto à aplicação do medidor Patient Dose Calibrator (PDC) para calibração de medidores de PKA.
Objetivos Específicos
•Impressão em 3D de mais conjuntos do sistema porta-filtro, com adequações na prototipagem para novo sistema
de radiação (320kV);
•Implantação das qualidades de radiação, utilizando a estrutura atualizada para caracterização e aplicação prática
com filtrações específicas, mapeando os testes de controle de qualidade com a devida calibração das câmaras.
•Aplicar o sistema porta filtro e gaveta para o novo sistema de medição para utilização em calibração em PKA com
a câmara de ionização, para caracterização das qualidades de radiação, para novo sistema para uso do medidor
PDC (pacient dose calibrator), como aplicação de método de calibração do produto kerma-área (PKA) com a
câmara de ionização, comparando com o valor medido pelo dispositivo.
•Realização da simulação computacional como método de validação da aplicação do PDC para calibração dos
medidores de PKA.

18. 3. Metodologia
Control Room PC
Roda de Filtros
Sistema Raios-X
Potencial Cte.
(320kV)
Câmara de Ionização Monitora PTW
Sistema Porta-Filtros, com gaveta e suporte
para os sensores, desenvolvidos neste projeto
Conexão entre
sensores e arduino
Sala de Raios-X
Sala de Controle
Arduino® hardware
COM Serial
Filtro csv. - DataLogger
Arquivo txt. p/ reconhecimento do
Filtro
Para Bench Control® e
Rotina do Sistema
Arduino Processing
(SW) (SW)
Figura 1 – Esquema do sistema completo, incluindo indicação da estrutura para geração
do arquivo utilizado junto à rotina da roda de filtros existente.

19. Porta-Filtros e comunicação
com o circuito por Arduino e
Processing
• Comunicação circuito físico 
Arduino  Processing 
Definição do filtro utilizado
Circuito físico dos sensores se conecta
a placa Arduino
a placa envia os sinais
transmitidos pelos sensores
específicos
Sensores indicam a entrada
de um filtro, para ambiente
da porta serial
As informações impressas, via porta
serial, são compartilhadas com a interface
no Processing®
Programa converte as informações em
arquivo editável
Define-se qual dos filtros que estão
sendo utilizados
3. Metodologia
Sala de Raios-X Sala de Controle

20. Referências Bibliográficas
 INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION (IEC) (2019) Dose Area Product Meters, IEC 60580, 2nd. Ed.. IEC, Geneva.
 COSTA, N. A., Desenvolvimento De Uma Metodologia De Calibração E Testes De Medidores Do Produto Kerma-Área, 2013. Dissertação (Mestrado) – Instituto de Pesquisas Energéticas e
Nucleares, São Paulo. Orientador (a): Maria da Penha Albuquerque Potiens., disponível em https://teses.usp.br/teses/disponiveis/85/85131/tde-
14082013144903/publico/2013CostaDesenvolvimento.pdf
 CSETE, I., BÜERMANN, L., GOMOLA, I., GIRZIKOWSKY, R. (2013) Comparison of air kerma measurements between the PTB and the IAEA for X-radiation qualities used in general diagnostic
radiology and mammography, EURAMET RI(I)-S10, Metrologia, 50, Tech. Suppl., 06008.
 AGÊNCIA NACIONAL DE VIGILÂNCIA SANITÁRIA (ANVISA). Resolução da Diretoria Colegiada – RDC n° 611, de 9 de março de 2022. Estabelece os requisitos sanitários para a organização e o
funcionamento de serviços de radiologia diagnóstica ou intervencionista e regulamenta o controle das exposições médicas, ocupacionais e do público decorrentes do uso de tecnologias
radiológicas diagnósticas ou intervencionistas. Diário Oficial da União, Poder Executivo, Brasília, DF, BRASIL, 2022.
 ALMEIDA JUNIOR., J. N. de; SILVA, M. C. ; TERINI, R. A. ; HERDADE, S. B.. Calibration of PKA meters against ion chambers of two geometries. Revista Brasileira de Física Médica, v. 5(1),
p. 15-20, 2011a, disponível em https://www.rbfm.org.br/rbfm/article/view/115/v5n1p15
 ALMEIDA JUNIOR., J. N. de, Estudo De Uma Metodologia Para A Calibração De Medidores Do Produto Kerma-Área Em Laboratórios De Radiodiagnóstico, 2011b. Monografia apresentada
como parte dos requisitos para obtenção do Grau de Bacharel no Curso de Física Médica – Pontifícia Universidade Católica (PUC-SP), São Paulo. Orientador(a): prof. Dr. Ricardo Andrade
Terini
 CORREA, E., MEDEIROS, R., DA PENHA POTIENS, M., VIVOLO, V., COSTA, N., MURATA, C. KIKUTI, C. (2015) Preliminary Tests of a Kerma-Area Product (KAP) Meter to Be Used as a Monitor
Chamber in a Conventional Diagnostic X Ray System. Journal of Modern Physics, 6, 483-489. http://dx.doi.org/10.4236/jmp.2015.64052
 COSTA, N.A. and POTIENS, M.P.A. (2014a), Calibration methodology application of kerma-area product meters in situ: Preliminary results, Radiation Physics and Chemistry, 104, 201-203.
http://dx.doi.org/10.1016/j.radphyschem.2014.03.004. Acessado em 01 set. 2022.
 COSTA, N.A. and POTIENS, M.P.A. (2014b), Energy dependence evaluation of the patient dose calibrator, Radiation Physics and Chemistry, 95, 214-216.
http://dx.doi.org/10.1016/j.radphyschem.2013.07.028, Acessado em 01 set. 2022.
 TERINI, R. A.; CAMPELO, M. C. S.; ALMEIDA JUNIOR., J. N.; HERDADE, S. B.; PEREIRA, M. A. G. Doses monitoring in radiology: calibration of air kerma-area product (PKA) meters /
Monitoração de doses em radiologia: a calibração de medidores do produto kerma-área (PKA). Radiol. Bras. 46 (6), Nov-Dec 2013, disponível em https://doi.org/10.1590/S0100-
39842013000600008

21. Referências Bibliográficas
 HETLAND, P. O. et al (2009) Calibration of reference KAP-meters at SSDL and cross calibration of clinical KAP-meters, Acta Oncol. Vol. 48, No. 2, p 289-
294.
 LARSSON, J.P. Calibration of ionization chambers for measuring air kerma integrated over beam area in diagnostic radiology. Linköping university
medical dissertations no. 970, Linköping University, 2006. Acessado em 10/out/2022.
 RADCAL, Co., Manual of Patient Dose Calibrator (PDC). Disponível em https://radcal.com/pdc/. Acessado em 31 ago. 2007.
 INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION, “Medical Diagnostic X-rays Equipment – Radiation Conditions for Use in the Determination of
Characteristics”, IEC 61267. IEC, Geneva. 2005.
 Tabela de filtros e qualidades de radiação: http://indico.ictp.it/event/a08155/session/30/contribution/23/material/0/0.pdf
 ALMEIDA, Jr. J.N., POTIENS, M.P.A., RODRIGUES, Jr., O., “Development Of An Additional Filtration System By 3d Printing For The Implementation Of
New Xray Beam Qualities Used In Diagnostic Radiology”, presented in the 2021 International Nuclear Atlantic Conference - INAC 2021: November, 29 to
December, 2, 2021 – ABEN, Brasil, 2021.
 INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY (IAEA), X-ray calibration system for SSDLs. IAEA Specification Revision. UKR6011-1. Dec/2015, Rev.03 (P.Toroi).
 PERL J, SHIN J, SCHUMANN J, FADDEGON B, PAGANETTI H. TOPAS: an innovative proton Monte Carlo platform for research and clinical applications. Med
Phys. 2012 Nov; 39(11):6818-37.
 RAISE3D, Especificações técnicas da impressora 3D, disponível no endereço eletrônico: https://s1.raise3d.com/2020/01/Raise3D-Pro2-Technical-
Specifications-01.pdf, acessado em 01/mar./2020.