Medição e cálculo, utilizando simulações Monte Carlo, das doses em exames de tomografia computorizada

Tese Mestrado Integrado em Engenharia Biomédica

A Tomografia Computorizada (TC) é actualmente um dos principais métodos de diagnóstico médico. O número crescente de exames de Tomografia Computorizada para fins médicos é um dos principais responsáveis pelo dramático aumento, durante as últimas décadas, da exposição da população às radiações ionizantes de origem artificial, constituindo uma das maiores contribuições para a dose efectiva colectiva. Os objectivos do trabalho que seguidamente se apresenta consistiram na modelação e simulação, utilizando métodos de Monte Carlo, de um tomógrafo de TC e das condições de irradiação associadas, nomeadamente das doses de radiação resultantes. Para tal, foram efectuadas medições em meio hospitalar, utilizando um fantoma apropriado e equipamento de detecção de radiação associado, que permitiram validar os resultados obtidos por simulação. Alguns dos aspectos cruciais da modelação são o conhecimento e a descrição exacta da geometria e materiais constituintes da “gantry” e das diversas componentes (filtros, colimadores) do tomógrafo, assim como o conhecimento do espectro de energia da radiação-X emitida. Na quase total ausência de informação fornecida pelo fabricante do equipamento, as incertezas associadas à geometria, materiais e feixe de radiação traduzem-se por incertezas nos resultados obtidos através das simulações Monte Carlo efectuadas e por discrepâncias entre os valores simulados e as medições efectuadas. Para minimizar as discrepâncias entre os valores simulados e os valores medidos, foram utilizados métodos de análise de sensibilidade que consistiram na variação dos parâmetros geométricos previamente mencionados. O programa MCNPX, ferramenta computacional representativa do estado da arte em simulações por métodos de Monte Carlo para modelar equipamentos e infraestruturas envolvendo aplicações de feixes de partículas, de fontes de radiação e de materiais radioactivos, foi utilizado com sucesso permitindo obter um razoável acordo, à luz das incertezas referidas, entre os valores computacionais e as medições efectuadas. A validação dos resultados obtidos utilizando simulação por métodos de Monte Carlo foi efectuada através de medições com fantoma e câmara de ionização.