Desenvolvimento de ferramenta para modelo de cálculo de blindagem em instalações de medicina nuclear

Abstract

A Medicina Nuclear é uma modalidade médica com procedimentos em diagnóstico e terapia. Sua técnica baseia-se na administração de radiofármacos em pacientes que tornam-se fontes radioativas no Serviço de Medicina Nuclear (SMN) as quais transitam nas dependências que compõem a instalação e cuja única forma de blindá-las é blindando as paredes das dependências para promover Proteção Radiológica aos Indivíduos Ocupacionalmente Expostos e Indivíduos do Público. Como há uma diversidade de radioisótopos utilizados, há na mesma proporção uma diversidade de espectros de emissão, resultando que uma espessura de barreira exerce diferentes intensidades de atenuação para os diferentes isótopos. Essa dificuldade, somada à dificuldade resultante da diversidade de exames e fluxos desses pacientes por essas dependências, faz com que várias aproximações e simplificações sejam realizadas nos cálculos de blindagem para estimar as espessuras adequadas dessas paredes e para tornar esses cálculos humanamente viáveis, promovendo distanciamento do contexto real. O modelo proposto nesse trabalho parametriza a instalação de modo digital, registrando as coordenadas espaciais das paredes, a característica multiradioisotópica e posição espacial das fontes, as características e posições espaciais dos alvos e as quantidades de exames de cada procedimento que o SMN pretende realizar, e calcula de maneira automática as espessuras das paredes que promoverão a redução das doses nos alvos, para valores abaixo dos níveis de segurança/limite estabelecidos para todos os alvos, inclusive considerando as contribuições de todas as fontes e as redundâncias de blindagem decorrentes de haver mais de uma parede interposta entre um par fonte-alvo. O modelo foi implementado em um aplicativo baseado na plataforma EXCEL, denominado PMV (Protótipo Minimamente Viável) e aplicado nos cálculos de blindagem para diversos SMN. Os projetos de blindagem desses SMN foram submetidos à CNEN e aprovados, confirmando que o modelo de representação do SMN, o método e o aplicativo desenvolvidos atingiram resultados satisfatórios pela análise realizada pelo órgão regulador.

Nuclear Medicine is a medical modality with diagnostic and therapeutic procedures. Its technique is based on the administration of radiopharmaceuticals to patients, which become radioactive sources in the Nuclear Medicine Service (NMS), which pass through the rooms that make up the facility and whose only way of shielding them to promote radiological protection for occupationally exposed individuals and members of the public is by shielding the walls of the rooms. Since there is a diversity of radioisotopes used, there is also a diversity of emission spectra, with the result that a barrier thickness will have different attenuation intensities for the different isotopes. This difficulty, coupled with the difficulty resulting from the diversity of examinations and patient flows through these facilities, means that various approximations and simplifications are made in shielding calculations to estimate the appropriate thicknesses of these walls in order to make these calculations humanly feasible, thus distancing them from the real context. The model proposed in this work digitally parameterizes the installation, recording the spatial coordinates of the walls, the multiradioisotopic characteristics and spatial positions of the sources, the characteristics and spatial positions of the targets, and the number of examinations for each procedure that the SMN intends to perform, and automatically calculates the wall thicknesses that will reduce the doses to the targets below the safety/threshold levels established for all the targets, taking into account the contributions of all the sources and the shielding redundancies resulting from the presence of more than one wall between a source-target pair. The model was implemented in an EXCEL-based application called MVP (Minimally Viable Prototype) and applied to shielding calculations for several SMNs. The shielding projects for these SMN were submitted to CNEN and approved, confirming that the SMN representation model, the method and the application developed achieved satisfactory results based on the analysis carried out by the regulatory board.