Desenvolvimento de um porta-dosímetro por impressão 3D para monitoração ocupacional do cristalino

Abstract

Recentemente, tem havido uma preocupação crescente com doses no cristalino, principalmente após a publicação de estudos epidemiológicos evidenciando o risco da indução de catarata em doses abaixo do que previa a Comissão Internacional de Proteção Radiológica (ICRP). Tanto o limiar de dose absorvida para a ocorrência de reações teciduais na lente dos olhos quanto o limite de dose ocupacional anual foram reduzidos, e a monitoração individual é uma ferramenta importante no auxílio da proteção radiológica. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um porta-dosímetro com dimensões e geometria adequadas para monitorar dose de radiação na lente dos olhos, baseado no modelo ocular tridimensional de referência. Foram modeladas três versões de um porta-dosímetro no Software de projeto CAD 3D SolidWorks, variando a profundidade dos dosímetros termoluminescentes (TLD’s) no suporte. O modelo físico do porta-dosímetro de cristalino desenvolvido nesse trabalho foi denominado DosímetroG4. As três versões do DosímetroG4 foram submetidas a técnica de simulação pelo método de Monte Carlo no código GEANT4. Foi simulado um conjunto de irradiações, com fótons na faixa energética entre 5 keV e 10 MeV e incidência do feixe de radiação na direção 0° e 90°. Através do FOM, foi possível quantificar a adequação da resposta simulada de cada versão do DosímetroG4 ao modelo ocular de referência, em termos da dependência energética e angular. A versão G4-3.5, correspondente a profundidade dos TLD’s em 3,5 mm no suporte do DosímetroG4, apresentou melhor correlação com o modelo ocular tridimensional de referência, dessa forma tornou-se a versão otimizada. Portanto, a versão G4-3.5 do DosímetroG4 foi submetida a três técnicas de impressão 3D para obtenção dos protótipos: (i) Modelagem por Fusão e Deposição – FDM, (ii) Multijatos – PJET e (iii) Estereolitografia – SLA. As técnicas que utilizam resinas líquidas mostraram-se mais adequadas para o objetivo desejado, em termos de resolução, nível de detalhamento e capacidade de garantia na reprodutibilidade das peças criadas, com variação máxima de 0,4% entre as dimensões do desenho CAD 3D do porta-dosímetro e os protótipos obtidos. Os resultados da avaliação experimental da dependência energética e angular mostraram que o DosímetroG4 atende aos requisitos estabelecidos pela norma internacional IEC 62387 (2012), e apresenta variação máxima da resposta relativa em Hp(3) de ± 35% para feixe de fótons na faixa energética entre 24 e 662 keV, e ângulo de incidência compreendido entre 0° e ±60°. Portanto, o DosímetroG4 foi considerado apropriado para monitoração ocupacional do cristalino, em termos da grandeza operacional Equivalente de Dose Pessoal Hp(3). Os resultados deste trabalho mostraram a viabilidade na metodologia através da integração entre Software de modelagem CAD 3D, simulação de Monte Carlo e impressão 3D para o desenvolvimento e prototipagem rápida de novos dosímetros.