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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Avaliação da exposição médica e ocupacional em procedimento cardíaco de radiologia intervencionista pediátrica utilizando modelagem computacional
Alternate title (s): Evaluation of medical and occupational exposure in pediatric interventional radiology cardiac procedure using computational modeling
Author: Santos, Carla de Jesus
First Advisor: Perini, Ana Paula
First member of the Committee: Macedo, Tulio Augusto Alves
Second member of the Committee: Soares, Maria Rosangela
Third member of the Committee: Milagre, Selma Terezinha
Summary: Neste trabalho, foram modelados cenários de exposição de cardiologia intervencionista pediátrica, usando simuladores antropomórficos virtuais de 10 anos de idade, para representarem pacientes pediátricos dos gêneros feminino e masculino, com anomalia cardíaca. Os médicos cardiologistas, posicionados a 20 cm do lado direito do paciente, foram representados por simuladores antropomórficos virtuais adultos dos gêneros masculino (MASH3) e feminino (FASH3). Foram simulados 198 cenários de exposição compostos, simultaneamente, por um simulador adulto de pé e um simulador pediátrico, deitado sobre uma cama, ambos acoplados ao código de transporte de radiação MCNPX 2.7.0. A avaliação das exposições médicas e ocupacionais foi realizada usando seis projeções de feixe, comumente empregadas em procedimentos angiográficos, com o equipamento de raios-X operando com tensões no tubo de 60, 70 e 80 kVp e filtração de 3,0mm Al + 0,1mmCu. Quanto ao uso ou não de equipamentos de proteção individuais (EPIs) e equipamentos de proteção suspensos pelos profissionais, foram avaliados nove tipos de cenários de exposição. Um comportamento geral dos coeficientes de conversão de dose equivalente (CC[HT]) e dose efetiva (CC[E]) para exposição médica e ocupacional é que eles aumentaram com o aumento da tensão do tubo. Os órgãos do paciente com as maiores contribuições para dose efetiva foram o cólon, pulmão, esôfago, estômago e fígado. O valor médio máximo de CC[E] para o paciente foi de 2,3E-01 mSv/Gy.cm² (80 kVp), que é maior que os resultados da literatura para pacientes pediátricos, que foram obtidos por simuladores antropomórficos matemáticos. Os resultados para os médicos dependem do uso ou não de equipamentos de proteção. Quando os profissionais utilizam EPIs e protetores suspensos, o valor médio máximo de CC[E] foi de 4,6E-02 µSv/Gy.cm². Por outro lado, se o avental de chumbo, o protetor lateral suspenso e a cortina de chumbo, anexa à mesa cirúrgica, não forem utilizados, o aumento médio nos valores de CC[E] foi de 1925%, 383%, 168%, respectivamente. Outro dado importante é que 35% da exposição ocupacional pode ser atribuída a radiação incidente nos órgãos e tecidos dos profissionais pelas cavidades laterais do avental e, por isso, este estudo recomenda que os profissionais utilizem aventais mais fechados. Além destes resultados, foram avaliados dois modelos de protetores faciais (F1 e F2) e um óculos plumbífero (M1). Os resultados obtidos mostraram que a utilização dos protetores faciais pode reduzir o CC[HT] em até 89%. No entanto, a utilização do modelo de óculos M1, comparado com o modelo de referência, em média, não foi eficiente na redução da exposição da lente dos olhos dos médicos. Além dos coeficientes de conversão, neste estudo foi determinada uma distribuição 3D da radiação espalhada no interior da sala e, assim, é possível fornecer aos profissionais um recurso visual que possibilite a adoção de uma posição mais segura durante procedimentos de cardiologia intervencionista.
Abstract: In this work, we modeled some pediatric interventional cardiology exposure scenarios using 10-year-old virtual anthropomorphic phantoms to represent a female and a male pediatric patient with cardiac anomaly. The cardiologists were positioned at 20 cm on the right side of the patient, and were represented by a male (MASH3) and a female (FASH3) adult anthropomorphic phantom. A total of 198 exposure scenarios were simulated, comprising an adult standing phantom and a pediatric phantom lying on a bed, both coupled with the MCNPX2.7.0 radiation transport code. The evaluation of occupational and medical exposures was performed using six beam projections, commonly employed in angiographic procedures, with X-ray equipment operating with tube voltages of 60, 70 and 80 kVp, and using a total filtration of 3.0mm Al + 0.1mmCu. We also evaluated the protective personal equipment (PPE) and suspended protective equipment used by professionals, and for this purpose nine types of exposure scenarios were considered. A general behavior of conversion coefficients for equivalent (CC[HT]) and effective (CC[E]) doses for occupational and medical exposure is that they increase with increasing in the tube voltage. The patient's organs with the largest contributions to the effective dose were the colon, lung, esophagus, stomach, and liver. The maximum average CC[E] value for the patient was 2.3E-01 mSv/Gy.cm² (80 kVp), which is higher than the literature results for pediatric patients, which were obtained using mathematical anthropomorphic phantoms. Results for the medical staff depend if the protective equipment are used. When professionals use PPE and suspended lead glass shield, the maximum average CC[E] value is 4.6E-02 µSv/Gy.cm². On the other hand, if the lead apron, the suspended lateral protector and the lead curtain, attached to the operating table, are not used, the average increase in CC[E] is 1925%, 383%, 168%, respectively. Another important fact is that 35% of occupational exposure may be attributed to radiation that reaches the organs and tissues of professionals through the lateral cavities of the lead apron and, therefore, this study recommends that professionals use more adjusted aprons. In addition to these results, two models of face protectors (F1 and F2) and one lead eyewear (M1) were evaluated. The results showed that the use of face protectors may reduce the CC[HT] values by up to 89%. However, using the M1 lead eyewear model, compared to the reference model, on average was not effective in reducing the exposure of physician’s eye lens. In addition to the conversion coefficients, a 3D distribution of the scattered radiation inside the room was obtained and, thus, it is possible to provide to the professionals a visual resource that enables the adoption of a safer position during interventional cardiology procedures.
Keywords: Simulação Monte Carlo
Cardiologia intervencionista pediátrica
Dosimetria
Exposição médica e ocupacional
Simuladores antropomórficos virtuais
Monte Carlo simulation
Pediatric interventional cardiology
Dosimetry
Occupational and medical exposure
Virtual anthropomorphic phantoms
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Biomédica
Quote: SANTOS, Carla de Jesus. Avaliação da exposição médica e ocupacional em procedimento cardíaco de radiologia intervencionista pediátrica utilizando modelagem computacional. 2020. 76 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Biomédica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. Disponível em: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.323.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.323
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29097
Date of defense: 2-Mar-2020
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