Determinação de números atômicos efetivos de materiais radiologicamente equivalentes ao tecido humano e à água

Abstract

É conveniente descrever um material composto por vários elementos pelo seu número atômico efetivo, Zeff. No entanto, Zeff não é um número único e deve ser entendido como um parâmetro que depende da energia e que representa os processos de interação de fótons com a matéria. Como tal, o número atômico efetivo pode ser empregado no estudo de materiais radiologicamente equivalentes ao tecido humano e à água. No presente trabalho, cinco amostras radiologicamente equivalentes à água, substância mais abundante no corpo humano, e três amostras radiologicamente equivalentes ao tecido mamário, sendo duas semelhantes ao material que compõe o objeto simulador BR12 e uma semelhante ao material que compõe o objeto simulador CIRS 70/30, tiveram seus números atômicos efetivos determinados pelo método direto e software Auto-Zeff. As amostras foram comparadas dentro do intervalo de energia para radiodiagnóstico (5-150 keV para simuladores de água e 5-35 keV para simuladores de tecido mamário) com os resultados de seus materiais de referência respectivos. Dentre as cinco amostras equivalentes à água, três apresentaram discrepância de 8% para o método direto e cerca de 10% para o Auto-Zeff. Dentre as amostras equivalentes a tecido mamário, a amostra 47 que simula CIRS 70/30 e a amostra 17 que simula BR12 apresentaram os melhores resultados com diferença relativa média menor que 23%. Ambos os métodos apresentaram variações nos resultados de número atômico efetivo na região de interesse, mas essas discrepâncias não afetam a análise comparativa evidenciando a possibilidade do uso de ambos os métodos em análises comparativas de equivalência de materiais equivalentes ao tecido humano e à água.

Aplicações de métodos para validação de materiais radiologicamente equivalentes a tecido humano e à água

“…Na região de 10 a 60 keV, em que o efeito fotoelétrico é dominante, verifica-se um decréscimo brusco dos valores de número atômico efetivo. Com o aumento das contribuições dos espalhamentos coerente e Compton, os valores permanecem aproximadamente constantes no intervalo de 60 -150 keV (Sirico et al, 2019). Este comportamento aparece nos resultados de ambos os métodos de cálculo estudados.…”

“…É possível observar discrepâncias nos valores de número atômico efetivo entre os métodos utilizados nestes intervalos de energia. Essas discrepâncias também verificadas em outros trabalhos comparativos (Singh et al, 2014a, Singh et al, 2014b) e podem ser resultado de parâmetros de entrada diferentes ou da aplicação de ferramentas matemáticas distintas em cada um desses métodos (Sirico et al, 2019).…”