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Título: Da temática do Radão na região da Guarda à construção de um modelo microdosimétrico: caso particular do Acino pulmonar humano
Autor: Louro, Alina Rosa Coelho
Orientador: Soares, Sandra da Costa Henriquess
Peralta, Luís Filipe dos Santos Garcia
Palavras-chave: Radão - Detectores passivos
Radão - Técnicas de medição
Dosimetria - Radão - Guarda
Radiação - População - Guarda
Radiação - Modelo microdosimétrico
Radiação - Simulação de Monte Carlo
Radiação - Tumores pulmonares
Data de Defesa: 2013
Resumo: Neste trabalho realizou-se um estudo dosimétrico populacional com a finalidade de se determinar a concentração média de radão a que populações da região da Guarda estão sujeitas. A partir dessa concentração efetuou-se o cálculo da dose anual efetiva a que a população estudada está sujeita, devido apenas ao radão habitacional, tendo em conta a taxa de ocupação dos edifícios e os parâmetros reconhecidos pela bibliografia disponível. A determinação da concentração de radão, foi realizada com recurso a detetores CR-39, que permaneceram nas habitações escolhidas por um período de 60 dias. O valor da dose anual efetiva revelou-se mais elevado que o valor estimado para Portugal continental, tendo em conta as características geológicas da crosta terrestre. Com o objetivo de estudar a dose dada por partículas alfa resultantes da desintegração do radão e seus descendentes em células da árvore pulmonar, construiu-se um modelo microdosimétrico do acino pulmonar humano, por ser uma região do pulmão onde o factor tabaco pode induzir menos neoplasias, ao mesmo tempo que se trata de uma região pouco estudada do ponto de vista microdosimétrico. O modelo construído neste trabalho, designado por MMAP, é um modelo anatómico que representa as vias respiratórias humanas como um sistema de cilindros concêntricos, ilustrativos das secções tubulares típicas dos brônquios e bronquíolos e, esferas concêntricas representativas das secções esféricas típicas dos alvéolos pulmonares. Nas regiões estudadas, deu-se especial atenção à interação das partículas alfa com os núcleos das células, por aí se encontrar o ADN. Foram apenas estudadas células radiossensíveis às partículas alfa. Para a realização deste estudo foi desenvolvido um código Monte Carlo, designado por AlfaMC que realiza a simulação do transporte de partículas alfa em maios materiais. Este pacote de simulação engloba o código ULYSSES, já anteriormente desenvolvido, de codificação de geometrias e histogramação. Este código permitiu, de forma rápida e versátil, modular geometrias complexas à escala celular e subcelular. Os resultados obtidos são comparados com resultados obtidos por outros autores, usando outros códigos Monte Carlo. Foram explorados diversos cenários de exposição que conduziram, necessariamente, a resultados diferentes para as grandezas microdosimétricas estudadas. As partículas alfa originadas pelo radão e seus descendentes diretos são responsáveis por padrões de deposição de energia nos núcleos celulares que foram, além de outras grandezas, usados na explicação da incidência de neoplasias radioinduzidas na árvore respiratória humana. Analisou-se a capacidade de restauro das células face à deposição de energia, assumindo uma sensibilidade, às partículas alfa, igual para todas as células estudadas.
In this work we performed a dosimetric study on the population of Guarda city in order to determine the average concentration of radon. From this concentration we have calculated the annual effective dose to which the population is submitted, taking into account the occupancy rate of the buildings and the parameters available on reference books. The concentration measurements were done using CR-39 detectors. The detectors remained 60 days in the selected houses. The determined annual effective dose value is higher than the value estimated for Portugal mainland. In order to study the effect of alpha particles on lung cells, a model of the human lung acini was developed. This is a particularly interesting region of the lung since tabacco smoke has small or none effect there and almost no microdosimetric studies are available. The developed anatomical model was named MMAP, and represents the human airway as a system of concentric cylinders, illustrative of typical tubular sections of the bronchi and bronchioles and concentric spheres that represent the spherical sections typical of lung alveoli. In the studied regions, we gave special attention to the nuclei of cells wherethe DNA is located. We only studied cells that are radiosensitive to alpha particles. For the alpha particle transport we developed a Monte Carlo code, called AlfaMC. The code includes the ULYSSES package for geometry and histogramming. This code allows the creation of modular complex geometries down to the cellular and subcellular scale, in a fast and versatile way. The results obtained in this work are compared with those obtained by other authors using other Monte Carlo codes. A number of exposure scenarios where considered giving rise to different values of the microdosimetric studied variables. The energy deposition patterns in the cell nuclei by alpha particles produced by radon and his progeny were used to explain the incidence of radiation-induced cancers in the human respiratory tract. The cells ability to repair alpha radiation induced damage was analyzed assuming equal sensitivity for all studied cells.
URI: http://hdl.handle.net/10400.6/3684
Designação: Tese apresentada à Universidade da Beira Interior para a obtenção do grau de Doutor em Física
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