Fernando Roberto de Andrade Lima

Aplicativo para dosimetria interna usando a distribuição biocinética de fótons baseada em imagens de medicina nuclear

Objective: This article presents a way to obtain estimates of dose in patients submitted to radiotherapy with basis on the analysis of regions of interest on nuclear medicine images. Materials and Methods: A software called DoRadIo (Dosimetria das Radiacoes Ionizantes [Ionizing Radiation Dosimetry]) was developed to receive information about source organs and target organs, generating graphical and numerical results. The nuclear medicine images utilized in the present study were obtained from catalogs provided by medical physicists. The simulations were performed with computational exposure models consisting of voxel phantoms coupled with the Monte Carlo EGSnrc code. The software was developed with the Microsoft Visual Studio 2010 Service Pack and the project template Windows Presentation Foundation for C# programming language. Results: With the mentioned tools, the authors obtained the file for optimization of Monte Carlo simulations using the EGSnrc; organization and compaction of dosimetry results with all radioactive sources; selection of regions of interest; evaluation of grayscale intensity in regions of interest; the file of weighted sources; and, finally, all the charts and numerical results. Conclusion: The user interface may be adapted for use in clinical nuclear medicine as a computer-aided tool to estimate the administered activity.Objective This article presents a way to obtain estimates of dose in patients submitted to radiotherapy with basis on the analysis of regions of interest on nuclear medicine images. Materials and Methods A software called DoRadIo (Dosimetria das Radiações Ionizantes [Ionizing Radiation Dosimetry]) was developed to receive information about source organs and target organs, generating graphical and numerical results. The nuclear medicine images utilized in the present study were obtained from catalogs provided by medical physicists. The simulations were performed with computational exposure models consisting of voxel phantoms coupled with the Monte Carlo EGSnrc code. The software was developed with the Microsoft Visual Studio 2010 Service Pack and the project template Windows Presentation Foundation for C# programming language. Results With the mentioned tools, the authors obtained the file for optimization of Monte Carlo simulations using the EGSnrc; organization and compaction of dosimetry results with all radioactive sources; selection of regions of interest; evaluation of grayscale intensity in regions of interest; the file of weighted sources; and, finally, all the charts and numerical results. Conclusion The user interface may be adapted for use in clinical nuclear medicine as a computer-aided tool to estimate the administered activity.

The differential perturbative method applied to the sensitivity analysis for waterhammer problems in hydraulic networks

Abstract The differential perturbative method was applied to the sensitivity analysis for waterhammer problems in hydraulic networks. Starting from the classical waterhammer equations in a single-phase liquid with friction (the direct problem) the state vector comprising the piezometric head and the velocity was defined. Applying the differential method the adjoint operator, the adjoint equations with the general form of their boundary conditions, and the general form of the bilinear concomitant were calculated for a single pipe. Considering that any hydraulic network can be built by connecting different components (reservoirs, valves, pumps, tees, etc.) through pipes, the adjoint relationships for any component, as well as the final contribution to the bilinear concomitant, were calculated. Moreover, an analogy was established in which transmission and reflection coefficients can be derived for any adjoint component. The importance or adjoint function was analyzed when the piezometric head or velocity at a given position and time is chosen as the response functional. In this case, it is shown that the importance function is represented by delta-functions travelling along the hydraulic network with the propagation speed. The calculation of the sensitivity coefficients takes into account the cases in which the parameters under consideration influence the initial condition. For these cases, the calculation can be performed by solving sequentially two perturbative problems: the first one is non-steady, while the second one is steady, with an appropriate selection of a weight function coming from the unsteady perturbative problem. The discretized adjoint equations and the corresponding boundary conditions were programmed and solved by using the method of characteristics. As an example, a constant-level tank connected through a pipe to a valve discharging to atmosphere was considered. The corresponding sensitivity coefficients due to the variation of different parameters by using both the differential method and the response surface generated by the computer code WHAT, solver of the direct problem, were also calculated. The results obtained with these methods show excellent agreement.

Construção de um catálogo de espectros de raios X para simulações em mamografia

As fontes radioisotopicas de neutrons permitem a producao de campos de referencia para calibracao de dispositivos de medicao de neutrons para fins de radioprotecao e analises. Quando a taxa de emissao dessas fontes se da de forma isotropica, nao e necessaria nenhuma correcao. Entretanto, variacoes no material da capsula da fonte e variacoes na concentracao do material emissor produzem diferencas em sua taxa de emissao de neutrons em relacao ao eixo axial da fonte, este efeito e denominado anisotropia. Sendo assim, e necessario considerar o fator anisotropico relativo as fontes de neutrons para que seja realizada uma calibracao adequada dos instrumentos e dispositivos sensiveis aos campos de neutrons.

Patient-specific phantoms versus reference phantoms: a preliminary comparison on organs dose distribution

As fontes radioisotopicas de neutrons permitem a producao de campos de referencia para calibracao de dispositivos de medicao de neutrons para fins de radioprotecao e analises. Quando a taxa de emissao dessas fontes se da de forma isotropica, nao e necessaria nenhuma correcao. Entretanto, variacoes no material da capsula da fonte e variacoes na concentracao do material emissor produzem diferencas em sua taxa de emissao de neutrons em relacao ao eixo axial da fonte, este efeito e denominado anisotropia. Sendo assim, e necessario considerar o fator anisotropico relativo as fontes de neutrons para que seja realizada uma calibracao adequada dos instrumentos e dispositivos sensiveis aos campos de neutrons.

Aplicação do material gesso como blindagem contra radiação X de baixas energias na área de radiodiagnóstico

As fontes radioisotopicas de neutrons permitem a producao de campos de referencia para calibracao de dispositivos de medicao de neutrons para fins de radioprotecao e analises. Quando a taxa de emissao dessas fontes se da de forma isotropica, nao e necessaria nenhuma correcao. Entretanto, variacoes no material da capsula da fonte e variacoes na concentracao do material emissor produzem diferencas em sua taxa de emissao de neutrons em relacao ao eixo axial da fonte, este efeito e denominado anisotropia. Sendo assim, e necessario considerar o fator anisotropico relativo as fontes de neutrons para que seja realizada uma calibracao adequada dos instrumentos e dispositivos sensiveis aos campos de neutrons.

Uso de Técnicas Monte Carlo para Geração e Polimento de Imagens Ladrilhadas de Ossos Trabeculares.

Um dos maiores desafios em dosimetria numerica e estimar a energia depositada nos tecidos radiossensiveis do esqueleto, as celulas hematopoeticas da medula ossea vermelha (MOV) e as celulas osteogenicas nas superficies endeosteas dos ossos (CSO). A maior dificuldade em avaliar a dose (energia / massa) na MOV e nas CSO consiste em modelar as trabeculas osseas. Os grupos de pesquisa a que pertencem os autores tem utilizando tecnicas Monte Carlo (MC) para produzir blocos de imagens trabeculares. Neste trabalho, a esponjosa da cupula craniana do adulto masculino representado pelo fantoma MASH (Male Adult meSH) do DEN-UFPE foi cortada e reamostrada. Entao, tecnicas MC foram usadas para produzir as trabeculas da regiao. As imagens dos blocos produzidos foram justapostas para compor imagens com as mesmas dimensoes das reamostrada do MASH, similar a juncao de ladrilhos na composicao de um piso. As juncoes entre os “ladrilhos” foram polidas com filtros de moda estatistica. Por fim, foram utilizadas operacoes de logica entre os pixels das imagens do MASH e as ladrilhadas para obter as imagens contendo o tecido trabecular separado do medular. Reamostrando todo o fantoma e trocando o seu tecido esponjoso por imagens como as produzidas para este trabalho, a dosimetria nos tecidos osseos podera ser realizada de modo similar a dos tecidos moles do corpo humano.

Avaliação de desempenho de ativímetros para medição dos radiofármacos PET baseados em 18F

Testes de proficiencia sao ferramentas essenciais para avaliar a confiabilidade e a exatidao das medicoes. Neste trabalho, testes de proficiencia (Z-score, exatidao e desvio relativo) foram aplicados para avaliar o desempenho dos ativimetros utilizados na Divisao de Producao de Radiofarmacos do Centro Regional de Ciencias Nucelares do Nordeste (CRCN-NE/CNEN). Os resultados foram avaliados em conformidade a norma ISO/IEC 43-1. Adicionalmente, fatores de correcao para diferentes geometrias de medicao foram determinados experimentalmente para estes equipamentos.

DESENVOLVIMENTO DE UM MÉTODO MONTE CARLO NÃO PARAMÉTRICO PARA SIMULAR FONTES RADIATIVAS PLANARES EM MODELOS COMPUTACIONAIS DE EXPOSIÇÃO

Nos modelos computacionais de exposicao (MCEs) do DEN/UFPE, um fantoma (simulador antropomorfico) e acoplado ao codigo Monte Carlo (MC) EGSnrc para avaliacoes dosimetricas. Os modelos tambem precisam de um simulador da fonte emissora de radiacao. Este trabalho apresenta um algoritmo MC nao parametrico de uma fonte radioativa planar, isotropica por rotacao, dependente da variavel radial e da funcao de distribuicao acumulada (FDA) do problema, conhecida, mas nao inversivel. O algoritmo escolhe N valores da variavel radial e calcula os correspondentes valores da funcao densidade de probabilidade (FDP) e da FDA do problema. A suposicao usada e que, se os valores da FDA fossem discretos, corresponderiam a frequencias de raio (FR) em intervalos consecutivos do dominio. Usando um gerador de numeros aleatorios (GNA) uniformes normalizados em [0, 1), a tecnica MC da inversao generalizada e interpolacoes lineares, foi possivel obter amostras de r. Para comparacoes dosimetricas, foi reutilizado o MCE MSTA (Mash STAnding = fantoma MASH + EGSnrc + algoritmo baseado na FDP exponencial) e montado o MSTA_FR. As implementacoes foram adicionadas ao software MonteCarlo, desenvolvido pelos autores e atualizado sempre que necessario. Os resultados apresentados e comentados estabelecem um novo algoritmo para uma fonte radioativa planar.

Método Perturbativo Diferencial para Análise de Sensibilidade de um Modelo de Transferência de Soluto em Solos

Total solute variations in the soil profile as a function of time and sensitivity analysis were calculated using both perturbation and transfer of soil solute models. Numerical solutions were performed, considering two values of apparent flow velocity of the soil solution and soil dispersivity as an input parameter. The results showed the viability of using perturbative methods for sensitivity analysis of solute dynamics in soils for values of velocities lower than 13,9 x 10 m/s.