Sviluppo di un sistema per l'ottimizzazione della dose in radioterapia tramite "dose-painting" basato sui voxel

Il presente lavoro è stato svolto presso la struttura di Fisica Medica dell'Azienda Ospedaliera IRCCS "Arcispedale S. Maria Nuova" di Reggio Emilia e consiste nello sviluppo di un sistema per l'ottimizzazione della dose in Radioterapia tramite dose-painting basato sui voxel. Il dose painting è una tecnica di pianificazione del trattamento di radioterapia che si basa sull'assegnazione o ridistribuzione della dose secondo le informazioni biologiche e metaboliche che i moderni sistemi di imaging sono in grado di fornire. La realizzazione del modulo di calcolo BioOPT è stata possibile grazie all'utilizzo dei due software open-source Plastimatch e CERR, specifici per l'elaborazione e la registrazione di immagini mediche di diversi tipi e formati e per la gestione, la modifica e il salvataggio di piani di trattamento di radioterapia creati con la maggior parte dei software commerciali ed accademici. Il sistema sviluppato è in grado di registrare le immagini relative ad un paziente, in generale ottenute da diverse tipologie di imaging e acquisite in tempi diversi ed estrarre le informazioni biologiche relative ad una certa struttura. Tali informazioni verranno poi utilizzate per calcolare le distribuzioni di dose "ottimale" che massimizzano il valore delle funzioni radiobiologiche utilizzate per guidare il processo di redistribuzione della dose a livello dei voxel (dose-painting). In questo lavoro il modulo è stato utilizzato principalmente per l'ottimizzazione della dose in pazienti affetti da Glioblastoma, un tumore cerebrale maligno tra i più diffusi e mortali. L'ottimizzatore voxel-based, infatti, è stato sviluppato per essere utilizzabile all'interno di un progetto di ricerca finanziato dal Ministero della Salute per la valutazione di un programma di terapia che include l'uso di un innovativo acceleratore lineare ad alto rateo di dose per la cura di tumori cerebrali in fase avanzata. Al fine di migliorare il trattamento radiante, inoltre, lo studio include la somministrazione della dose tramite dose-painting con lo scopo di verificarne l'efficacia. I risultati ottenuti mostrano che tramite il modulo sviluppato è possibile ottenere distribuzioni di dose eterogenee che tengono conto delle caratteristiche biologiche intratumore stimate a partire dalle immagini multimodali. Inoltre il sistema sviluppato, grazie alla sua natura 'open', è altamente personalizzabile a scopi di ricerca e consente di simulare distribuzioni di dose basate sui voxel e di confrontarle con quelle ottenute con i sistemi commerciali ad uso clinico, che non consentono questo tipo di ottimizzazioni.

Polychaete fauna of the Northwest Portuguese Coastal Shelf: ecology, diversity and distribution

Polychaetes are one of the larger groups of macroinvertebrates with more than 9000 species recognised, distributed worldwide. Thanks to the broad ecological adaptability and high abundaces, this taxon plays a leading role and is considered an important component of all benthic assemblages. Our knowledge about the West Iberian Coast polychaete fauna are scarce, and the only studies are recent. In this sense, the aim of this work was to investigate the composition and the spatial distribution of the polychaete fauna along the NW Portuguese Coastal Shelf, focusing on their relationship to environmental factors (depth, grain size, longitude and latitude) and to add new data to the existing biological dataset. A total of 39 sites were analysed, collected in an area of about 5665 km², between 20 and 150 m depth, distributed in a way to cover the overall grain size gradient. A total of 9352 specimens belonging to 41 families were found, and the analysis based on the abundance of polychaete species revealed five affinity groups: (a) nearshore medium sand characterised by Pisione parapari and Hesionura elongata; (b) very coarse sand that showed the highest abundance of Syllidae and was characterised by Protodorvillea kefersteini and Syllis garciai; (c) fine sand dominated by Spiophanes bombyx and Glycera tridactyla; (d) very fine sand with Nepthys assimilis and Amage sp. and the highest abundance of Paraonidae; (d) mud characterised by Labioleanira yhleni and Ampharete finmarchica. The combination of the environmental variables and the biological data, done with BIOENV routine, demonstrated that depth, grain size and fine contents were the best related with the biological data (rho=0.598). In general, the results agree with the composition and the spatial distribution of the polychaete fauna in other parts of the world; further polychaete assemblages related to mud sediments were firstly recorded in the Northwestern Portuguese Coastal Shelf.