Systematic investigation of automated plan generation for breast cancer including beam angle and isocenter selection

Il tumore al seno è il più comune tra le donne nel mondo. La radioterapia è comunemente usata dopo la chirurgia per distruggere eventuali cellule maligne rimaste nel volume del seno. Nei trattamenti di radioterapia bisogna cercare di irradiare il volume da curare limitando contemporaneamente la tossicità nei tessuti sani. In clinica i parametri che definiscono il piano di trattamento radioterapeutico sono selezionati manualmente utilizzando un software di simulazione per trattamenti. Questo processo, detto di trial and error, in cui i differenti parametri vengono modificati e il trattamento viene simulato nuovamente e valutato, può richiedere molte iterazioni rendendolo dispendioso in termini di tempo. Lo studio presentato in questa tesi si concentra sulla generazione automatica di piani di trattamento per irradiare l'intero volume del seno utilizzando due fasci approssimativamente opposti e tangenti al paziente. In particolare ci siamo concentrati sulla selezione delle direzioni dei fasci e la posizione dell'isocentro. A questo scopo, è stato investigata l'efficacia di un approccio combinatorio, nel quale sono stati generati un elevato numero di possibili piani di trattamento utilizzando differenti combinazioni delle direzioni dei due fasci. L'intensità del profilo dei fasci viene ottimizzata automaticamente da un algoritmo, chiamato iCycle, sviluppato nel ospedale Erasmus MC di Rotterdam. Inizialmente tra tutti i possibili piani di trattamento generati solo un sottogruppo viene selezionato, avente buone caratteristiche per quel che riguarda l'irraggiamento del volume del seno malato. Dopo di che i piani che mostrano caratteristiche ottimali per la salvaguardia degli organi a rischio (cuore, polmoni e seno controlaterale) vengono considerati. Questi piani di trattamento sono matematicamente equivalenti quindi per selezionare tra questi il piano migliore è stata utilizzata una somma pesata dove i pesi sono stati regolati per ottenere in media piani che abbiano caratteristiche simili ai piani di trattamento approvati in clinica. Questo metodo in confronto al processo manuale oltre a ridurre considerevol-mente il tempo di generazione di un piano di trattamento garantisce anche i piani selezionati abbiano caratteristiche ottimali nel preservare gli organi a rischio. Inizialmente è stato utilizzato l'isocentro scelto in clinica dal tecnico. Nella parte finale dello studio l'importanza dell'isocentro è stata valutata; ne è risultato che almeno per un sottogruppo di pazienti la posizione dell'isocentro può dare un importante contributo alla qualità del piano di trattamento e quindi potrebbe essere un ulteriore parametro da ottimizzare. 

Divergence patterns in Fucus seaweeds (Phaeophyceae) in the northern Baltic Sea and in the Tjongspollen area

To be able to interpret patterns of biodiversity it is important to understand the processes by which new species evolve and how closely related species remain reproductively isolated and ecologically differentiated. Divergence and differentiation can vary during speciation and it can be seen in different stages. Groups of closely related taxa constitute important case studies to understand species and new biodiversity formation. However, it is important to assess the divergence among them at different organismal levels and from an integrative perspective. For this purpose, this study used the brown seaweeds genus Fucus as a model to study speciation, as they constitute a good opportunity to study divergence at different stages. We investigated the divergence patterns in Fucus species from two marginal areas (northern Baltic Sea and the Tjongspollen area), based on phenetic, phylogenetic and biological taxonomical criteria that are respectively characterised by algal morphology, allele frequencies of five microsatellite loci and levels of secondary polyphenolic compounds called phlorotannins. The results from this study showed divergence at morphological and genetic levels to certain extent but complete lack of divergence at biochemical level (i.e. constitutive phlorotannin production) in the Baltic Sea or Norway. Morphological divergence was clearly evident in Tjongspollen (Norway) among putative taxa as they were identified in the field and this divergence corresponds with their neutral genetic divergence. In the Baltic, there are some distinguishable patterns in the morphology of the swedish and finnish individuals according to locality to certain extent but not among putative taxa within localities. Likewise, these morphological patterns have genetic correspondence among localities but not within each locality. At the biochemical level, measured by the phlorotannin contents there were neither evidence of divergence in Norway or the Baltic Sea nor any discernable aggregation pattern among or within localities. Our study have contributed with further understanding of the Baltic Sea Fucus system and its intriguingly rapid and recent divergence as well as of the Tjongspollen area systems where formally undescribed individuals have been observed for the first time; in fact they appear largely differentiated and they may well warrant a new species status. In current times, climate change threatens, peripheral ecosystems, biodiversity, and increased knowledge of processes generating and maintaining biodiversity in those ecosystems seem particularly important and needed.