Estudo dosimétrico prévio de irradiação da próstata com arco conformacional dinâmico

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Impact of using different radiation therapy techniques in breat cancer: contralateral breast dose

RESUMO: O cancro de mama e o mais frequente diagnoticado a indiv duos do sexo feminino. O conhecimento cientifico e a tecnologia tem permitido a cria ção de muitas e diferentes estrat egias para tratar esta patologia. A Radioterapia (RT) est a entre as diretrizes atuais para a maioria dos tratamentos de cancro de mama. No entanto, a radia ção e como uma arma de dois canos: apesar de tratar, pode ser indutora de neoplasias secund arias. A mama contralateral (CLB) e um orgão susceptivel de absorver doses com o tratamento da outra mama, potenciando o risco de desenvolver um tumor secund ario. Nos departamentos de radioterapia tem sido implementadas novas tecnicas relacionadas com a radia ção, com complexas estrat egias de administra ção da dose e resultados promissores. No entanto, algumas questões precisam de ser devidamente colocadas, tais como: E seguro avançar para tecnicas complexas para obter melhores indices de conformidade nos volumes alvo, em radioterapia de mama? O que acontece aos volumes alvo e aos tecidos saudaveis adjacentes? Quão exata e a administração de dose? Quais são as limitações e vantagens das técnicas e algoritmos atualmente usados? A resposta a estas questões e conseguida recorrendo a m etodos de Monte Carlo para modelar com precisão os diferentes componentes do equipamento produtor de radia ção(alvos, ltros, colimadores, etc), a m de obter uma descri cão apropriada dos campos de radia cão usados, bem como uma representa ção geometrica detalhada e a composição dos materiais que constituem os orgãos e os tecidos envolvidos. Este trabalho visa investigar o impacto de tratar cancro de mama esquerda usando diferentes tecnicas de radioterapia f-IMRT (intensidade modulada por planeamento direto), IMRT por planeamento inverso (IMRT2, usando 2 feixes; IMRT5, com 5 feixes) e DCART (arco conformacional dinamico) e os seus impactos em irradia ção da mama e na irradia ção indesejada dos tecidos saud aveis adjacentes. Dois algoritmos do sistema de planeamento iPlan da BrainLAB foram usados: Pencil Beam Convolution (PBC) e Monte Carlo comercial iMC. Foi ainda usado um modelo de Monte Carlo criado para o acelerador usado (Trilogy da VARIAN Medical Systems), no c odigo EGSnrc MC, para determinar as doses depositadas na mama contralateral. Para atingir este objetivo foi necess ario modelar o novo colimador multi-laminas High- De nition que nunca antes havia sido simulado. O modelo desenvolvido est a agora disponí vel no pacote do c odigo EGSnrc MC do National Research Council Canada (NRC). O acelerador simulado foi validado com medidas realizadas em agua e posteriormente com c alculos realizados no sistema de planeamento (TPS).As distribui ções de dose no volume alvo (PTV) e a dose nos orgãos de risco (OAR) foram comparadas atrav es da an alise de histogramas de dose-volume; an alise estati stica complementar foi realizadas usando o software IBM SPSS v20. Para o algoritmo PBC, todas as tecnicas proporcionaram uma cobertura adequada do PTV. No entanto, foram encontradas diferen cas estatisticamente significativas entre as t ecnicas, no PTV, nos OAR e ainda no padrão da distribui ção de dose pelos tecidos sãos. IMRT5 e DCART contribuem para maior dispersão de doses baixas pelos tecidos normais, mama direita, pulmão direito, cora cão e at e pelo pulmão esquerdo, quando comparados com as tecnicas tangenciais (f-IMRT e IMRT2). No entanto, os planos de IMRT5 melhoram a distribuição de dose no PTV apresentando melhor conformidade e homogeneidade no volume alvo e percentagens de dose mais baixas nos orgãos do mesmo lado. A t ecnica de DCART não apresenta vantagens comparativamente com as restantes t ecnicas investigadas. Foram tamb em identi cadas diferen cas entre os algoritmos de c alculos: em geral, o PBC estimou doses mais elevadas para o PTV, pulmão esquerdo e cora ção, do que os algoritmos de MC. Os algoritmos de MC, entre si, apresentaram resultados semelhantes (com dferen cas at e 2%). Considera-se que o PBC não e preciso na determina ção de dose em meios homog eneos e na região de build-up. Nesse sentido, atualmente na cl nica, a equipa da F sica realiza medi ções para adquirir dados para outro algoritmo de c alculo. Apesar de melhor homogeneidade e conformidade no PTV considera-se que h a um aumento de risco de cancro na mama contralateral quando se utilizam t ecnicas não-tangenciais. Os resultados globais dos estudos apresentados confirmam o excelente poder de previsão com precisão na determinação e c alculo das distribui ções de dose nos orgãos e tecidos das tecnicas de simulação de Monte Carlo usados.---------ABSTRACT:Breast cancer is the most frequent in women. Scienti c knowledge and technology have created many and di erent strategies to treat this pathology. Radiotherapy (RT) is in the actual standard guidelines for most of breast cancer treatments. However, radiation is a two-sword weapon: although it may heal cancer, it may also induce secondary cancer. The contralateral breast (CLB) is a susceptible organ to absorb doses with the treatment of the other breast, being at signi cant risk to develop a secondary tumor. New radiation related techniques, with more complex delivery strategies and promising results are being implemented and used in radiotherapy departments. However some questions have to be properly addressed, such as: Is it safe to move to complex techniques to achieve better conformation in the target volumes, in breast radiotherapy? What happens to the target volumes and surrounding healthy tissues? How accurate is dose delivery? What are the shortcomings and limitations of currently used treatment planning systems (TPS)? The answers to these questions largely rely in the use of Monte Carlo (MC) simulations using state-of-the-art computer programs to accurately model the di erent components of the equipment (target, lters, collimators, etc.) and obtain an adequate description of the radiation elds used, as well as the detailed geometric representation and material composition of organs and tissues. This work aims at investigating the impact of treating left breast cancer using di erent radiation therapy (RT) techniques f-IMRT (forwardly-planned intensity-modulated), inversely-planned IMRT (IMRT2, using 2 beams; IMRT5, using 5 beams) and dynamic conformal arc (DCART) RT and their e ects on the whole-breast irradiation and in the undesirable irradiation of the surrounding healthy tissues. Two algorithms of iPlan BrainLAB TPS were used: Pencil Beam Convolution (PBC)and commercial Monte Carlo (iMC). Furthermore, an accurate Monte Carlo (MC) model of the linear accelerator used (a Trilogy R VARIANR) was done with the EGSnrc MC code, to accurately determine the doses that reach the CLB. For this purpose it was necessary to model the new High De nition multileaf collimator that had never before been simulated. The model developed was then included on the EGSnrc MC package of National Research Council Canada (NRC). The linac was benchmarked with water measurements and later on validated against the TPS calculations. The dose distributions in the planning target volume (PTV) and the dose to the organs at risk (OAR) were compared analyzing dose-volume histograms; further statistical analysis was performed using IBM SPSS v20 software. For PBC, all the techniques provided adequate coverage of the PTV. However, statistically significant dose di erences were observed between the techniques, in the PTV, OAR and also in the pattern of dose distribution spreading into normal tissues. IMRT5 and DCART spread low doses into greater volumes of normal tissue, right breast, right lung, heart and even the left lung than tangential techniques (f-IMRT and IMRT2). However,IMRT5 plans improved distributions for the PTV, exhibiting better conformity and homogeneity in target and reduced high dose percentages in ipsilateral OAR. DCART did not present advantages over any of the techniques investigated. Di erences were also found comparing the calculation algorithms: PBC estimated higher doses for the PTV, ipsilateral lung and heart than the MC algorithms predicted. The MC algorithms presented similar results (within 2% di erences). The PBC algorithm was considered not accurate in determining the dose in heterogeneous media and in build-up regions. Therefore, a major e ort is being done at the clinic to acquire data to move from PBC to another calculation algorithm. Despite better PTV homogeneity and conformity there is an increased risk of CLB cancer development, when using non-tangential techniques. The overall results of the studies performed con rm the outstanding predictive power and accuracy in the assessment and calculation of dose distributions in organs and tissues rendered possible by the utilization and implementation of MC simulation techniques in RT TPS.

Cálculo independente de dose para tratamentos de arco dinâmico com colimador micromultilâminas

OBJETIVO: Em técnicas de tratamento como o arco dinâmico, a verificação manual dos cálculos do sistema de planejamento é muito difícil. Assim, a utilização de ferramentas computacionais é de utilidade e torna-se componente essencial do programa de controle de qualidade. MATERIAIS E MÉTODOS: Foi criado um programa computacional de tipo planilha eletrônica para realizar cálculo independente da dose, ou equivalente das unidades monitoras, nos tratamentos realizados pela técnica de arco dinâmico com micromultilâminas. Os valores de dose calculados, por arco e por tratamento completo, foram comparados aos valores obtidos do sistema de planejamento BrainScan v5.3. O programa desenvolvido foi testado com 229 campos de arco dinâmico que representam 42 tratamentos de crânio. Desses, 109 campos foram calculados em reconstrução tridimensional feita a partir das imagens de tomografia dos pacientes, 109 na reconstrução de um objeto simulador de polimetilmetacrilato e 21 na de um objeto simulador sólido equivalente à água. RESULTADOS: A diferença média de doses totais encontrada nos 42 tratamentos (compostos de um ou mais arcos dinâmicos), entre o programa de verificação e o sistema de planejamento, foi de +1,73%, com desvio-padrão de 0,76%. A diferença máxima encontrada foi de 3,32% e a mínima, de -0,20%. No caso dos 229 arcos testados um a um, a diferença média encontrada foi de 1,61%, com desvio-padrão de 1,04%. Os valores máximos e mínimos das diferenças foram de 4,01% e -2,04%, respectivamente. Em 80,35% dos arcos testados, as doses calculadas acham-se na faixa de ± 2,5% de diferença com relação às doses geradas pelo sistema de planejamento. CONCLUSÃO: O programa apresentado é recomendado para a verificação da dose pontual dos planos de tratamento, como parte do procedimento de garantia de qualidade em radioterapia e radiocirurgia estereotáxica quando se utiliza a técnica de arco dinâmico por meio de um colimador micromultilâminas, nos quais um cálculo manual é muito difícil ou inviável, pela complexidade da técnica.

Comparação de diferentes técnicas de irradiação de mama em radioterapia com recurso a acelerador linear em modo de fotões

RESUMO: Introdução – A Radioterapia (RT) é uma abordagem terapêutica para tratamento de neoplasia de mama. Contudo, diferentes técnicas de irradiação (TI) podem ser usadas. Objetivos – Comparar 4 TI, considerando a irradiação dos volumes alvo (PTV) e dos órgãos de risco (OAR). Metodologia – Selecionaram-se 7 pacientes com indicação para RT de mama esquerda. Sobre tomografia computorizada foram feitos os contornos do PTV e dos OAR. Foram calculadas 4 planimetrias/paciente para as TI: conformacional externa (EBRT), intensidade modulada com 2 (IMRT2) e 5 campos (IMRT5) e arco dinâmico (DART). Resultados – Histogramas de dose volume foram comparados para todas as TI usando o software de análise estatística, IBM SPSS v20. Com IMRT5 e DART, os OAR recebem mais doses baixas. No entanto, IMRT5 apresenta melhores índices de conformidade e homogeneidade para o PTV. Conclusões – IMRT5 apresenta o melhor índice de conformidade; EBRT e IMRT2 apresentam melhores resultados que DART. Há d.e.s entre as TI, sobretudo em doses mais baixas nos OAR.

Análise do arco longitudinal medial em adolescentes usuárias de calçados de salto alto

O objetivo do estudo foi analisar a influência do calçado de salto alto no arco longitudinal medial (ALM) do pé de adolescentes. Fizeram parte do estudo 82 adolescentes entre 13 e 20 anos, sendo 54 não usuárias (grupo controle - GC) e 28 usuárias (grupo experimental - GE) de calçado de salto alto. Foram obtidas as impressões plantares de ambos os pés para análise do ALM, antes e depois do uso de um calçado de salto alto padronizado por um período de 30 minutos. As impressões plantares foram avaliadas pelo índice de Chippaux-Smirak (ICS) e pelo arco de Cavanagh & Rodgers (ICR). O teste de Shapiro-Wilks foi utilizado para a verificação da normalidade dos dados. Variáveis paramétricas pareadas foram tratadas com o Teste t de Student pareado e as não-paramétricas com o teste de Wilcoxon. As comparações não-pareadas foram realizadas com o teste t de Student para as variáveis paramétricas e o de Mann-Withney para as não-paramétricas, com nível de significância de 0,05. Houve diferença no ALM entre os lados direito e esquerdo apenas no GC antes do uso do calçado. Na comparação entre antes e depois do uso do sapato, notou-se diferença apenas no pé esquerdo do GC pelo ICS. Já entre GC e GE, não houve diferença. Apesar dos resultados não evidenciarem alterações no ALM, deve-se lembrar que esta é uma medida estática, sendo necessários estudos do componente dinâmico e do uso do calçado de salto crônico para correlacionar com os achados deste trabalho.

Modelo dinâmico de simulação e otimização da força normal de reação do solo para um mecanismo de corte basal

The physical model was based on the method of Newton-Euler. The model was developed by using the scientific computer program Mathematica®. Several simulations where tried varying the progress speeds (0.69; 1.12; 1.48; 1.82 and 2.12 m s-1); soil profiles (sinoidal, ascending and descending ramp) and height of the profile (0.025 and 0.05 m) to obtain the normal force of soil reaction. After the initial simulations, the mechanism was optimized using the scientific computer program Matlab® having as criterion (function-objective) the minimization of the normal force of reaction of the profile (FN). The project variables were the lengths of the bars (L1y, L2, l3 and L4), height of the operation (L7), the initial length of the spring (Lmo) and the elastic constant of the spring (k t). The lack of robustness of the mechanism in relation to the variable height of the operation was outlined by using a spring with low rigidity and large length. The results demonstrated that the mechanism optimized showed better flotation performance in relation to the initial mechanism.

Análise dinâmico-mecânica: aplicações em filmes comestíveis

Edible films are thin materials based on biopolymers and food additives. The aim of this work is a review on the application of dynamic mechanical analysis in edible film technology. After a brief review of the linear visco-elasticity theory, a description of some practical aspects related to dynamic mechanical analysis, such as sample fixation and sample dehydration during analysis and types and modes of tests are presented. Thus, the use of temperature scanning analysis for glass transition and for plasticizer-biopolymer compatibility studies and frequency scanning tests, less common in edible film technology, are critically reviewed.

Nova técnica para o fechamento dinâmico da parede abdominal

Os avanços nos cuidados com o paciente traumatizado e com infecções abdominais graves são responsáveis por um número crescente de peritoneostomias. O manejo desta entidade é complexo e várias técnicas foram descritas para seu tratamento. Recentemente foi introduzido na literatura o conceito de fechamento dinâmico da parede abdominal, com elevadas taxas de sucesso. O objetivo deste trabalho é de servir como nota prévia de uma nova abordagem para o tratamento das peritoneostomias, desenvolvida no Hospital Universitário da Universidade de São Paulo. Trata-se de um procedimento simples e de baixo custo, facilmente realizado por cirurgião geral. O procedimento também foi utilizado como reforço em fechamentos abdominais tensos, de maneira profilática. O procedimento é descrito em detalhes, assim como os resultados nos primeiros pacientes. Apesar de promissora, refinamentos técnicos e estudos complementares são necessários para a validação da técnica.

Impacto da desidratação na geração de força de atletas de arco e flecha durante competição Indoor e Outdoor

INTRODUÇÃO: O arco e flecha é um esporte estático que requer força e resistência da parte superior do corpo, sendo que a habilidade do arqueiro é definida pela capacidade de atirar a flecha no alvo em um intervalo de tempo com precisão. A contração muscular gerada durante a execução do gesto esportivo propicia o aumento da temperatura corporal, da oxidação de glicose e da sudorese, podendo esta ser potencializada pelas condições climáticas às quais o atleta é exposto. Todos estes fatores alteram a percepção de esforço e a própria geração de força, impondo um estresse negativo à performance. OBJETIVOS: Avaliar e relacionar o estado de hidratação de atletas de arco e flecha com alterações fisiológicas e de força intervenientes no rendimento competitivo. MÉTODOS: Participaram 11 arqueiros em duas competições distintas (indoor e outdoor). Foram mensurados parâmetros relacionados ao estado de hidratação, glicemia, percepção de esforço subjetivo e alteração na força de preensão palmar. RESULTADOS: Os atletas analisados apresentaram alterações significativas nos parâmetros relacionados ao estado hídrico em diferentes dias, provavelmente relacionadas às condições climáticas adversas na competição outdoor (34ºC e 60% URA) em relação à competição indoor (22ºC e 90% URA). O mesmo não foi observado para a glicemia. CONCLUSÃO: Este trabalho é o primeiro a comprovar a relação direta entre fatores climáticos e de rendimento em arqueiros de alto nível durante evento competitivo, assim como a evidenciar quais métodos não invasivos seriam os mais indicados para a avaliação do impacto destas alterações.

Estudo fotoelástico do controle vertical com o arco de dupla chave na técnica Straight wire

INTRODUÇÃO: em alguns casos, a extração de pré-molares torna-se necessária e nem sempre os espaços são completamente fechados após o alinhamento e nivelamento. O arco de dupla chave, ou Double Key Loop (DKL), é um arco retangular de aço para retração, com duas alças - uma mesial e outra distal ao canino. OBJETIVOS: este trabalho propôs-se a estudar o local onde a força é exercida, após a ativação desse arco, utilizando ativação na alça distal, ativação entre as alças e na alça distal, e ativação com Gurin®. MÉTODOS: foram montados nove modelos fotoelásticos de um arco dentário inferior, sem os primeiros pré-molares e os terceiros molares, com braquetes In-Ovation e arco DKL. O arco foi ativado e a região de incisivos, caninos e dentes posteriores foi fotografada, com interposição de filtros polarizadores de luz. RESULTADOS E CONCLUSÕES: após a análise do modelo fotoelástico, concluiu-se que a ativação com Gurin® pode produzir movimento de retração anterior com componente extrusivo; a ativação na alça distal pode produzir movimento de retração anterior sem componente extrusivo; e a ativação entre as alças e na alça distal pode produzir movimento de retração anterior com componente intrusivo.

Projeto arco-??ris

Este projeto consiste na realiza????o de atividades culturais e esportivas desenvolvidas no intervalo do almo??o e nos fins de semana, destinadas aos funcion??rios da Delegacia de Administra????o do Minist??rio da Fazenda ??? RS. Estas atividades visam a descontra????o e o relaxamento, evitando o stress, proporcionando melhores condi????es f??sicas e psicol??gicas para o bom desempenho no trabalho

Para além do arco-íris : a construção social da mulher e as experiências da transexualidade

O objetivo central desta pesquisa é propor uma abordagem socioantropológica do fenômeno da transexualidade, na sociedade ocidental contemporânea, a partir da análise das “trajetórias de vida” de quatro mulheres que vivenciam a transexualidade, residentes na Grande Vitória - ES, com o intuito de compreendermos as suas visões de mundo e projetos de vida, constituídos em meio a uma heteronormatividade pungente. A metodologia utilizada foi a História de Vida, tendo como objetivo primeiro a percepção dos elementos que são recorrentes na construção social dessa mulher. Os meus contatos com essas mulheres se deram a partir de 2012 até os primeiros meses de 2014. Além das histórias de vida, utilizei algumas entrevistas e dados jornalísticos de mulheres na transexualidade, que ganharam notoriedade na sociedade brasileira nos últimos anos. Inicialmente, foi realizada uma revisão bibliográfica sobre as noções de gênero e seus impactos na sociedade ocidental, assim como o do fenômeno da transexualidade. A partir das histórias de vida e dos dados jornalísticos busquei interpretar os elementos que são invocados para a construção social da mulher nas experiências da transexualidade, analisando os eventos que são recorrentes em suas vidas, tendo como pressuposto a noção de que essa experiência, em nossa sociedade, é entendida como “comportamento desviante”.As análises das histórias de vida tiveram como referência primeira o conceito de projeto proposto por Alfred Schutz e revistado por Gilberto Velho.Outro foco de análise dessa pesquisa é a produção da “feminilidade”, a partir do corpo, levando em consideração que essa é uma dimensão muito importante nesse processo de tornar-se mulher,buscando a compreensão das representações de corpo e gênero na produção dessa identidade. De forma geral, pretende-se desvelar o processo de construção social da pessoa pelo qual essas mulheres passam e o modo como se percebem nas relações sociais que estabelecem em sua vida cotidiana, como também o lugar social que elas tendem a ocupar na sociedade ocidental, principalmente na brasileira.

Balanced Scorecard Dinâmico: Uma Proposta de Modelação da Dinâmica das Organizações

O Balanced Scorecard (BSC) tem vindo a revelar-se um conceito popular como ferramenta de suporte à descrição e implementação da estratégia organizacional. Esta abordagem propõe que os gestores se foquem no desenvolvimento e utilização dum número reduzido de indicadores críticos de desempenho, financeiros e não financeiros, que combinam diferentes disciplinas e perspectivas da organização e que estão articulados numa cadeia causal que explica de forma consistente o desempenho futuro de acordo com a estratégia formulada. Contudo, diversas dúvidas e críticas tem emergido relativamente à qualidade do processo de desenvolvimento do BSC e que colocam em causa a consistência e a validade da estrutura de indicadores que constitui o instrumento fundamental para o controlo da implementação da estratégia. Com o propósito de ultrapassar estes problemas, uma abordagem baseada na modelação e simulação dinâmica (dinâmica de sistemas) é proposta como suporte ao processo de desenvolvimento do BSC. Esta abordagem permite acelerar e melhorar a aprendizagem dos gestores acerca do processo de criação futura de valor que está associado à estratégia formulada e respectiva implementação, contribuindo assim para a validade e consistência da estrutura de indicadores do BSC.

Balanced Scorecard dinâmico

O Balanced Scorecard (BSC) tem vindo a revelar-se um conceito popular como ferramenta de suporte à descrição e implementação da estratégia organizacional. Esta abordagem propõe que os gestores se foquem no desenvolvimento e utilização dum número reduzido de indicadores críticos de desempenho, financeiros e não financeiros, que combinam diferentes disciplinas e perspectivas da organização e que estão articulados numa cadeia causal que explica de forma consistente o desempenho futuro de acordo com a estratégia formulada. Contudo, diversas dúvidas e críticas tem emergido relativamente à qualidade do processo de desenvolvimento do BSC e que colocam em causa a consistência e a validade da estrutura de indicadores que constitui o instrumento fundamental para o controlo da implementação da estratégia. Com o propósito de ultrapassar estes problemas, uma abordagem baseada na modelação e simulação dinâmica (dinâmica de sistemas) é proposta como suporte ao processo de desenvolvimento do BSC. Esta abordagem permite acelerar e melhorar a aprendizagem dos gestores acerca do processo de criação futura de valor que está associado à estratégia formulada e respectiva implementação, contribuindo assim para a validade e consistência da estrutura de indicadores do BSC.