Otimização de esquemas terapêuticos do carcinoma da próstata envolvendo braquiterapia de baixa taxa de dose e radioterapia externa : abordagens física e radiobiológica

RESUMO: Este trabalho teve como objetivo a determinação de esquemas de tratamento alternativos para o carcinoma da próstata com radioterapia externa (EBRT) e braquiterapia de baixa taxa de dose (LDRBT) com implantes permanentes de Iodo-125, biologicamente equivalentes aos convencionalmente usados na prática clínica, com recurso a modelos teóricos e a métodos de Monte Carlo (MC). Os conceitos de dose biológica efetiva (BED) e de dose uniforme equivalente (EUD) foram utilizados, com o modelo linear-quadrático (LQ), para a determinação de regimes de tratamento equivalentes. Numa primeira abordagem, utilizou-se a BED para determinar: 1) esquemas hipofracionados de EBRT mantendo as complicações retais tardias de regimes convencionais com doses totais de 75,6 Gy, 77,4 Gy, 79,2 Gy e 81,0 Gy; e 2) a relação entre as doses totais de EBRT e LDRBT de modo a manter a BED do regime convencional de 45 Gy de EBRT e 110 Gy de LDRBT. Numa segunda abordagem, recorreu-se ao código de MC MCNPX para a simulação de distribuições de dose de EBRT e LDRBT em dois fantomas de voxel segmentados a partir das imagens de tomografia computorizada de pacientes com carcinoma da próstata. Os resultados das simulações de EBRT e LDRBT foram somados e determinada uma EUD total de forma a obterem-se: 1) esquemas equivalentes ao tratamento convencional de 25 frações de 1,8 Gy de EBRT em combinação com 110 Gy de LDRBT; e 2) esquemas equivalentes a EUD na próstata de 67 Gy, 72 Gy, 80 Gy, 90 Gy, 100 Gy e 110 Gy. Em todos os resultados nota-se um ganho terapêutico teórico na utilização de esquemas hipofracionados de EBRT. Para uma BED no reto equivalente ao esquema convencional, tem-se um aumento de 2% na BED da próstata com menos 5 frações. Este incremento dá-se de forma cada vez mais visível à medida que se reduz o número de frações, sendo da ordem dos 10-11% com menos 20 frações e dos 35-45% com menos 40 frações. Considerando os resultados das simulações de EBRT, obteve-se uma EUD média de 107 Gy para a próstata e de 42 Gy para o reto, com o esquema convencional de 110 Gy de LDRBT, seguidos de 25 frações de 1,8 Gy de EBRT. Em termos de probabilidade de controlo tumoral (igual EUD), é equivalente a este tratamento a administração de EBRT em 66 frações de 1,8 Gy, 56 de 2 Gy, 40 de 2,5 Gy, 31 de 3 Gy, 20 de 4 Gy ou 13 de 5 Gy. Relativamente à administração de 66 frações de 1,8 Gy, a EUD generalizada no reto reduz em 6% com o recurso a frações de 2,5 Gy e em 10% com frações de 4 Gy. Determinou-se uma BED total de 162 Gy para a administração de 25 frações de 1,8 Gy de EBRT em combinação com 110 Gy de LDRBT. Variando-se a dose total de LDRBT (TDLDRBT) em função da dose total de EBRT (TDEBRT), de modo a garantir uma BED de 162 Gy, obteve-se a seguinte relação:.......... Os resultados das simulações mostram que a EUD no reto diminui com o aumento da dose total de LDRBT para dose por fração de EBRT (dEBRT) inferiores a 2, Gy e aumenta para dEBRT a partir dos 3 Gy. Para quantidades de TDLDRBT mais baixas (<50 Gy), o reto beneficia de frações maiores de EBRT. À medida que se aumenta a TDLDRBT, a EUD generalizada no reto torna-se menos dependente da dEBRT. Este trabalho mostra que é possível a utilização de diferentes regimes de tratamento para o carcinoma da próstata com radioterapia que possibilitem um ganho terapêutico, quer seja administrando uma maior dose biológica com efeitos tardios constantes, quer mantendo a dose no tumor e diminuindo a toxicidade retal. A utilização com precaução de esquemas hipofracionados de EBRT, para além do benefício terapêutico, pode trazer vantagens ao nível da conveniência para o paciente e economia de custos. Os resultados das simulações deste estudo e conversão para doses de efeito biológico para o tratamento do carcinoma da próstata apresentam linhas de orientação teórica de interesse para novos ensaios clínicos. --------------------------------------------------ABSTRACT: The purpose of this work was to determine alternative radiotherapy regimens for the treatment of prostate cancer using external beam radiotherapy (EBRT) and low dose-rate brachytherapy (LDRBT) with Iodine-125 permanent implants which are biologically equivalent to conventional clinical treatments, by the use of theoretical models and Monte Carlo techniques. The concepts of biological effective dose (BED) and equivalent uniform dose (EUD), together with the linear-quadratic model (LQ), were used for determining equivalent treatment regimens. In a first approach, the BED concept was used to determine: 1) hypofractionated schemes of EBRT maintaining late rectal complications as with the conventional regimens with total doses of 75.6 Gy, 77.4 Gy, 79.2 Gy and 81.0 Gy; and 2) the relationship between total doses of EBRT and LDRBT in order to keep the BED of the conventional treatment of 45 Gy of EBRT and 110 Gy of LDRBT. In a second approach, the MC code MCNPX was used for simulating dose distributions of EBRT and LDRBT in two voxel phantoms segmented from the computed tomography of patients with prostate cancer. The results of the simulations of EBRT and LDRBT were added up and given an overall EUD in order to obtain: 1) equivalent to conventional treatment regimens of 25 fraction of 1.8 Gy of EBRT in combination with 110Gy of LDRBT; and 2) equivalent schemes of EUD of 67 Gy, 72 Gy, 80 Gy, 90 Gy, 100 Gy, and 110Gy to the prostate. In all the results it is noted a therapeutic gain using hypofractionated EBRT schemes. For a rectal BED equivalent to the conventional regimen, an increment of 2% in the prostate BED was achieved with less 5 fractions. This increase is visibly higher as the number of fractions decrease, amounting 10-11% with less 20 fractions and 35-45% with less 20 fractions. Considering the results of the EBRT simulations an average EUD of 107 Gy was achieved for the prostate and of 42 Gy for the rectum with the conventional scheme of 110 Gy of LDRBT followed by 25 fractions of 1.8 Gy of EBRT. In terms of tumor control probability (same EUD) it is equivalent to this treatment, for example, delivering the EBRT in 66 fractions of 1.8 Gy, 56 fractions of 2 Gy, 40 fractions of 2.5 Gy, 31 fractions of 3 Gy, 20 fractions of 4 Gy or 13 fractions of 5 Gy. Regarding the use of 66 fractions of 1.8 Gy, the rectum EUD is reduced to 6% with 2.5 Gy per fraction and to 10% with 4 Gy. A total BED of 162 Gy was achieved for the delivery of 25 fractions of 1.8 Gy of EBRT in combination with 110 Gy of LDRBT. By varying the total dose of LDRBT (TDLDRBT) with the total dose of EBRT (TDEBRT) so as to ensure a BED of 162 Gy, the following relationship was obtained: ....... The simulation results show that the rectum EUD decreases with the increase of the TDLDRBT, for EBRT dose per fracion (dEBRT) less than 2.5 Gy and increases for dEBRT above 3 Gy. For lower amounts of TDLDRBT (< 50Gy), the rectum benefits of larger EBRT fractions. As the TDLDRBT increases, the rectum gEUD becomes less dependent on the dEBRT. The use of different regimens which enable a therapeutic gain, whether deivering a higher dose with the same late biological effects or maintaining the dose to the tumor and reducing rectal toxicity is possible. The use with precaution of hypofractionated regimens, in addition to the therapeutic benefit, can bring advantages in terms of convenience for the patient and cost savings. The simulation results of this study together with the biological dose conversion for the treatment of prostate cancer serve as guidelines of interest for new clinical trials.

FPGA field oriented control of an axial flux motor-in-wheel

This paper presents the design and the prototype implementation of a three-phase power inverter developed to drive a motor-in-wheel. The control system is implemented in a FPGA (Field Programmable Gate Array) device. The paper describes the Field Oriented Control (FOC) algorithm and the Space Vector Modulation (SVM) technique that were implemented. The control platform uses a Spartan-3E FPGA board, programmed with Verilog language. Simulation and experimental results are presented to validate the developed system operation under different load conditions. Finally are presented conclusions based on the experimental results.

Field oriented control of an axial flux permanent magnet synchronous motor for traction solutions

Electric Vehicles (EVs) are increasingly used nowadays, and different powertrain solutions can be adopted. This paper describes the control system of an axial flux Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM) for EVs powertrain. It is described the implemented Field Oriented Control (FOC) algorithm and the Space Vector Modulation (SVM) technique. Also, the mathematical model of the PMSM is presented. Both, simulation and experimental, results with different types of mechanical load are presented. The experimental results were obtained using a laboratory test bench. The obtained results are discussed.

Controlador com FPGA para um motor-in-wheel CA de fluxo axial

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Eletrónica Industrial e de Computadores

Development of procedures for the design, optimization and manufacturing of customized orthopaedic and trauma implants: Geometrical/anatomical modelling from 3D medical imaging

Tese de Doutoramento (Programa Doutoral em Engenharia Biomédica)

Avaliação tardia por tomografia computadorizada espiral de enxertos de pericárdio bovino liso como substitutos aórticos

OBJETIVO: Avaliar, morfologicamente, por tomografia computadorizada espiral, enxertos de pericárdio bovino liso empregados como substitutos aórticos. MÉTODOS: Dez pacientes foram submetidos a exame por tomografia computadorizada espiral para reconstituição da imagem dos enxertos. Os critérios de seleção foram tempo de seguimento superior a 2 anos, enxertos de pericárdio liso não revestido, implantados na aorta ascendente ou descendente. RESULTADOS: Os exames demonstraram bom resultado cirúrgico em todos os casos, persistindo em alguns, a imagem de dissecção aórtica distal à anastomose. Um caso apresentava hematoma entre o enxerto e a parede aórtica, em 5 não foram encontradas alterações estruturais no pericárdio e, nos demais, foi detectada dilatação de grau leve, em relação ao diâmetro descrito do enxerto implantado. Não foram vistos sinais de calcificação ou pseudoaneurismas. CONCLUSÃO: Os enxertos tubulares de pericárdio bovino liso, não revestido, apresentam resultados satisfatórios quando empregados como substitutos aórticos. A médio prazo, não foram detectadas anormalidades estruturais relacionadas ao material empregado, pela tomografia computadorizada espiral, exceto dilatação em alguns casos.

Projeto para a aquisição de um equipamento PET-CT: análise da viabilidade financeira

Projeto de mestrado em Gestão de Unidades de Saúde

Distribuição dos escores de cálcio coronariano determinados pela tomografia ultra-rápida em 2.253 homens brancos assintomáticos

OBJETIVO: Descrever a distribuição dos escores de cálcio coronariano numa população de homens brasileiros brancos assintomáticos submetidos à avaliação pela tomografia ultra-rápida. MÉTODOS: Foram avaliados 2.253 homens de 22-88 anos, submetidos a exame tomográfico num aparelho ImatronR C150 para detecção do cálcio coronariano. Os dados foram separados em 7 faixas etárias: < 40 anos, 40-44 anos, 45-49 anos, 50-54 anos, 55-59 anos, 60-64 anos e >65 anos. RESULTADOS: A média e o desvio padrão da idade foram de 50,0 ± 9,7 anos. Em 48,8% dos casos ocorreu incidência de escore de cálcio coronário > zero, que apresentou distribuição não Gaussiana e mostrou grande variação para a mesma faixa etária. Houve correlação direta entre a idade e o escores de cálcio coronariano (r=0,4, p<0,01). Exceto na comparação entre os indivíduos nas faixas etárias 60-64 anos e, abaixo 55-60 anos e acima de 65 anos, quanto maior a faixa etária maiores as medianas dos escores de cálcio coronariano (p<0,0001). Os escores de cálcio coronariano estão relatados de acordo com os percentis 25,50,75 e 90 para as faixas etárias. CONCLUSÃO: Este estudo, primeiro a relatar a distribuição dos escores de cálcio coronariano em uma amostra de homens brasileiros brancos, pode ser útil para estratificação do risco de eventos coronarianos.

Impacto clínico da Tomografia por Emissão de Pósitrons realizada pelo sistema de coincidência com FDG-18F, na conduta terapêutica de pacientes com cardiopatia isquêmica pós-infarto do miocárdio

OBJETIVO: Avaliar a influência da PET por Sistema de Coincidência, na tomada de decisão terapêutica, em pacientes com cardiopatia isquêmica e disfunção ventricular. MÉTODOS: Trinta e um pacientes realizaram PET com FDG-18F por Sistema de Coincidência entre setembro de 2003 e novembro de 2004. Os médicos assistentes responderam a um questionário sobre a proposta terapêutica do paciente antes da PET e após seu resultado. RESULTADOS: Vinte e sete (87%) pacientes apresentaram viabilidade miocárdica. Vinte e um (68%) médicos concordaram em que a PET modificou a terapêutica proposta para o paciente e 27 (87%) acharam que a PET contribuiu diretamente para a conduta tomada, mesmo quando não modificada. O tratamento atual proposto para o paciente (clínico ou revascularização) correlacionou-se com o achado de viabilidade (p=0,006). CONCLUSÕES: A PET pelo Sistema de Coincidência demonstra ser útil por auxiliar o médico na tomada de decisão quanto ao melhor tratamento de pacientes com cardiopatia isquêmica. A sintomatologia, o eletrocardiograma, a fração de ejeção e a área de fibrose miocárdica não se correlacionam com a viabilidade e, portanto, não servem como guia para indicação ou não da realização da PET.

Avaliação tardia de endopróteses coronarianas com sirolimus: comparação da tomografia computadorizada por múltiplos detectores com a angiografia quantitativa e o ultra-som intracoronariano

OBJETIVO: Avaliar os resultados da tomografia computadorizada por múltiplos detectores na avaliação dos resultados tardios de pacientes submetidos ao implante de endopróteses com sirolimus. MÉTODOS: Selecionamos 30 pacientes, previamente submetidos ao implante de stents com sirolimus com sucesso e com mais de seis meses de evolução. Todos foram submetidos à angiografia invasiva e ao ultra-som intravascular após a angiotomografia, feita com a injeção de 1,5 ml/kg de peso de meio de contraste iodado. RESULTADOS: A média dos diâmetros proximais de referência foi 3,01 ± 0,31 mm pela tomografia e 3,14 ± 0,31 mm pela angiografia (p = 0,04). Ao eliminarmos a artéria circunflexa da análise, a discrepância entre os dois exames deixou de ser significante -(tomografia= 3,01 ± 0,32 mm, angiografia= 3,10 ± 0,30 mm, p = 0,65). A média dos diâmetros distais de referência foi 2,86 ± 0,30 mm pela tomografia e 2,92 ± 0,32 pela angiografia (p = 0,25). A média do calibre mínimo no interior da endoprótese foi 2,85 ± 0,25 mm pela tomografia e 2,85 ± 0,29 mm angiografia (p = 0,27). A área de secção transversal mínima intra-stent foi 7,19 ± 1,47 mm² pela tomografia e 6,90 ± 1,52 mm² pelo ultra-som intracoronariano (p = 0,36), mas a correlação entre estas medidas era fraca (r= 0,33). CONCLUSÃO: A tomografia possibilita a avaliação qualitativa das endopróteses, a estimativa correta do diâmetro de referência proximal e distal dos vasos-alvo, além do calibre mínimo intra-stent. Sua correlação com as medidas feitas pelo ultra-som intracoronário, porém é menos intensa.