Development of a single photon counting computed tomography system using MPGDs

The development of computed tomography systems with energy resolving detectors is a current challenge in medical physics and biomedical engineering. A computed tomography system of this kind allows getting complementary informations relatively to conventional systems, that can help the medical diagnosis, being of great interest in medicine. The work described in this thesis is related to the development of a computed tomography system using micropattern gaseous detectors, which allow storing, simultaneously, information about the interaction position and the energy of each single photon that interacts with the detector. This kind of detectors has other advantages concerning the cost and characteristics of operation when compared with solid state detectors. Tomographic acquisitions were performed using a MicroHole & Strip Plate based detector, which allowed reconstructing cross-sectional images using energy windows, applying the energy weighting technique and performing multi-slice and tri-dimensional reconstructions. The contrast-to-noise ratio was improved by 31% by applying the energy weighting technique, comparing with the corresponding image obtained with the current medical systems. A prototype of a computed tomography with flexibility to change the detector was developed, making it possible to apply different detectors based on Thick-COBRA. Several images acquired with these detectors are presented and demonstrate their applicability in X-ray imaging. When operating in NeCH4, the detector allowed a charge gain of 8 104, an energy resolution of 20% (full width at half maximum at 8 keV), a count rate of 1 106 Hz/mm2, a very stable operation (gain fluctuations below 5%) and a spacial resolution of 1.2 mm for an energy photon of 3.6 keV. Operating the detector in pure Kr allowed increasing the detection efficiency and achieving a charge gain of 2 104, an energy resolution of 32% (full width at half maximum at 22 keV), a count rate of 1 105 Hz/mm2, very stable operation and a spatial resolution of 500 m. The software already existing in the group was improved and tools to correct geometric misalignments of the system were also developed. The reconstructions obtained after geometrical correction are free of artefacts due to the referred misalignments.

Radón : el enemigo invisible.

En este documento se aborda el tema del peligro que representa la acumulación del gas Radón, producto de la desintegración del Uranio-238, en las casas. Existen dos apartados expositivos. En el primero, correspondiente a las páginas impares, se aproxima el problema al público en un lenguaje claro, sin llegar a perder el rigor científico. En el segundo, indicado para quien quiera profundizar en el asunto, se recoge información más detallada y se ubica en las páginas pares. Los apartados que comprende la obra son: 1. Radiactividad y Radón. 2. El peligro de las radiaciones emitidas por los elementos radiactivos. 3. ¿Qué justifica el interés por el Radón, hoy?. 4. El Radón: sus riesgos y su medida. 5. Algunas conclusiones. 6. Referencias. 7. Organismos relacionados con el estudio sobre el Radón en España. 8. Glosario.

Student support materials por AQA A2 Physics : unit 5 nuclear and thermal physics and option units.

Libro de apoyo a los alumnos de bachillerato en el área de la Física. Abarca los siguientes temas: radioactividad, energía nuclear, física térmica, astrofísica, física médica, física aplicada e hitos en la historia de la física. Incluye también una sección para la preparación de los exámenes oficiales con ayudas sobre el funcionamiento de la ciencia, el uso de algoritmos y logaritmos, datos y fórmulas, preguntas similares a los exámenes oficiales, y respuestas, explicaciones y consejos para la superación de las pruebas.

La importancia de las enseñanzas preclínicas en el currículum de Medicina.

Describir el estado actual del currículum en el primer ciclo de Medicina. Testar la opinión de los médicos, profesores y estudiantes de Medicina sobre la importancia de las asignaturas preclínicas para el ejercicio de la profesión, su adecuación con las necesidades formativas del médico y la pertinencia de modificar el currículum. Analizar las concordancias y diferencias de opinión entre colectivos derivadas de su distinto rol y status. Comparar resultados con estudios similares realizados en EEUU. Son tres reales. 261 médicos de las provincias de Madrid, Valladolid, Bilbao, Alicante, Málaga y Oviedo. 52 profesores de la Universidad de Madrid, Alicante, Granada, Murcia, Santander, Valencia, Valladolid y Zaragoza. 295 estudiantes de la Universidad de Alicante, Bilbao, Oviedo y Valladolid. La primera es representativa: estratificada, no proporcional, aleatoria. Comparación intra y entre grupos. 11: las tres muestras, separadas y en total generalistas y especialistas; especialistas en disciplinas médicas, quirúrgicas, diagnósticas, tocoginecológicas y pediátricas; de sus opiniones concordantes y discrepantes sobre las variables; importancia de las asignaturas preclínicas. Comparación con los resultados obtenidos por Spilman, Casady y Hillman en Estados Unidos. Evaluación de las opiniones sobre las variables: duración de la carrera y del primer ciclo y asignaturas preclínicas que deberían suprimirse, reducirse, potenciarse o dejar igual. La ordenación de las asignaturas preclínicas 'AP' por su importancia para el ejercicio de la Medicina general es similar entre todos los grupos. En general, las más importantes son la Patología Médica, Fisiología y Farmacología. Las menos importantes son la Biología médica, la Bioestadística y Física médica. Resultados similares se obtinen respecto a la importancia de las AP para el ejercicio de la especialidad y la formación científica del médico. La mayoría de los encuestados opina que la duración de la carrera y de su primer ciclo debería mantenerse. La Bioestadística y la Física médica deberían suprimirse o reducir su extensión, como la Anatomía; debería aumentar la Patología General, Fisiología y Farmacología. Los datos sociológicos extraidos de las 3 muestras confirman externamente su representatividad y, por ello, la fiabilidad del estudio. Demuestra la posibilidad de establecer escalas ordinales de las asignaturas preclínicas. Los resultados obtenidos son similares a los alcanzados por Spilman y Casady en EEUU con las escalas de comparaciones apareadas, para las seis asignaturas comunes. En general, las modificaciones que debería sufrir el primer ciclo se reducen a cambios en la extensión y presencia de las asignaturas, no a su duración. Se sugiere un estudio similar para el segundo ciclo.

Detecção de fusos de sono em adultos jovens por meio de transformadas wavelet

A análise do sono está baseada na polissonogra a e o sinal de EEG é o mais importante. A necessidade de desenvolver uma análise automática do sono tem dois objetivos básicos: reduzir o tempo gasto na análise visual e explorar novas medidas quantitativas e suas relações com certos tipos de distúrbios do sono. A estrutura do sinal de EEG de sono está relacionada com a chamada microestrutura do sono, que é composta por grafoelementos. Um destes grafoelementos é o fuso de sono (spindles). Foi utilizado um delineamento transversal aplicado a um grupo de indivíduos normais do sexo masculino para testar o desempenho de um conjunto de ferramentas para a detecção automática de fusos. Exploramos a detecção destes fusos de sono através de procura direta, Matching Pursuit e uma rede neural que utiliza como "input"a transformada de Gabor (GT). Em comparação com a análise visual, o método utilizando a transformada de Gabor e redes neurais apresentou uma sensibilidade de 77% e especi cidade de 73%. Já o Matching Pursuit, apesar de mais demorado, se mostrou mais e ciente, apresentando sensibilidade de 81,2% e especi cidade de 85.2%.

Usando a antimatéria na medicina moderna

Neste artigo, fazemos uma breve exposição de como um dos conceitos fundamentais da física moderna, a existência de antimatéria, tem aplicação na medicina, na chamada tomografia por emissão de pósitrons (PET na sigla em inglês). Ela consiste na produção de imagens tomográficas digitais do organismo que são obtidas pela detecção da radiação produzida na aniquilação do pósitron com o elétron.

Radioterapia de Intensidade Modulada (IMRT): princípios e técnicas

Neste trabalho, o tema central será a Radioterapia de Intensidade Modulada (IMRT). Quanto a metodologia, trata-se fundamentalmente de uma pesquisa bibliográfica somada ao acompanhamento da rotina da IMRT no Hospital Sírio Libanês e do acompanhamento do controle de qualidade do planejamento com o equipamento MapCHECK no Hospital A. C. Camargo. Os principais objetivos deste trabalho são: descrever a técnica, os seus princípios de funcionamento, os testes de aceite, o comissionamento, o controle de qualidade e a rotina clínica. Para desta maneira, avaliar a IMRT, a sua viabilidade e a importância do físico e da equipe multiprofissional no processo de implementação

Desenvolvimento de algoritmos para a avaliação quantitativa de imagens de fantomas mamográficos

There are many advantages when using a phantom for the evaluation of the mammographic images, one of them is to test the visibility of the distribution of objects that constitute it, and then, set the best image in order to obtain a diagnostic medical insurance, trying to reach the best risk - benefit ratio for the patient. Typically, the quality of the mammographic image is performed by subjective and quantitative assessments. This study developed algorithms that can quantitatively evaluate digital images (DICOM), obtained from mammographic phantom consisting of test objects. The results were adjusted by the response of the subjective evaluation performed by experts in radiology. This procedure aims to create an independence of the experts in radiology in daily tests of quality control in routine clinical diagnostic radiology

Análise comparativa da expressão de RNAm de aquaporinas em sapos hidratados e submetidos ao estresse hídrico

A maior parte das espécies de anuros adultos terrestres está constantemente exposta a altas taxas de perda de água por evaporação através da pele. A manutenção do balanço hídrico nestes animais envolve a absorção de água através da mancha pélvica, uma região da pele ventral altamente permeável à água, além da reabsorção de água a partir do fluido filtrado nos glomérulos ao longo do sistema tubular dos néfrons, bem como a partir da urina formada e estocada na bexiga urinária, em resposta à arginina vasotocina (AVT). O movimento de água através da membrana plasmática ocorre através de poros formados por proteínas integrais de membrana, conhecidas como aquaporinas (AQPs), e a regulação osmótica exercida pelo AVT envolve translocação de vesículas contendo AQPs do citoplasma para a membrana apical e, provavelmente, alteração na expressão de alguns tipos de AQPs. Resultados previamente obtidos no laboratório demonstraram a existência de variação interespecífica nas taxas de reidratação de três espécies de Rhinella, sendo que R. ornata apresentou taxas de reidratação significativamente menores que aquelas apresentadas por R. schneideri e R. icterica. Uma possível explicação para esta variação em taxas de reidratação poderia envolver diferenças na expressão de aquaporinas na mancha pélvica. Desta forma, o objetivo do projeto foi identificar e quantificar a expressão do RNAm de aquaporinas do tipo 1 (AQP-1) e de aquaporinas AVT dependentes pertencentes ao tipo 2a (AQP-t2 e AQP-t3) - quanto à classificação das AQPs entenda-se AQP -t aquelas que apresentam sequência gênica referentes a Rinella marina AQP -h a Hyla japonica.- nos seguintes tecidos: pele dorsal e pele ventral (mancha pélvica) de espécimes de R. schneideri e R. ornata totalmente hidratados e após submissão à desidratação correspondente a 70% da massa corpórea padrão. As hipótese ...

Avaliação das condições de uso de um equipamento de tomografia computadorizada e otimização de protocolos de crânio empregados na rotina do HCFMB-UNESP

Almost forty years computed tomography (CT) has been one of the most powerful tools in diagnostic imaging. However, this modality delivers relatively high doses to their patients. It is known that the inappropriate use and unnecessary radiation may be associated with a significant risk of cancer, especially in pediatric patients. Moreover, the quality assurance in CT, provided and required by Portaria 453/98 and the guide of the RE 1016/05, ensures that the images generated by computer tomography provide reliable diagnostic information with doses as low as reasonably achievable. This research aimed to make the quality control (QC) of CT equipment; establish a better relationship between dose and noise on the image to protocols of skull CT according to the study of optimization proposed in 2005 by Daros; and assess the dose distribution in different cranial organs for protocols of adult and pediatric use in the routine of the Department of Diagnostic Imaging of HCFMB-UNESP. The equipment used for testing QC, optimization and dosimetry was a third generation tomograph GE Sytec 3000i

Análise de propriedades topológicas das redes biológicas integradas da Escherichia coli e da Saccharomyces cerevisiae

Biological processes are complex and possess emergent properties that can not be explained or predict by reductionism methods. To overcome the limitations of reductionism, researchers have been used a group of methods known as systems biology, a new interdisciplinary eld of study aiming to understand the non-linear interactions among components embedded in biological processes. These interactions can be represented by a mathematical object called graph or network, where the elements are represented by nodes and the interactions by edges that link pair of nodes. The networks can be classi- ed according to their topologies: if node degrees follow a Poisson distribution in a given network, i.e. most nodes have approximately the same number of links, this is a random network; if node degrees follow a power-law distribution in a given network, i.e. small number of high-degree nodes and high number of low-degree nodes, this is a scale-free network. Moreover, networks can be classi ed as hierarchical or non-hierarchical. In this study, we analised Escherichia coli and Saccharomyces cerevisiae integrated molecular networks, which have protein-protein interaction, metabolic and transcriptional regulation interactions. By using computational methods, such as MathematicaR , and data collected from public databases, we calculated four topological parameters: the degree distribution P(k), the clustering coe cient C(k), the closeness centrality CC(k) and the betweenness centrality CB(k). P(k) is a function that calculates the total number of nodes with k degree connection and is used to classify the network as random or scale-free. C(k) shows if a network is hierarchical, i.e. if the clusterization coe cient depends on node degree. CC(k) is an indicator of how much a node it is in the lesse way among others some nodes of the network and the CB(k) is a pointer of how a particular node is among several ...(Complete abstract click electronic access below)

Desenvolvimento de biossensores utilizando eletrodos de Ito modificado com poli (2-vinil piridina)

Há uma grande expectativa para o desenvolvimento de biossensores miniaturizados, que permitam análises mais eficientes e rápidas, em matrizes complexas como as encontradas: no ar, alimentos, águas residuais e em medicamentos. Recentemente, filmes poliméricos inteligentes ativados por estímulo externo têm atraído bastante interesse no desenvolvimento desses tais nanosensores para uso em sistemas químicos e bioquímicos. Estes materiais apresentam uma alta sensibilidade a alterações físicas ou químicas ocorridas na sua interface, e respondem seletivamente a essas mudanças para se adaptarem ao meio. Juntando-se as propriedades estímulo-responsivas desses polímeros com a alta seletividade de reações biológicas tem-se uma excelente combinação para a criação de nano biossensores. A esse tipo de sistema: interfaces/material biológico adota-se a nomenclatura biointerface. As biointerfaces são biossensores em potencial, e na preparação dos biossensores a tarefa mais complicada na sua preparação é o desenvolvimento de superfícies adequadas para o interfaceamento com material biológico, de maneira que a parte biológica possa atuar de forma sensível e estável. A primeira etapa consistiu na produção e caracterização dos polímeros escova (P2VP), os quais serão preparados pelo processo de deposição térmica. A caracterização dos mesmos foi realizada por imagens microscopia de força atômica (AFM), via eletroquímica e por transmissão de ressonância plasmônica de superfície. Na etapa posterior foi estudada a imobilização da glicose oxidase para a preparação do biossensor. O dispositivo fabricado foi empregado para a determinação direta de glicose. Desta forma, esperou-se obter uma metodologia de menor custo e tempo de análise. Logo, este estudo irá contribuir de forma significativa sobre os processos de montagem de biossensores a partir de compostos nanoestruturados. Foram utilizadas técnicas de ...

Estudo teórico da contribuição à dose de partículas secundárias geradas por prótons de energias entre 100 e 200 MeV num Phantom de substituto de tecido MS20

The goal of this project is the reproduction, through the simulation code based on the MCNPX (Monte Carlo N-Particle eXtended) v2.50 method, of the proton beam interaction with the material, since, in proton therapy, only the particle ionization and excitation are analyzed and the occurence of nuclear interactive inelastic process are not considered. This work will help the development of studies concerning the contribution to the total dosis of secondary particles generated by nuclear interaction in proton therapy. They are: alpha particles ( ), deuterium(2H), tritium (3H), neutron (n) and helium (3He). A MS20 tissue substitute phantom was used as the target and the energy of the proton beams was within an interest range of 100 to 200MeV. With the results obtained, it was possible to generate graphics which allows the analysis of the dosis deposition relation with and without nuclear interaction, the percentage of secondary particles deposited dosis, the radial dispersion of neutrons in the material, the secondary particles multiplicity, as well as the relation between the secondary particles spectrum with the próton generated spectrum

Estudo de um método automatizado para o cálculo da profundidade de visualização dos equipamentos de ultrassonografia

Ultrasound is the term that describes the sound waves with higher frequencies than human hearing. Ultrasound used in medical diagnosis is a modality based on the use of sound energy and the acoustic properties of the various parts of the body to produce images of stationary and moving tissues. However, despite the ease of use and security that this modality offers for not using ionizing radiation, one should ensure the accuracy and optimum performance of the equipment, which results in precise diagnoses. To accomplish that, periodic quality control tests must be performed, which include: physical and mechanical inspection of the equipment, image uniformity, depth of penetration/visualization, accuracy of distances, axial and lateral resolution, dead zone and doppler sensitivity. This work intends to study a computerized method for calculating the depth of penetration of ultrasound, comparing it to the observerdependent method currently used. The images were collected during the quality control tests of ultrasound equipment. The results of the comparison between the visual and computerized methods were not conclusive for selecting the safest methodology for obtaining the depth of visualization

Valor de corte para teste respiratório com isótopos estáveis (Carbono 13) no diagnóstico do Helicobacter pylori utilizando IRMS para análise do sopro

After the isolation of Helicobacter pylori from an injury at the stomach mucosa by Marshall and Wareen, work that was recognized with the Nobel Prize of Medicine or Physiology in 2005, many other works showed the relationship between the presence of H. pylori and diseases at the digestive system, such as gastritis, gastric, duodenal and peptic ulcer, and stomach cancer. The 13C-Urea Breath Test - 13C-UBT is a non-invasive diagnostic method that utilizes the breath of a patient to determine the presence of H. pylori through stable isotopes. This work aimed to find an ideal 13C-UBT Isotopic Ratio Mass Spectroscopy cut-off value (a threshold between positive and negative) to diagnose H. pylori infection at Brazilian population. Patients were selected at the UNESP-Botucatu Clinical Hospital Endoscopy Section. With these results it was possible to indicate that the best cut-off value is between 2.5 to 6 ‰ of Delta Over Baseline (DOB)