Avaliação da dose absorvida na tiróide, em cintigrafias com 123I e Na99mTcO4 utilizando modelos biocinéticos e métodos de Monte Carlo

Mestrado em Radiações Aplicadas às Tecnologias da Saúde. Área de especialização: Protecção contra Radiações

Fuzzy Monte Carlo model for transmission power systems reliability based decision making

This thesis presents the Fuzzy Monte Carlo Model for Transmission Power Systems Reliability based studies (FMC-TRel) methodology, which is based on statistical failure and repair data of the transmission power system components and uses fuzzyprobabilistic modeling for system component outage parameters. Using statistical records allows developing the fuzzy membership functions of system component outage parameters. The proposed hybrid method of fuzzy set and Monte Carlo simulation based on the fuzzy-probabilistic models allows catching both randomness and fuzziness of component outage parameters. A network contingency analysis to identify any overloading or voltage violation in the network is performed once obtained the system states. This is followed by a remedial action algorithm, based on Optimal Power Flow, to reschedule generations and alleviate constraint violations and, at the same time, to avoid any load curtailment, if possible, or, otherwise, to minimize the total load curtailment, for the states identified by the contingency analysis. For the system states that cause load curtailment, an optimization approach is applied to reduce the probability of occurrence of these states while minimizing the costs to achieve that reduction. This methodology is of most importance for supporting the transmission system operator decision making, namely in the identification of critical components and in the planning of future investments in the transmission power system. A case study based on Reliability Test System (RTS) 1996 IEEE 24 Bus is presented to illustrate with detail the application of the proposed methodology.

Monte Carlo na Avaliação de Opções Americanas

A determinação do preço justo de um contrato de opções, trouxe enormes desa os a diversos ramos da Matemática procurando desenvolver e aperfeiçoar modelos e métodos que melhor representem os comportamentos dos mercados nanceiros. A avaliação de opções americanas apresenta uma di culdade acrescida, uma vez que é necessário determinar uma estratégia óptima ao seu exercício antecipado, já que estas opções podem ser exercidas em qualquer momento até à sua maturidade. Investigações recentes mostram que metodologias baseadas em técnicas de simulação podem ser usadas com sucesso neste tipo de opções (Duan and Simonato (2001), Longsta and Schwartz (2001), Stentoft (2005)). Neste trabalho, usamos métodos de Monte Carlo para avaliar opções Americanas, recorrendo à abordagem sugerida por Longsta and Schwartz (2001), combinando modelos GARCH para o subjacente com Filtered Historical Simulation (Barone, Engle and Mancini (2008)).

Medição e cálculo, utilizando simulações Monte Carlo, das doses em exames de tomografia computorizada

Tese Mestrado Integrado em Engenharia Biomédica

Simulações Monte Carlo da redução da dose no cristalino e na tiroide em exames de tomografia computorizada utilizando proteções de bismuto

A presente dissertação foi desenvolvida com colaboração do Campus Tecnológico e Nuclear e do Hospital de São José

Influência das características mamárias na cintilografia miocárdica pelo método Monte Carlo

FUNDAMENTO: Pela redução da especificidade associada à perda de informação, a influência da atenuação das mamas é de fundamental importância em estudos de perfusão do miocárdio. Entretanto, apesar de vários estudos terem sido realizados ao longo dos últimos anos, pouco se tem evoluído para determinar com acurácia a influência das características das mamas sobre a qualidade da cintilografia miocárdica, evitando exposições adicionais de radiação às pacientes. OBJETIVO: O objetivo deste estudo é quantificar a atenuação de fótons pelas mamas, em estudos de perfusão do miocárdio com 99mTc, de acordo com diferentes tamanhos e composições. MÉTODOS: Cada mama foi assumida como sendo um cubo composto de tecido adiposo e fibroglandular. Os dados referentes aos fótons de 99mTc foram analisados em um modelo de Monte Carlo. Variamos a espessura e a composição das mamas e analisamos as interferências na atenuação. Foi empregado o software EGS 4 para as simulações. RESULTADOS: Fixando a espessura de uma mama, a variação da sua composição acarreta um acréscimo máximo de 2,3% no número de fótons atenuados. Em contrapartida, mantendo-se uma composição do tecido mamário fixa, a diferença na atenuação de fótons foi de 45,0%, sendo em média de 6,0% para cada acréscimo de centímetro na espessura da mama. CONCLUSÃO: A simulação por Monte Carlo demonstrou que a influência das espessuras das mamas na atenuação de fótons em cintilografias do miocárdio com 99mTc é muito maior do que a influência das suas composições.

Analisando o risco de uma carteira de crédito via simulações de Monte Carlo

Neste trabalho, analisamos utilização da metodologia CreditRLsk+ do Credit Suisse sua adequação ao mercado brasileiro, com objetivo de calcular risco de uma carteira de crédito. Certas hipóteses assumidas na formulação do modelo CreditRisk+ não valem para o mercado brasileiro, caracterizado, por exemplo, por uma elevada probabilidade de defcnilt. Desenvolvemos, então, uma metodologia para cálculo da distribuição de perdas através do método de Simulação de Monte Cario, alterando algumas hipóteses originais do modelo com objetivo de adaptá-lo ao nosso mercado. utilização de simulações também oferece resultados mais precisos em situações onde as carteiras possuem uma pequena população de contratos, além de eliminar possíveis problemas de convergência do método analítico, mesmo considerando as hipóteses do modelo original. Verifica-se ainda que tempo computacional pode ser menor que da metodologia original, principalmente em carteiras com elevado número de devedores de perfis distintos com alocações em diversos setores da economia. Tendo em vista as restrições acima, acreditamos que metodologia proposta seja uma alternativa para forma analítica do modelo CreditRisk+. Apresentamos exemplos de utilização resultados providos por estas simulações. ponto central deste trabalho realçar importância da utilização de metodologias alternativas de medição de risco de crédito que incorporem as particularidades do mercado brasileiro.

Simulações de Monte Carlo para os modelos Ising e Blume-Capel em redes complexa

We studied the Ising model ferromagnetic as spin-1/2 and the Blume-Capel model as spin-1, > 0 on small world network, using computer simulation through the Metropolis algorithm. We calculated macroscopic quantities of the system, such as internal energy, magnetization, specific heat, magnetic susceptibility and Binder cumulant. We found for the Ising model the same result obtained by Koreans H. Hong, Beom Jun Kim and M. Y. Choi [6] and critical behavior similar Blume-Capel model

Efeitos da transformação de uma variável com distribuição normal em sua inversa sobre os parâmetros de sua distribuição usando técnicas de Monte Carlo

Foram realizados quatro estudos de simulação para verificar a distribuição de inversas de variáveis com distribuição normal, em função de diferentes variâncias, médias, pontos de truncamentos e tamanhos amostrais. As variáveis simuladas foram GMD, com distribuição normal, representando o ganho médio diário e DIAS, obtido a partir da inversa de GMD, representando dias para se obter determinado peso. em todos os estudos, foi utilizado o sistema SAS® (1990) para simulação dos dados e para posterior análise dos resultados. As médias amostrais de DIAS foram dependentes dos desvios-padrão utilizados na simulação. As análises de regressão mostraram redução da média e do desvio-padrão de DIAS em função do aumento na média de GMD. A inclusão de um ponto de truncamento entre 10 e 25% do valor da média de GMD reduziu a média de GMD e aumentou a de DIAS, quando o coeficiente de variação de GMD foi superior a 25%. O efeito do tamanho dos grupos nas médias de GMD e DIAS não foi significativo, mas o desvio-padrão e CV amostrais médios de GMD aumentaram com o tamanho do grupo. em virtude da dependência entre a média e o desvio-padrão e da variação observada nos desvios-padrão de DIAS em função do tamanho do grupo, a utilização de DIAS como critério de seleção pode diminuir a acurácia da variação. Portanto, para a substituição de GMD por DIAS, é necessária a utilização de um método de análise robusto o suficiente para a eliminação da heterogeneidade de variância.

Estudo por simulação computacional da interação entre polianfóteros fracos e macroíons cilíndricos

Pós-graduação em Biofísica Molecular - IBILCE

Reconfiguração de sistemas de distribuição utilizando metaheurísticas e critérios de confiabilidade

In an ever more competitive environment, power distribution companies must satisfy two conflicting objectives: minimizing investment costs and the satisfaction of reliability targets. The network reconfiguration of a distribution system is a technique that well adapts to this new deregulated environment for it allows improvement of reliability indices only opening and closing switches, without the onus involved in acquiring new equipment. Due to combinatorial explosion problem characteristic, in the solution are employed metaheuristics methods, which converge to optimal or quasi-optimal solutions, but with a high computational effort. As the main objective of this work is to find the best configuration(s) of the distribution system with the best levels of reliability, the objective function used in the metaheuristics is to minimize the LOLC - Loss Of Load Cost, which is associated with both, number and duration of electric power interruptions. Several metaheuristics techniques are tested, and the tabu search has proven to be most appropriate to solve the proposed problem. To characterize computationally the problem of the switches reconfiguring was developed a vector model (with integers) of the representation of the switches, where each normally open switch is associated with a group of normally closed switches. In this model simplifications have been introduced to reduce computational time and restrictions were made to exclude solutions that do not supply energy to any load point of the system. To check violation of the voltage and loading criteria a study of power flow for the ten best solutions is performed. Also for the ten best solutions a reliability evaluation using Monte Carlo sequential simulation is performed, where it is possible to obtain the probability distributions of the indices and thus calculate the risk of paying penalty due to not meeting the goals. Finally, the methodology is applied in a real Brazilian distribution network, and the results are discussed.

Cálculo das funções de anisotropia e radial de dose para braquiterapia com semente de 192Ir em diferentes materiais de interesse em radiologia com o auxílio do programa baseado no método de Monte Carlo MCNPX

The brachytherapy braquiterapia is an x-ray modality radiotherapy in which stamped or halfstamped radioactive sources in format of seeds are used, wires or to one short distance, in contact or implanted to the fabric to be treated. All the treatment modalities require a previous planning. The formalism recommended for calculation of dose was considered by the AAPM for the first TG-43 Report. In it distributions of dose of isolated seeds measured and calculated by Monte Carlo method in water instead of with models half-empiricists. In this work we in accordance with present some preliminary results of the calculation of functions of radial anisotropy and of dose in the distance for seed of 192Ir, wide used in brachytherapy treatments of high tax of dose (HDR), with the aid of the program based on the Monte Carlo method MCNPX v2.50 (Mount Carlo N ParticleeXtended). The materials chosen in the simulation beyond water, had been MS20 and estriado muscle

Análise de algoritmos computacionais utilizados em sistemas de planejamento de braquiterapia de alta taxa de dose: estudo comparativo com o Código MCNP-5C

In radiotherapy, computational systems are used for radiation dose determination in the treatment’s volume and radiometric parameters quality analysis of equipment and field irradiated. Due to the increasing technological advancement, several research has been performed in brachytherapy for different computational algorithms development which may be incorporated to treatment planning systems, providing greater accuracy and confidence in the dose calculation. Informatics and information technology fields undergo constant updating and refinement, allowing the use Monte Carlo Method to simulate brachytherapy source dose distribution. The methodology formalization employed to dosimetric analysis is based mainly in the American Association of Physicists in Medicine (AAPM) studies, by Task Group nº 43 (TG-43) and protocols aimed at dosimetry of these radiation sources types. This work aims to analyze the feasibility of using the MCNP-5C (Monte Carlo N-Particle) code to obtain radiometric parameters of brachytherapy sources and so to study the radiation dose variation in the treatment planning. Simulations were performed for the radiation dose variation in the source plan and determined the dosimetric parameters required by TG-43 formalism for the characterization of the two high dose rate iridium-192 sources. The calculated values were compared with the presents in the literature, which were obtained with different Monte Carlo simulations codes. The results showed excellent consistency with the compared codes, enhancing MCNP-5C code the capacity and viability in the sources dosimetry employed in HDR brachytherapy. The method employed may suggest a possible incorporation of this code in the treatment planning systems provided by manufactures together with the equipment, since besides reducing acquisition cost, it can also make the used computational routines more comprehensive, facilitating the brachytherapy ...

On The Consistency Of Monte Carlo Track Structure Dna Damage Simulations.

Monte Carlo track structures (MCTS) simulations have been recognized as useful tools for radiobiological modeling. However, the authors noticed several issues regarding the consistency of reported data. Therefore, in this work, they analyze the impact of various user defined parameters on simulated direct DNA damage yields. In addition, they draw attention to discrepancies in published literature in DNA strand break (SB) yields and selected methodologies. The MCTS code Geant4-DNA was used to compare radial dose profiles in a nanometer-scale region of interest (ROI) for photon sources of varying sizes and energies. Then, electron tracks of 0.28 keV-220 keV were superimposed on a geometric DNA model composed of 2.7 × 10(6) nucleosomes, and SBs were simulated according to four definitions based on energy deposits or energy transfers in DNA strand targets compared to a threshold energy ETH. The SB frequencies and complexities in nucleosomes as a function of incident electron energies were obtained. SBs were classified into higher order clusters such as single and double strand breaks (SSBs and DSBs) based on inter-SB distances and on the number of affected strands. Comparisons of different nonuniform dose distributions lacking charged particle equilibrium may lead to erroneous conclusions regarding the effect of energy on relative biological effectiveness. The energy transfer-based SB definitions give similar SB yields as the one based on energy deposit when ETH ≈ 10.79 eV, but deviate significantly for higher ETH values. Between 30 and 40 nucleosomes/Gy show at least one SB in the ROI. The number of nucleosomes that present a complex damage pattern of more than 2 SBs and the degree of complexity of the damage in these nucleosomes diminish as the incident electron energy increases. DNA damage classification into SSB and DSB is highly dependent on the definitions of these higher order structures and their implementations. The authors' show that, for the four studied models, different yields are expected by up to 54% for SSBs and by up to 32% for DSBs, as a function of the incident electrons energy and of the models being compared. MCTS simulations allow to compare direct DNA damage types and complexities induced by ionizing radiation. However, simulation results depend to a large degree on user-defined parameters, definitions, and algorithms such as: DNA model, dose distribution, SB definition, and the DNA damage clustering algorithm. These interdependencies should be well controlled during the simulations and explicitly reported when comparing results to experiments or calculations.

Monte Carlo Simulation Of The Response Functions Of Cdte Detectors To Be Applied In X-ray Spectroscopy.

In this work, the energy response functions of a CdTe detector were obtained by Monte Carlo (MC) simulation in the energy range from 5 to 160keV, using the PENELOPE code. In the response calculations the carrier transport features and the detector resolution were included. The computed energy response function was validated through comparison with experimental results obtained with (241)Am and (152)Eu sources. In order to investigate the influence of the correction by the detector response at diagnostic energy range, x-ray spectra were measured using a CdTe detector (model XR-100T, Amptek), and then corrected by the energy response of the detector using the stripping procedure. Results showed that the CdTe exhibits good energy response at low energies (below 40keV), showing only small distortions on the measured spectra. For energies below about 80keV, the contribution of the escape of Cd- and Te-K x-rays produce significant distortions on the measured x-ray spectra. For higher energies, the most important correction is the detector efficiency and the carrier trapping effects. The results showed that, after correction by the energy response, the measured spectra are in good agreement with those provided by a theoretical model of the literature. Finally, our results showed that the detailed knowledge of the response function and a proper correction procedure are fundamental for achieving more accurate spectra from which quality parameters (i.e., half-value layer and homogeneity coefficient) can be determined.