Dose calibrator linearity test: 99mTc versus 18F radioisotopes

Objective: The present study was aimed at evaluating the viability of replacing 18F with 99mTc in dose calibrator linearity testing. Materials and Methods: The test was performed with sources of 99mTc (62 GBq) and 18F (12 GBq) whose activities were measured up to values lower than 1 MBq. Ratios and deviations between experimental and theoretical 99mTc and 18F sources activities were calculated and subsequently compared. Results: Mean deviations between experimental and theoretical 99mTc and 18F sources activities were 0.56 (± 1.79)% and 0.92 (± 1.19)%, respectively. The mean ratio between activities indicated by the device for the 99mTc source as measured with the equipment pre-calibrated to measure 99mTc and 18F was 3.42 (± 0.06), and for the 18F source this ratio was 3.39 (± 0.05), values considered constant over the measurement time. Conclusion: The results of the linearity test using 99mTc were compatible with those obtained with the 18F source, indicating the viability of utilizing both radioisotopes in dose calibrator linearity testing. Such information in association with the high potential of radiation exposure and costs involved in 18F acquisition suggest 99mTc as the element of choice to perform dose calibrator linearity tests in centers that use 18F, without any detriment to the procedure as well as to the quality of the nuclear medicine service.

Thermal radiation in combustion systems

A numerical procedure for solving the nongray radiative transfer equation (RTE) in two-dimensional cylindrical participating media is presented. Nongray effects are treated by using a narrow-band approach. Radiative emission from CO, CO2, H2O, CH4 and soot is considered. The solution procedure is applied to study radiative heat transfer in a premixed CH4-O2, laminar, flame. Temperature, soot and IR-active species molar fraction distributions are allowed to vary in the axial direction of the flame. From the obtained results it is possible to quantify the radiative loss in the flame, as well as the importance of soot radiation as compared to gaseous radiation. Since the solution procedure is developed for a two-dimensional cylindrical geometry, it can be applied to other combustion systems such as furnaces, internal combustion engines, liquid and solid propellant combustion.

Effects of gamma-radiation on cell growth, cycle arrest, death, and superoxide dismutase expression by DU 145 human prostate cancer cells

Gamma-irradiation (gamma-IR) is extensively used in the treatment of hormone-resistant prostate carcinoma. The objective of the present study was to investigate the effects of 60Co gamma-IR on the growth, cell cycle arrest and cell death of the human prostate cancer cell line DU 145. The viability of DU 145 cells was measured by the Trypan blue exclusion assay and the 3(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5,diphenyltetrazolium bromide test. Bromodeoxyuridine incorporation was used for the determination of cell proliferation. Cell cycle arrest and cell death were analyzed by flow cytometry. Superoxide dismutase (SOD), specifically CuZnSOD and MnSOD protein expression, after 10 Gy gamma-IR, was determined by Western immunoblotting analysis. gamma-IR treatment had a significant (P < 0.001) antiproliferative and cytotoxic effect on DU 145 cells. Both effects were time and dose dependent. Also, the dose of gamma-IR which inhibited DNA synthesis and cell proliferation by 50% was 9.7 Gy. Furthermore, gamma-IR induced cell cycle arrest in the G2/M phase and the percentage of cells in the G2/M phase was increased from 15% (control) to 49% (IR cells), with a nonsignificant induction of apoptosis. Treatment with 10 Gy gamma-IR for 24, 48, and 72 h stimulated CuZnSOD and MnSOD protein expression in a time-dependent manner, approximately by 3- to 3.5-fold. These data suggest that CuZnSOD and MnSOD enzymes may play an important role in the gamma-IR-induced changes in DU 145 cell growth, cell cycle arrest and cell death.

Effect of ozone oxidative preconditioning in preventing early radiation-induced lung injury in rats

Ionizing radiation causes its biological effects mainly through oxidative damage induced by reactive oxygen species. Previous studies showed that ozone oxidative preconditioning attenuated pathophysiological events mediated by reactive oxygen species. As inhalation of ozone induces lung injury, the aim of this study was to examine whether ozone oxidative preconditioning potentiates or attenuates the effects of irradiation on the lung. Rats were subjected to total body irradiation, with or without treatment with ozone oxidative preconditioning (0.72 mg/kg). Serum proinflammatory cytokine levels, oxidative damage markers, and histopathological analysis were compared at 6 and 72 h after total body irradiation. Irradiation significantly increased lung malondialdehyde levels as an end-product of lipoperoxidation. Irradiation also significantly decreased lung superoxide dismutase activity, which is an indicator of the generation of oxidative stress and an early protective response to oxidative damage. Ozone oxidative preconditioning plus irradiation significantly decreased malondialdehyde levels and increased the activity of superoxide dismutase, which might indicate protection of the lung from radiation-induced lung injury. Serum tumor necrosis factor alpha and interleukin-1 beta levels, which increased significantly following total body irradiation, were decreased with ozone oxidative preconditioning. Moreover, ozone oxidative preconditioning was able to ameliorate radiation-induced lung injury assessed by histopathological evaluation. In conclusion, ozone oxidative preconditioning, repeated low-dose intraperitoneal administration of ozone, did not exacerbate radiation-induced lung injury, and, on the contrary, it provided protection against radiation-induced lung damage.

Radiation-induced changes in the export of photoassimilated carbon /|nBarry Jess Shelp. -- 260 0 St. Catharines, [Ont. : s. n.],

Low levels of ionizing radiation induce two translocation responses in soybean: a reduction in photoassimilate export from leaves and a change in the distribution pattern of exported photoassimilate within the plant. In this investigation these responses have been further studied specifically to ascertain the site of radiation damage and to better understand the physiological responses observed. Experimentally the primary data was obtained from studies in which a mature trifoliate leaf of a young soybean plant (Glycine ~ L. cultivar Harosoy '63) is isolated in a closed transparent chamber and allowed to photoassimilate 14C02 for 15 minutes. This is followed by an additional 45 ~_il'1;ute period before the plant is sectl.o ne d an d 14 C-ra dl' oactl.v.l ty d eterml. ne d'l n a 11 parts. Such 14c data provides one with the magnitude and distribution pattern of translocation. Further analyses were conducted to determine the relative levels of the major photosynthetic products using the techniques of paper chromatography and autoradiography. Since differences between control and irradiated P 1 ants were not 0 b serve d l' n t h e par tl't"lo nlng 0 f 14 C between the 80% ethanol-soluble and -insoluble fractions 14 or in the relative amounts of C-products of photosynthesis, the reduction in export in irradiated plants is not likely due to reduced availability of translocatable materials. Data presented in this thesis shows that photoassimilate export was not affected by gamma radiation until a threshold dose between 2.0 and 3.0 krads was reached. It was also observed that radiation-induced damage to the export process was capable of recovery in a period of 1 to 2 hours provided high light intensity was supplied. In contrast, the distribution pattern was shown to be extremely radiosensitive with a low threshold dose between .25 and .49 krads. Although this process was also capable of recovery,lt" occurred much earlier and was followed by a secondary effect which lasted at least for the duration of the experiments. The data presented in this thesis is interpreted to suggest that the sites of radiation action for the two translocation responses are different. In regards to photoassimilate export, the site of action of ionizing radiation is the leaf, quite possibly the process of photophosphorylation which may provide energy directly for phloem loading and for membrane integrity of the phloem tissue* In regards to the pattern of distribution of exported photoassimilate, the site is likely the apical sink, possibly the result of changes of levels of endogenous hormones. By the selection of radiation exposure dose and time post-irradiation, it is possible to affect independently these two processes suggesting that each may be regulated independent of the other and involves a distinct site.

Mesure des champs de radiation dans le détecteur ATLAS et sa caverne avec les détecteurs au silicium à pixels ATLAS-MPX

Les collisions proton-proton produites par le LHC imposent un environnement radiatif hostile au détecteur ATLAS. Afin de quantifier les effets de cet environnement sur la performance du détecteur et la sécurité du personnel, plusieurs simulations Monte Carlo ont été réalisées. Toutefois, la mesure directe est indispensable pour suivre les taux de radiation dans ATLAS et aussi pour vérifier les prédictions des simulations. À cette fin, seize détecteurs ATLAS-MPX ont été installés à différents endroits dans les zones expérimentale et technique d'ATLAS. Ils sont composés d'un détecteur au silicium à pixels appelé MPX dont la surface active est partiellement recouverte de convertisseurs de neutrons thermiques, lents et rapides. Les détecteurs ATLAS-MPX mesurent en temps réel les champs de radiation en enregistrant les traces des particules détectées sous forme d'images matricielles. L'analyse des images acquises permet d'identifier les types des particules détectées à partir des formes de leurs traces. Dans ce but, un logiciel de reconnaissance de formes appelé MAFalda a été conçu. Étant donné que les traces des particules fortement ionisantes sont influencées par le partage de charge entre pixels adjacents, un modèle semi-empirique décrivant cet effet a été développé. Grâce à ce modèle, l'énergie des particules fortement ionisantes peut être estimée à partir de la taille de leurs traces. Les convertisseurs de neutrons qui couvrent chaque détecteur ATLAS-MPX forment six régions différentes. L'efficacité de chaque région à détecter les neutrons thermiques, lents et rapides a été déterminée par des mesures d'étalonnage avec des sources connues. L'étude de la réponse des détecteurs ATLAS-MPX à la radiation produite par les collisions frontales de protons à 7TeV dans le centre de masse a montré que le nombre de traces enregistrées est proportionnel à la luminosité du LHC. Ce résultat permet d'utiliser les détecteurs ATLAS-MPX comme moniteurs de luminosité. La méthode proposée pour mesurer et étalonner la luminosité absolue avec ces détecteurs est celle de van der Meer qui est basée sur les paramètres des faisceaux du LHC. Vu la corrélation entre la réponse des détecteurs ATLAS-MPX et la luminosité, les taux de radiation mesurés sont exprimés en termes de fluences de différents types de particules par unité de luminosité intégrée. Un écart significatif a été obtenu en comparant ces fluences avec celles prédites par GCALOR qui est l'une des simulations Monte Carlo du détecteur ATLAS. Par ailleurs, les mesures effectuées après l'arrêt des collisions proton-proton ont montré que les détecteurs ATLAS-MPX permettent d'observer la désintégration des isotopes radioactifs générés au cours des collisions. L'activation résiduelle des matériaux d'ATLAS peut être mesurée avec ces détecteurs grâce à un étalonnage en équivalent de dose ambiant.

Modélisation radiobiologique pour la planification des traitements en radiothérapie à partir de données d’imagerie spécifiques aux patients

Un modèle de croissance et de réponse à la radiothérapie pour le glioblastome multiforme (GBM) basé le formalisme du modèle de prolifération-invasion (PI) et du modèle linéaire-quadratique a été développé et implémenté. La géométrie spécifique au patient est considérée en modélisant, d'une part, les voies d'invasion possibles des GBM avec l'imagerie du tenseur de diffusion (DTI) et, d'autre part, les barrières à la propagation à partir des images anatomiques disponibles. La distribution de dose réelle reçue par un patient donné est appliquée telle quelle dans les simulations, en respectant l'horaire de traitement. Les paramètres libres du modèle (taux de prolifération, coefficient de diffusion, paramètres radiobiologiques) sont choisis aléatoirement à partir de distributions de valeurs plausibles. Un total de 400 ensembles de valeurs pour les paramètres libres sont ainsi choisis pour tous les patients, et une simulation de la croissance et de la réponse au traitement est effectuée pour chaque patient et chaque ensemble de paramètres. Un critère de récidive est appliqué sur les résultats de chaque simulation pour identifier un lieu probable de récidive (SPR). La superposition de tous les SPR obtenus pour un patient donné permet de définir la probabilité d'occurrence (OP). Il est démontré qu'il existe des valeurs de OP élevées pour tous les patients, impliquant que les résultats du modèle PI ne sont pas très sensibles aux valeurs des paramètres utilisés. Il est également démontré comment le formalisme développé dans cet ouvrage pourrait permettre de définir un volume cible personnalisé pour les traitements de radiothérapie du GBM.

Implantation et validation d’un modèle Monte Carlo du Cyberknife dans un outil de calcul de dose clinique

Le travail de modélisation a été réalisé à travers EGSnrc, un logiciel développé par le Conseil National de Recherche Canada.

Méthodes de génération et de validation de champs de déformation pour la recombinaison de distribution de dose à l’aide d’images 4DCT dans le cadre d’une planification de traitement de cancers pulmonaires

Des efforts de recherche considérables ont été déployés afin d'améliorer les résultats de traitement de cancers pulmonaires. L'étude de la déformation de l'anatomie du patient causée par la ventilation pulmonaire est au coeur du processus de planification de traitement radio-oncologique. À l'aide d'images de tomodensitométrie quadridimensionnelles (4DCT), une simulation dosimétrique peut être calculée sur les 10 ensembles d'images du 4DCT. Une méthode doit être employée afin de recombiner la dose de radiation calculée sur les 10 anatomies représentant une phase du cycle respiratoire. L'utilisation de recalage déformable d'images (DIR), une méthode de traitement d'images numériques, génère neuf champs vectoriels de déformation permettant de rapporter neuf ensembles d'images sur un ensemble de référence correspondant habituellement à la phase d'expiration profonde du cycle respiratoire. L'objectif de ce projet est d'établir une méthode de génération de champs de déformation à l'aide de la DIR conjointement à une méthode de validation de leur précision. Pour y parvenir, une méthode de segmentation automatique basée sur la déformation surfacique de surface à été créée. Cet algorithme permet d'obtenir un champ de déformation surfacique qui décrit le mouvement de l'enveloppe pulmonaire. Une interpolation volumétrique est ensuite appliquée dans le volume pulmonaire afin d'approximer la déformation interne des poumons. Finalement, une représentation en graphe de la vascularisation interne du poumon a été développée afin de permettre la validation du champ de déformation. Chez 15 patients, une erreur de recouvrement volumique de 7.6 ± 2.5[%] / 6.8 ± 2.1[%] et une différence relative des volumes de 6.8 ± 2.4 [%] / 5.9 ± 1.9 [%] ont été calculées pour le poumon gauche et droit respectivement. Une distance symétrique moyenne 0.8 ± 0.2 [mm] / 0.8 ± 0.2 [mm], une distance symétrique moyenne quadratique de 1.2 ± 0.2 [mm] / 1.3 ± 0.3 [mm] et une distance symétrique maximale 7.7 ± 2.4 [mm] / 10.2 ± 5.2 [mm] ont aussi été calculées pour le poumon gauche et droit respectivement. Finalement, 320 ± 51 bifurcations ont été détectées dans le poumons droit d'un patient, soit 92 ± 10 et 228 ± 45 bifurcations dans la portion supérieure et inférieure respectivement. Nous avons été en mesure d'obtenir des champs de déformation nécessaires pour la recombinaison de dose lors de la planification de traitement radio-oncologique à l'aide de la méthode de déformation hiérarchique des surfaces. Nous avons été en mesure de détecter les bifurcations de la vascularisation pour la validation de ces champs de déformation.

Méthode efficace d'assignation de tissus humains par tomodensitométrie à double énergie

Pour analyser les images en tomodensitométrie, une méthode stœchiométrique est gé- néralement utilisée. Une courbe relie les unités Hounsfield d’une image à la densité électronique du milieu. La tomodensitométrie à double énergie permet d’obtenir des informations supplémentaires sur ces images. Une méthode stœchiométrique a été dé- veloppée pour permettre de déterminer les valeurs de densité électronique et de numéro atomique effectif à partir d’une paire d’images d’un tomodensitomètre à double énergie. Le but de cette recherche est de développer une nouvelle méthode d’identification de tissus en utilisant ces paramètres extraits en tomodensitométrie à double énergie. Cette nouvelle méthode est comparée avec la méthode standard de tomodensitométrie à simple énergie. Par ailleurs, l’impact dosimétrique de bien identifier un tissu est déterminé. Des simulations Monte Carlo permettent d’utiliser des fantômes numériques dont tous les paramètres sont connus. Les différents fantômes utilisés permettent d’étalonner les méthodes stœchiométriques, de comparer la polyvalence et la robustesse des méthodes d’identification de tissus double énergie et simple énergie, ainsi que de comparer les distributions de dose dans des fantômes uniformes de mêmes densités, mais de compo- sitions différentes. La méthode utilisant la tomodensitométrie à double énergie fournit des valeurs de densi- tés électroniques plus exactes, quelles que soient les conditions étudiées. Cette méthode s’avère également plus robuste aux variations de densité des tissus. L’impact dosimé- trique d’une bonne identification de tissus devient important pour des traitements aux énergies plus faibles, donc aux énergies d’imagerie et de curiethérapie.

Simulation of the Earth's radiation budget by the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts 40-year reanalysis (ERA40)

The radiation budget simulated by the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) 40-year reanalysis (ERA40) is evaluated for the period 1979–2001 using independent satellite data and additional model data. This provides information on the quality of the radiation products and indirect evaluation of other aspects of the climate produced by ERA40. The climatology of clear-sky outgoing longwave radiation (OLR) is well captured by ERA40. Underestimations of about 10 W m−2 in clear-sky OLR over tropical convective regions by ERA40 compared to satellite data are substantially reduced when the satellite sampling is taken into account. The climatology of column-integrated water vapor is well simulated by ERA40 compared to satellite data over the ocean, indicating that the simulation of downward clear-sky longwave fluxes at the surface is likely to be good. Clear-sky absorbed solar radiation (ASR) and clear-sky OLR are overestimated by ERA40 over north Africa and high-latitude land regions. The observed interannual changes in low-latitude means are not well reproduced. Using ERA40 to analyze trends and climate feedbacks globally is therefore not recommended. The all-sky radiation budget is poorly simulated by ERA40. OLR is overestimated by around 10 W m−2 over much of the globe. ASR is underestimated by around 30 W m−2 over tropical ocean regions. Away from marine stratocumulus regions, where cloud fraction is underestimated by ERA40, the poor radiation simulation by ERA40 appears to be related to inaccurate radiative properties of cloud rather than inaccurate cloud distributions.

An X-ray micro-tomography system optimised for the low-dose study of living organisms

An X-ray micro-tomography system has been designed that is dedicated to the low-dose imaging of radiation sensitive living organisms and has been used to image the early development of the first few days of plant development immediately after germination. The system is based on third-generation X-ray micro-tomography system and consists of an X-ray tube, two-dimensional X-ray detector and a mechanical sample manipulation stage. The X-ray source is a 50 kVp X-ray tube with a silver target with a filter to centre the X-ray spectrum on 22 keV.A 100 mm diameter X-ray image intensifier (XRII) is used to collect the two-dimensional projection images. The rotation tomography table incorporates a linear translation mechanism to eliminate ring artefact that is commonly associated with third-generation tomography systems' Developing maize seeds (Triticum aestivum) have been imaged using the system with a cubic voxel linear dimension of 100 mum, over a diameter of 25 mm and the root lengths and volumes measured. The X-ray dose to the plants was also assessed and found to have no effect on the plant root development. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Immigration, species radiation and extinction in a highly diverse songbird lineage: white-eyes on Indian Ocean islands

Molecular phylogenetic hypotheses of species-rich lineages in regions where geological history can be reliably inferred may provide insights into the scale of processes driving diversification. Here we sample all extant or recently extinct white-eye (Zosterops) taxa of the southwest Indian Ocean, combined with samples from all principal continental lineages. Results support a high dispersal capability, with at least two independent continental sources for white-eyes of the region. An early (within 1.8 million years ago) expansion into the Indian Ocean may have originated either from Asia or Africa; the three resulting lineages show a disparate distribution consistent with considerable extinction following their arrival. Africa is supported as the origin of a later expansion into the region (within 1.2 million years ago). On two islands, a pair of Zosterops species derived from independent immigrations into the Indian Ocean co-occur or may have formerly co-occurred, providing strong support for their origin by double-island colonization rather than within-island (sympatric or microallopatric) speciation. On Mauritius and La Reunion, phylogenetic placement of sympatric white-eyes allow us to rule out a scenario in which independent within-island speciation occurred on both islands; one of the species pairs must have arisen by double colonization, while the other pair is likely to have arisen by the same mechanism. Long-distance immigration therefore appears to be responsible for much of the region's white-eye diversity. Independent immigrations into the region have resulted in lineages with mutually exclusive distributions and it seems likely that competition with congeneric species, rather than arrival frequency, may limit present-day diversity.

Bayesian decision procedures for binary and continuous bivariate dose-escalation studies

In this paper, Bayesian decision procedures are developed for dose-escalation studies based on binary measures of undesirable events and continuous measures of therapeutic benefit. The methods generalize earlier approaches where undesirable events and therapeutic benefit are both binary. A logistic regression model is used to model the binary responses, while a linear regression model is used to model the continuous responses. Prior distributions for the unknown model parameters are suggested. A gain function is discussed and an optional safety constraint is included. Copyright (C) 2006 John Wiley & Sons, Ltd.

Environmental oestrogens and breast cancer: long-term low-dose effects of mixtures of various chemical combinations

The incidence of breast cancer has risen worldwide to unprecedented levels in recent decades, making it now the major cancer of women in many parts of the world.1 Although diet, alcohol, radiation and inherited loss of BRCA1/2 genes have all been associated with increased incidence, the main identified risk factors are life exposure to hormones including physiological variations associated with puberty/pregnancy/menopause,1 personal choice of use of hormonal contraceptives2 and/or hormone replacement therapy.3–6 On this basis, exposure of the human breast to the many environmental pollutant chemicals capable of mimicking or interfering with oestrogen action7 should also be of concern.8 Hundreds of such environmental chemicals have now been measured in human breast tissue from a range of dietary and domestic exposure sources7 ,9 including persistent organochlorine pollutants (POPs),10 polybrominated diphenylethers and polybromobiphenyls,11 polychlorinated biphenyls,12 dioxins,13 alkyl phenols,14 bisphenol-A and chlorinated derivatives,15 as well as other less lipophilic compounds such as parabens (alkyl esters of p-hydroxybenzoic acid),16 but studies investigating any association between raised levels of such compounds and the development of breast cancer remain inconclusive.7–16 However, the functionality of these chemicals has continued to be assessed on the basis of individual chemicals rather than the environmental reality of long-term low-dose exposure to complex mixtures. This misses the potential for individuals to have high concentrations of different compounds but with a common mechanism of action. It also misses the complex interactions between chemicals and physiological hormones which together may act to alter the internal homeostasis of the oestrogenic environment of mammary tissue.