Sistema computacional para dosimetria de nêutrons e fótons baseado em métodos estocásticos aplicado a radioterapia e radiologia

OBJETIVO: Este artigo mostra um procedimento de conversão de imagens de tomografia computadorizada ou de ressonância magnética em modelo de voxels tridimensional para fim de dosimetria. Este modelo é uma representação personalizada do paciente que pode ser usado na simulação, via código MCNP (Monte Carlo N-Particle), de transporte de partículas nucleares, reproduzindo o processo estocástico de interação de partículas nucleares com os tecidos humanos. MATERIAIS E MÉTODOS: O sistema computacional desenvolvido, denominado SISCODES, é uma ferramenta para planejamento computacional tridimensional de tratamentos radioterápicos ou procedimentos radiológicos. Partindo de imagens tomográficas do paciente, o plano de tratamento é modelado e simulado. São então mostradas as doses absorvidas, por meio de curvas de isodoses superpostas ao modelo. O SISCODES acopla o modelo tridimensional ao código MCNP5, que simula o protocolo de exposição à radiação ionizante. RESULTADOS: O SISCODES vem sendo utilizado no grupo de pesquisa NRI/CNPq na criação de modelos de voxels antropomórficos e antropométricos que são acoplados ao código MCNP para modelar braquiterapias e teleterapias aplicadas a tumores em pulmões, pelve, coluna, cabeça, pescoço, e outros. Os módulos atualmente desenvolvidos no SISCODES são apresentados junto com casos exemplos de planejamento radioterápico. CONCLUSÃO: O SISCODES provê de maneira rápida a criação de modelos de voxels personalizados de qualquer paciente que podem ser usados em simulações por códigos estocásticos tipo MCNP. A combinação da simulação via MCNP com um modelo personalizado do paciente traz grandes melhorias na dosimetria de tratamentos radioterápicos.

Ferramenta computacional para avaliação de kerma no ar em aplicações de radioproteção em áreas de internação de pacientes: proposição de um método simples para avaliação experimental

OBJETIVO: Apresentar uma ferramenta de análise de dados que pode ser utilizada para proteção de pacientes e trabalhadores em áreas de uso de equipamentos móveis. MATERIAIS E MÉTODOS: Foi desenvolvida uma ferramenta, em planilha ativa Excel®, que utiliza medidas de exposição para gerar um banco de dados de fatores de forma e calcular o kerma no ar ao entorno de um leito. O banco de dados inicial foi coletado com três equipamentos móveis. Um espalhador não antropomórfico foi utilizado, sendo realizadas medidas de exposição em uma malha de (4,2 × 4,2) m², ao passo de 0,3 m. RESULTADOS: A ferramenta calcula o kerma no ar (associado à exposição de pacientes expostos e ao equivalente de dose ambiente) à radiação secundária. Para distâncias inferiores a 60,0 cm, valores acima do limite máximo de equivalente de dose ambiente definido para área livre (0,5 mSv/ano) foram verificados. Os dados coletados a 2,1 m foram sempre inferiores a 12% do referido limite. CONCLUSÃO: A ferramenta é capaz de auxiliar na proteção radiológica de pacientes e trabalhadores, quando associada à coleta de dados adequada, pois possibilita a determinação de áreas livres ao entorno de leitos em áreas onde equipamentos móveis geradores de radiação X são utilizados.

Anàlisi mitjançant mecànica de fluids computacional d’un aerogenerador minieòlic

A la UdGhi ha 2 aerogeneradors minieòlics: el del terrat del P2 i un de més petit allaboratori d’energies. Aquest segon aerogenerador minieòlic és el que s’ha utilitzat en aquestprojecte. Es tracta d’un Air-X de la casa Technosun amb les següents característiques:- Té un pes de 6Kg, un radi de 0,582 metres, un TSR de 8,8 i unapotència de 545W.- Perfil de la pala tipus SD2030.- Velocitat d’engegada de 3m/s.-Amb vents forts (més de 15m/s) un dispositiu electrònic redueix lavelocitat fins a 600rpm, reduint les càrregues sobre la turbina i l’estructuramentre encara segueix produint energia.- Baix manteniment. Només consta de dues parts mòbils.L’objecte que s’ha plantejat per aquest projecte ha estat trobar la corbade potència del minigenerador Air-X mitjançant simulació amb CFD, iutilitzant només les dades geomètriques de l’aparell

Estudo químico-computacional da reatividade de aziridinona e diaziridinona através de cálculos semi-empíricos

The results of semiempirical molecular orbital calculations performed on aziridinone and diaziridinone employing the MNDO, AM1, and PM3 molecular models are presented. The AM1 method, which best reproduces ground-state molecular properties, is used to calculate electronic parameters and the use of these parameters for the evaluation of reactivity is discussed.

Aplicació de tècniques de pensament computacional en aules escolars

En el present article es planteja quins mecanismes existeixen per aplicar el pensament computacional en les aules escolars i s'analitzarà com s'està duent a terme aquesta implantació en diferents països. Finalment, es proposa i es desenvolupa una aplicació web basada en eines de programari lliure per tal d'introduir als infants alguns dels fonaments del pensament computacional a les seves aules.

Estudo da geometria da uréia por métodos ab initio e simulação computacional de líquidos

A study was carried out on the urea geometries using ab initio calculation and Monte Carlo computational simulation of liquids. The ab initio calculated results showed that urea has a non-planar conformation in the gas phase in which the hydrogen atoms are out of the plane formed by the heavy atoms. Free energies associated to the rotation of the amino groups of urea in water were obtained using the Monte Carlo method in which the thermodynamic perturbation theory is implemented. The magnitude of the free energy obtained from this simulation did not permit us to conclude that urea is non-planar in water.

Técnicas de análise do perfil de execução e otimização de programas em química computacional

In this paper we review the basic techniques of performance analysis within the UNIX environment that are relevant in computational chemistry, with particular emphasis on the execution profile using the gprof tool. Two case studies (in ab initio and molecular dynamics calculations) are presented in order to illustrate how execution profiling can be used to effectively identify bottlenecks and to guide source code optimization. Using these profiling and optimization techniques it was possible to obtain significant speedups (of up to 30%) in both cases.

Estudi i simulació aerodinàmica amb programari de dinàmica de fluids computacional (CFD) en un model bàsic de vehicle de competició de la categoria CM (curses de muntanya)

Aquest projecte té com a objectiu la simulació numérica de la carrosseria d’ un vehicle de curses de muntanya de categoria CM

Qual o sítio de reação? Um experimento computacional

A computational quantum chemistry experiment is described on the determination of the most reactive atom in a molecule for a reaction. The reaction studied was the S N2 of 4-(dimethylamino)pyridine and methyl iodide. Several indexes (HOMO coefficent, (c), charges, (q), nucleophilic softness, (s+), and Fukui index, (f+)) were employed to verify which correctly describe what nitrogen will react. The calculations were made by AM1 and HF/STO-3G methods. The correct reactivity order is only reproduced by s+ and f+. The lack of agreement of FMO based indexes was discussed.

Avaliação de contaminação ambiental causada por poluentes orgânicos persistentes utilizando simulação computacional

Environmental concern is growing in the current days and there is global agreement to banish production and use of persistent organic pollutants (POP). The synthetic insecticides chlordecone and mirex, classified as POPs, have similar structures and they are potentially toxic. This work uses properties and physicochemical constants related to the pesticides and computational simulation to evaluate the leach phenomenon and persistency in soil. The largest tendency of persistence of the compound is found to be in the surface of soil, but even low concentration in water represents a high risk due to bioaccumulation in adipose tissue.

Reatividade em reações de Diels-Alder: uma prática computacional

A computational quantum chemistry experiment is described of Diels-Alder reactions between 2-cycloenones and cyclopentadiene. The effects of FMO-Frontier Molecular Orbitals (HOMO-LUMO) and of the withdrawing nature of substituents at the C=C bond of cycloenones were evaluated. The calculations were made using HF/STO-3G and B3LYP/6-31+G(d,p) methods. The FMO based indexes are in agreement with the experimentally observed reactivity order. NBO - Natural Bond Orbitals - analysis was used to ascertain the effect of C=C substituents on the dienophile reactivity.

Anàlisi d'imatges estereoscòpiques utilitzant mètodes de baixa càrrega computacional

Mitjançant imatges estereoscòpiques es poden detectar la posició respecte de la càmera dels objectes que apareixen en una escena. A partir de les diferències entre les imatges captades pels dos objectius es pot determinar la profunditat dels objectes. Existeixen diversitat de tècniques de visió artificial que permeten calcular la localització dels objectes, habitualment amb l’objectiu de reconstruir l’escena en 3D. Aquestes tècniques necessiten una gran càrrega computacional, ja que utilitzen mètodes de comparació bidimensionals, i per tant, no es poden utilitzar per aplicacions en temps real. En aquest treball proposem un nou mètode d’anàlisi de les imatges estereoscòpiques que ens permeti obtenir la profunditat dels objectes d’una escena amb uns resultats acceptables. Aquest nou mètode es basa en transformar la informació bidimensional de la imatge en una informació unidimensional per tal de poder fer la comparació de les imatges amb un baix cost computacional, i dels resultats de la comparació extreure’n la profunditat dels objectes dins l’escena. Això ha de permetre, per exemple, que aquest mètode es pugui implementar en un dispositiu autònom i li permeti realitzar operacions de guiatge a través d’espais interiors i exteriors.

Uma perspectiva computacional sobre catálise enzimática

Enzymes are extremely efficient catalysts. Here, part of the mechanisms proposed to explain this catalytic power will be compared to quantitative experimental results and computer simulations. Influence of the enzymatic environment over species along the reaction coordinate will be analysed. Concepts of transition state stabilisation and reactant destabilisation will be confronted. Divided site model and near-attack conformation hypotheses will also be discussed. Molecular interactions such as covalent catalysis, general acid-base catalysis, electrostatics, entropic effects, steric hindrance, quantum and dynamical effects will also be analysed as sources of catalysis. Reaction mechanisms, in particular that catalysed by protein tyrosine phosphatases, illustrate the concepts.

Aplicação da química quântica computacional no estudo de processos químicos envolvidos em espectrometria de massas

The field of application of mass spectrometry (MS) has increased considerably due to the development of ionization techniques. Other factors that have stimulated the use of MS are the tandem mass spectrometry (MS/MS) and sequential mass spectrometry (MSn) techniques. However, the interpretation of the MS/MS and MSn data may lead to speculative conclusions. Thus, various quantum chemical methods have been applied for obtaining high quality thermochemical data in gas phase. In this review, we show some applications of computational quantum chemistry to understand the formation and fragmentation of gaseous ions of organic compounds in a MS analysis.

Aprendizaje léxico y desarrollo de la gramática: vocabulario verbal, aceleración morfológica y complejidad sintáctica

This paper studies the initial development of certain language components. More precisely, we analyse the relation between three aspects that are closely involved in the grammar of the verb: morphological productivity, syntactic complexity, and verb vocabulary learning. The study is based on data about the relationship between lexical development and grammatical development, and also on proposals that a critical mass of vocabulary is needed in order to develop a grammatical component. The sample comprised six subjects who are monolingual or bilingual in Catalan andlor Spanish. Results show a morphological spurt some time afer the learning of a certain quantity of verbs. Moreover, syntactic complexity is only evident some months after this morphological spurt