Patient doses in ct, dental cone beam ct and projection radiography in Finland, with emphasis on paediatric patients

Diagnostic radiology represents the largest man-made contribution to population radiation doses in Europe. To be able to keep the diagnostic benefit versus radiation risk ratio as high as possible, it is important to understand the quantitative relationship between the patient radiation dose and the various factors which affect the dose, such as the scan parameters, scan mode, and patient size. Paediatric patients have a higher probability for late radiation effects, since longer life expectancy is combined with the higher radiation sensitivity of the developing organs. The experience with particular paediatric examinations may be very limited and paediatric acquisition protocols may not be optimised. The purpose of this thesis was to enhance and compare different dosimetric protocols, to promote the establishment of the paediatric diagnostic reference levels (DRLs), and to provide new data on patient doses for optimisation purposes in computed tomography (with new applications for dental imaging) and in paediatric radiography. Large variations in radiation exposure in paediatric skull, sinus, chest, pelvic and abdominal radiography examinations were discovered in patient dose surveys. There were variations between different hospitals and examination rooms, between different sized patients, and between imaging techniques; emphasising the need for harmonisation of the examination protocols. For computed tomography, a correction coefficient, which takes individual patient size into account in patient dosimetry, was created. The presented patient size correction method can be used for both adult and paediatric purposes. Dental cone beam CT scanners provided adequate image quality for dentomaxillofacial examinations while delivering considerably smaller effective doses to patient compared to the multi slice CT. However, large dose differences between cone beam CT scanners were not explained by differences in image quality, which indicated the lack of optimisation. For paediatric radiography, a graphical method was created for setting the diagnostic reference levels in chest examinations, and the DRLs were given as a function of patient projection thickness. Paediatric DRLs were also given for sinus radiography. The detailed information about the patient data, exposure parameters and procedures provided tools for reducing the patient doses in paediatric radiography. The mean tissue doses presented for paediatric radiography enabled future risk assessments to be done. The calculated effective doses can be used for comparing different diagnostic procedures, as well as for comparing the use of similar technologies and procedures in different hospitals and countries.

Oncolytic Adenoviruses with Radiation Therapy for Treatment of Prostate Cancer

Prostate cancer is the most common cancer in males. Although many patients with localized disease can be cured with surgery and radiotherapy, advanced disease and especially castration resistant metastatic disease remains incurable, with a median life expectancy of less than 18 months. Oncolytic adenoviruses (Ads) are a new promising treatment against cancer due to their innate capacity to kill cancer cells. Viral replication in tumor cells leads to oncolysis and production of a multiplicity of new virions that are capable of further destroying cancerous tissue. Oncolytic Ads can be modified for tumor targeted infection and replication and be armed with therapeutic transgenes to maximize the oncolytic effect. Worldwide, clinical trials with oncolytic Ads have demonstrated good safety while the antitumor efficacy remains to be improved. Importantly, the best responses have been reported when oncolytic adenoviruses have been combined with standard cancer treatments, such as chemotherapy and radiation. Further, a challenge in many virotherapy approaches has been the monitoring of virus replication in vivo. Reporter genes have been extensively used as transgenes to evaluate the biodistribution of the virus and activity of specific promoters. However, these techniques are often limited to preclinical evaluation and not amenable to human use. The aim of the thesis was to find and develop new oncolytic Ads with maximum efficacy against metastatic, castration resistant prostate cancer and study them in vitro and in vivo combined to different forms of radiation therapy. Using combination therapy, we were aiming for better antitumor efficacy with reduced side effects. Capsid modified Ads for enhanced transduction were studied. Serotype 3 targeted chimera, Ad5/3, was found to have enhanced infectivity for prostate cancer and was used for developing new viruses for the study. Correlation between Ad-encoded marker peptide secretion and simultaneous viral replication was evaluated and the effects of radiotherapy on viral replication were studied in detail. We found that the repair of double strand breaks caused by ionizing radiation was inhibited by adenoviral proteins and led to autophagic cell death. Both subcutaneous models and intrapulmonary tumor models mimicking metastatic, aggressive disease were used in vivo. Virus efficacy was evaluated by intratumoral injections. Also, intravenous administration was evaluated to study the effectiveness in metastatic disease. Oncolytic adenovirus treatment led to significant tumor growth control and increased the survival rate of the mice. These results were further improved when oncolytic Ads were combined with radiation therapy. Oncolytic Ads expressing human sodium/iodide transporter (hNIS) as a transgene were evaluated for their oncolytic potency and for the functionality of hNIS in vitro and in vivo. Monitoring of viral replication was also assessed using different imaging modalities relative to clinical use. SPECT imaging of tumor-bearing mice was evaluated and combined with simultaneous CT-scanning to obtain important anatomical information on biodistribution, also in a three-dimensional form. It was shown that hNIS-expressing adenoviruses could harbour a bi-functional transgene allowing for localization and imaging of viral replication. Targeted radiotherapy was applied by systemic radioiodide administration and resulted in iodide accumulation into Ad-infected tumor. The combination treatment showed significantly enhanced antitumor efficacy in mice bearing prostate cancer tumors. In summary, the results presented above aim to provide new treatment modalities for castration resistant prostate cancer. Molecular insights were provided for better understanding of the benefits of combined radiation therapy and oncolytic adenoviruses, which will hopefully facilitate the translation of the approach into clinical use for humans.

Distribution of simple repetitive (TG/CA)n and (CT/AG)n sequences in human and rodent genomes

Sixteen million nucleotide sequence of genome of various organisms have been analysed to detect and study the extent of occurrence of simple repetitive sequences. Two sequence motifs (TG/CA)n and (CT/AG)n capable of adopting unusual DNA structures, left handed Z-conformation and triple-helical conformation respectively, are found to be abundant in rodent and human genomes, but almost completely absent in bacterial genome. (TG/CA)n and (CT/AG)n sequences are present mostly in the intron or 5'/3' flanking regions of the genes. The presence of such repeat motifs in genomic sequence of higher eukaryotes has been correlated with their possible functional significance in nucleosome organization, recombination and gene expression.

Estimation of missing data using windowed linear prediction in laterally truncated projection & in cone beam CT

In this paper, we address the reconstruction problem from laterally truncated helical cone-beam projections. The reconstruction problem from lateral truncation, though similar to that of interior radon problem, is slightly different from it as well as the local (lambda) tomography and pseudo-local tomography in the sense that we aim to reconstruct the entire object being scanned from a region-of-interest (ROI) scan data. The method proposed in this paper is a projection data completion approach followed by the use of any standard accurate FBP type reconstruction algorithm. In particular, we explore a windowed linear prediction (WLP) approach for data completion and compare the quality of reconstruction with the linear prediction (LP) technique proposed earlier.

Effects of refractive index mismatch in optical CT imaging of polymer gel dosimeters

Purpose: Proposing an image reconstruction technique, algebraic reconstruction technique-refraction correction (ART-rc). The proposed method takes care of refractive index mismatches present in gel dosimeter scanner at the boundary, and also corrects for the interior ray refraction. Polymer gel dosimeters with high dose regions have higher refractive index and optical density compared to the background medium, these changes in refractive index at high dose results in interior ray bending. Methods: The inclusion of the effects of refraction is an important step in reconstruction of optical density in gel dosimeters. The proposed ray tracing algorithm models the interior multiple refraction at the inhomogeneities. Jacob's ray tracing algorithm has been modified to calculate the pathlengths of the ray that traverses through the higher dose regions. The algorithm computes the length of the ray in each pixel along its path and is used as the weight matrix. Algebraic reconstruction technique and pixel based reconstruction algorithms are used for solving the reconstruction problem. The proposed method is tested with numerical phantoms for various noise levels. The experimental dosimetric results are also presented. Results: The results show that the proposed scheme ART-rc is able to reconstruct optical density inside the dosimeter better than the results obtained using filtered backprojection and conventional algebraic reconstruction approaches. The quantitative improvement using ART-rc is evaluated using gamma-index. The refraction errors due to regions of different refractive indices are discussed. The effects of modeling of interior refraction in the dose region are presented. Conclusions: The errors propagated due to multiple refraction effects have been modeled and the improvements in reconstruction using proposed model is presented. The refractive index of the dosimeter has a mismatch with the surrounding medium (for dry air or water scanning). The algorithm reconstructs the dose profiles by estimating refractive indices of multiple inhomogeneities having different refractive indices and optical densities embedded in the dosimeter. This is achieved by tracking the path of the ray that traverses through the dosimeter. Extensive simulation studies have been carried out and results are found to be matching that of experimental results. (C) 2015 American Association of Physicists in Medicine.

High resolution cortical bone thickness measurement from clinical CT data.

The distribution of cortical bone in the proximal femur is believed to be a critical component in determining fracture resistance. Current CT technology is limited in its ability to measure cortical thickness, especially in the sub-millimetre range which lies within the point spread function of today's clinical scanners. In this paper, we present a novel technique that is capable of producing unbiased thickness estimates down to 0.3mm. The technique relies on a mathematical model of the anatomy and the imaging system, which is fitted to the data at a large number of sites around the proximal femur, producing around 17,000 independent thickness estimates per specimen. In a series of experiments on 16 cadaveric femurs, estimation errors were measured as -0.01+/-0.58mm (mean+/-1std.dev.) for cortical thicknesses in the range 0.3-4mm. This compares with 0.25+/-0.69mm for simple thresholding and 0.90+/-0.92mm for a variant of the 50% relative threshold method. In the clinically relevant sub-millimetre range, thresholding increasingly fails to detect the cortex at all, whereas the new technique continues to perform well. The many cortical thickness estimates can be displayed as a colour map painted onto the femoral surface. Computation of the surfaces and colour maps is largely automatic, requiring around 15min on a modest laptop computer.

Producción de biomasa y concentración de nutrientes en el pasto cubano (Pennisetum purpureum x P. tiphoides) CV CT - 115. Finca la Tigra, Cárdenas, Rivas, Nicaragua

Con el propósito de determinar la producción de la biomasa forrajera y la concentración de nutrientes del pasto cubano CT - 115, se realizó un estudio en la Finca la Tigra, Cárdenas, Rivas, para ello se utilizó un área de 48 m2, subdividida en tres parcelas de 16 m2, donde se realizaron cortes a los 15, 30, 45, 60 y 75 días. Se evaluaron las variables altura de la planta, producción de biomasa fresca y seca por hectárea, en cada muestreo se tomaron muestras de plantas de 1,000 g, las que fueron remitidas al laboratorio de suelo y planta de la UNA, donde se hicieron las determinaciones de contenido de materia seca, % de nitrógeno, % fósforo, % potasio, % calcio, % magnesio, hierro (ppm), manganeso (ppm) y zinc (ppm). Se realizarón análisis de correlación usando el programa SAS (Sistema de Análisis Estadístico) versión 9. para los elementos de la composición nutritiva de la planta y las variables rendimiento de biomasa y altura, a través del programa CVEXPT (Experto de Curvas) versión 1.4, se determinaron las curvas de mejor ajustes para dichas relaciones. Encontrándose que a medida que aumentaba la edad de corte, la producción de biomasa fresca y seca así como la altura tendían a incrementar, inversamente a ello los niveles de nutrientes en las plantas, las ecuaciones de mejor ajustes para la producción de biomasa fresca, seca y altura fueron el Lineal, Logístico y Rotacional, con r2 de 94, 98 y 99% respectivamente, para el caso de los nutrientes las ecuaciones de mejor ajuste fueron: los modelos de función Rotacional, Logístico, Polinomial y Harris también con r2 de 92 a 99%, evidenciándose con esto que las tendencias de los incrementos de la biomasa seca, altura, y la concentración de nutrientes no presentan comportamiento lineal. Únicamente para el caso de la biomasa fresca se presentó una tendencia lineal.

Productividad y concentración de nutrientes del Taiwán Cubano (Pennisetum purpureum X Pennisetum tiphoides), CT 115, en época lluviosa, 2010 en la Fincas Santa Rosa

Con el objetivo de evaluar la Productividad y concentración de nutrientes del pasto cubano (Pennisetum purpureum x Pennisetum typhoides) cv CT – 115, se llevó a cabo la presente investigación en la finca Santa Rosa propiedad de la Universidad Nacional Agraria (UNA) Managua, Nicaragua. Localizada geográficamente a los 12° 08´ 33"de latitud norte y, 86° 10´ 31" de longitud oeste (INETER, 2006). Para ello se utilizó un área total de 33 m2 la cual se subdividió en tres parcelas de 10 m2 cada una donde se realizaron cortes cada 15 días hasta llegar a los 75 días. Se evaluaron las variables : altura, (cm) biomasa fresca (kg ha-1), Materia Seca (%), Biomasa seca (kg ha-1), Nitrógeno (%), Fósforo (%), Potasio (%),Calcio (%), Magnesio (%), Hierro (ppm), Manganeso (ppm), Zinc (ppm). Para la determinación de la producción de biomasa verde y seca (kg ha-1), se utilizó la metodología propuesta por la Red Internacional de evaluación de Pasturas Tropicales (CIAT, 1982). Para determinar los parámetros MS (%) se utilizó la metodología del análisis de Weende o análisis proximal (AOAC. 1990). Para el análisis de correlación se utilizo el programa SAS VERSION 9 para cada uno de las variables evaluadas, para la determinación de las curvas de mejor ajuste se utilizó el programa CVXP32. Durante el ensayo no se aplico ningún tipo de tratamiento agronómico (fertilización, riego). Los resultados obtenidos fueron: Altura 220 cm Biomasa fresca 31,764 kg ha-1 Materia seca 24% Biomasa seca 7529 kg ha-1. Las mayores concentraciones de nutrientes en la planta fueron: N 3.21% P 0.38% K 4.94% Ca 0.24% Mg 0.18% Fe 105.0ppm Mn 53.33ppm Zn 50ppm. Los modelos de mejor ajuste son: Modelo Múltiple Multiplicativo, Modelo Richards, Modelo Harris, Función Rotacional, Tercer Grado Polinomial y Asociación Exponencial.

Calidad bromatológica, organolépticas y ph en ensilaje de pasto cubano (Pennisetum purpureum x Pennisetumtyphoides) CV. CT-115 bajo el efecto de cuatro aditivos utilizados en la conservación de forraje en la finca Santa Rosa, Sabana Grande, Managua

Este estudio se realizó en la finca Santa Rosa propiedad de la Universidad Nacional Agraria en Managua, con el objetivo de evaluar lascaracterísticas organolépticas (olor, color, textura), temperatura, pH y calidadbromatológica (materia seca MS, proteína bruta PB y fibra neutro detergente FND), en ensilaje de pasto Pennisetum purpureum x PennisetumtyphoidesCV. CT- 115, bajo el efecto de cuatro aditivos para conservación: melaza, fermento de malanga, fermento de yuca y fermento de papa. El pasto fue cosechado a 60 días con tamaño de picado de2.5 cm, aplicando 800g de melaza comercial y 150cc de aditivo en cada bolsa de ensilaje, la apertura de las silobolsas se realizó a 20 días, seguidamente fueron evaluados porun jurado de expertos (4 personas). El Diseño utilizado fue un DCA con cuatro tratamientos: T1 ensilaje (CT- 115+melaza), T2 ensilaje (CT-115+melaza+fermento de malanga), el T3 ensilaje (CT- 115+melaza+fermento de yuca) y T4 ensilaje (CT-115+melaza+fermento de papa) y cuatro repeticiones, para 16 unidades experimentales. Los resultados para la variable olor en aproximación al valor ideal fueron del 87.55% para T1; T2: 88.55%, T3: 72.33% y T4: 77.74%; con respecto al color el T1 alcanzó el valor: 77.08%, T2: 100%, T3: 89.58% y T4: 85.41%; en cuanto a la textura los resultados fueron para T1, T2, y T3 del 100%, para T4: 93.77%.La variable temperatura reportó resultadosde 31.75°C para T1, T2 y T3: 32.00°C y T4: 31.50°C.Para la variable pH se encontró que el T2 presentó diferencias significativas (p<0.05) con respecto al T1 y T4, al mismo tiempo presentó diferencias altamente significativas (p<0.01) con el T3. El T1 y T4 no presentaron diferencias significativas, pero presentaron diferencias significativas (p<0.05) con respecto al T3, y obtuvieron medias (por Tukey) para T1 de 4.66, T2: 4.87, T3: 4.22 y T4: 4.45.Los resultados de calidad bromatológica para MS por tratamiento fueron29.94%, 27.84%, 28.20% y 32.59%, respetivamente. La PB alcanzó valores de 5.22%, 4.64%, 4.75% y 4.76%, por tratamiento respectivamente. La FND presentó valores por tratamiento de 55.41%, 64.10%, 63.06% y 57.01%, respectivamente. Con base en estos resultados se estima que el ensilaje del T2 presentó los mejores resultados en cuanto a características organolépticas, aunque bromatológicamente no supero al testigo (T1), el uso de aditivos de fermentos en el ensilaje mejora su calidad organoléptica.

Comportamiento agronómico del pasto Cuba CT-115 (Pennisetum purpureum) ante diferentes aplicaciones de Urea 46% en la comarca Cuisalá, Comalapa, Chontales

La producción ganadera tiene como base alimenticia el uso de pastos como el principal insumo. Los productores en su mayoría no disponen de información sobre la calidad y cantidad del alimento suministrado a su ganado. En busca de brindar información sobre el efecto de la fertilización nitrogenada en el pasto Pennisetum purpureum Cuba CT-115, se estableció un experimento en la comarca Cuisalá, Comalapa, Chontales, en el período comprendido de Julio a Diciembre del 2010. Se utilizó un diseño de Bloques Completamente al Azar, los tratamientos evaluados fueron de dosis de kg de nitrógeno ha-1 (0, 100, 200, 300 kg respectivamente). Se realizó un análisis de varianza (Pr<0.05) y se aplicó técnica de separación de medias D.M.S. Las variables evaluadas fueron registradas a los 80 días después del corte de uniformidad, éstas se dividieron en variables de crecimiento, variables productivas y nutricionales. Al aplicar D.M.S a la variable altura de planta, el tratamiento 200 kg presentó el promedio más alto con 190.25 cm, grupo a. El número de yemas encontradas en el mismo tratamiento fue de 9.43 (a). En la producción de MS los tratamientos 200 y 300 kg presentaron los resultados más altos con 109.03 y 104.45 toneladas respectivamente por corte y los porcentajes de proteína encontrados fueron de 7.90 % y 12.33 % para los mismos tratamientos.

Efecto del biosólido sobre la producción y calidad del pasto CT 115, en la Hacienda Santa Rosa, UNA, Managua, Nicaragua.

El presente estudio se realizó con el objetivo de evaluar el efecto del biosólido sobre la producción y calidad del pasto CT-115, el estudio se desarrolló en la Hacienda Santa Rosa de la UNA, ubicada en el municipio de Managua; se realizó en época seca, para lo cual el área experimental recibió riego por aspersión de forma controlada y uniforme para toda el área, se utilizó un área de 100 m2, la cual se dividió en dos áreas de 50 m2, a una se le aplicó fertilizante biosólido a razón de 200 Kg ha-1, las variables a evaluar fueron: altura, rendimiento de biomasa fresca y seca (kg ha-1), cobertura, relación hoja/tallo, materia seca, porcentaje de proteína cruda y fibra cruda. Estas variables se evaluaron en tres periodos de corte (45, 60 y 75 días). No se encontró diferencia estadísticamente significativa para la variable altura de la planta, pero si se encontró diferencia estadísticamente significativa para la variable rendimiento de biomasa fresca y seca, siendo superior el tratamiento con biosólido a los 75 días con un rendimiento de biomasa fresca de 48,000 kg ha-1, mientras que el tratamiento sin biosólido presentó 31600 kg ha-1; de igual manera fue el comportamiento de la producción de biomasa seca, reportándose producción de 12,000 y 8216 kg ha-1, respectivamente. Para la cobertura no se encontró diferencia significativa, aunque ambos tratamientos presentan una tendencia ascendente de crecimiento. Con respecto a la relación hoja/ tallo, no se encontró diferencia significativa, sin embargo el tratamiento con biosólido en el tercer corte (75 días), presentó una mejor relación hoja/tallo de 0.8 en comparación al tratamiento sin biosólido que fue de 0.7. En la variable proteína cruda no se encontró diferencia significativa, aunque el tratamiento sin biosólido en el tercer período (75 días), presentó un porcentaje inferior al tratamiento con fertilizante biosólido, teniendo una diferencia de 0.93% de proteína cruda. En la variable fibra cruda no presentó diferencia estadísticamente significativa para los dos tratamientos.

Evaluación bromatológica del ensilaje de Guácimo de Ternero (Guázuma ulmifolia Lam.) y el pasto Cubano CT-115 (Pennisetum purpureum x P. tiphoides), bajo diferentes niveles de proporción de hojas, más melaza en la alimentación animal

El presente estudio se realizó con el objetivo de determinar la calidad bromatológica (materia seca MS, proteína bruta PB, fibra neutro detergente FND, fibra acido detergente FAD, nitrógeno amoniacal N-NH· y pH del ensilaje de Guácimo de Ternero (Guázuma ulmifolia Lam.) y el Pasto Cubano CT-115 (Pennisetum purpureum x P. tiphoides), bajo diferentes niveles de proporción de hojas, más melaza en la alimentación animal. El muestreo se realizó en la granja porcina y en los laboratorios de bromatología y microbiología de la Facultad de Ciencia Animal de la UNA. Los micros silos fueron conservados por 30 días. Los tratamientos evaluados fueron tres niveles de proporción del Guácimo de ternero y el pasto cubano CT-115, más melaza. Los tratamientos se distribuyeron en un diseño completamente al azar (DCA) con tres repeticiones. El tratamiento uno (T1) consistió 50 % de Guácimo de ternero y 50 % de pasto cubano CT- 115; el tratamiento dos (T2) en 60 % de Guácimo de ternero y 40 % de pasto cubano CT- 115; y el tratamiento tres (T3) en 70 % de Guácimo de ternero y 30 % de pasto cubano CT- 115. Los resultados de la calidad bromatológica para MS por tratamiento fueron para T3:31.02%, T2: 32.03 % y para T1: 28.01 %. La PB alcanzó valores de: 15.03 %, 13.07 %, 15.02 % para T3, T1 y T2, respectivamente. La FND presentó valores por tratamiento de T1: 63.18 %, T3: 64.80 % y T2: 70.02 %. Para los FAD, los resultados fueronT2 con 51.14 %, T3 con 52.15 % y T1 con 51.36 %; el N-NH3: T1 con 6.3 %, T2 con 6.7 % y T3 con 4.0 %; .Los resultados para el pH fueron para T1: 4.89 %, para T3: 5.22 % y para T2: 5.37 %. Con base en estos resultados, el T1 (MS) y T3 (PB) presentó mejor resultado en la calidad bromatológica y pH (T1), superando al resto de los tratamientos, aunque obtuvo mejor resultado el T1 (FND) y para el caso de FAD el (T2). El uso del Guácimo de ternero y el pasto cubano CT-115 y melaza en el ensilaje mejora su calidad bromatológica.