Studio delle interazioni in aria nelle misure di sezione d'urto nell'esperimento FOOT

L’adroterapia è una terapia medica oncologica che consiste nell’irraggiamento della massa tumorale tramite un fascio di particelle cariche, come protoni o ioni pesanti. Ad oggi però, non è ancora stata fatta una stima completa degli effetti causati dagli eventi di frammentazione nucleare tra le particelle del fascio e i nuclei del corpo umano. A tale scopo è nato nel 2017 l’esperimento FOOT (FragmentatiOn Of Target), con l’obiettivo di misurare la sezione d’urto differenziale di tutti i prodotti emessi nella frammentazione nucleare tra il fascio e il paziente. In questa tesi sono stati analizzati i dati acquisiti relativi all’interazione tra un fascio di ioni ossigeno a 400MeV/n su un bersaglio di grafite. Per ottenere una misura quanto migliore delle sezioni d’urto è necessario eliminare gli eventi di frammentazione che avvengono tra il fascio e i nuclei dell’aria posta tra i rivelatori dell’apparato sperimentale. Confrontando l’energia rilasciata in due rivelatori consecutivi si può capire se nell’aria posta fra questi vi sono stati tali eventi.

Caratterizzazione di un sistema di veto per un rilvelatore di neutroni nell'ambito dell'esperimento FOOT

L’adroterapia è un tipo di terapia oncologica in cui il tumore è irraggiato con particelle cariche (adroni) quali protoni e ioni carbonio. Il vantaggio principale rispetto alla radioterapia convenzionale a raggi X consiste nel fatto che l’irraggiamento con adroni non coinvolge i tessuti sani circostanti quelli malati. Tuttavia, si conosce ancora poco sui processi di frammentazione nucleare che avvengono tra gli adroni del fascio usato nel trattamento e i nuclei presenti nel corpo umano. Così, nel 2017 nasce l’esperimento FOOT (FragmentatiOn Of Target) con lo scopo di misurare le sezioni d’urto differenziali dei frammenti nucleari prodotti nell’interazione a energie di 200-400 MeV/u (tipicamente impiegate in adroterapia). Attualmente l’apparato sperimentale di FOOT è in grado di compiere misure accurate solo per frammenti carichi, ma nell’ultimo anno si è cominciata ad esplorare la possibilità di rivelare anche i neutroni. Per questa operazione è necessario servirsi di scintillatori liquidi affiancati ad un sistema di veto costituito da scintillatori plastici sottili accoppiati a sensori che segnalano il passaggio di eventuali frammenti carichi. In una precedente campagna di misure con la collaborazione FOOT, si sono utilizzati come sensori dei tubi fotomoltiplicatori (PMT). Per migliorare le prestazioni del sistema di veto si è reso necessario l’utilizzo di scintillatori plastici veloci, letti da sensori fotomoltiplicatori al silicio (SiPM). In questa tesi mi sono occupato della risoluzione temporale dei segnali acquisiti con scintillatori plastici EJ-204 di 3 mm di spessore, letti da SiPM SenseL®.

Studio delle interazioni nel rivelatore e selezione degli eventi nelle misure di sezione d'urto nell'esperimento FOOT

L’adroterapia è una tecnica di cura tumorale basata sull’irraggiamento della zona cancerosa tramite ioni pesanti e particelle cariche. Queste permettono di massimizzare il danno nella zona tumorale e limitare invece quello subito dalle cellule sane. Il più grande ostacolo risiede nella limitata reperibilità di informazioni in letteratura sulla frammentazione del target. I frammenti così prodotti infatti hanno una mobilità di µm e per questo motivo sono molto difficili da rivelare. In questo contesto nel 2017 l’esperimento FOOT, approvato dall’INFN nasce con l’obiettivo di misurare la sezione d’urto differenziale di tutti i prodotti emessi dalla frammentazione nucleare fra il fascio ed il paziente. Operando in condizione di cinematica inversa l’esperimento riesce a rivelare questi frammenti ed a misurarne l’abbondanza e l’energia. E’ stata effettuata a questo proposito, un’analisi dati volta ad eliminare le frammentazioni in aria precedenti ed interne al rivelatore MSD per poter ottenere misure più accurate delle sezioni d’urto di frammentazione.

Analisi di un metodo per la discriminazione delle particelle neutre nell'ambito dell'esperimento FOOT

L'adroterapia è una delle tecniche utilizzate ad oggi per trattare i tumori ed è basata sull'utilizzo di fasci di particelle cariche, come protoni e ioni carbonio, accelerati sulla zona da trattare. A differenza dei fotoni, utilizzati in radioterapia, le particelle cariche permettono un rilascio di energia più mirato, danneggiando il DNA delle cellule tumorali fino ad impedirne la duplicazione, senza intaccare i tessuti sani circostanti. Per sfruttare al meglio questa tecnica è necessario conoscere a fondo i processi di frammentazione nucleare che possono avere luogo durante il trattamento, sui quali si hanno ancora insufficienti dati sperimentali, in particolare a proposito della frammentazione del bersaglio. L'esperimento FOOT (FragmentatiOn Of Target) nasce proprio per poter misurare le sezioni d'urto differenziali dei processi di frammentazione nucleare alle tipiche energie dell'adroterapia, dai 60 MeV/u ai 400 MeV/u. Allo stato attuale l'esperimento è dotato di un apparato per la rivelazione di frammenti carichi pesanti e uno per quelli leggeri, mentre non ha un sistema di rivelazione per le particelle neutre. Si sta quindi valutando la possibilità di aggiungere rivelatori di neutroni, per esempio gli scintillatori liquidi BC-501A, i quali permettono di discriminare fotoni da neutroni grazie alla diversa forma del segnale prodotto (Pulse Shape Discrimination). Per studiare le prestazioni di questi rivelatori, essi si stanno attualmente testando alla facility n_TOF del CERN con diverse sorgenti di particelle. In questo lavoro di tesi mi sono occupata di analizzare i segnali raccolti da due BC-501A con una sorgente AmBe di raggi γ e neutroni, con schermo in piombo, e con una sorgente 88Y di soli raggi γ, evidenziando le buone capacità di questi rivelatori di identificare correttamente neutroni e fotoni.

Spatial clustering analysis of the foot-and-mouth disease outbreaks in Mato Grosso do Sul state, Brazil - 2005

In the southern region of Mato Grosso do Sul state, Brazil, a foot-and-mouth disease (FMD) epidemic started in September 2005. A total of 33 outbreaks were detected and 33,741 FMD-susceptible animals were slaughtered and destroyed. There were no reports of FMD cases in other species than bovines. Based on the data of this epidemic, it was carried out an analysis using the K-function and it was observed spatial clustering of outbreaks within a range of 25km. This observation may be related to the dynamics of foot-and-mouth disease spread and to the measures undertaken to control the disease dissemination. The control measures were effective once the disease did not spread to farms more than 47 km apart from the initial outbreaks.

The effectiveness of educational practice in diabetic foot: a view from Brazil

Background: The aim of the present study was to evaluate the prevention and self-inspection behavior of diabetic subjects with foot at ulcer risk, no previous episode, who participated in the routine visits and standardized education provided by the service and who received prescribed footwear. This evaluation was carried out using a questionnaire scoring from 0-10 (high scores reflect worse practice compliance). Results: 60 patients were studied (30 of each sex); mean age was 62 years, mean duration of the disease was 17 years. As for compliance, 90% showed a total score <= 5, only 8.7% regularly wore the footwear supplied; self foot inspection 65%, 28,3% with additional familiar inspection; creaming 77%; proper washing and drying 88%; proper cutting of toe nails 83%; no cuticle cutting 83%; routine shoe inspection 77%; no use of pumice stones or similar abrasive 70%; no barefoot walking 95%. Conclusion: the planned and multidisciplinary educational approach enabled high compliance of the ulcer prevention care needed in diabetic patients at risk for complications. In contrast, compliance observed for the use of footwear provided was extremely low, demonstrating that the issue of its acceptability should be further and carefully addressed. In countries of such vast dimensions as Brazil multidisciplinary educational approaches can and should be performed by the services providing care for patients with foot at risk for complications according to the reality of local scenarios. Furthermore, every educational program should assess the learning, results obtained and efficacy in the target population by use of an adequate evaluation system.

A Dynamic Model of Hand-and-Foot Syndrome in Patients Receiving Capecitabine

For the purpose of developing a longitudinal model to predict hand-and-foot syndrome (HFS) dynamics in patients receiving capecitabine, data from two large phase III studies were used. Of 595 patients in the capecitabine arms, 400 patients were randomly selected to build the model, and the other 195 were assigned for model validation. A score for risk of developing HFS was modeled using the proportional odds model, a sigmoidal maximum effect model driven by capecitabine accumulation as estimated through a kinetic-pharmacodynamic model and a Markov process. The lower the calculated creatinine clearance value at inclusion, the higher was the risk of HFS. Model validation was performed by visual and statistical predictive checks. The predictive dynamic model of HFS in patients receiving capecitabine allows the prediction of toxicity risk based on cumulative capecitabine dose and previous HFS grade. This dose-toxicity model will be useful in developing Bayesian individual treatment adaptations and may be of use in the clinic.

The effect of diabetic neuropathy and previous foot ulceration in EMG and ground reaction forces during gait

Background. We aimed at investigating the influence of diabetic neuropathy and previous history of plantar ulcers on electromyography (EMG) of the thigh and calf and on vertical ground reaction forces during gait. Methods. This study involved 45 adults divided into three groups: a control group (n = 16), diabetic neuropathic group (n = 19) and diabetic neuropathic group with previous history of plantar ulceration (it = 10). EMG of the right vastus lateralis, lateral gastrocnemius and tibialis anterior were studied during the stance phase. The peaks and time of peak occurrence were determined and a co-activation index between tibialis anterior and lateral gastrocnemius. In order to represent the effect of the changes in EMG, the first and second peaks and the minimum value of the vertical ground reaction force were also determined. Inter-group comparisons of the electromyographical and ground reaction forces variables were made using three MANCOVA (peaks and times of EMG and peaks of force) and one ANCOVA (co-activation index). Findings. The ulcerated group presented a delayed in the time of the lateral gastrocnemius and vastus lateralis peak occurrence in comparison to control`s. The lateral gastrocnemius delay may be related to the lower second vertical peak in diabetic subjects. However, the delay of the vastus lateralis did not cause any significant change on the first vertical peak. Interpretations. The vastus lateralis and lateral gastrocnemius delay demonstrate that ulcerated diabetic neuropathic patients have a motor deficit that could compromise their ability to walk, which was partially confirmed by changes on ground reaction forces during the push-off phase. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Role of ankle mobility in foot rollover during gait in individuals with diabetic neuropathy

Background: The purpose of this study was to investigate the ankle range of motion during neuropathic gait and its influence on plantar pressure distribution in two phases during stance: at heel-strike and at push-off. Methods: Thirty-one adults participated in this study (control group, n = 16; diabetic neuropathic group, n = 15). Dynamic ankle range of motion (electrogoniometer) and plantar pressures (PEDAR-X system) were acquired synchronously during walking. Plantar pressures were evaluated at rearfoot. midfoot and forefoot during the two phases of stance. General linear model repeated measures analysis of variance was applied to investigate relationships between groups, areas and stance phases. Findings: Diabetic neuropathy patients walked using a smaller ankle range of motion in stance phase and smaller ankle flexion at heel-strike (P = 0.0005). Peak pressure and pressure-time integral values were higher in the diabetic group in the midfoot at push-off phase when compared to heel-strike phase. On the other hand, the control group showed similar values of peak pressure in midfoot during both stance phases. Interpretation: The ankle mobility reduction observed could be associated to altered plantar pressure distribution observed in neuropathic subjects. Results demonstrated that midfoot and forefoot play a different role in subjects with neuropathy by receiving higher loads at push-off phase that are probably due to smaller ankle flexion at stance phase. This may explain the higher loads in anterior areas of the foot observed in diabetic neuropathy subjects and confirm an inadequate foot rollover associated to the smaller ankle range of motion at the heel-strike phase. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Comparison of three systems of classification in predicting the outcome of diabetic foot ulcers in a Brazilian population

Objective: The aim was to compare there ulcer classification systems as predictors of the outcome of diabetic foot ulcers; the Wagner, the University of Texas (UT) and the size (area, depth), sepsis, arteriopathy, denervation system (S(AD)SAD) systems in specialist clinic in Brazil. Methods: Ulcer area, depth, appearance, infection and associated ischaemia and neuropathy were recorded in a consecutive series of 94 subjects. A novel score, the S(AD)SAD score, was derived from the sum of individual items of the S(AD)SAD system, and was evaluated. Follow-up was for at least 6 months. The primary outcome measure was the incidence of healing. Results: Mean age was 57.6 years; 57 (60.6%) were made. Forty-eight ulcers (51.1%) healed without surgery; 11 (12.2%) subjects underwent minor amputation. Significant differences in terms of healing were observed for depth (P = 0.002), infection (P = 0.006) and denervation (P = 0.002) using the S(AD)SAD system, for UT grade (P = 0.002) and stage (P = 0.032) and for Wagner grades (P = 0.002). Ulcers with an S(AD)SAD score of <= 9 (total possible 15) were 7.6 times more likely to heal than scores >= 10 (P < 0.001). Conclusions: All three systems predicted ulcer outcome. The S(AD)SAD score of ulcer severity could represent a useful addition to routine clinical practice. The association between outcome and ulcer depth confirms earlier reports. The association with infection was stronger than that reported from the centres in Europe or North America. The very strong association with neuropathy has only previously been observed in Tanzania. Studies designed to compare the outcome in different countries should adopt systems of classification, which are valid for the populations studied.