Caracterização de Propriedades Acústicas e Mecânicas de Materiais Simuladores de Tecido por Ultrassom

Materiais simuladores de tecidos biológicos são de extrema importância no campo da Imagenologia Médica. Esses materiais são também conhecidos por fantomas, objetos simuladores ou mais comumente “phantoms”. Os phantoms são materiais que imitam ou simulam tecidos biológicos em sua interação com radiação ionizante ou não-ionizante. Assim, conhecer as propriedades físicas desses materiais é de grande importância na produção e desenvolvimento de novos materiais para uso como objetos simuladores. Nesse trabalho, ondas mecânicas longitudinais foram aplicadas em um material polimérico objetivando caracterizar suas propriedades acústicas e mecânicas por meio de ultrassom pulso-eco. A extração de tais atributos se deu por meio de algoritmo computacional, o qual possibilitou a obtenção dos módulos elásticos e viscosos do polímero. Foram encontrados os seguintes parâmetros por meio do processamento de dados: o coeficiente de atenuação α = 0,152 dB/cm, e a velocidade longitudinal c = 1448,60 m/s. Dessa forma, foi possível estimar o módulo de elasticidade de armazenamento e de perda do módulo de elasticidade longitudinal, L' = 2,098 GPa e L'' = 0,386 MPa, e de cisalhamento, G '= 0,424 GPa e G'' = 0,068 MPa, dentre outros de interesse. Esse estudo evidenciou a possibilidade de se obter informações importantes a respeito das propriedades mecânicas de polímeros por meio de sondagem via ultrassom pulso-eco. No entanto, estudos subsequentes são necessários com a finalidade de se realizar a validação desse método. Para isso, os resultados devem ser comparados com os obtidos por meio de outra técnica padrão, tal como analise dinâmico-mecânico.

Utilização de Partículas de Zinco em Fantoma para Simulação de Lesões de Esclerose Múltipla em Imagens de Ressonância Magnética

A Esclerose Múltipla (EM) é uma doença autoimune caracterizada por causar danos na bainha de mielina, que ao se danificarem prejudicam a condução eficiente de impulsos neurais. A causa da EM engloba fatores genéticos e ambientais que contribuem para o risco da doença. Embora se acredite que esta doença seja multifatorial em etiologia, estudos apontam para um papel conjunto da exposição ambiental a metais pesados, a suscetibilidade a genes associados à resposta imune e o subsequente desenvolvimento da EM. Dentre os possíveis metais envolvidos como agentes externos causadores da EM, encontra-se o Zinco (Zn), o qual pode desempenhar um papel significativo na patogênese da doença, caracterizado pela sua alta concentração no sistema nervoso central e do seu envolvimento na fisiologia do cérebro. Assim, a interrupção da homeostase do Zn pode estar associada ao desenvolvimento de doenças neurodegenerativas. O principal exame utilizado para detectar alterações encefálicas em pacientes com EM é a imagem por ressonância magnética (MRI). Na MRI, a EM é caracterizada por apresentar lesões encefálicas onde ocorre o processo de neurodegeneração. Estudos em MRI buscam incluir o mapeamento quantitativo de marcadores, além de uma avaliação qualitativa da imagem. Embora o mapeamento quantitativo de marcadores como metais possa aumentar significativamente a quantidade, a confiabilidade e a comparabilidade dos dados obtidos em imagens médicas, exige-se a padronização cuidadosa dos protocolos e o desenvolvimento de objetos de referência padrão ou estruturas de calibração (fantomas) para validar a precisão dessas medições in vivo e avaliar a capacidade de repetição e reprodutibilidade das medidas nas imagens. Assim, esse trabalho teve como propósito a utilização e identificação de zinco nas imagens de ressonância magnética obtidas utilizando um objeto simulador (fantoma) de encéfalo, a fim de simular as lesões causadas pela EM.

Calibração de Gama Câmara para Utilização em Programa de Monitoração Interna de IOEs Expostos a I-131 em um Serviço de Medicina Nuclear

O 131I é um dos radionuclídeos mais utilizados na prática de medicina nuclear. É aplicado tanto em procedimentos diagnósticos quanto terapêuticos, pratica esta que representa um risco de incorporação deste radionuclídeo. A Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA) recomenda a implementação de programas de monitoração interna em trabalhadores potencialmente expostos a doses anuais maiores que 1 mSv devido à incorporação de 131I, como, por exemplo, trabalhadores que manipulam 131I para terapia. A Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) estabelece que trabalhadores potencialmente expostos a doses anuais maiores que 1 mSv devido à incorporação de 131I devam ser submetidos a um programa de monitoração interna de rotina. Entretanto, no Brasil existem apenas cinco laboratórios capacitados a prestar serviços de monitoração interna e caso a exigência de monitoração interna dos trabalhadores fosse aplicada pela CNEN, os laboratórios não teriam como atender a toda possível demanda por monitoração interna, além de que geraria um custo elevado para os Serviços de Medicina Nuclear (SMN). Este trabalho utilizou uma metodologia simples e de baixo custo para calibração da gama câmara para utilização em um programa de monitoração interna in vivo de rotina de 131I. As técnicas de calibração realizadas neste trabalho mostraram-se de fácil e rápida execução, além de permitir a implantação de um programa de monitoração interna de rotina conduzido pelo próprio SMN, o que permite cumprir ao requisito de monitoração interna de 131I exigido pela CNEN sem custos adicionais significativos.

Otimização na Avaliação de Doses em TC usando Dosímetros OSL em forma de Fita

As imagens de tomografia computadorizada (TC) contribuem para um melhor diagnóstico médico, mas a dose de radiação pode ser alta, exigindo medição precisa. O índice de dose em TC (CTDI) foi desenvolvido nos anos 80 para fins dosimétricos, para scanners operados no modo axial. O CTDI tende a subestimar a dose no paciente em exames helicoidais. O relatório TG111 da AAPM (2010) sugeriu uma nova métrica, em que a dose no paciente é obtida de perfis de dose construídos com várias medições feitas com uma pequena câmara de ionização. Também é possível obter os perfis de dose usando fitas OSL (luminescência opticamente estimulada) adequadamente calibradas. Neste trabalho, uma câmara de ionização Radcal ("lápis") e fitas OSL Landauer (LuxelTM) de 20 cm de comprimento e 0,3 cm de largura foram irradiadas com raios X no ar e nos orifícios de dois simuladores cilíndricos de TC, usando três valores de tensão de pico (100, 120, 140 kV), em laboratório e em um tomógrafo clínico. As fitas irradiadas foram lidas usando um leitor OSL construído no GDRFM. Os perfis OSL foram calibrados contra a câmara de ionização igualando os valores de CTDI100 obtidos com ambos os detectores. Em seguida, determinou-se valores de CTDIw e CTDIvol a partir dos perfis calibrados. Os valores de CTDI dos perfis OSL diferiram aproximadamente 3,9% daqueles fornecidos pelo tomógrafo. A partir dos perfis, também foi avaliada a dose de equilíbrio planar Deq,p (TG111) em alguns protocolos de TC, grandeza que excedeu os valores de CTDI do tomógrafo em todos os casos. Ex.: A diferença percentual encontrada entre Deq,p e CTDIvol para o simulador de cabeça variou entre 33-25%. Em alguns casos, pode ser vantajoso usar dosímetros OSL calibrados para obter os perfis, assim otimizando o tempo de medição (pode-se obter cinco perfis de uma única irradiação num simulador).

Controle de Qualidade em Varredura de Corpo Inteiro: Uma Discussão em Aberto

O programa de garantia da qualidade em Medicina Nuclear (MN) é responsável pela aplicação e análise de testes nos equipamentos afim de oferecer imagens funcionais de qualidade aos pacientes. Com uma grande variedade de exames que empregam a varredura de corpo inteiro para diagnóstico e avaliação da conduta terapêutica dos pacientes, testes de controle de qualidade para análise da velocidade de deslocamento da mesa são indicados pela Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA) e a Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN). Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar variações na velocidade de varredura de corpo inteiro, a necessidade de adequação do equipamento e indicação de ação corretiva com base nos critérios da AIEA através de três experimentos utilizando uma fonte plana de 57Co. O primeiro consistiu de 07 varreduras no modo contínuo utilizando velocidades diferentes de aquisição e comprimento fixo de 100 cm. No segundo experimento, a velocidade de 12 cm/min permaneceu fixa para o modo contínuo, enquanto os comprimentos das 07 varreduras variaram. Para o terceiro, foram selecionados o modo de aquisição spot e o comprimento de 140 cm. Em poder dessas imagens, no primeiro e segundo experimentos foi possível visualizar a presença de um artefato que reflete baixa densidade de contagens localizado sempre à mesma distância do início da imagem, indicativo de não-uniformidade na velocidade de scan. Este problema foi confirmado nos perfis longitudinais, os quais não apresentaram a forma de platô. No terceiro experimento não foi notada a presença do artefato em faixa. Portanto, este trabalho permitiu aplicar um teste de controle de qualidade pouco realizado em MN para verificação da performance de uma gama câmara em exames de varredura de corpo inteiro, mostrando-se adequado e eficaz no propósito de identificar a presença de não-uniformidades regionais nas imagens devido a variações na velocidade de deslocamento da mesa.

Desenvolvimento de um software de análise estatística do sinal respiratório para realização tomografia 4D

A melhora na qualidade de tratamentos radioterapêuticos, do ponto de vista do aumento do controle tumoral e diminuição de danos aos tecidos sadios, levou à criação, dentre outras tecnologias, da 4DCT retrospectiva. Essa tecnologia permite a obtenção de imagens tomográficas relacionadas à fase respiratória, criando assim uma tomografia 4D. Contudo, a confiabilidade desta modalidade de imagem está diretamente relacionada a reprodutividade da respiração do paciente. Devido a isto, o departamento utiliza uma análise visual da qualidade do sinal respiratório, que abrange quatro parâmetros: amplitude dos picos, amplitude dos vales, período dos ciclos e variações pontuais. Atualmente, o processo de análise é realizado de maneira qualitativa, o que gera grande divergência entre os observadores e risco de que algum problema não seja detectado. O objetivo deste trabalho foi criar uma ferramenta que permita a análise de parâmetros quantitativos do sinal respiratório medido, para auxiliar na análise qualitativa dos observadores. Os dados obtidos como saída do software são a média e desvio padrão das amplitudes dos picos, das amplitudes dos vales e dos períodos de picos e vales. O programa gera, ainda, gráficos para análise visual dos parâmetros. O software permitiu a obtenção de características quantitativas da respiração do paciente durante a rotina clínica, adicionando informações que anteriormente não estavam disponíveis para o observador.

Comparações entre métodos de calibração de dosímetros nanoDot®

Dosímetros relativos são detectores que não aferem diretamente a dose absorvida, contudo, através de um processo de calibração pode-se relacionar a grandeza por ele aferida com a dose. Os dosímetros nanoDot® são dosímetros relativos que funcionam pelo processo de luminescência opticamente estimulada, sendo assim, a grandeza aferida nas leituras de nanoDots® expostos a radiação é o número de fótons emitidos. O estudo teve como objetivo comparar três metodologias para a calibração de dosímetros nanoDot® e analisar qual ajuste (linear ou polinomial de segundo grau) é o mais adequado para a calibração. Para isto, diferentes configurações de um conjunto composto por um objeto simulador de água sólida, uma câmara de ionização Exradin A12 e os dosímetros nanoDots® foram testados. Dois ajustes foram feitos nas curvas de calibração obtidas para cada metodologia, um linear e um polinomial. Além disso, foi calculada a reprodutibilidade das medidas para os métodos B e C. O fator de calibração obtido pelo o ajuste linear foi (3,38 ± 0,08) x 10-3 cGy/contagens, (3,51 ± 0,09) x 10-3 cGy/contagens e (3,10 ± 0,04) x 10-3 cGy/contagens para os métodos A, B e C, respectivamente. Dentre os ajustes realizados, o ajuste polinomial é o mais adequado para as calibrações, independentemente do método utilizado. Os valores obtidos para análise da reprodutibilidade das metodologias mostraram que o mais reprodutível foi o método C (2,29%), sendo este o mais indicado para a calibração dos nanoDots®.

Impacto do uso de diferentes materiais na função de transferência de modulação em imagens radiológicas

O avanço da radiologia digital proporcionou uma melhoria significativa à qualidade das imagens radiológicas. Essa evolução trouxe muitos benefícios para o diagnóstico por imagem como a agilidade do processo, a melhoria da resolução espacial, a diminuição do tempo necessário de exposição, entre outros. Os últimos trabalhos publicados mostraram que a função de transferência de modulação ou MTF (Modulation Transfer Function) é a técnica mais adequada para avaliar a resolução espacial das imagens digitais, pois apresenta um resultado quantitativo mais preciso. O objetivo deste trabalho é avaliar o impacto do uso de diferentes materiais para a determinação da resolução espacial através da MTF. Foram utilizadas diferentes espessuras de placas de alumínio (Al) e cobre (Cu) para a aquisição da imagem de uma borda. A MTF foi avaliada pela técnica da função de propagação de borda ou ESF (Edge Spread Function) usando o plug-in COQ do ImageJ. Foi possível concluir que uma variedade de espessuras de alumínio são aplicáveis para a determinação da resolução espacial através da MTF, assim como uma placa de teste de colimação.

Desenvolvimento de software através do Pylinac para automatização da análise do Winston-Lutz em EPID e dos testes do isocentro radiativo

A radiocirurgia estereotáxica vem sendo utilizada cada vez mais por se tratar de uma técnica precisa para tratamentos cerebrais, na qual uma alta dose de radiação é depositada no volume alvo. Para que seja possível utilizar esta técnica de tratamento é recomendado que a verificação da isocentricidade de radiação seja feita sempre que a técnica for utilizada. Um dos testes que são empregados para essa verificação é o Winston-Lutz, no qual é possível, através de imagens, identificar se o isocentro radiativo está dentro dos limites de tolerância estipulados por um equipamento habilitado para realização de técnicas especiais, assim como a radiocirurgia. Além desse, outros testes podem ser feitos para essa verificação. Um deles é o modelo star shot, no qual, através de diferentes disposições de setup, é possível verificar os isocentros dos principais componentes do acelerador: Gantry, colimador e mesa. Apesar das análises dos testes poderem ser realizados de forma manual, existe a possibilidade da influência do operador no momento da análise. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um software através da biblioteca Pylinac para que as análises realizadas pelo usuário sejam feitas com agilidade e operador independente. Por se tratar de um programa open-source e sem vínculo comercial a sua aquisição é acessível para todos usuários que necessitam realizar os testes e análises dos testes Winston-Lutz e Star shot. Entretanto, para garantir a eficácia e aplicabilidade de software desenvolvido é de extrema importância realizar uma validação com algum software comercialmente disponível ou com análises manuais realizadas por usuários diferentes. A validação foi realizada para o teste Winston-Lutz utilizando o software MyQA e foi encontrada uma concordância estaticamente significativa entre os dois programas.

Design of a Fuzzy Logic Classification System for an Ocular Sun Protection Factor

There is no reliable and universal method to assess and compare protective properties of lenses, which is generally communicated to the purchasers by sunglasses categories based on lenses only, classifying the entire sun transmission spectrum (ultraviolet, infrared and visible), without accounting the geometry of the frame, nor the back reflection of the lenses, which is a serious problem. The present work develops a fuzzy classification system whose purpose is to create a reliable method to rate and compare sunglasses through their sun protective properties. This system treats the pre-acquired data relative to the lenses, i.e. ultraviolet transmittance and back reflection, in addition to the frame coverage data through the fuzzification interface, followed by the fuzzy inference process and later by the defuzzification interface. The output is an alphabetic rate of the protective eyewear to inform consumers, in a simple way to understand, regarding the sun protective properties of the sunglasses they purchase. Through the results it was possible to prove the effectiveness of choosing a fuzzy system for this classification system, as it was able to translate, in mathematical terms, the linguistic rules, classifying each of the various possible combinations of the inputs to one of the six factors stipulated for the ocular sun protection factor (OSPF) proposed in this work.