A dynamic mathematical model was developed to simulate the response of polyacrylamide gel (PAG) dosimeters to a single spherical radioactive brachytherapy seed. Simulations were conducted for a high dose-rate (HDR) seed using 192Ir and a low dose-rate (LDR) seed using 125I. The model is able to predict the amount of polymer formed, the crosslink density, and the volume fraction of aqueous phase as a function of radial distance and time. Results show that PAG dosimeters can provide accurate HDR brachytherapy dosimetry at distances larger than 4 mm from the centre of the seed but will give poor results for LDR due to monomer diffusion. Experiments were conducted to evaluate the potential for using pentacosa-10,12-diynoic acid (PCDA) as the reporter molecule in micelle gel dosimeters for optical computed tomography (CT) readout. Several gels containing PCDA that was solubilized using sodium dodecyl sulfate (SDS) responded to radiation by changing from colourless to blue. Unfortunately, all phantoms that showed colour changes were turbid, making them unsuitable for optical CT scanning. Several techniques were used to produce transparent gels containing PCDA but none of these gels responded noticeably to radiation. Only turbid gels with precipitated PCDA responded, indicating that the colour change was due to oligomerization within PCDA crystals and that PCDA molecules solubilized in micelles did not undergo oligomerization. As a result, PCDA is not suitable for use in radiochromic micelle gel dosimeters. A new recipe for a radiochromic leuco crystal violet (LCV) micelle gel dosimeters with enhanced dose sensitivity was developed for optical CT readout. The recipe contains LCV, trichloro acetic acid (TCAA), Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide (CTAB), 2,2,2-Trichloroethanol (TCE), and gelatin. Experiments were conducted to improve understanding about interactions between the different components of LCV micelle gel, highlighting the importance of pH on dose sensitivity and transparency. Results also showed the effectiveness of chlorinated compounds in improving dose sensitivity. Statistical techniques were used to build empirical models that were used to optimize the gel recipe. Additional testing in larger phantoms will be required to assess the effectiveness of the proposed gel for clinical dosimetry. / Thesis (Ph.D, Chemical Engineering) -- Queen's University, 2014-03-27 11:11:47.655

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:51:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-04-08T12:52:45Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-04-08T12:52:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-06-22T14:06:41Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-06-22T14:06:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Orientador: Francisco das Chagas Marques / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-16T08:31:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Viana_GustavoAlexandre_D.pdf: 26050862 bytes, checksum: 8af75e89f5e6b6013343b0c988c3e7ee (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Ao longo desse projeto de doutorado, foi projetado e construído um sistema de deposição de filmes, livre de bombeamento (LB) de gás(es) no decorrer dos processos e capaz de realizar deposições em duas modalidades: ¿Sputtering¿ e PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition). Amostras amorfas carbohidogenadas (a-C:H) do tipo diamantinas (DLC) e poliméricas (PLC) foram obtidas em deposições por PECVD, nas quais, variou-se o fluxo de gás metano (CH4 ¿ precursor). Com a redução dos fluxos, dentro das condições de deposição adotadas e da geometria de nosso sistema, são observados, para os filmes DLC (PLC), aumento da ordem de 83% (54%) para a taxa de deposição e queda de 44% (56%) no volume de CH4 consumido, para cada nm de filme depositado, porém, em razão da saturação da atmosfera de deposição por H2, não concomitante com o regime LB. Através de caracterizações optoeletrônicas, vibracionais e mecânicas, conforme se reduz o fluxo de CH4, observam-se comportamentos semelhantes em ambos os tipos de amostras depositadas para os valores do gap óptico e hidrogenação, sempre com as amostras do tipo PLC mais isolantes e hidrogenadas. Contudo, comportamentos distintos em relação ao índice de refração (n) e stress intrínseco são estabelecidos. Enquanto as amostras do tipo PLC apresentam-se praticamente não estressadas e com tendência de queda para o valor de , as do tipo DLC assistem ao crescimento de ambos os valores. Além disso, medidas de Raman no visível revelam aumentos para os valores da posição da banda G e razão ID/IG, conforme se reduz o fluxo de CH4, indicando aumento na proporção da razão sp2/sp3. Ainda para as amostras DLC, medidas de dureza mostraram ótimos resultados para este tipo de modalidade de deposição, chegando a valores de até ~20 GPa. Filmes amorfos não hidrogenados de carbono (a-C) foram depositados por ¿Sputtering ¿de um alvo de grafite em atmosferas de deposição compostas por Argônio (Ar) e Xenônio (Xe). Todas as deposições em atmosferas de Xe foram realizadas em regime LB, visando, com isso, além da economia no consumo de Xe, obter as condições de deposição que mais favorecessem sua incorporação por parte das matrizes de a-C. Da redução dos fluxos de Ar empregados nas deposições, os melhores resultados foram concomitantemente obtidos para o regime LB (diferente do que se observa em PECVD), onde um aumento de 70% na taxa de deposição foi acompanhado de uma queda de seis ordens de grandeza no volume de gás consumido para cada nm de filme depositado. Resultado este, excelente do ponto de vista de economia de gás(es). Assim como nas amostras depositadas por PECVD, nestas também foram realizadas caracterizações optoeletrônicas e mecânicas, as quais revelaram valores para o stress, gap óptico e n condizentes com amostras do tipo grafíticas (GLC). Medidas de efusão térmica, realizadas em amostras incorporadas de Xe, permitiram pela primeira vez, até onde sabemos, a determinação do coeficiente de difusão e da energia livre de difusão (~1.9 e V) para átomos de Xe aprisionados em uma matriz amorfa do tipo GLC. Procedimentos de ativação e posterior espectroscopia gama, conduzidos em amostras de a-C:Xe, confirmaram a capacidade de transmutação do isótopo estável 124Xe (abundância natural de 0.1%), via bombardeio de nêutrons térmicos e capturas eletrônicas, para o radionuclídeo 125I, muito utilizado em tratamentos anticancerígenos como o de próstata, por exemplo. Dessa forma, baseados nos resultados de ativação e detecção gama, na habilidade terapêutica do 125I e na bio/hemocompatibilidade dos filmes de a-C, nesse trabalho de doutorado, é proposto um modelo comercial para sementes clínicas, utilizadas em tratamentos localizados anticancerígenos denominados de Braquiterapia, baseadas em filmes amorfos de carbono incorporados do isótopo 124Xe (i.e., a-C:124Xe), com dose e atividade adequados para tal propósito / Abstract: In this PhD thesis a Sputtering and PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) deposition system, appropriated for deposition free of gas pumping along the procedure, was projected and built. Hydrogenated amorphous (a-C:H) with Diamond-Like carbon (DLC) and Polymer-Like carbon (PLC) structures were deposited by PECVD under different methane (CH4) flow rate. The properties of the films changes significantly as the CH4 flow rate decreases from high flow (~80 sccm) to zero flow (pumping free deposition). An increase in the deposition rate of the DLC (PLC) films by 83% (54%), accompanied by a fall of 44% (56%) of the CH4 volume consumed to deposited the films, was observed at CH4 flow rate of 3.9 sccm, compared to films deposited at high flow rate. For smaller CH4 flow rate, the deposition rate decreases due to H2 saturation of the deposition atmosphere. The optical gap (determined by uv-visible transmission spectroscopy) and hydrogen concentration (determined by FTIR) varies in a similar fashion for both series of films (DLC and PLC) as a function of CH4 flow rate. Electrical conductivity measurements revealed that the PLC films are always more insulating than the DLC films. The concentration of hydrogen (determined by FTIR) is much higher in PLC films. The behavior of the index of refraction and the stress as a function of CH4 flow rate, for both series of films, are quite different from each other. PLC films has very small stress and the index of refraction decreases as the CH4 decrease, while the opposite is observed for DLC films, which are very compressive stressed and the index of refraction increases in the same range. Visible Raman scattering, performed on the DLC films, shows an increase of the G peak position and ID/IG rate, as the CH4 decreases, indicating an increase in the sp2/sp3 ratio. Nanohardness measurements also show that the harder films (~20 GPa) are obtained at relatively low flow rate. Non-hydrogenated amorphous carbon films (a-C) were deposited by Sputtering a graphite target in argon (Ar) or xenon (Xe) atmosphere. Differently from the result observed in films deposited by PECVD, the highest deposition rate obtained by sputtering was under pumping free deposition (zero argon flow rate). In this case an increase of 70% in the deposition rate was obtained, accompanied by six order of magnitude drop of the gas consumption. All the depositions performed in Xe atmosphere were carried out in pumping free regime to reduce Xe consumption and also to determine the best deposition setup in order to acquire the higher incorporation on Xe into the a-C matrix. High concentration of xenon (3.6%) was obtained with an extremely low consumption of xenon gas. Optoelectronic and mechanical characterization were carried out in the films deposited by sputtering and revealed that their stress, index of refraction and optical gap are consistent with graphite-like carbon films (GLC). Thermal desorption spectroscopy, performed in Xe incorporated samples, allowed, for the first times, to the best of our knowledge, to determine the diffusion coefficient and the free diffusion energy (~19eV) of Xe atoms trapped into amorphous GLC matrix. Activation procedure followed by gamma counting spectroscopy, carried out in a-C:Xe films, confirm the isotopic transmutation ability of the stable 124Xe(0.1% of natural abundance), by thermal neutrons bombardment and electrons capture, to the radionuclide 125I, which is an element largely employed in anticancer treatment, like the prostate one, for example. Thus, based on the activation and gamma counting results, on the 125I therapeutic ability and the a-C hemo/biocompatibility, in this PhD thesis it is proposed a model for commercial clinical seeds, used in local anticancer treatment named Brachytherapy, based on the isotope 124Xe incorporated amorphous carbon film (i.e., a-C:124Xe), with appropriate dose and activity to this purpose / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:51:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Este trabalho apresenta uma metodologia de cálculo para a obtenção de doses em estruturas do olho humano, como: esclera, coróide, retina, nervo óptico, corpo vítreo, câmara anterior, lente, além do tumor devido ao tratamento com placas oftálmicas. Construiu-se um modelo de olho humano com suas principais estruturas e dimensões fieis, além de um modelo matemático para uma placa de Co-60 e uma placa de sementes de I-125, levando-se em conta tamanho e disposição geométrica das fontes reais, com o código de Monte Carlo MCNP-4C. Esse modelo é capaz de calcular as distribuições de dose axiais e radiais para qualquer ponto do olho e para cada uma de suas estruturas. Construiu-se, também, um simulador de acrílico para o olho. Esse simulador é formado por uma esfera de acrílico fatiada em lâminas de 1 mm de espessura para simular as mesmas condições de simulação realizada pelos código MCNP-4C, fornecendo as doses axiais e radiais em filmes radiográficos. O simulador foi utilizado para validar os cálculos realizados com o código MCNP-4C. Os dados obtidos desse modelo matemático servirão para montar um banco de dados de doses para todas as estruturas do olho, posições e tamanhos de tumores e quaisquer placas oftálmicas utilizadas para tratamento. Esse banco de dados será a parte principal para a construção de um “software” nacional para cálculos de dose, que poderá fazer parte de um sistema de planejamento confiável para ser utilizado em radioterapia/braquiterapia. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-04-08T12:52:45Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-04-08T12:52:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A braquiterapia é a modalidade de tratamento radioterápico que utiliza fontes radioativas seladas a uma distância curta do tumor, diminuindo o risco de aplicação de uma dose indesejável em tecidos sadios adjacentes. Para que a braquiterapia seja confiável, é necessário estabelecer um programa de práticas dosimétricas visando a determinação da dose ideal de radiação para esta prática radioterápica. Neste trabalho apresenta a aplicação de duas metodologias destinadas à dosimetria utilizando filmes radiocrômicos. Medidas experimentais foram realizadas com filmes EBT3 em objetos simuladores composto de material homogêneo e heterogêneo (pulmão, osso e tecidos moles) construídos especialmente para medidas de dose em braquiterapia. Os processamentos e analises das imagens resultantes do procedimento experimental foram realizados com o software IMAGEJ e MATLAB. Os resultados foram avaliados a partir de comparações medidas experimentais de dose e obtidas por simulações pelo Método de Monte Carlo. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-06-22T14:06:41Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-06-22T14:06:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / As expectativas da Organização Mundial de Saúde para o ano de 2030 são que o número de mortes por câncer seja de aproximadamente 13,2 milhões, evidenciando a elevada parcela desta doença no problema de saúde mundial. Com relação ao câncer de próstata, de acordo com o Instituto Nacional do Câncer, o número de casos diagnosticados no mundo em 2012 foi de aproximadamente 1,1 milhão, enquanto que no Brasil os dados indicam a incidência de 68 mil novos casos. O tratamento deste tipo de neoplasia pode ser realizado com cirurgia (prostatectomia) ou radioterapia. Dentre a radioterapia, podemos destacar a técnica de braquiterapia, a qual consiste na introdução (implante) de pequenas fontes radioativas (sementes) no interior da próstata, onde será entregue um valor elevado de dose no volume de tratamento e baixa dose nos tecidos ao redor. No Brasil, a classe médica estima uma demanda de aproximadamente 8000 sementes/mês, sendo o custo unitário de cada semente de pelo menos U$ 26,00. A Associação Americana de Físicos na Medicina publicou alguns documentos descrevendo quais parâmetros e análises devem ser realizadas para avaliações da distribuição de dose, como por exemplo, os parâmetros Constante de taxa de dose, Função radial e Função de anisotropia. Estes parâmetros podem ser obtidos através de medidas experimentais da distribuição de dose ou por simulações computacionais. Neste trabalho foram determinados os parâmetros dosimétricos da semente OncoSeed-6711 da empresa Oncura-GEHealthcare e da semente desenvolvida pelo Grupo de Dosimetria de Fontes de Braquiterapia do Centro de Tecnologia das Radiações (CTR IPEN-CNEN/SP) por simulação computacional da distribuição de dose utilizando o código MCNP5, baseado no Método de Monte Carlo. A semente 6711 foi modelada, assim como um sistema dosimétrico constituído por um objeto simulador cúbico de 30x30x30 cm3 preenchido com água. Os valores obtidos da semente 6711 foram comparados com alguns apresentados na literatura, onde o parâmetro Constante de taxa de dose apresentou erro relativo em relação ao valor publicado no TG- 43 de 0,1%, sendo que os outros parâmetros analisados também apresentaram boa concordância com os valores publicados na literatura. Deste modo, pode-se considerar que os parâmetros utilizados nas simulações (espectro, modelagem geométrica e avaliação de resultados) estão compatíveis com outros estudos, sendo estes parâmetros também utilizados nas simulações da semente do IPEN. Considerando as análises de incerteza estatística, os valores obtidos da semente do IPEN são semelhantes aos valores da semente 6711. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Marco Antonio Oliveira da Silva (maosilva@ipen.br) on 2016-08-25T18:22:57Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-08-25T18:22:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A radioterapia interna seletiva é uma alternativa para o tratamento de alguns tipos de cânceres como o carcinoma hepatocelular (CHC), ou câncer de fígado primário. Neste tratamento, microesferas de vidro ou polimérica contendo em sua estrutura radionuclídeos emissores de partículas β- são introduzidas no fígado por meio da artéria hepática e migram, preferencialmente, para regiões hipervascularizadas, que são características da presença de tecido canceroso. Neste trabalho, foram propostos o desenvolvimento de vidros fosfato contendo hólmio para produção de microesferas e sua aplicação em radioterapia interna seletiva no Brasil. O vidro desenvolvido apresentou durabilidade química adequada, densidade de 2,7(3)g/cm3, alta estabilidade térmica e as impurezas encontradas não inviabilizam o tratamento. As microesferas foram produzidas pelos métodos da chama e da queda gravitacional e foram caracterizadas por diversas técnicas em que se observaram forma, granulometria, atividade e biocompatibilidade apropriados para o tratamento pretendido. Propõe-se que as microesferas possam ser submetidas a testes in vivo. / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Marco Antonio Oliveira da Silva (maosilva@ipen.br) on 2016-12-22T13:06:17Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-12-22T13:06:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / No Brasil, o câncer de próstata é um dos tipos de câncer que mais afeta a população masculina, sendo o segundo mais incidente, ficando atrás apenas do câncer de pele não melanoma que é o mais ocorrente na população. Existem vários procedimentos para o tratamento do câncer de próstata, dentre eles temos a braquiterapia com sementes de Iodo- 125, este método é realizado inserindo sementes com Iodo radioativo na próstata do paciente. As sementes são constituídas de uma capsula de titânio medindo 0,8 mm de diâmetro por 4,5 mm de comprimento com um fio de prata medindo 0,5 mm de diâmetro por 3,0 mm de comprimento, adsorvido com Iodo-125, que é selado por meio de solda laser. As tecnologias usadas nos processos de produção de sementes de Iodo-125 são protegidas por patentes e a obtenção dos direitos de produção apresenta um custo elevado, inviabilizando a sua produção por esses processos devidos aos custos. O objetivo deste trabalho é desenvolver o projeto de um dispositivo para a contagem dos tubos de titânio e dos fios de prata usados na confecção das sementes de Iodo-125, este objetivo foi atingido estabelecendo uma metodologia para o posicionamento dos fios de prata e sua condução para o processo de contagem. Para tanto, foi projetado, construído e utilizado um novo dispositivo que se encontra hoje totalmente operacional. Foram utilizados motores de passo e sensores óticos para auxiliar no processo de automação do conjunto. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP