Made available in DSpace on 2014-10-09T12:44:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:07:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06882.pdf: 5110355 bytes, checksum: 668c71c778c1cbf8aaae51261934b794 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:41:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:08:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O processo de radioterapia consiste em várias etapas, iniciando na indicação pelo médico. O plano de tratamento passa então por um processo denominado simulação, onde é adquirida uma série de imagens por tomografia computadorizada que são transferidas para o sistema de planejamento, onde a delineação dos volumes alvos e tecidos normais adjacentes serão realizadas. Após a delineação desses volumes, no sistema de planejamento são colocados os campos de irradiação e a dose desejada conforme prescrição médica. O sistema de planejamento calcula então a dose que o volume alvo e os tecidos adjacentes poderão receber. Se estas doses estão dentro dos padrões aceitáveis, o planejamento então é aprovado e enviado ao acelerador linear para a execução do tratamento. Antes da execução do tratamento, é realizada uma imagem, seja através de filme radiográfico ou digitalmente, para avaliar a posição no paciente na mesa de tratamento. Se a localização do paciente está correta, a dose é então liberada. Esse protocolo de aquisição de imagem é denominado como Radioterapia Guiada por Imagem (IGRT). A quantidade de radiografias de posicionamento segue um protocolo definido conforme a região a ser irradiada. Como resultado deste procedimento, sabe-se que uma determinada dose adicional é recebida pelos pacientes, tornando-se um fator importante a ser determinado. Esta avaliação foi realizada através da simulação de Monte Carlo, utilizando o código MCNP. Para isso foi realizada primeiramente toda a caracterização da fonte de raios X com uso de câmaras de ionização e dosimetros TL juntamente com as simulações no MCNP. Após essa caracterização, as imagens e as estruturas do planejamento radioterápico foram convertidas para serem utilizadas no código MCNP. Para que as doses fossem calculadas nos principais órgãos de risco no tratamento de próstata: bexiga, reto e cabeças de fêmur direita e esquerda. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-05-20T17:36:43Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-05-20T17:36:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A radioterapia é uma das três principais modalidades utilizadas no tratamento de doenças malignas como o câncer; as outras duas são a quimioterapia e a radiocirurgia. Em contraste com outras especialidades médicas que necessitam principalmente do conhecimento clínico e da experiência de especialistas, a radioterapia, com a utilização da radiação ionizante no tratamento do câncer, depende do investimento pesado em tecnologias modernas e dos esforços colaborativos de diversos profissionais, cuja equipe coordenada influencia, sobremaneira, o resultado do tratamento. A Radioterapia de intensidade modulada (IMRT) com o uso de colimadores multilâminas (multileaf collimators MLCs) tem o potencial para alcançar um alto grau de conformidade da dose no alvo (tumor a ser tratado) e ainda promover a proteção de tecidos normais do que a maioria de outras técnicas de tratamento, especialmente para volumes-alvo ou órgãos de risco com formatos complexos. Entretanto, estudos recentes mostraram que baixas doses de radiação podem causar tumores secundários. Esse trabalho tem como objetivo a determinação da distribuição de dose de radiação absorvida em diversas simulações de tratamentos radioterápicos com o uso de dosímetros compostos de LiF:Mg,Ti; CaSO4:Dy e Al2O3:C, utilizando um objeto simulador de polimetilmetacrilato (PMMA) empregando as seguintes técnicas dosimétricas: termoluminescência (TL), luminescência opticamente estimulada (OSL) e detectores semicondutores (diodos). / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Aufgrund der hohen Patientendosen bei der CT und des möglichen Strahlenrisikos ist es wichtig, daß die Patientendosis bestimmt werden kann und optimiert wird. Die Bestimmung der Patientendosis erfolgt durch Berechnung mit Hilfe von Konversionsfaktoren oder Messung meist mit Hilfe von Thermolumineszenzdosimetern und einem gewebeäquivalenten anthropomorphen Phantom. Ein Problem bei der Dosisberechnung liegt darin, daß nicht für alle Geräte spezifische Konversionsfaktoren exisitieren. Probleme bei der Dosismessung liegen darin, daß das gewebeäquivalente Phantom sehr teuer ist, die Handhabung auf dem CT-Tisch umständlich und die Auswertung der Dosimeter zeitaufwendig ist. Eine Lösungsmöglichkeit ist die Verwendung des Computertomographie-Dosisindex CTDI und des Dosislängenproduktes, zwei Dosisgrößen, die sich aus Messungen in einfachen zylindrischen Plexiglasphantomen ableiten lassen. Der CTDI ist heute beim Hersteller erfragbar. Nach eigenen vergleichenden Untersuchungen liefert der CTDI einen brauchbaren Wert für die Dosen der Organe, die vollständig in der Untersuchungsregion liegen. Das Dosislängenprodukt korreliert sehr gut mit der effektiven Dosis, die als Vergleichsmaß für das angenommene Strahlenrisiko herangezogen wird. Es ist hilfreich zur einfachen und schnellen Abschätzung der effektiven Dosis, wenn keine geeigneten Konversionsfaktoren vorliegen. Zu den Möglichkeiten der Dosisoptimierung gehören die Reduzierung des Gesamt-mAs-Produktes durch Erhöhung des pitch bei der Spiral-Technik, die Niedrigdosis-CT für bestimmte Fragestellungen und die Bleiabdeckung von Organen außerhalb der Untersuchungsregion. Eine weitere Möglichkeit ist die Dosisbeschränkung. Hierzu sieht die Patientenrichtlinie der Europäischen Gemeinschaft von 1997 die Etablierung von diagnostischen Referenzwerten vor. Im Working Document der europäischen Kommission werden der CTDI und das DLP als Referenzdosisgrößen vorgeschlagen. Dabei wird das 3. Quartil der mittleren Dosiswerte von allen untersuchten Zentren als Referenzwert verwendet. Das Problem ist, daß die vorgeschlagenen Referenzwerte sich auf Ergebnisse einer älteren Dosiserhebung an konventionellen CT-Geräten aus den späten 80-er Jahren stützen. Eine aktuelle von uns durchgeführte Dosiserhebung in Berlin zeigt, daß die Werte für CTDI und DLP bei der Spiral-CT deutlich geringer sind als bei der konventionellen CT. Die vorgeschlagenen Referenzwerte sind für die Spiral-CT also zu hoch. Bei der Aufstellung von neuen Referenzwerten sollten daher die Dosiswerte für die Spiral-CT besondere Berücksichtigung finden. / Due to the high radiation dose to the patient in CT and the possible radiation risk it is important to determine and to optimize the patient dose. The determination of the patient dose is performed by calculation with the help of conversion factors or measurement mostly with the help of thermoluminescence dosemeters and tissue-equivalent anthropomorphic phantom. Problem in dose calculation occurs when machine specific conversion factors are not available. Problems in dose measurement are the very high cost of tissue-equivalent phantom, the difficulty in the handling of the phantom on the patient desk and the time consuming reading of the dosemeters. A possible solution is the use of computed tomography dose index (CTDI) and dose length product. These are two dose quantities that can be derived from measurements in simple cylindrical polymethylmetacrylate phantoms. CTDI can be provided by the manufacturer. According to own comparative examinations CTDI provides a useful value for the dose of organs, that lie completely within the examination region. The dose length product shows very good correlation with the effective dose, that is used to compare the supposed radiation risk from different examinations. It is useful for a simple and quick estimation of the effective dose when appropriate conversion factors are not provided. Possibilities to optimize the patient dose are reduction of the total mAs-product by increasing the pitch in spiral CT, low dose CT for some clinical questions and lead shielding of organs outside the examination region. A further possibility is the dose restriction. For this the Council Directive of 1997 of the European Union provides that diagnostic reference levels are established. In the Working Document of the European Commission CTDI and dose length product are proposed as reference dose quantities. The third quartile of the average dose values in all examined centers is used as reference dose values. Problem is , that the proposed reference dose values are derived from the results of an older survey on conventional CT machines in the late eighties. A topical survey performed by us in Berlin shows that the values for CTDI and dose length product are lower for spiral CT than for conventional CT. Therefore the proposed reference dose values are too high for spiral CT machines. In the establishment of new reference dose values particularly the dose values of spiral CT should be considered.

Esse trabalho apresenta uma nova proposta do algoritmo de médias não-locais (NLM - Non-Local Means) para a filtragem do ruído quântico de imagens mamográficas digitais adquiridas com dose de radiação reduzida. A redução nas doses de radiação tem como objetivo principal minimizar os riscos de indução ao câncer de mama causado pela exposição do paciente à radiação ionizante no momento do exame. No entanto, a qualidade da imagem mamográfica diminui com a redução da dose de radiação e o ruído predominante nesse caso é o ruído quântico, que segue a distribuição de Poisson e é dependente do sinal. Como o algoritmo NLM foi originalmente desenvolvido para filtragem de ruído Gaussiano independente do sinal, a proposta desse trabalho foi de adaptar o algoritmo NLM original de modo que ele se tornasse mais adequado para filtragem do ruído encontrado nas imagens mamográficas digitais. Nessa nova abordagem, chamada de Variance Map Non-local Means (VM-NLM), a filtragem do ruído quântico é realizada no próprio domínio da imagem, levando-se em conta a variância do ruído em cada pixel da imagem, já que o ruído é dependente do sinal. Com isso, elimina-se a necessidade de realizar uma estimativa precisa dos parâmetros do ruído para o uso de uma transformada de estabilização de variância (como a transformada generalizada de Anscombe), antes do processo de filtragem. Essa estimativa normalmente requer medidas preliminares no equipamento mamográfico, cujo acesso nem sempre é viável na prática. A proposta foi avaliada em três bancos de imagens mamográficas adquiridas com diferentes doses de radiação. As avaliações de desempenho foram realizadas comparando objetivamente a qualidade das imagens mamográficas obtidas com a dose padrão de radiação com as adquiridas com doses reduzidas, após a filtragem do ruído. Os resultados obtidos com o algoritmo proposto mostraram que ele produz imagens mamográficas mais nítidas e com melhor preservação de bordas e pequenos detalhes do que o algoritmo NLM original. / This work presents a new proposal from the non-local means algorithm (NLM - Non-Local Means) for filtering the quantum noise of digital mammography images acquired with reduced radiation dose. The reduction in radiation doses aims to minimize the risk of inducing breast cancer caused by patient exposure to ionizing radiation during the examination. However, the mammographic image quality decreases with the reduction of the radiation dose and the predominant noise in this case is the quantum noise, which follows the Poisson distribution and it is dependent of the signal. As the NLM algorithm was originally developed for filtering additive Gaussian noise, the purpose of this study was to adapt the original NLM algorithm so that it becomes more suitable for filtering the noise found in digital mammographic images. In this new approach, called Variance Map Non-local Means (VM-NLM), the filtering of the quantum noise is performed in the image domain, considering the noise variance in each pixel of the image, since the noise depends on the pixel value. Thus, it eliminates the need for an accurate estimate of the noise parameters for the use of a variance stabilization transform (such as generalized Anscombe Transformation) before the filtering process. This estimate typically requires preliminary measurements in the mammographic equipment, which is not always viable in clinical practice. The proposal was evaluated in three databases of mammographic images acquired with different radiation doses. Performance evaluations were conducted comparing objectively the quality of mammographic images acquired with standard radiation dose and with reduced doses, after filtering the noise. The results obtained with the proposed algorithm showed that it produces sharper mammographic images with better preservation of edges and small details than the original NLM algorithm.

Esse trabalho apresenta uma nova proposta do algoritmo de médias não-locais (NLM - Non-Local Means) para a filtragem do ruído quântico de imagens mamográficas digitais adquiridas com dose de radiação reduzida. A redução nas doses de radiação tem como objetivo principal minimizar os riscos de indução ao câncer de mama causado pela exposição do paciente à radiação ionizante no momento do exame. No entanto, a qualidade da imagem mamográfica diminui com a redução da dose de radiação e o ruído predominante nesse caso é o ruído quântico, que segue a distribuição de Poisson e é dependente do sinal. Como o algoritmo NLM foi originalmente desenvolvido para filtragem de ruído Gaussiano independente do sinal, a proposta desse trabalho foi de adaptar o algoritmo NLM original de modo que ele se tornasse mais adequado para filtragem do ruído encontrado nas imagens mamográficas digitais. Nessa nova abordagem, chamada de Variance Map Non-local Means (VM-NLM), a filtragem do ruído quântico é realizada no próprio domínio da imagem, levando-se em conta a variância do ruído em cada pixel da imagem, já que o ruído é dependente do sinal. Com isso, elimina-se a necessidade de realizar uma estimativa precisa dos parâmetros do ruído para o uso de uma transformada de estabilização de variância (como a transformada generalizada de Anscombe), antes do processo de filtragem. Essa estimativa normalmente requer medidas preliminares no equipamento mamográfico, cujo acesso nem sempre é viável na prática. A proposta foi avaliada em três bancos de imagens mamográficas adquiridas com diferentes doses de radiação. As avaliações de desempenho foram realizadas comparando objetivamente a qualidade das imagens mamográficas obtidas com a dose padrão de radiação com as adquiridas com doses reduzidas, após a filtragem do ruído. Os resultados obtidos com o algoritmo proposto mostraram que ele produz imagens mamográficas mais nítidas e com melhor preservação de bordas e pequenos detalhes do que o algoritmo NLM original. / This work presents a new proposal from the non-local means algorithm (NLM - Non-Local Means) for filtering the quantum noise of digital mammography images acquired with reduced radiation dose. The reduction in radiation doses aims to minimize the risk of inducing breast cancer caused by patient exposure to ionizing radiation during the examination. However, the mammographic image quality decreases with the reduction of the radiation dose and the predominant noise in this case is the quantum noise, which follows the Poisson distribution and it is dependent of the signal. As the NLM algorithm was originally developed for filtering additive Gaussian noise, the purpose of this study was to adapt the original NLM algorithm so that it becomes more suitable for filtering the noise found in digital mammographic images. In this new approach, called Variance Map Non-local Means (VM-NLM), the filtering of the quantum noise is performed in the image domain, considering the noise variance in each pixel of the image, since the noise depends on the pixel value. Thus, it eliminates the need for an accurate estimate of the noise parameters for the use of a variance stabilization transform (such as generalized Anscombe Transformation) before the filtering process. This estimate typically requires preliminary measurements in the mammographic equipment, which is not always viable in clinical practice. The proposal was evaluated in three databases of mammographic images acquired with different radiation doses. Performance evaluations were conducted comparing objectively the quality of mammographic images acquired with standard radiation dose and with reduced doses, after filtering the noise. The results obtained with the proposed algorithm showed that it produces sharper mammographic images with better preservation of edges and small details than the original NLM algorithm.

Evidence that radiation-related cardiovascular disease and second primary cancers can occur in cancer survivors following radiation therapy (RT) has emerged from several independent sources. Cardiotoxicity and second cancers are of particular concern for patients with good prognosis, such as those with Hodgkin lymphoma (HL). HL patients are among the youngest to receive RT, which means that those who are cured of their cancer have decades-long natural life-expectancies during which treatment-related long-term toxicities may cause years of excess morbidity or premature mortality. A considerable amount of research has been conducted to investigate the risk of radiation-related cardiotoxicity and second cancers. However, there are still substantial gaps in knowledge. It is therefore important to improve our understanding regarding these risks and develop treatment approaches and survivorship care to minimise their impact on patients' quality of life. In this thesis, I have investigated the risk of congestive heart failure (CHF) in a cohort of 2619 HL survivors and presented, for the first time, dose-response relationships for risk of CHF versus cardiac radiation doses. I also validated the radiation dosimetry method used to estimate the cardiac doses in this study as well as for other reconstruction methods, versus a gold standard based on the patients' own computed tomography scans. Additionally, I investigated what effect the dose reconstruction errors had on the dose-response relationships. I then focused on modern RT methods and specifically on proton RT. Based on published dose-response relationships (including that developed in this thesis) I predicted cardiovascular and second cancer risks for patients treated with advanced RT. This thesis has provided new knowledge in the study of late effects in HL patients who were treated decades ago as well as for patients treated more recently with advanced RT methods. The results here can be used to facilitate progress towards personalised RT in terms of choosing the appropriate RT method by integrating individualised risk prediction in advanced RT treatment planning. The research here provides the basis for further work towards evidence-based case selection for HL patients for the first NHS proton therapy centres in the UK, opening in 2018-2021.

Cone Beam Computed Tomography (CBCT) är en relativt ny modalitet att användas inom ortopedin till olika typer av skador och användningen håller på att öka. Författarna till denna studien har under skolgången endast i liten omfattning stött på denna modalitet, vilket gjorde att deras intresse för att lära sig mer om den var stort. Syftet med den här studien var att sammanställa vilka fördelar och nackdelar modaliteten har vid frakturutredning i extremiteter. Metoden som användes till den här studien var en allmän litteraturstudie, där fakta samlades in från artiklar i olika databaser och även i kurslitteratur. Kvalitetsgranskningen gjordes av båda författarna enligt ett kvalitetsgranskningsprotokoll som var specialutformat för att passa studien bra.  I analysen sammanställdes informationen från artiklarna och kategoriserades för att göra resultatet mer lättöverskådligt. Resultatet visade på att fler frakturer hittas med hjälp av CBCT:n än vad det görs med konventionell röntgen. Detta gällde särskilt scaphoideum-, karpalbens-, och handledsfrakturer. Den visade sig även vara ett hjälpmedel gällande bedömning av instabil eller stabil fotled efter en viss typ av fotledsfraktur. Magnetisk resonans (MR) visade sig var något bättre än CBCT:n på att detektera scaphoideumfrakturer. Frakturdetekteringsförmågan hos CBCT:n var likvärdig som med den hos Multi Detector Computed Tompography (MDCT). Stråldosen ifrån CBCT:n visade sig vara högre än vid konventionell röntgen, men mindre än stråldosen från MDCT:n. CBCT:n var även billigare att köpa in och underhålla än MDCT:n. CBCT:n visade sig ha en vanlig typ av artefakter, som var beam-hardening artefakter och rörelseartefakter. Författarna till denna studien tror att CBCT:n kan vara ett bra komplement till konventionell röntgen vid olika frakturer i extremiteter, men mer forskning behöver göras då området fortfarande är relativt nytt och informationen är begränsad. / Cone Beam Computed Tomography (CBCT) is a relatively new modality to be used in orthopedic for various types of injuries and the usage is increasing. The authors of this study have only encountered this modality a little bit during school, which meant that their interest in learning more about it was big. The purpose of this study was to compile the advantages and disadvantages of this modality in fracture examination in extremities. The method used for this study was a general literature study, where facts were collected from articles in different databases and also in literature. The quality review was done by both authors according to a quality audit protocol that was tailor-made to suit the study well.  In the analysis, the information was compiled from the articles and categorized to make the result more easy to understand. The result showed that more fractures were found using CBCT than conventional X-ray. This was especially true of scaphoidum, carpal, and wrist fractures. It also proved to be an aid in assessing unstable or stable ankle after a certain type of ankle fracture. Magnetic resonance (MR) proved slightly better than the CBCT to detect scaphoid fractures. The fracture detection capability of the CBCT was similar to that of Multi Detector Computed Tompography (MDCT). The radiation dose from the CBCT was found to be higher than in conventional X-rays, but less than the radiation dose from the MDCT. The CBCT was also cheaper to buy and maintain than the MDCT. The CBCT proved to have a common type of artifacts, such as beam-hardening artifacts and movement artifacts. The authors of this study believe that the CBCT may be a good complement to conventional x-ray in various fractures in extremities, but more research needs to be done as this area is still relatively new and the information is limited.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:42:07Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:42:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP