Accurate, cross-scanner assessment of in-vivo air density used to quantitatively assess amount and distribution of emphysema in COPD subjects has remained elusive. Hounsfield units (HU) within tracheal air can be considerably more positive than -1000 HU. With the advent of new dual-source scanners which employ dedicated scatter correction techniques, it is of interest to evaluate how the quantitative measures of lung density compare between dual-source and single-source scan modes. This study has sought to characterize in-vivo and phantom-based air metrics using dual-energy computed tomography technology where the nature of the technology has required adjustments to scatter correction. Anesthetized ovine (N=6), swine (N=13: more human-like rib cage shape), lung phantom and a thoracic phantom were studied using a dual-source MDCT scanner (Siemens Definition Flash. Multiple dual-source dual-energy (DSDE) and single-source (SS) scans taken at different energy levels and scan settings were acquired for direct quantitative comparison. Density histograms were evaluated for the lung, tracheal, water and blood segments. Image data were obtained at 80, 100, 120, and 140 kVp in the SS mode (B35f kernel) and at 80, 100, 140, and 140-Sn (tin filtered) kVp in the DSDE mode (B35f and D30f kernels), in addition to variations in dose, rotation time, and pitch. To minimize the effect of cross-scatter, the phantom scans in the DSDE mode was obtained by reducing the tube current of one of the tubes to its minimum (near zero) value. When using image data obtained in the DSDE mode, the median HU values in the tracheal regions of all animals and the phantom were consistently closer to -1000 HU regardless of reconstruction kernel (chapters 3 and 4). Similarly, HU values of water and blood were consistently closer to their nominal values of 0 HU and 55 HU respectively. When using image data obtained in the SS mode the air CT numbers demonstrated a consistent positive shift of up to 35 HU with respect to the nominal -1000 HU value. In vivo data demonstrated considerable variability in tracheal, influenced by local anatomy with SS mode scanning while tracheal air was more consistent with DSDE imaging. Scatter effects in the lung parenchyma differed from adjacent tracheal measures. In summary, data suggest that enhanced scatter correction serves to provide more accurate CT lung density measures sought to quantitatively assess the presence and distribution of emphysema in COPD subjects. Data further suggest that CT images, acquired without adequate scatter correction, cannot be corrected by linear algorithms given the variability in tracheal air HU values and the independent scatter effects on lung parenchyma.

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Bien que souvent assez consommatrice en temps de calcul, la méthode Monte Carlo est l'algorithme de calcul qui modélise au plus près la physique liée aux processus de dépôts d'énergie. L'idée est d'utiliser les calculs Monte Carlo dans le traitement quotidien du cancer par rayonnement pour rivaliser avec les systèmes de planification de traitement (TPS) existants dans le but de délivrer une dose absorbée à la tumeur pour des traitements spécifiques. Pour atteindre cet objectif, deux points ont été particulièrement étudiés au cours de cette thèse : la validation de la plate-forme de simulation GATE pour des applications en dosimétrie utilisant des électrons, une étude particulière est faite concernant les traitements de curiethérapie oculaire utilisant des applicateurs ophtalmiques de 106Ru/106Rh, et le déploiement des simulations GATE dans un environnement de grille pour réduire les temps de calcul très élevés de ces simulations.<br />Des points kernels de dose d'électrons mono-énergétiques et poly-énergétiques ont été simulés en utilisant la plate-forme GATE et comparés à d'autres codes Monte Carlo. Trois versions des packages de librairies ont été utilisées pour les comparaisons (5.2, 6.2 et 7.0). Les résultats montrent que l'implémentation de la diffusion multiple est responsable des différences observées entre les codes. Les simulations de traitements de curiethérapie oculaire comparées avec d'autres Monte Carlo et des mesures montrent un bon accord. La transcription des unités Hounsfield, à partir des données scanner sur l'anatomie du patient, en paramètres tissulaires est l'autre étude présentée pour une utilisation prochaine de GATE sur des images voxélisées pour la dosimétrie personnalisée. Les infrastructures des projets DataGrid puis d'EGEE ont été utilisées pour déployer les simulations GATE afin de réduire leur temps de calcul dans le but de les utiliser en routine clinique.<br />La méthode utilisée pour paralléliser les simulations GATE est la division du générateur de nombres aléatoires (RNG) en séquences indépendantes. Des tests de temps de calcul réalisés sur des bancs tests de grille montrent qu'un gain significatif est obtenu. Les fonctionnalités pour diviser, lancer et contrôler les simulations GATE sur une infrastructure de grille ont été implémentées sur le portail web GENIUS. Un premier prototype de ce portail est accessible à partir d'un centre hospitalier pour l'utilisation de la précision des algorithmes Monte Carlo de manière transparente et sécurisée pour des traitements de cancer de l'œil.

Antecedentes: Las rehabilitaciones mediante prótesis de carga inmediata son una práctica habitual en los últimos años con altas tasas de éxito. No obstante en la literatura la mayoría de estudios clínicos se realizan en mandíbula debido a la mejor cualidad del hueso receptor respecto al maxilar. Estas peores características del maxilar obligan a buscar implantes que en su diseño macrométrico nos proporcionen mayor estabilidad primaria así como nuevos tipos de superficies que nos proporcionen una más rápida formación de hueso y estabilidad secundaria. Objetivo: .Analizar el comportamiento clínico de dos implantes dentales con las mismas características estructurales (macroestructura) y la microtopografía de las superficies diferentes, uno con microrugosidades (OsseoTite®) y otro con las mismas microrugosidades más la adición de nanocristales de fosfato cálcico (NanoTite®), ambos sometidos a carga inmediata en el maxilar edéntulo. Material y métodos: Se trata de un estudio controlado y aleatorizado a doble ciego. Tras el screening, se realizó el estudio del TAC para cirugía guiada (Simplant®) Insertándose 36 implantes en maxilar,que fueron cargados inmediatamente, repartidos en seis pacientes. Fueron descartados cuatro pacientes por no presentar la estabilidad primaria inicial requerida por el protocolo del estudio.Se realizaron las mediciones de la estabilidad de los implantes (ISQ) en el momento de la inserción, a los tres meses y a los tres años mediante el Ostell Mentor®, así como radiografías a los 0, 3, 12, 24 y 36 meses. Resultados: Al analizar la interacción de los valores del ISQ de ambas superficies en el momento de la inserción de los implantes y a los tres meses, obsevamos diferencias estadisticamente significativas p=0.0084 entre ellas, mientras la superficie control presenta una disminución del ISQ, la superficie estudio presenta un aumento del mismo, igualándose dicho valores a los tres años.Al comparar los valores de las Unidades Hounsfield con la calidad ósea obtenemos un p valor =0,00004943 lo que nos indica una diferencia estadísticamente significativa registrando valores mayores de la densidad ósea en huesos tipo 2 que los obtenidos en hueso tipo 3.Al analizar los valores obtenidos de las diferentes calidades óseas, en relación con la estabilidad de los implantes, independientemente de la superficie, obtenemos diferencias estadísticamente significativas p=0,0064, observándose valores mayores del ISQ en huesos tipo 2 que los obtenidos en hueso tipo 3 independientemente de la superficie. No así si los analizamos la interacción diferenciando las superficies.Al analizar la relación entre el torque de inserción y la estabilidad primaria de los implantes sin diferenciar el tipo de superficie, si obtenemos diferencias estadísticamente significativas p=0,0166 encontrándose una relación directa entre el torque de inserción y la estabilidad primaria obtenida.No así cuando comparamos el torque de inserción con el tipo de superficie de los implantes.Por último si relacionamos el torque de inserción con las diferentes calidades óseas obtenemos un p valor de 0,000011236, lo que nos indica que si hay diferencias estadísticamente significativas entre la calidad ósea y el torque al insertar el implante, obteniendose valores mayores en los implantes insertados en hueso tipo dos que los insertados en hueso tipo 3. Conclusión: Para poder realizar una carga inmediata en huesos de menor densidad, necesitamos superficies de implantes que nos favorezcan una rápida curación. En este estudio los valores obtenidos de estabilidad a los tres meses en la superficie tratada con nanocristales de fosfato cálcico son superiores a los de la superficie control, por lo que son una opción a tener en cuenta a la hora de planificar una carga inmediata en huesos de poca calida ósea, aunque se necesitan más estudios clínicos para autentificar este estudio.