Quality control programs in nuclear medicine include verifying the efficiency of all equipment used for diagnosis and therapy, including scintillation cameras. To that end, we have developed and evaluated the performance of four phantom kidneys two static anthropomorphic, one semi-dynamic, and one dynamic to acquire static and dynamic renal scintigraphic images. The static anthropomorphic phantoms were used to characterize and evaluate the response of the processing system for different concentrations of radionuclides through static renal scintigraphy images (99mTc-DMSA), obtained with posterior, right posterior oblique, left posterior oblique, and anterior incidences. The static phantoms were made in two ways; one was made of acrylic from a mold of a pair of human kidneys preserved in formalin, and the second was built with acrylonitrile butadiene styrene (ABS), in a 3D printer using the Slicer program, based on a computed tomography (CT) of the thorax, using the Slicer program. The semi-dynamic and dynamic phantoms were constructed to characterize and evaluate images of dynamic renal scintigraphy. In the semi-dynamic phantom, the injection of radiotracer was performed manually, whereas in the dynamic phantom, the radiotracer was automatically injected through an injector system. With the semi-dynamic phantom, it was possible to analyze the formation of a renogram with normal renal scintigraphic appearance using an imaging system. The simulations obtained from the dynamic phantom simulator enabled studies of normal renal scintigraphy and four other forms of renograms. The static anthropomorphic phantom kidneys proved to be efficient for use in evaluations of varying concentrations of radionuclides. The dynamic phantom kidney was useful for analysis of scintigraphic images and obtaining different pathways for elimination of the radioisotope, allowing for analysis of different renograms. Therefore, the new kidney phantoms would be useful for quality control of image processing systems in renal scintigraphy. / Um programa de controle de qualidade em serviços de medicina nuclear abrange a verificação da eficiência de todos os equipamentos utilizados para diagnóstico e terapia, incluindo a câmara de cintilação. Nesse trabalho, desenvolvemos e avaliamos o desempenho de quatro objetos simuladores renais: dois antropomórficos estáticos, um semidinâmico e outro dinâmico para aquisição de imagens cintilográficas renais estáticas e dinâmicas. Os objetos simuladores antropomórficos estáticos foram utilizados para caracterizar e avaliar a resposta do sistema de processamento para diferentes concentrações de radionuclídeos por meio de imagens de cintilografia renal estática (DMSA-99mTc), obtidas com incidências posteriores (POST), oblíqua posterior direita (OPD), oblíqua posterior esquerda (OPE) e anterior. Os objetos simuladores estáticos foram confeccionados de duas formas distintas: o primeiro foi feito de acrílico a partir de molde de um par de rins humano, conservados em formol, e o segundo foi construído de acrilonitrilabutadieno estireno (ABS) em uma impressora 3D, a partir de uma tomografia computadorizada (TC) de tórax, utilizando o programa Slicer. Foram construídos dois objetos simuladores para caracterizar e avaliar imagens da cintilografia renal dinâmica, o primeiro, semidinâmico, em que a injeção do radiotraçador foi realizada de forma manual, e um segundo objeto simulador dinâmico, com injeção automática do radiotraçador, através de um sistema injetor. Com o objeto simulador semidinâmico foi possível analisar a resposta do sistema de processamento de imagens para a forma de renograma com aspecto cintilográfico renal normal. O objeto simulador dinâmico possibilitou estudos simulados de cintilografia renal normal e de outras quatro formas de renogramas. Os novos objetos simuladores estáticos antropomórficos renais se mostraram eficientes para uso em avaliações de variação de concentrações de radionuclídeos e para análise das imagens cintilográficas e obtenção de diferentes formas de eliminação do radioisótopo, permitindo a análise de diferentes renogramas. Portanto, os novos objetos simuladores renais são eficientes para uso em controle de qualidade de cintilografias renais e sistemas de processamento de imagens.

The dosimetry of ionizing radiation is essential to procedures could be taken in order to maximize the beneficial effects that the use of such radiation can offer to society, as well as minimize damage from such radiation. As a result, different materials detectors have been proposed in the literature for use in personal and environmental dosimetry. Thermoluminescent detectors are widely used in these dosimetric procedures. The motivation of this work was to produce crystals of CaSO4 doped with unusual elements such as europium (Eu) and silver (Ag), including in the form of nanoparticles, prepared by an adaptation of the method developed by Yamashita (1971). The interest in the production of these materials was to investigate other methods of producing thermoluminescent materials. In the new growth route, the crystals were produced from calcium carbonate (CaCO3), by incorporating the dopants (Eu2O3 or Ag2O3) in a solution of sulfuric acid. Silver nanoparticles Ag(NP) were obtained through a synthesis route called polyol method, which is based on the reduction of Ag ions in a polyalcohol, in this case the ethylene glycol. The composites were obtained from the mixture of the base compound and glass or Teflon. The thermally stimulated exoeletronic emission of the new materials was investigated. Thermoluminescent characteristics as linearity, reproducibility, energy dependence, minimum detectable dose, fading and kinetics order were evaluated. The composites showed TL emission glow curves with a single peak centered around 200 ° C for samples containing Teflon and 230 ° C for samples with addition of glass. The new routes for the preparation of dosimeters were shown to be viable, being the dosimeter based on calcium sulfate doped with europium and silver nanoparticles (CaSO4:Eu,Ag(NP)), which provides the most intense TL emission between the preparations studied, being linear, reproducible, with low fading and low detection limit. / A dosimetria das radiações ionizantes é essencial para que procedimentos possam ser tomados com o objetivo de maximizar os efeitos benéficos que o uso dessas radiações pode oferecer à sociedade, assim como minimizar os danos decorrentes de tais radiações. Em decorrência disso, diferentes materiais detectores têm sido propostos na literatura para o emprego em dosimetria pessoal e ambiental. Detectores termoluminescentes têm larga utilização nesses procedimentos dosimétricos. A motivação deste trabalho foi produzir cristais de CaSO4 dopados com elementos não usuais como o európio (Eu) e a prata (Ag), inclusive na forma de nanopartículas, preparados por meio de uma adaptação do método desenvolvido por Yamashita (1971). O interesse na produção desses materiais foi o de investigar outras metodologias de produção de materiais termoluminescentes. Pela nova rota de crescimento, os cristais foram produzidos a partir do carbonato de cálcio (CaCO3), incorporando-se os dopantes (Eu2O3 ou Ag2O) numa solução de ácido sulfúrico. As nanopartículas de prata Ag(NP) foram obtidas através da rota de síntese chamada de método poliol, que se baseia na redução de cátions Ag em um poliálcool, neste caso o etileno glicol. Os compósitos foram obtidos a partir da mistura do composto base e da adição eletiva de vidro ou Teflon. A emissão exoeletrônica termicamente estimulada dos novos materiais produzidos foi investigada. Características termoluminescentes como linearidade, reprodutibilidade, dependência energética, dose mínima detectável, desvanecimento e ordem cinética foram avaliadas. Os compósitos apresentaram curvas de emissão TL com um único pico, centrado em torno de 200°C para as amostras contendo Teflon e 230°C para as amostras com adição de vidro. As novas rotas de preparação dos dosímetros termoluminescentes mostraram-se viáveis, sendo o dosímetro à base de sulfato de cálcio dopado com európio e nanopartículas de prata (CaSO4:Eu,Ag(NP)) o que apresenta a emissão TL mais intensa entre as preparações estudadas, sendo linear, reprodutível, com baixo desvanecimento e baixo limite inferior de detecção.

Os tecidos ósseos alógenos são utilizados nas cirurgias de reconstrução ortopédicas e odontológicas. O número crescente de transplantes de ossos na última década beneficia diversos pacientes. Os profissionais dos Bancos de Tecidos utilizam protocolos que reduzem os riscos de transmissão de doenças infectocontagiosas, entretanto, não eliminam esta possibilidade. Portanto, é importante que tecidos sejam esterilizados por um método eficaz, sendo usualmente aplicada a radiação ionizante. Porém, a radiação ionizante pode acarretar alterações estruturais e biológicas nos ossos em relação à dose. O objetivo deste trabalho foi estudar os efeitos da aplicação da radiação gama e de feixe de elétrons, nas doses de 15 kGy, 25 kGy e 50 kGy nos tecidos ósseos desmineralizados preservados liofilizados ou congelados e avaliar as possíveis alterações no colágeno, na concentração de proteínas totais, BMP-2 e BMP-7. Para tanto foram utilizadas as técnicas de espectroscopia Raman, Bradford e ELISA. Foram utilizadas 5 diáfises de femur humano e parte das amostras foram desmineralizadas. As proteínas ósseas foram extraídas e quantificadas. Com os resultados da espectroscopia Raman, observamos que a eficiência da desmineralização foi de 85 a 90% porém com alterações na estrutura do colágeno. Alterações também foram observadas nos ossos congelados e irradiados nas doses de 25 kGy e 50 kGy. Nos resultados da quantificação de proteínas totais e específicas, ocorreram diminuições gradativas das concentrações médias das proteínas em relação à dose de radiação nos grupos estudados. Nas doses de radiação usualmente aplicadas aos tecidos ósseos, 15 kGy ou 25 kGy, as reduções nas concentrações das BMP-2 e BMP-7, foram menores que 20%. As reduções na dose de 50 kGy foram entre 27% a 53%, sendo influenciadas pelo tipo de radiação e pelo tipo de preservação dos ossos. / Allogenic bone tissues are used in orthopedic and dental reconstructive surgery. The growing number of bone transplants in the last decade benefits many patients. The professionals of Tissue Banks use protocols that reduce the risk of transmission of infectious diseases, however do not eliminate this possibility. Therefore, it is important that tissues are sterilized by an effective method, usually being applied ionizing radiation. However, ionizing radiation can cause structural and biological changes in the bones relative to the dose. The objective of this work was to study the effects of the application of gamma radiation and electron beam at doses of 15 kGy, 25 kGy and 50 kGy in the bone tissues demineralized preserved freeze-dried or frozen and to evaluate possible changes in collagen, the protein concentration total, BMP-2 and BMP-7. For both Raman spectroscopy techniques, Bradford and ELISA were used. They used 5 diaphyses human femur and part of the samples was demineralized. Bone proteins were extracted and quantified. With the results of Raman spectroscopy, we found that the efficiency of demineralization was 85-90% but with changes in the structure of collagen. Changes were also observed in frozen and irradiated bone at doses of 25 kGy and 50 kGy. The results of quantification of total and specific proteins, there were gradual decreases in average concentrations of proteins in relation to radiation dose in both groups. In the radiation doses usually applied to the bone tissue (15 kGy and 25 kGy) reductions in concentrations of BMP- 2 and BMP-7, were lower than 20%. The reductions at a dose of 50 kGy were between 27% to 53%, being influenced by the type of radiation and the kind of preservation of the bones.

Este estudo teve como objetivo analisar dentina e esmalte irradiados com diferentes doses de radiação ionizante com raios-x (20, 40 e 70Gy), através da microdureza, morfologia superficial, conteúdo mineral e resistência de união com adesivo de condicionamento total de 2 etapas (Adper Single Bond 2) e um novo sistema adesivo, universal, com a técnica auto-condicionante (Universal Single Bond). Oitenta e quatro terceiros molares humanos foram cortados, separados e preparados para cada ensaio. Para os ensaios de microdureza e microcisalhamento as amostras foram incluídas em resina acrílica e polidas. Para a microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectrometria de energia dispersiva de raios-x (EDS), as amostras foram fixadas em solução de glutaraldeído 3%, lavadas em solução de cacodilato 0,1M e desidratadas em álcool etílico crescente. A microdureza (n=30) foi realizada pré e pós-radioterapia, com força de 50gf em esmalte cervical, médio e oclusal e 25gf em dentina profunda, média e rasa, por 30s. As amostras para o microcisalhamento foram divididas em 4 grupos (n=20) e 2 subgrupos (n=10) conforme o sistema adesivo. Foram construídos 3 corpos de prova cilíndricos com 1mm de diâmetro e altura em cada amostra. O teste de microcisalhamento foi realizado em máquina de ensaio universal com velocidade de 1mm/min. Os resultados indicam perda de propriedade de microdureza apenas em esmalte cervical em todas as três doses (20Gy pré-radioterapia: 298,04±11,80 e pós-radioterapia: 294,36±16,68; 40Gy pré-radioterapia: 285±19,45 e pósradioterapia: 275,3±36; 70Gy pré-radioterapia: 291,98±16,51 e pós-radioterapia: 283,68 ± 21,64) e em dentina em todas as profundidades (profunda: 20Gy préradioterapia: 57,79±1,96; pós-radioterapia: 55,37±1,30; 40Gy pré-radioterapia: 57,31±1,76; pós-radioterapia: 55,83±1,63; 70Gy não apresentou alterações; média: 20Gy pré-radioterapia: 58,05±1,79; pós-radioterapia: 55,36±1,20; 40Gy préradioterapia: 57,87± 2,04; pós-radioterapia: 55,65 ± 2,48; 70Gy não apresentou alterações; rasa: 20Gy pré-radioterapia: 56,60±12,17; pós-radioterapia: 55,18±2,57; 40Gy pré-radioterapia: 57,36±2,78; pós-radioterapia: 55,18± 2,57; 70Gy préradioterapia: 55,08±1,94; pós-radioterapia: 54,72±2,57). O teste de microcisalhamento não apresentou diferença significativa entre grupo controle e as 3 doses, tanto para esmalte (p=0,325) como para dentina (p=0,719), apresentando o adesivo Universal Single Bond, em dentina, a resistência de união mais satisfatória. A análise de padrão de fratura para dentina, indicou um maior número de rupturas coesivas em dentina na dose 70Gy quando comparada ao grupo controle. Em esmalte prevaleceram as fraturas do tipo adesivas. As eletromicrografias apresentaram alterações apenas em esmalte na dose 70Gy, com prismas de esmalte mais curtos e arredondados. O EDS mostrou que o conteúdo mineral permaneceu intacto em ambos substratos. Dentro das limitações de um estudo in vitro, conclui-se que a radiação ionizante apresenta maior interação preferencialmente em dentina, no entanto, o EDS mostra não haver modificação no conteúdo mineral em ambos substratos. Existe uma diminuição da microdureza em dentina, porém as alterações não são suficientes para interferir na resistência de união dos substratos irradiados, que mostraram resultados mais satisfatórios com o sistemas adesivos universal, utilizando-se a técnica auto-condicionante. / The aim of this study was to evaluate the effects of different doses (20Gy, 40Gy and 70Gy) of ionizing radiation with x-rays in the microhardness, superficial morphology, mineral content and bonding effectiveness with a 2 steps all-etch adhesive (Adper Single Bond 2) and the new generation of adhesive, the universal adhesive system, (Universal Single Bond), using the self-etch technique. Eighty-four third molars were cutted, separed and prepared for each assay. For the microshear-bond and microhardness the samples were included in acrylic resin and then polished. For the scanning electron miscroscopy (SEM) and energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS), the samples were fixated in a 3% glutaraldehyde solution, washed in 0,1M cacodylate solution and dehydrated in increscent concentrations of ethyl alcohol. The microhardness (n=30) was held pre and post radiotherapy with 50gf on cervical, middle and occlusal enamel and 25kg on superficial, middle and deep dentin, both cases with 30s. The microshear-bond was divided in 4 groups (n=20) and 2 subgroups (n=10) according to the adhesive system. Three cylinders were built with 1mm in diameter and heigh in every sample. The assay were accomplished at an universal testing machine with 1mm/min. Results indicate loss of microhardness properties only in cervical enamel at all 3 doses (20Gy pre-radiotheraphy: 298,04 ± 11,80 and post-radiotherapy: 294,36 ± 16,68; 40Gy pre-radiotherapy: 285 ± 19,45 and post-radiotherapy: 275,3 ± 36; 70Gy pre-radiotherapy: 291,98 ± 16,51 and post-radiotherapy: 283,68 ± 21,64) and in all dentin depths (deep: 20Gy preradiotherapy: 57,79 ± 1,96; post-radiotherapy: 55,37 ± 1,30; 40Gy pre-radiotherapy: 57,31 ± 1,76; post-radiotherapy: 55,83 ± 1,63; 70Gy showed no alteration; Middle: 20Gy pre-radiotherapy: 58,05 ± 1,79; post-radiotherapy: 55,36 ± 1,20; 40Gy preradiotherapy: 57,87 ± 2,04; post-radiothetrapy: 55,65 ± 2,48; 70Gy showed no alteration; Superficial: 20Gy pre-radioterapia: 56,60 ± 12,17; post-radiotrapia: 55,18 ± 2,57; 40Gy pre-radiotherapy: 57,36 ± 2,78; post-radiotherapy: 55,18 ± 2,57; 70Gy pre-radiotherapy: 55,08 ± 1,94; post-radiotherapy: 54,72 ± 2,57). The microshearbond test did not show significant difference between the control group and the 3 doses, both enamel (p=0.325) and dentin (p=0.719), showing better bonding with Universal Single Bond adhesive in dentin. The fracture pattern analysis indicated a larger number of cohesive failure in dentine with the 70Gy dose when compared with control group. The micrographs showed changes only on enamel at 70Gy dose, with shorter and rounder prisms. EDS test indicated no changes in mineral content for both substrates. Knowing the limitations of an in vitro study, it were concluded that ionizing radiation shows deleterious effects preferentially in dentin, probably due to it\'s high organic content, since EDS showed no modifications both enamel and dentin. There is a reduction in microhardness on dentin, but the changes are not enough to interfere at bonding properties of irradiated substrates, showing better results when used the universal adhesive with the self-etch techniques.

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The defined study area is the central region of Goiânia, or the Sanitary Districts of Campinas-Centro and Sul, in which are the seven major accident sources of contamination with Cesium 137, and also, as shown by previous study, the majority of new cases of breast cancer (60,43 %). We used the geographical division of the city in census tracts and health districts. The data collection was divided in two stages: the first, for the survey of radiometric measurements, and the second, for identifying the addresses of women diagnosed with breast cancer. The radiometric survey occurred between 2010 and 2014, in which was used an environmental gamma radiation mobile measuring system. This system was composed by a high-sensitivity detector coupled to a Global Positioning System (GPS) and a microcomputer. The assembly was installed on a motor vehicle so that the height of the detector is found at one meter from the ground, and programmed to obtain a measurement of the doses absorbed in the air rate each second. The data collected were: doses absorbed in the air rate, geographical coordinates, altitude, date and time of acquisition. From Mobisys software, files were generated and from ArcGIS 10.0 platform, geospatial assessment survey through the elaboration of thematic maps and geospatial analysis statistics. The annual averages of effective doses and collective effective doses were estimated from the rate of doses absorbed in air collected by the system and the resident population in the census tracts. The second stage begun from the data collection at the Registry of Goiânia’s Population Based Cancer (RCBPGO), in which were identified addresses of women diagnosed with breast cancer between 2001 and 2010. Part of the data was geographically referenced and using census data were estimated and compared the annual averages of crude rates of incidence. The spatial correlation of groups (clusters) of new cases has been verified, through the Moran index, and from geographically referenced radiometric measurements obtained in the previous step, the correlation between the incidence of breast cancer and ionizing radiation levels was assessed by unconditional linear regression. The results were presented in two papers. In the first, radiometric surveys were conducted in 1.405 of the 1.636 (85,9%) census tracts sectors that make up the seven Sanitary Districts in the city of Goiânia. In total 197.811 geographically referenced measures of the absorbed dose rate in the air were made, with a average of 29,85 ± 7,47 and amplitude from 9,17 to 629,88 nGy/h. From these values were estimated the average of annual effective dose and collective effective dose for outdoor environments, with values of 0,036 ± 0,003 mSv/year and 28,51 ± 11,68 man.mSv/year, respectively. The levels of exposure to external gamma radiation, found in the city of Goiânia 28 years after the radiological accident with Cesium- 137, are compatible with the values estimated by UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation). And the value of the annual average of effective dose in Goiânia, is lower than in other places in Brazil, which have only "background" of natural radiation outdoors. The results obtained in this study indicate that the dosimetric situation in Goiânia does not present undue risk to people and the environment. In the second article, were identified 4.105 new cases of breast cancer, 2.233 in the study area and 1.286 (57,59%) of these geographically referenced. The annual average values of crude rates of incidence, considering the total numbers of cases and geographically referenced presented in the study area are, respectively, 102,91 and 71,86 new cases per 100.000 women. The crude rate of incidence in Goiânia was 66,59 cases per 100.000, while in the study area was 102,91 cases per 100.000 and, outside the area, 46,86 cases per 100.000. These values are within the range of average values presented by other Brazilian capitals, which is 130,99 cases per 100.000 in Porto Alegre-RS, and 20,04 cases in Macapá-AP, and the national average in the capital of 79,37 cases per 100.000 women. The cluster analysis showed a slight spatial correlation of crude rates of breast cancer incidence in three small sets of census tracts, far from the accident sources of contamination with Cesium-137. The scatter plot points and the R² value didn’t indicate any association between the crude rates of incidence and radiometric measurements. This study supports the hypothesis that ionizing radiation levels to which women living in Goiânia are exposed, are not associated with the emergence of new cases of breast cancer. / A radiação ionizante tem sido citada como um dos fatores de risco para o incremento da incidência de câncer de mama, como demonstrado, em estudos após explosões nucleares. No final de 1987, ocorreu em Goiânia o maior acidente radiológico em área urbana do mundo, que causou preocupação quanto à possibilidade de aumento das taxas de incidência de neoplasias induzidas por radiação. A presente pesquisa tem como objetivo avaliar se a exposição à radiação ionizante gama ambiental externa a qual as mulheres estão submetidas pode ser associada à incidência de câncer de mama em Goiânia. A região central de Goiânia, compreendida pelos Distritos Sanitários Campinas-Centro e Sul, que abriga os sete principais focos de contaminação do acidente com o Césio-137, e também, conforme estudo anterior, a maioria dos casos novos de câncer de mama (60,43%), foi definida como área de estudo. Utilizou-se a divisão geográfica da cidade em setores censitários e Distritos Sanitários. A coleta de dados foi dividida em duas etapas: a primeira, para levantamento das medidas radiométricas e a segunda, para identificação dos endereços das mulheres diagnosticadas com câncer de mama. O levantamento radiométrico ocorreu entre 2010 e 2014, tendo sido utilizado um sistema móvel de medição de radioatividade gama ambiental. Esse sistema era constituído por um detector de alta sensibilidade, acoplado a um Global Positioning System (GPS) e a um microcomputador. O conjunto foi instalado em um veículo automotor de forma que a altura do detector se encontrasse a um metro em relação ao solo e configurado para realizar medidas de taxa de dose absorvida no ar a cada segundo. Os dados coletados foram: taxa de dose absorvida no ar, coordenadas geográficas, altitude, data e hora da aquisição. A partir do software MobiSys, foram gerados arquivos e a partir da plataforma ArcGIS 10.0, foi realizada a avaliação geoespacial do levantamento por meio da elaboração de mapas temáticos e análises estatísticas geoespaciais. As médias anuais da dose efetiva e dose efetiva coletiva foram estimadas a partir da taxa de dose absorvida no ar coletada pelo sistema e a população residente no setor censitário. A segunda etapa se deu a partir do Registro de Câncer de Base Populacional de Goiânia (RCBPGO) através do qual foram identificados endereços de mulheres diagnosticadas com câncer de mama no período entre 2001 e 2010. Parte dos dados foi geograficamente referenciada e utilizando informações censitárias foram estimadas e comparadas médias anuais de taxas brutas de incidência. Foi verificada a correlação espacial de grupamentos (clusters) de casos novos, através do índice de Moran e a partir de medidas radiométricas geograficamente referenciadas, obtidas na etapa anterior, foi avaliada a correlação entre a incidência de câncer de mama e os níveis de radiação ionizante, através de regressão linear incondicional. Os resultados foram apresentados em dois artigos científicos. No primeiro, dos 1.636 setores censitários que compõem os sete Distritos Sanitários do município de Goiânia, foram realizados levantamentos radiométricos em 1.405 destes (85,9%). No total foram 197.811 medidas geograficamente referenciadas da taxa de dose absorvida no ar com média de 29,85 ± 7,47 e amplitude de 9,17 a 629,88 nGy/h. A partir desses valores foram estimadas as médias anuais da dose efetiva e dose efetiva coletiva para ambientes ao ar livre, com valores de 0,036 ± 0,003 mSv/ano e 28,51 ± 11,68 homem.mSv/ano, respectivamente. Os níveis de exposição à radiação gama terrestre externa, encontrados na cidade de Goiânia, 28 anos após o acidente radiológico com o Césio- 137, são compatíveis com os valores estimados pelo UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation). E o valor da média anual da dose efetiva em Goiânia, é menor do que em outras localidades no Brasil, que apresentam apenas “background” de radiação natural ao ar livre. Os resultados obtidos, neste estudo, indicam que a situação dosimétrica em Goiânia não apresenta risco indevido para a população e o meio ambiente. No segundo artigo, foram identificados 4.105 casos novos de câncer de mama, sendo 2.233, na área de estudo e destes, 1.286 (57,59%) geograficamente referenciados. Os valores de médias anuais de taxas brutas de incidência considerando os números totais de casos e os geograficamente referenciados, apresentaram na área de estudo, respectivamente 102,91 e 71,86 casos novos por 100 mil mulheres. A taxa bruta de incidência em Goiânia foi de 66,59 casos por 100 mil, enquanto na área de estudo foi de 102,91 casos por 100 mil e fora desta, 46.86 casos por 100 mil. Estes valores se encontram dentro do intervalo dos valores médios apresentados pelas demais capitais brasileiras que é de 130,99 casos por 100 mil em Porto Alegre-RS e 20,04 casos em Macapá-AP e a média brasileira nas capitais de 79,37 casos por 100 mil mulheres. A análise de clusters apresentou discreta correlação espacial de taxas brutas de incidência de câncer de mama, em três pequenos conjuntos de setores censitários, distantes dos focos de contaminação do acidente com o Césio-137. O gráfico de dispersão dos pontos e o valor de R2 não indicou qualquer associação entre as taxas brutas de incidência e medidas radiométricas. Este estudo reforça a hipótese de que os níveis de radiação ionizante aos quais as mulheres residentes em Goiânia estão expostas, não estão associados ao surgimento de casos novos de câncer de mama.

O objetivo deste trabalho foi propor, caracterizar e avaliar, por meio de simulações computacionais, um sistema de detecção de um tomógrafo PET (Positron Emission Tomography) dedicado para pequenas regiões. Os principais fatores considerados para a modelagem do sistema foram: resolução energética, resolução espacial, sensibilidade de detecção e custo do sistema. O pacote GATE (Geant4 Application for Tomographic Emission), baseado no código de transporte de radiação Geant4, foi escolhido para as simulações. Como forma de acompanhar os avanços da tecnologia PET, o tomógrafo Q-PEM/DoPET, da Universidade de Pisa - Itália, foi simulado e um modelo óptico analítico foi proposto para comparação entre os resultados simulados e experimentais. Assim, a utilidade do modelo óptico foi demonstrada, pois o mesmo evita o tempo de computação excessivamente longo de uma simulação com os processos ópticos do GATE ativados. Foi feita a caracterização de um bloco detector que consiste de um cristal cintilador monolítico acoplado a uma matriz de fotodetectores, baseados na tecnologia das fotomultiplicadoras de silício. A posição da interação do fóton gama dentro do cristal foi determinada usando um método baseado na estimativa de parâmetros de um modelo que descreve a distribuição da intensidade dos sinais dos fótons ópticos coletados pela matriz de fotodetectores, de acordo com o local da interação. O método possui a capacidade de determinação da profundidade da interação dentro do cristal, o que diminui consideravelmente os erros de paralaxe. O bloco detector proposto também pode ter aplicação em outras áreas da física e afins que fazem uso da instrumentação nuclear e que necessitam de detectores sensíveis à posição. Foi proposto um sistema de detecção para um tomógrafo PET com aplicação na Mamografia por Emissão de Pósitrons - PEM (Positron Emission Mammography). O conceito proposto tem o potencial para aperfeiçoar a capacidade da tecnologia PET de visualizar, quantificar e caracterizar tumores de mama. O tomógrafo foi avaliado, onde os parâmetros de desempenho para uma fonte pontual de 22Na no centro do campo de visão e distância entre planos detectores de 10 cm foram: resolução energética em 511 keV de 12,1(3)%, resolução espacial 3D de 1;34(1) x 1;26(1) x 2;04(2)mm3 e sensibilidade de detecção de 8(1)%. Os resultados mostram que o conceito proposto possui desempenho compatível aos tomógrafos já existentes, além de ter um custo menor, por ser baseado em cristais cintiladores monolíticos. / The aim of this work was to propose, to characterize and to evaluate, by means of computational simulations, a detection system of a dedicated PET (Positron Emission Tomography) tomograph. The main factors considered for the system modeling were: energetic resolution, spatial resolution, detection sensitivity and system cost. The package GATE (Geant4 Application for Tomographic Emission), based on Geant4 radiation transport code, was chosen for the simulations. To follow the advances on PET technology, the Q-PEM/DoPET tomograph, from University of Pisa - Italy, was simulated and an analytical optical model was proposed for comparison between simulated and experimental results. Thus, the usefulness of the optical model was demonstrated, since it avoids the excessively long computation time when activating the optical processes in GATE. A block detector made of a monolithic scintillator crystal coupled to a photodetector array based on silicon photomultiplier technology was characterized. The interaction position of gamma radiation inside the crystal was determined using a method based on estimating parameters of a model which describes the signal distribution of the optical photons collected by the photodectetor array. The method has the ability of determining the depth of interaction inside the crystal, which decreases considerably parallax errors. The proposed block detector also can be used in other applications of nuclear instrumentation that require sensitive position detectors. A detection system of a PET tomograph was proposed to be applied in Positron Emission Mammography - PEM. The proposed design has the potential to improve the PET ability to visualize, quantify and characterize breast tumors. The tomograph performance was evaluated and the following parameters were obtained from an acquisition of a 22Na point source in the center of the field view and for a distance of 10 cm between the detector planes: energy resolution at 511 keV of 12,1(3)%, 3D spatial resolution of 1;34(1) x 1;26(1) x 2;04(2)mm3 and detection sensitivity of 8(1)%. The results show that the performance of the proposed design is similar to existing tomographs, in addition to have a lower cost due to the employment of monolithic crystals.

Les glioblastomes (GBMs) sont des tumeurs cérébrales au pronostic défavorable. La résistance aux thérapies actuelles et la rechute des GBMs pourraient être due à l'existence de cellules aux propriétés souches. L'objectif de ma thèse a été la caractérisation des cellules souches de GBMs (CSGs) isolées à partir de tumeurs. L'analyse du profil souche et de pluripotence des CSGs a montré qu'elles sont maintenues dans un état souche par SOX2 et que COL1A1 et IFITM1 peuvent être des cibles thérapeutiques potentielles. L'étude de la radiosensibilité des CSGs à travers l'analyse des courbes de clonogénicité a mis en évidence deux groupes dont un «atypique» pouvant être composé de sous-populations de cellules aux radiosensibilités différentes qu'il conviendra de caractériser. L'étude de la réparation a mis en évidence deux autres groupes dont un ayant un fort potentiel de réparation qui exprime plus fortement le gène RAD51 après irradiations. Le traitement par un inhibiteur spécifique de RAD51 ralentirait la capacité de réparation de ces cellules. Malgré cette hétérogénéité, l'inhibition de la voie Hedgehog (HH) par un vecteur glucuronylé de la cyclopamine, activé par le microenvironnement tumoral, inhibe la prolifération et l'auto-renouvellement des CSGs in vitro et ralentit la croissance tumorale in vivo. La voie HH semble être une cible thérapeutique intéressante commune à toutes les CSGs. Néanmoins, il est nécessaire de prendre en compte l'hétérogénéité dans les populations tumorales pour le développement de la médecine personnalisée. / Glioblastomas (GBMs) are brain tumors with a poor prognosis. Their resistance to current therapies and the occurrence of tumor relapse may be related to the existence of cells bearing stem cell characteristics. The aim of this PhD research was to characterize glioblastoma stem cells (GSCs) having been isolated from tumors. Analysis of the stemness and pluripotency profiles of GSCs indicated that their stemness states are maintained by SOX2 and that COL1A1 and IFITM1 may be potential therapeutic targets. Clonogenic studies of GSC radiosensitivity underscored the presence of two groups, one of them composed of sub-populations of cells with different degrees of radiosensitivity that have yet to be fully characterized. Study of DNA repair capacity highlighted two additional groups including one with high repair potential overexpressing the RAD51 gene after 4Gy. However, treatment with RAD51 inhibitor is likely to slow down repair of GSC lesions. Notwithstanding GSC heterogeneity, in our study inhibition of the Hedgehog pathway (HH) by a cyclopamine glucuronid prodrug, activated by the tumor microenvironment, inhibited in vitro proliferation and self-renewal in all the GSCs tested and slowed down tumor growth in vivo. Hence, HH pathway appears to be conserved among GSCs and constitutes an interesting potential therapeutic target. With regard to the development of personalized medicine, it is nevertheless highly advisable to take into account the pronounded heterogeneity of tumor populations.

Taquizoítos de T. gondii esterilizados por radiação ionizante é uma vacina interessante para induzir uma imunidade semelhante à infecção, mas sem a formação de cistos. Neste estudo avaliamos as populações celulares do sangue e do baço induzidas pela imunização, a resposta imune humoral, celular e a proteção após desafio com parasitas viáveis. Camundongos foram imunizados com taquizoítos de T. gondii irradiados por v.o. ou i.p.. Os animais foram desafiados com 10 cistos da cepa ME-49 ou VEG por via oral e apresentaram altos níveis de proteção com baixa carga parasitária. Camundongos imunizados por i.p. e v.o. apresentaram anticorpos específicos no soro e o aumento das populações de células B, plasmócitos, células TCD4+ e TCD8+ tanto no sangue como no baço. As células esplênicas de camundongos imunizados por i.p. mostraram a produção de IL-10, IFN-γ e IL-4. Células TCD4+ e células B do baço de camundongos imunizados por i.p. proliferaram após a estimulação com antígeno. A imunização com esse modelo vacinal induziu uma resposta imune mediada com células B, TCD4+ e TCD8+, com aumento da resposta imune humoral e celular que são necessárias para proteção do hospedeiro após uma infecção. Essa resposta imune induzida é uma resposta semelhante a uma infecção natural, sendo assim o desenvolvimento de vacinas utilizando a radiação ionizante como uma ferramenta, pode ser um modelo atrativo e eficiente para testar novos imunógenos no futuro. / Tachyzoites of T. gondii sterilized by ionizing radiation is an interesting vaccine for inducing immunity to infection similarly but without the formation of cysts. In this study we evaluated the cell populations from blood and spleen induced by immunization, the humoral immune response, cellular and protection after challenge with viable parasites. Mice were immunized with irradiated tachyzoites of T. gondii by v.o. or i.p.. The animals were challenged with 10 cysts of the ME-49 or VEG strain orally and showed high levels of protection with low worm burden. Immunized mice by i.p. and v.o. present specific antibodies in the serum and increased populations of B cells, plasma cells, CD4+ and CD8+ T cells in blood and spleen. The spleen cells of immunized mice by i.p. showed the production of IL-10, IFN-γ and IL-4. CD4+ T cells and B cells in the spleen of immunized mice i.p. proliferated upon stimulation with antigen. The immunization with this vaccine model induced an immune response mediated by B cells, CD4+ and CD8+ with increased humoral and cellular immune response are necessary for host protection after infection. This induced immune response is a response similar to natural infection, therefore the development of vaccines using ionizing radiation as a tool, can be an attractive and efficient model for testing new immunogens in the future.

Les cassures double-brin de l’ADN (CDB) sont des événements clés dans la réponse aux rayonnements ionisants qui, avec le profil génétique et épigénétique individuel, peuvent conditionner le devenir des tissus sains d’un individu exposé. À la suite des cassures de la molécule d’ADN et de la déstabilisation de la chromatine, une série de modifications post-traductionnelles des histones se produit, notamment la phosphorylation de la serine 139 de l'histone H2A.X (gamma-H2A.X), conduisant à la formation de foyers radio-induits. La réparation des CDB, et donc la disparition de ces foyers, a lieu dans les heures suivant l’exposition. Toutefois, une certaine proportion de ces foyers gamma-H2A.X persiste 24 heures après l’irradiation. La nature et le rôle de ces foyers persistants sont encore peu clairs. L’objectif de ce travail est d'explorer les caractéristiques de ces foyers persistants et leurs conséquences sur le devenir des cellules. Pour étudier la dynamique des foyers radio-induits, nous avons exposé des HUVEC synchronisées en phase G0/G1 à des doses de 1 et 5 Gy de rayons X. Les foyers radio-induits ont été étudiés à partir de 10 minutes et jusqu'à 7 jours après l'exposition par l’analyse de gamma-H2A.X et de l’association temporelle de la protéine 53BP1 et des CN-PML (corps nucléaires PML). L’impact des foyers persistants sur la prolifération cellulaire a également été exploré. Nous avons analysé en microscopie à fluorescence une moyenne de 4 000 cellules pour chaque condition à l'aide d'une analyse d’image permettant la détection automatique des noyaux et des foyers. L'analyse d'un grand nombre d‘évènements nous a permis de discriminer des sous-populations de cellules ou de foyers sur la base de différentes caractéristiques, telles que leur aire ou la phase du cycle cellulaire, et de mesurer leur représentativité dans l'ensemble de la population de cellules exposées. Ainsi, nous avons déterminé que les foyers gamma-H2A.X persistant ont une aire supérieure à 0,72 ± 0,11 µm² et qu’ils sont toujours colocalisés avec 53BP1. Plus de 70% des cellules exposées à 5 Gy ont au moins un foyer persistant 24 heures après l'exposition. De plus, ces foyers persistants sont observables au moins jusqu'à 7 jours après l’irradiation. Une association spatiale significative entre les CN-PML et les foyers gamma-H2A.X a été observée à partir de 10 minutes après l'exposition et 24 heures après l’exposition, environ 90% des foyers persistants sont associés à un CN-PML. De plus, la présence de foyers persistants ne bloque pas définitivement la prolifération des cellules. Cependant, la fréquence des foyers persistants est plus faible dans les cellules filles que dans les cellules irradiées, probablement en raison d'une certaine proportion de distribution asymétrique des foyers persistants entre les cellules filles. Nous avons également mesuré une corrélation positive entre la présence d'un foyer persistant et la probabilité de mauvaise ségrégation de l'ADN par l'observation de phénomènes de catastrophes mitotiques. Il semble donc que la structure formée après le passage d'un foyer persistant à travers les phases S et G2 soit susceptible d’empêcher la séparation correcte des chromatides sœurs du chromosome affecté. Nous suggérons donc que la nature des foyers persistants n’est pas la même avant et après la première division cellulaire due à une résolution anormale de l'anaphase. Ces assemblages chromosomiques atypiques résultants d’anaphases anormales pourraient être létaux pour la cellule ou entraîner un déséquilibre du dosage génique et une instabilité génomique accrue pouvant conduire à une mosaïque de phénotypes cellulaires. / The DNA double-stranded breaks (DSB) are key events in the cell response to ionizing radiation that may affect, with the individual genetic and epigenetic profile, the fate of healthy tissues of people exposed. Following initial breaks and chromatin destabilization, a set of post-translational modifications of histones occurs, including the phosphorylation of serine 139 of histone H2AX (gamma-H2A.X), which leads to the formation of ionizing radiation-induced foci (IRIF). DSB repair results in the disappearance of most IRIF within hours after exposure. However, a proportion of IRIF remains 24 hours upon irradiation. The nature and role of these persistent IRIF are still unclear. The goal of this work is to explore the characteristics of these persistent IRIF and their consequences on the cell behavior. To investigate the dynamic of IRIF in our model, we exposed G0/G1-phase synchronized HUVECs to 1 or 5 Gy of X-rays. IRIF were studied from 10 minutes up to 7 days after exposure by monitoring gamma-H2A.X foci, their temporal association with 53BP1 protein and PML NBs (Promyelocytic leukemia nuclear bodies), and their impact on cell proliferation. We analyzed a mean of 4 000 cells for each condition using an automated detection of nuclei and foci. The analysis of a large number of cells and foci allowed us to screen subpopulations of cells or foci through different characteristics, such as size, shape or cell cycle phase among others, and to weight their representativeness in the whole population of exposed cells. We identified that persistent gamma-H2A.X foci after irradiation had a size superior to 0.72 ± 0.11 µm² and always collocated with 53BP1. More than 70% of cells exposed to 5 Gy had at least one persistent IRIF 24 hours after exposure and we observed these persistent IRIF up to 7 days post irradiation. A significant spatial association between PML NBs and IRIF was observed from 10 minutes after exposure; at 24h post irradiation, around 90% of persistent IRIF were associated with PML NBs. Moreover we demonstrated that persistent IRIF did not block cell proliferation definitively. The frequency of IRIF was lower in daughter cells, probably due to a certain amount of asymmetric distribution of IRIF between them. We report a positive association between the presence of an IRIF and the likelihood of DNA missegregation by observation of mitotic catastrophes. Hence, the structure formed after the passage of a persistent IRIF across the S and G2 phases may impede the correct segregation of sister chromatids of the chromosome affected. Consequently, the nature of IRIF in the nucleus of daughter cells might differ before and after the first cell division due to an abnormal resolution of anaphase. The resulting atypical chromosomal assembly may be lethal or result in a gene dosage imbalance and possible enhanced genomic instability, and could lead to a patchwork of cell phenotypes.

This master thesis discuss about ionizing radiation, interaction with matter and effects on her. In the work is discussed differend types of interactions of directly ionizing radiation and indirectly ionizing radiation. Below is an overview of methods of shielding from all of types of ionizing radiation. Second part of this thesis discuss about single event effects in semiconductors which are cause by ionizing radiation. At the end is described design of measuring instrument included FPGA chips. This design is discused both from point of wiew hardware and software too.