A NSECT figura como uma nova técnica espectrográfica capaz de avaliar in vivo a concentração de elementos utilizando a reação de espalhamento inelástico (n,n). Desde sua introdução, várias melhorias vem sendo propostas com o objetivo de investigar aplicações para o diagnóstico clínico e redução da dose absorvida associada à aquisição tomográfica. Neste contexto, são apresentadas duas novas aplicações de diagnóstico utilizando as abordagens espectroscópica e tomográfica da NSECT. Uma nova metodologia também foi proposta para otimizar a amostragem do sinograma que está diretamente relacionado com a qualidade de reconstrução através do protocolo de irradiação. Os estudos realizados foram desenvolvidos com base em simulações com o código MCNP5. O diagnóstico de Carcinoma de Célula Renal (CCR) e a detecção de microcalcificações mamárias foram avaliadas nos estudos conduzidos utilizando um objeto simulador humano. Os resultados obtidos demonstram a habilidade da técnica NSECT em detectar a alteração da composição dos tecidos modelados em função do desenvolvimento das patologias avaliadas. O método proposto para a otimização dos sinogramas foi capaz de simular analiticamente a composição do meio irradiado permitindo que a qualidade de reconstrução e a dose efetiva fossem avaliados em função da taxa de amostragem. Entretanto, futuras pesquisas devem ser conduzidas para quantificar o limiar de detecção de acordo com os elementos selecionados. / The NSECT figures as a new spectrographic technique able to evaluate in vivo the concentration of elements using the inelastic scattering reaction (n,n). Since its introduction, several improvements have been proposed with the aim of investigating applications for clinical diagnosis and reduction of absorbed dose associated with CT acquisition. In this context, two new diagnostic applications are presented using spectroscopic and tomographic approaches from NSECT. A new methodology has also been proposed to optimize the sinogram sampling that is directly related to the quality of the reconstruction by the irradiation protocol. The studies were developed based on simulations with MCNP5 code. Diagnosis of Renal Cell Carcinoma (RCC) and the detection of breast microcalcifications were evaluated in studies conducted using a human phantom. The obtained results demonstrate the ability of the NSECT technique to detect changes in the composition of the modeled tissues as a function of the development of evaluated pathologies. The proposed method for optimizing sinograms was able to analytically simulate the composition of the irradiated medium allowing the assessment of quality of reconstruction and effective dose in terms of the sampling rate. However, future research must be conducted to quantify the sensitivity of detection according to the selected elements.

Profissionais da área aeronáutica, como pilotos e comissários de bordo, são submetidos a doses de radiação de origem cósmica, que podem ser maiores do que as doses médias dos trabalhadores da indústria nuclear. A diversidade de partículas de altas energias presentes no campo de radiação a bordo das aeronaves torna complexa a mensuração da dose e requer cuidados especiais em relação aos sistemas de dosimetria a serem empregados nesta área. A Força Aérea Brasileira, por meio de seu Instituto de Estudos Avançados (IEAv /DCTA), em conjunto com o Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN / CNEN -SP) vem estudando o assunto desde 2008. Um protótipo de detector de radiação passivo para medições em aeronaves foi previamente construído e testado em condições de voo e de laboratório. O detector é capaz de medir a grandeza dosimétrica conhecida como dose absorvida (usando dosímetros passivos), que serão posteriormente correlacionados ao equivalente de dose ambiente e à dose efetiva recebidos por profissionais da área aeronáutica. Neste contexto, uma abordagem teórica por meio de simulações Monte Carlo com os códigos computacionais MCNP5 e MCNPX, foi usada para modelar e caracterizar a resposta do detector em determinadas condições experimentais. Este trabalho apresenta os resultados preliminares da modelagem computacional, com ênfase especial na comparação entre a grandeza fundamental dose absorvida (mensurada e simulada) e sua relação com o equivalente de dose ambiente e dose efetiva para este detector. / Aircrews, as pilots and flight attendants, are subjected to cosmic ray doses which can be higher than the average doses on workers from the nuclear industry. The diversity of particles of high energies present in the radiation field on board of aircrafts, turns the determination of the incident dose and requires special care regarding dosimetric systems to be used in this kind of field. The Brazilian Air Force, through the Institute for Advanced Studies (Instituto de Estudos Avançados, IEAv/DCTA) in conjunction with the Institute of Energetic and Nuclear Research (Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares IPEN/CNEN-SP) are working on this subject since 2008. A prototype of a radiation detector for aircraft measurements was previously built and tested in flight and laboratory conditions. The detector is able of measuring a quantity known as absorbed dose (using passive dosimeters), which will subsequently be correlated to the ambient dose equivalent and the effective dose received by aircrews. In this context, a theoretical approach through Monte Carlo simulations with the computational codes MCNP5 and MCNPX was used to model and characterize the detector response at such experimental conditions. This work presents the preliminary results of the computational modeling, with special emphasis on the comparison between the absorbed dose quantity (measured and simulated) and its relationship with the ambient dose equivalent and the effective Dose for this detector.

O controle da qualidade é uma prática essencial em radioterapia para se garantir que a dose prescrita seja realmente entregue ao paciente. Essa etapa da radioterapia é fundamental para o sucesso do tratamento, pois sem executá -lo o paciente pode ser subdosado ou sobredosado sem que o físico médico possa estimar o erro estabelecido entre a dose prescrita e dose recebida. Dentre os métodos para o controle da qualidade em radioterapia, as dosimetrias in vivo permitem determinar as doses recebidas pelo paciente durante o tratamento. Diferentes técnicas podem ser utilizadas em dosimetria in vivo, sendo uma das mais comuns a dosimetria por transmissão, que compreende a comparação entre os sinais de um dado dosímetro posicionado na entrada e na saída do paciente , nas condições de irradiação. Desta forma, o conhecimento dos espectros incidente e transmitido pelo paciente podem ser utilizados tanto para o cálculo das doses em profundidade no paciente quanto para a correção de resposta de dosímetros em dosimetrias in vivo por transmissão. O método Monte Carlo pode ser utilizado para reproduzir diversas situações desejadas em radioterapia, que pode ser tanto, em controle da qualidade como, em tratamentos, por ser uma ferramenta acurada e sem restrições físicas e financeiras. Esse trabalho se propõe a determinar a perturbação sofrida pelo feixe primário ao atravessar objetos simuladores por meio da determinação da fluência energética e da energia depositada em diferentes condições de irradiação, através do método Monte Carlo. Neste trabalho foi desenvolvida uma quantidade de situações utilizando-se o código PENELOPE para possibilitar a análise do comportamento de fluências energéticas e energias depositadas. Os parâmetros clínicos que sofreram variação para a analise foram a espessura do objeto simulador, o tamanho de campo e a distância fonte-superfície (DFS). Os resultados deste trabalho mostram que a dependência em relação a cada parâmetro clínico é diferente, como é o caso da DFS, que influência mais na resposta do que o tamanho de campo, por exemplo. Portanto, esse trabalho pode ser uma ferramenta para trabalhos posteriores no estabelecimento de protocolos de relação entre fluência e dose, bem como, de armazenamento ou aplicação de dose em pacientes. / Quality control is an essential practice in radiation oncology in order to ensure that the prescribed dose is delivered to the patient. This step of radiation therapy is very important to successful treatment, because without it the patient may receive bellow dose or over dose without the physical doctor can estimate the error established between the prescribed dose and dose received. One of the methods for quality control in radiotherapy, the in vivo dosimetry let you determine the doses received by the patient during the treatment. Different techniques can be used in vivo dosimetry, being one of the most common dosimetry for transmission, which includes the comparison of the signs of a dosimeter placed on the entrance and exit of patient irradiation conditions. In this way, the knowledge of incident spectra and transmitted by the patient can be used for both the calculation of doses in depth in the patient as to the dosimeter response in vivo dosimetry for transmission. The Monte Carlo method can be used to make a variety of situations you want in radiotherapy, and may be as much in quality as in control treatments for being a tool accurately and without physical and financial constraints. This work aims to determine the disturbance suffered by primary beam across objects simulators through determination of energy flow and energy deposited in different irradiation conditions through the Monte Carlo method. This work was developed a number of situations using the PENELOPE code to enable the analysis of the behavior of energy deposited energies and skills. The clinical parameters that have suffered the assess variation ranges were the thickness of the object Simulator, the field size and source surface distance (SSD). The results show that the dependence on each clinical parameter is different, as is the case of DFS, which most influence on response than the field size, for example. Therefore, this work can be a tool for further work on the establishment of relationship between fluency and protocols, as well as dose, dose storage in patients.

Pacientes que sofrem de doenças na tireoide, como hipertireoidismo causado pela doença de Graves, ou câncer de tireoide, têm como principal forma de tratamento a chamada terapia por radioiodo. Este tratamento consiste na ingestão de um radionuclídeo, no caso, o isótopo de massa atômica 131 do iodo (131I). A terapia utilizando radioisótopos é aplicada em uma variedade de tumores e, por se tratar de um material radioativo que o paciente recebe por via venosa ou oral, certa quantidade de radionuclídeos chegam a órgãos e tecidos diferentes do esperado e mesmo o acúmulo de material radioativo na região de interesse contribui para dose em tecidos sadios. Logo, é necessário um planejamento prévio. Em 80% dos planejamentos, a atividade a ser administrada no paciente é calculada através de valores pré-determinados, como peso, idade ou altura. Apenas cerca de 20% das terapias são realizadas com um planejamento personalizado, específico para cada paciente. Levando essas informações em consideração, este trabalho tem como objetivo realizar um estudo dosimétrico através de imagens para que no futuro seja utilizado em rotinas clínicas para planejamento de iodoterapia individualizado para cada paciente. Neste trabalho foram adquiridas imagens tomográficas (SPECT-CT) de um fantoma de tireoide preenchido com 131I. O fantoma foi construído com base na literatura, reproduzido de maneira fidedigna, e aperfeiçoado, permitindo a inserção de dosímetros termoluminescentes (TLD) em pequenas cavidades. As imagens foram inseridas no software GATE, baseado na ferramenta GEANT4, que permite a simulação da interação da radiação com a matéria pelo método Monte Carlo. Essas imagens foram convertidas em formato reconhecível pelo GATE e através da elaboração de um script de comandos, foram realizadas simulações com o intuito de estimar a dose em cada região da imagem. Uma vez que o dosímetro permanecia exposto ao material radioativo por alguns dias, para evitar um dispêndio de tempo computacional muito grande e estimar o valor final da dose no mesmo período de tempo em que o dosímetro ficou exposto através da simulação, foi necessário extrapolar uma equação e calcular a dose para este tempo. Foram realizadas duas aquisições diferentes, a primeira com uma distribuição não homogênea da fonte e a segunda com distribuição homogênea. Para a distribuição não homogênea, a comparação dos resultados da simulação com resultados obtidos por TLD mostram que ambos possuem a mesma ordem de grandeza e variam proporcionalmente em relação à distância que se encontram da fonte. A diferença relativa entre eles varia de 1% a viii 39% dependendo do dosímetro. Para a distribuição homogênea, os valores possuem a mesma ordem de grandeza, mas estão muito abaixo do esperado, com uma diferença relativa de até 70% e os valores da dose simulados estão, em sua maioria, duas vezes menores que o real. A técnica ainda não está pronta para ser implementada na rotina clínica, mas através de estudos de fatores de correção e novas aquisições, essa técnica pode, em um futuro próximo, ser utilizada. / Radio-iodine therapy is the main form of treatment for patients with diseases on the thyroid, such as hyperthyroidism caused by Graves\' disease or thyroid cancer. This treatment consists in the intake of a radionuclide, the iodine isotope of atomic mass 131 (131I). The radioisotope therapy is applied in a variety of tumors and since the patient receives it intravenously or orally, certain amount of radionuclide reaches different organs and tissues than the ones expected. Even the radioactive material accumulated in the region of interest contributes to the energy deposition on healthy tissues. Therefore, it is necessary a treatment planning. However, 80% of nuclear medicine therapy the administered activity is based in quantity as patients weight, age or height. The patient-specific therapy planning occurs in less than 20% of applications in nuclear medicine. Considering that information, this work aims to conduct a dosimetric study based on images so that in the future could be used in clinical routines for patient-specific radioiodine therapy. Were acquired tomographic images (SPECT-CT) of a thyroid phantom filled with 131I. The phantom was consistently reproduced according to the literature, with some improvements allowing the placement of thermoluminescent dosimeters into small cavities. Such phantom was used for the acquisition of SPECT-CT images. The images were inserted into the GATE software, based on GEANT4 tool, which allows the simulation of radiation interaction with matter, through the Monte Carlo method. Those images were converted into acceptable format for GATE and through the development of a command script, the simulations were performed in order to estimate the dose in each region of the image. Since the dosimeter remained exposed to the radioactive material for a few days, to reduce computational time and estimate, by simulation, the dose over the same period of time which the dosimeter has been exposed, it was necessary to extrapolate the equation and calculate the dose for this time. Two images acquisitions were made, the first with an inhomogeneous source distribution and the second with a homogeneous distribution. For the inhomogeneous acquisition, the simulation and TLD values have the same magnitude and both of them vary in proportion to the source distance. The relative difference ranges from 1% to 39% depending on the dosimeter. For the homogeneous one, despite being in the same magnitude either, the values are much lower x than expected, with a difference of up to 70%, and the simulated data, in general are half the TLD values. The technique is not yet ready to be implemented in clinical routine, but through studies of correction factors and new acquisitions, this technique may in the near future, be used.

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Pacientes que sofrem de doenças na tireoide, como hipertireoidismo causado pela doença de Graves, ou câncer de tireoide, têm como principal forma de tratamento a chamada terapia por radioiodo. Este tratamento consiste na ingestão de um radionuclídeo, no caso, o isótopo de massa atômica 131 do iodo (131I). A terapia utilizando radioisótopos é aplicada em uma variedade de tumores e, por se tratar de um material radioativo que o paciente recebe por via venosa ou oral, certa quantidade de radionuclídeos chegam a órgãos e tecidos diferentes do esperado e mesmo o acúmulo de material radioativo na região de interesse contribui para dose em tecidos sadios. Logo, é necessário um planejamento prévio. Em 80% dos planejamentos, a atividade a ser administrada no paciente é calculada através de valores pré-determinados, como peso, idade ou altura. Apenas cerca de 20% das terapias são realizadas com um planejamento personalizado, específico para cada paciente. Levando essas informações em consideração, este trabalho tem como objetivo realizar um estudo dosimétrico através de imagens para que no futuro seja utilizado em rotinas clínicas para planejamento de iodoterapia individualizado para cada paciente. Neste trabalho foram adquiridas imagens tomográficas (SPECT-CT) de um fantoma de tireoide preenchido com 131I. O fantoma foi construído com base na literatura, reproduzido de maneira fidedigna, e aperfeiçoado, permitindo a inserção de dosímetros termoluminescentes (TLD) em pequenas cavidades. As imagens foram inseridas no software GATE, baseado na ferramenta GEANT4, que permite a simulação da interação da radiação com a matéria pelo método Monte Carlo. Essas imagens foram convertidas em formato reconhecível pelo GATE e através da elaboração de um script de comandos, foram realizadas simulações com o intuito de estimar a dose em cada região da imagem. Uma vez que o dosímetro permanecia exposto ao material radioativo por alguns dias, para evitar um dispêndio de tempo computacional muito grande e estimar o valor final da dose no mesmo período de tempo em que o dosímetro ficou exposto através da simulação, foi necessário extrapolar uma equação e calcular a dose para este tempo. Foram realizadas duas aquisições diferentes, a primeira com uma distribuição não homogênea da fonte e a segunda com distribuição homogênea. Para a distribuição não homogênea, a comparação dos resultados da simulação com resultados obtidos por TLD mostram que ambos possuem a mesma ordem de grandeza e variam proporcionalmente em relação à distância que se encontram da fonte. A diferença relativa entre eles varia de 1% a viii 39% dependendo do dosímetro. Para a distribuição homogênea, os valores possuem a mesma ordem de grandeza, mas estão muito abaixo do esperado, com uma diferença relativa de até 70% e os valores da dose simulados estão, em sua maioria, duas vezes menores que o real. A técnica ainda não está pronta para ser implementada na rotina clínica, mas através de estudos de fatores de correção e novas aquisições, essa técnica pode, em um futuro próximo, ser utilizada. / Radio-iodine therapy is the main form of treatment for patients with diseases on the thyroid, such as hyperthyroidism caused by Graves\' disease or thyroid cancer. This treatment consists in the intake of a radionuclide, the iodine isotope of atomic mass 131 (131I). The radioisotope therapy is applied in a variety of tumors and since the patient receives it intravenously or orally, certain amount of radionuclide reaches different organs and tissues than the ones expected. Even the radioactive material accumulated in the region of interest contributes to the energy deposition on healthy tissues. Therefore, it is necessary a treatment planning. However, 80% of nuclear medicine therapy the administered activity is based in quantity as patients weight, age or height. The patient-specific therapy planning occurs in less than 20% of applications in nuclear medicine. Considering that information, this work aims to conduct a dosimetric study based on images so that in the future could be used in clinical routines for patient-specific radioiodine therapy. Were acquired tomographic images (SPECT-CT) of a thyroid phantom filled with 131I. The phantom was consistently reproduced according to the literature, with some improvements allowing the placement of thermoluminescent dosimeters into small cavities. Such phantom was used for the acquisition of SPECT-CT images. The images were inserted into the GATE software, based on GEANT4 tool, which allows the simulation of radiation interaction with matter, through the Monte Carlo method. Those images were converted into acceptable format for GATE and through the development of a command script, the simulations were performed in order to estimate the dose in each region of the image. Since the dosimeter remained exposed to the radioactive material for a few days, to reduce computational time and estimate, by simulation, the dose over the same period of time which the dosimeter has been exposed, it was necessary to extrapolate the equation and calculate the dose for this time. Two images acquisitions were made, the first with an inhomogeneous source distribution and the second with a homogeneous distribution. For the inhomogeneous acquisition, the simulation and TLD values have the same magnitude and both of them vary in proportion to the source distance. The relative difference ranges from 1% to 39% depending on the dosimeter. For the homogeneous one, despite being in the same magnitude either, the values are much lower x than expected, with a difference of up to 70%, and the simulated data, in general are half the TLD values. The technique is not yet ready to be implemented in clinical routine, but through studies of correction factors and new acquisitions, this technique may in the near future, be used.

Profissionais da área aeronáutica, como pilotos e comissários de bordo, são submetidos a doses de radiação de origem cósmica, que podem ser maiores do que as doses médias dos trabalhadores da indústria nuclear. A diversidade de partículas de altas energias presentes no campo de radiação a bordo das aeronaves torna complexa a mensuração da dose e requer cuidados especiais em relação aos sistemas de dosimetria a serem empregados nesta área. A Força Aérea Brasileira, por meio de seu Instituto de Estudos Avançados (IEAv /DCTA), em conjunto com o Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN / CNEN -SP) vem estudando o assunto desde 2008. Um protótipo de detector de radiação passivo para medições em aeronaves foi previamente construído e testado em condições de voo e de laboratório. O detector é capaz de medir a grandeza dosimétrica conhecida como dose absorvida (usando dosímetros passivos), que serão posteriormente correlacionados ao equivalente de dose ambiente e à dose efetiva recebidos por profissionais da área aeronáutica. Neste contexto, uma abordagem teórica por meio de simulações Monte Carlo com os códigos computacionais MCNP5 e MCNPX, foi usada para modelar e caracterizar a resposta do detector em determinadas condições experimentais. Este trabalho apresenta os resultados preliminares da modelagem computacional, com ênfase especial na comparação entre a grandeza fundamental dose absorvida (mensurada e simulada) e sua relação com o equivalente de dose ambiente e dose efetiva para este detector. / Aircrews, as pilots and flight attendants, are subjected to cosmic ray doses which can be higher than the average doses on workers from the nuclear industry. The diversity of particles of high energies present in the radiation field on board of aircrafts, turns the determination of the incident dose and requires special care regarding dosimetric systems to be used in this kind of field. The Brazilian Air Force, through the Institute for Advanced Studies (Instituto de Estudos Avançados, IEAv/DCTA) in conjunction with the Institute of Energetic and Nuclear Research (Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares IPEN/CNEN-SP) are working on this subject since 2008. A prototype of a radiation detector for aircraft measurements was previously built and tested in flight and laboratory conditions. The detector is able of measuring a quantity known as absorbed dose (using passive dosimeters), which will subsequently be correlated to the ambient dose equivalent and the effective dose received by aircrews. In this context, a theoretical approach through Monte Carlo simulations with the computational codes MCNP5 and MCNPX was used to model and characterize the detector response at such experimental conditions. This work presents the preliminary results of the computational modeling, with special emphasis on the comparison between the absorbed dose quantity (measured and simulated) and its relationship with the ambient dose equivalent and the effective Dose for this detector.

El documento digital no refiere un asesor / Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Muestra las posibilidades extremas - los resultados de tomar la medida más arriesgada y la más conservadora - así como todas las posibles consecuencias de las decisiones intermedias, lo cual se ejemplificará mediante el desarrollo de la aplicación práctica en el caso de la empresa de confecciones de trajes de baño Applauzi S.A. Esta aplicación muestra a la Simulación Monte Carlo como herramienta para sugerir a los decisores la mejor alternativa para establecer la cantidad a producir de determinado producto. / Trabajo de suficiencia profesional

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Estudia la imputación múltiple propuesta por Rubín (1987), basada en simulación de Montecarlo y cadenas de Markov, que permite analizar bases de datos incompletas cuando se presentan encuestas por muestro con una alta tasa de no respuesta parcial. Para la aplicación se contó con una base de datos del Instituto Nacional de Estadística e Informática (INEI), Encuesta Permanente de Empleo en Lima Metropolitana – 2016. Se considera las siguientes variables en la encuesta: edad en años, años de estudio, número de personas que laboran en el trabajo, total de horas trabajadas, ingreso total mensual. / Trabajo de suficiencia profesional

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El documento digital no refiere asesor / Calcula los TMR para campos pequeños y “campo cero” a partir de los datos medidos y extrapolados de PDP y de dispersión. Simula el transporte de radiación por el método de Monte Carlo (en el cabezal del LINAC usado) para generar las curvas en PDP en el eje central del haz (CAX). Uitliza un método directo para calcular la “Relación Tejido Máximo (TMR1) para campos pequeños (≤3x3 cm2), valores necesarios para calcular las dosis en tratamientos de radioterapia usando el “método del TMR”, muy usado por su simplicidad y sobre todo en programas de verificación rápida creados por los físicos médicos en sus centros como apoyo a la rutina diaria y como requisito de verificación independiente de cálculo de dosis. Estos valores de TMR para campos pequeños son necesarios con frecuencia en cálculos de dosis en campos de haces conformados, en haces de intensidad modulada (IMRT2), haces pequeños usados en radiocirugía estereotaxica (SRS3), etc. Los Porcentajes de Dosis en Profundidad (PDP) para haces de radiación de tamaño de campo “cero” (PDP-0x0 cm2) y los TMR para campo “cero” (TMR0x0 cm2) de un haz de radiación proveniente de un acelerador lineal de uso clínico (LINAC4) de energía nominal de 6 MV han sido determinados extrapolando las medidas experimentales, extrapoladas sobre el rango de tamaños de campo que van de 1x1 cm2 a 10x10 cm2. Para la medición de los pequeños campos se usó un detector tipo PTW-PinPoint (volumen sensible 0.015 cm3) el cual ha demostrado ser un dosímetro adecuado para medidas dosimétricas en los campos usados, [Cheng C. W., Cho, Taylor, & Das, 2007], [Alison, Scott, & Nahum, 2008], [Das, Ding, & Ahnesjö, 2008]. / Tesis