Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArquivoTotal.pdf: 4834263 bytes, checksum: 9a0661df73e9955af44f0e37d15bf261 (MD5) Previous issue date: 2012-09-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The heterogeneous catalysis is a promising alternative to solve the environmental problems found in homogeneous catalysis, because it allows the continuous use of the catalyst until its deactivation and minimizes the generation of effluents. Thus, this work aims to synthesize, optimize and evaluate the activity of heterogeneous catalysts, using PET bottles as a starting material in the synthesis of the active phase and SiO2 as catalyst support for the transesterification reaction of soybean oil. The the catalysts were obtained by a impregnating reaction using methanol. The active phase, the catalysts and catalyst support were characterized by X-ray diffraction (XRD), infrared (IR), Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM) and EDS, thermal analysis (TG) and measurement surface area (BET). The biodiesels has been synthesized using a molar ratio of 1:9 (soybean oil: methanol), 0,1 g of active phase as catalyst (room temperature) and 1,2 g of the catalysts synthesized at 75 °C, where its kinematic viscosities were measurements. All catalysts were effective in the synthesis of biodiesel because the viscosity reduction of soybean oil used was very significant, indicating that may have occurred the transesterification process, among all biodiesels synthesized the catalyst that stood out was the 30%-K2CO3/70% SiO2, which was obtained greater viscosity reduction at a lower reaction time. The quality tests were made for 1h Bio-30%, which proved be inside the parameters established by the Agência Nacional de Patróleo (ANP). The experiment reuse of the catalyst used in the synthesis of Bio-1h 30%, showed that the catalytic activity is reduced due to possible leaching phenomenon, then preliminary studies have been proposed to study the possible leaching of the active phase. / A catálise heterogênea é uma alternativa promissora para resolver os problemas ambientais encontrados na catálise homogênea, pois permite o uso continuo do catalisador até sua desativação e minimiza a geração de efluentes. Neste sentido, este trabalho visa em sintetizar, otimizar e avaliar a atividade de catalisadores heterogêneos, utilizando a garrafa PET pós-consumo como matéria prima na síntese da fase ativa e SiO2 como suporte catalítico para a reação de transesterificação com óleo de soja. Os catalisadores foram obtidos pela o método de impregnação utilizando o metanol como solvente. A fase ativa, os catalisadores e o suporte catalítico foram caracterizados por difração de raios-X (DRX), espectroscopia na região do infravermelho (IV), espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e EDS, análise térmica (TG), e medida de área superficial (BET). Os biodieseis foram sintetizados utilizando uma razão molar de 1:9 (óleo de soja: metanol), 0,1 g da fase ativa como catalisador a temperatura ambiente e 1,2 g dos catalisadores sintetizados a 75 °C, onde suas viscosidades cinemáticas foram medidas. Todos os catalisadores foram efetivos na síntese do biodiesel, pois promoveu a redução de viscosidade do óleo de soja utilizado, no qual mostrou um indicativo que a reação de transesterificação ocorreu, dentre todos os biodieseis sintetizados o catalisador que mais se destacou foi o 30%-K2CO3/70%-SiO2, onde obteve-se a maior redução de viscosidade com um menor tempo reacional. Os testes de qualidade foram feitos para o Bio 1h-30%, o qual mostrou estar dentro dos parâmetros estabelecidos pela Agência Nacional de Petróleo (ANP). O experimento de reuso do catalisador utilizado na síntese do Bio 1h-30%, mostrou que a atividade catalítica é reduzida devido ao possível fenômeno de lixiviação, então estudos preliminares foram propostos para estudar a possível lixiviação da fase ativa.

Nos últimos anos, o crescente consumo de materiais poliméricos, e por conseqüência a grande quantidade de resíduos gerados tem aumentado a necessidade de reciclagem desses materiais descartados. Tendo em vista a problemática da elevada variedade de polímeros pós-consumo e a dificuldade na separação de mistura destes, neste trabalho foi estudada a separação do PVC de misturas pós-consumo de PET e PVC, já que este é um polímero indesejado na indústria de reciclagem de PET, pela técnica de flotação, com prévio tratamento superficial. Para avaliar a melhor eficiência de separação, amostras de PET e PVC foram submetidas a diversos tratamentos termoquímicos com soluções de NaOH e de detergente (DT) nas concentrações de 1, 2 e 4%, em temperatura de 25 e 60ºC e tempo de lavagem de 10, 20 e 30min. Após as lavagens, as amostras foram enxaguadas em água e submetidas à secagem em estufa com circulação de ar por períodos de 3 e 24h. As amostras foram caracterizadas por ensaios físicos (densidade, ângulo de contato, energia de superfície, MEV e flotação); reológicos (viscosidade intrínseca); químicos (método de Pohl e FTIR-ATR); e ensaios térmicos (DSC e TGA). No ensaio de flotação foi utilizado metil iso-butil carbinol (MIBC) como agente tensoativo, cuja concentração usada foi de 0,15% e pH 9,0. Os resultados do ensaio de flotação indicaram que as amostras tratadas com NaOH apresentaram maior eficiência de separação do PVC. Nos demais ensaios, os resultados comprovaram que a melhor eficiência na modificação da tensão superficial ocorreu nas amostras tratadas com as soluções de NaOH do que nas amostras tratadas com DT. As amostras tratadas com DT também tiveram modificação da tensão superficial, porém não foi tão eficiente quanto a das amostras tratadas com NaOH. Também foi possível comprovar que mesmo com a alteração da tensão superficial, não ocorreram grandes alterações na densidade e viscosidade do polímero reciclado. Com a finalização deste trabalho, foi possível observar que os melhores resultados de modificação superficial do PET ocorreram quando ele foi tratado com as soluções de NaOH, e que quando a solução é de baixa concentração, a temperatura de lavagem controlada e maior tempo de secagem, não ocorrem grandes perdas nas propriedades físicas, químicas e reológicas do PET. / In recent years, the increasing use of polymeric materials, and hence the large amount of waste generated has increased the need for recycling of discarded materials. Given the variety of problems post-consumer polymers and the difficulty in to separate the mixture of these, in this work the separation of PVC in mixtures of post-consumer PET and PVC, already that it is an unwanted polymer in the recycling industry PET, by flotation technique, with prior surface treatment. To evaluate the best separation efficiency, PET and PVC sample were subjected to various thermalchemical treatments, in NaOH and detergent (DT) solutions, at concentrations of 1, 2 and 4% wt at temperatures of 25 and 60 ° C, and washing time of 10, 20 and 30 minutes. After washes, samples were rinsed in water and dried in an oven with air circulation for periods of 3 and 24 h. The samples were characterized by physical tests (density, contact angle, surface energy, SEM and flotation), rheological (intrinsic viscosity), chemical (method of Pohl and ATR-FTIR) and thermal (DSC and TGA). In the flotation test was used methyl isobutyl carbinol (MIBC) as surfactant, whose concentration used was of 0.15% and pH 9.0. Results of the flotation test indicated that the samples treated with NaOH had higher separation efficiency of PVC. Results showed that the best efficiency of modification of the surfacial tension occurred in the samples treated with NaOH solutions when compared with samples treated with DT. Samples were also treated with DT modification of surface tension, but it was not as efficient as that of samples treated with NaOH. It was also possible to prove that even with the change of surface tension, there were no major changes in the density and viscosity of the polymer recycled. With the completion of this work, it was observed that the best results for surface modification of PET occurred when it was treated with NaOH solutions, and when the solution was of low concentration, washing temperature controlled and an increase of the drying time, any losses in physical, chemical and rheological properties of PET were observed.

As características da tensão – deformação do Poli(tereftalato de etileno) (PET) durante o processo de deformação por compressão plana tem sido estudadas. Amostras de PET com e sem tratamento térmico obtidas por injeção foram deformadas a diferentes temperaturas de deformação, abaixo e acima da temperatura de transição vítrea (Tg) utilizando diferentes taxas de deformação e tensões finais aplicadas. O comportamento mecânico foi analisado através das curvas de tensão – deformação obtidas por deformação por compressão plana usando equipamento específico chamado “Ampliador de Forças” conectado a um equipamento INSTRON. A morfologia e a cristalinidade aparente foram investigadas usando as técnicas de Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), densidade, Difração de Raios-X em Alto Ângulo (WAXD), Espalhamento de Raios-X em Alto Ângulo (WAXS), Espalhamento de Raios-X em Baixo Ângulo (SAXS) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os resultados tem mostrado que as propriedades dos materiais após deformação são fortemente relacionadas a temperatura de deformação, taxa de deformação e tensão final aplicada em ambas as regiões, vítrea e elastomérica. As modificações morfológicas do material tem sido analisadas em micro e nano escalas incluindo mudanças de cristalinidade e orientação em nível esferulítico e lamelar.

Nos últimos anos, o crescente consumo de materiais poliméricos, e por conseqüência a grande quantidade de resíduos gerados tem aumentado a necessidade de reciclagem desses materiais descartados. Tendo em vista a problemática da elevada variedade de polímeros pós-consumo e a dificuldade na separação de mistura destes, neste trabalho foi estudada a separação do PVC de misturas pós-consumo de PET e PVC, já que este é um polímero indesejado na indústria de reciclagem de PET, pela técnica de flotação, com prévio tratamento superficial. Para avaliar a melhor eficiência de separação, amostras de PET e PVC foram submetidas a diversos tratamentos termoquímicos com soluções de NaOH e de detergente (DT) nas concentrações de 1, 2 e 4%, em temperatura de 25 e 60ºC e tempo de lavagem de 10, 20 e 30min. Após as lavagens, as amostras foram enxaguadas em água e submetidas à secagem em estufa com circulação de ar por períodos de 3 e 24h. As amostras foram caracterizadas por ensaios físicos (densidade, ângulo de contato, energia de superfície, MEV e flotação); reológicos (viscosidade intrínseca); químicos (método de Pohl e FTIR-ATR); e ensaios térmicos (DSC e TGA). No ensaio de flotação foi utilizado metil iso-butil carbinol (MIBC) como agente tensoativo, cuja concentração usada foi de 0,15% e pH 9,0. Os resultados do ensaio de flotação indicaram que as amostras tratadas com NaOH apresentaram maior eficiência de separação do PVC. Nos demais ensaios, os resultados comprovaram que a melhor eficiência na modificação da tensão superficial ocorreu nas amostras tratadas com as soluções de NaOH do que nas amostras tratadas com DT. As amostras tratadas com DT também tiveram modificação da tensão superficial, porém não foi tão eficiente quanto a das amostras tratadas com NaOH. Também foi possível comprovar que mesmo com a alteração da tensão superficial, não ocorreram grandes alterações na densidade e viscosidade do polímero reciclado. Com a finalização deste trabalho, foi possível observar que os melhores resultados de modificação superficial do PET ocorreram quando ele foi tratado com as soluções de NaOH, e que quando a solução é de baixa concentração, a temperatura de lavagem controlada e maior tempo de secagem, não ocorrem grandes perdas nas propriedades físicas, químicas e reológicas do PET. / In recent years, the increasing use of polymeric materials, and hence the large amount of waste generated has increased the need for recycling of discarded materials. Given the variety of problems post-consumer polymers and the difficulty in to separate the mixture of these, in this work the separation of PVC in mixtures of post-consumer PET and PVC, already that it is an unwanted polymer in the recycling industry PET, by flotation technique, with prior surface treatment. To evaluate the best separation efficiency, PET and PVC sample were subjected to various thermalchemical treatments, in NaOH and detergent (DT) solutions, at concentrations of 1, 2 and 4% wt at temperatures of 25 and 60 ° C, and washing time of 10, 20 and 30 minutes. After washes, samples were rinsed in water and dried in an oven with air circulation for periods of 3 and 24 h. The samples were characterized by physical tests (density, contact angle, surface energy, SEM and flotation), rheological (intrinsic viscosity), chemical (method of Pohl and ATR-FTIR) and thermal (DSC and TGA). In the flotation test was used methyl isobutyl carbinol (MIBC) as surfactant, whose concentration used was of 0.15% and pH 9.0. Results of the flotation test indicated that the samples treated with NaOH had higher separation efficiency of PVC. Results showed that the best efficiency of modification of the surfacial tension occurred in the samples treated with NaOH solutions when compared with samples treated with DT. Samples were also treated with DT modification of surface tension, but it was not as efficient as that of samples treated with NaOH. It was also possible to prove that even with the change of surface tension, there were no major changes in the density and viscosity of the polymer recycled. With the completion of this work, it was observed that the best results for surface modification of PET occurred when it was treated with NaOH solutions, and when the solution was of low concentration, washing temperature controlled and an increase of the drying time, any losses in physical, chemical and rheological properties of PET were observed.

Submitted by Fernanda Rodrigues de Lima (fernanda.rlima@ufpe.br) on 2018-07-20T22:10:35Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Marcos Antônio Dórea Machado.pdf: 2233914 bytes, checksum: b98eee9403ebcdd88d55481bc0692500 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-07-23T17:59:48Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Marcos Antônio Dórea Machado.pdf: 2233914 bytes, checksum: b98eee9403ebcdd88d55481bc0692500 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-23T17:59:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Marcos Antônio Dórea Machado.pdf: 2233914 bytes, checksum: b98eee9403ebcdd88d55481bc0692500 (MD5) Previous issue date: 2017-02-10 / O equipamento PET, os parâmetros de aquisição e a reconstrução de imagens em exames oncológicos de PET têm impacto tanto na qualidade das imagens quanto na quantificação da atividade metabólica dos tumores. Neste trabalho é apresentado um método para otimizar os parâmetros de aquisição de imagens em exames FDG-F18 PET/CT de tumores sólidos, a partir do ruído no simulador IEC/NEMA e na região do fígado de 88 pacientes. O algoritmo de reconstrução Point Spread Function (PSF), harmonizado de acordo com os critérios da European Association of Nuclear Medicine (EANM), foi usado para gerar imagens superiores em termos de ruído. Assim, as medidas de ruído no simulador IEC/NEMA foram correlacionadas às quantificações dos coeficientes de recuperação de contraste máximos (CRCmax), em que os limites adotados pela EANM para CRCmax foram usados como critérios de qualidade que definem a relação ótima entre parâmetros de aquisição, ruído e quantificações. Adicionalmente, o ruído na região do fígado de 48 pacientes foi caracterizado para as reconstruções OSEM e PSF (CRCmáx harmonizados) com densidades de contagens tipicamente usadas em uma rotina clínica. Outro conjunto de 40 imagens em modo lista da região do fígado de pacientes foi usado para gerar 160 imagens com um amplo espectro de densidade de contagens, a fim de compreender o ruído em diferentes contextos de densidade de contagens. Aquisição de imagens com aproximadamente 350 MBq.s/kg no simulador IEC/NEMA apresentou variabilidade da quantificação em conformidade aos limites da EANM, que corresponde a um ruído no simulador de CV = 8,7%. Este mesmo parâmetro de aquisição quando aplicado a um paciente, resulta em um ruído de CV = 7,1% na região do fígado, que pode ser usado como uma medida de garantia da qualidade na rotina de exames. Entretanto, a região entre 200-320 MBq.s/kg sugere oferecer quantificações de SUVmáx reprodutíveis pois o ruído no fígado mostrou-se controlado nesta região de densidade de contagens. O uso do SUVpeak mostrou-se ainda mais reprodutível, incluindo a região entre 100-200 MBq.s/kg. Este método representa a base para um estudo que possa identificar o protocolo de aquisição otimizado, para vários equipamentos e tipos de reconstrução, a fim de executar exames de PET/CT com baixa posologia atendendo aos critérios de harmonização da EANM. / The PET/CT scanner, the image acquisition and the reconstruction parameters in oncological PET affect the image quality and the quantification of tumor activity. In this work, we presented a method for image acquisition optimization of FDG-F18 PET/CT examinations in solid tumors by using noise metrics in the IEC/NEMA phantom and in the liver of 88 subjects. The Point Spread Function (PSF) reconstruction algorithm, harmonized according to he European Association of Nuclear Medicine (EANM), was used to generate superior images in terms of noise. Then, we used the IEC/NEMA phantom to correlate noise and maximum contrast recovery coefficient (CRCmáx) quantitation measurements which the EANM CRCmáx limits were adopted as criteria to define the optimal relations among acquisition parameters, noise and quantification. Additionally, the noise in the liver of 48 subjects was characterized for OSEM and PSF reconstructions (CRCmáx harmonized) by using clinical count densities typically used in clinical routine. Another set of 40 list mode images from the liver was used to generate 160 images with a wide range count density spectrum in order to understand the noise characteristics in different count density context. Image acquisitions of about 350 MBq.s/kg in the IEC/NEMA phantom presented CRCmáx variability within EANM limits, which corresponds to 8.7% noise in phantom. Such image acquisition parameter provides 7.1% noise in the liver, which might be used as a quality assurance measurement in clinical routine. However, the 200-320 MBq.s/kg range may pose reproducible SUVmáx quantitation since noise in liver was satisfactorily controlled for such count density spectrum. When SUVpeak was used, it presented even better reproducibility, including the 100-200 MBq.s/kg spectrum. The presented method provides the basis to more robust studies to identify the optimal acquisition parameter for different scanners and reconstructions in order to perform low-dose FDF-F18 PET/CT according to EANM harmonization criteria.

Made available in DSpace on 2018-08-01T21:36:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_12179_Carlos Vinicius Guimarães.pdf: 1904683 bytes, checksum: 55dee19f9f06bfb6d65db7c82da0e8bd (MD5) Previous issue date: 2018-03-20 / No presente trabalho foi realizado o processo de despolimerização de polietileno tereftalato (PET) pós-consumo, através do método de glicólise com etileno glicol catalisado por líquidos iônicos dialquil-imidazólicos, sintetizados a partir do cloreto de 1-butil-3-metilimidazol ([Bmin]Cl) em reação com cloretos de Zn2+ e Mn2+. Para cada sal estudado, confirmou-se a estrutura por espectrometria de massas por ionização de eletrospray em modo negativo (ESI(-)-MS); demonstrou-se o efeito catalítico do processo através do cálculo de energias de ativação aparentes (Ea) determinadas por curvas de Arrhenius alcançando os valores 36,49 kJ/mol e 58,09 kJ/mol respectivamente; avaliou-se o comportamento do PET residual por microscopia eletrônica (MEV) e foi observado maior degradação em presença de [Bmin]ZnCl3, justificando a maior eficiência catalítica no processo também em comparação às literaturas; por fim, aplicou-se o modelo de otimização Box-Behnken, através da metodologia de superfície de resposta (RSM), no qual foram estudados três fatores (tempo, temperatura e proporção em massa de etilenoglicol) em três níveis de variação (-1, 0, +1) com duas réplicas do ponto central, totalizando 15 experimentos em que estimaram-se rendimentos, em monômeros bis(2-hidróxietil) tereftalato (BHET), superiores a 50% nas condições fixas estabelecidas com o aumento das 3 variáveis em conjunto. Os produtos de glicólise foram caracterizados por espectrometria de massas (ESI-MS), técnicas espectroscópicas (FTIR) e (¹H e ¹³C RMN), difração de raios-X (DRX) e análise térmica (TGA) e (DSC).

Dentre as técnicas diagnósticas por imagem, em Medicina Nuclear, têm-se destacado a Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET). O PET fornece imagens funcionais da região ou órgão de interesse, possibilitanto o diagnóstico de várias doenças e, também, um mapeamento da evolução ou regressão das mesmas. Os atuais sistemas PET apresentam blocos de cristais arranjados em geometria circular, mas a busca por novos arranjos, em geometrias diferenciadas, é pertinente, pois pode possibilitar um melhor desempenho destes tomógrafos. O objetivo deste estudo é avaliar o desempenho de um sistema PET constituído por blocos de cristais em arranjo elipsoidal. Para tal estudo, fez-se uso do GATE, ambiente de simulação para tomografia por emissão que apresentou resultados satisfatórios comparados à aparelhos utilizados na rotina clínica. Desta forma, elaborou-se dois sistemas PET, o primeiro com 46 blocos de cristais arranjados em geometria circular, no qual, os detectores opostos foram separados a uma distância de 816,4 mm na direção transaxial. No segundo caso, utilizou-se 36 blocos de cristais, arranjados em geometria elíptica, onde os detectores foram separados a uma distância de 500 mm na direção vertical e 816,4 mm na direção horizontal. Uma vez realizadas as simulações, fez-se os testes de validação para Sensibilidade, Fração de Espalhamento, NEC (Noise Equivalente Count Rate) e Resolução Espacial, para então, avaliar e comparar o desempenho do sistema PET para ambas as geometrias propostas. Estes testes foram feitos de acordo com as especificações da norma NEMA NU 2-2007. Para o teste de sensibilidade, com o phantom localizado no centro do FOV transaxial do tomógrafo, obteve-se um ganho no sistema PET, com geometria elíptica, de 28,7% em relação ao sistema convencional, de geometria circular. Para o phantom deslocado à 10 cm do centro do FOV transaxial, a sensibilidade do sistema PET elíptico foi 26,2% superior em relação ao circular. O tempo de aquisição para cada simulação neste teste foi de 400 s. Para os testes de Fração de Espalhamento e NEC foram realizadas 33 simulações, para cada geometria, variando o tempo de aquisição e a atividade. A fração de espalhamento na geometria elíptica foi de 35,5% e na circular 34,6%. Na geometria circular, a curva NEC atinge o pico máximo em 259,3 kcps a uma concentração de atividade de 34,1 kBq ml-1 , já para geometria elíptica, o pico máximo é atingido em 239,1 kcps a uma concentração de atividade de 24,8 kBq ml-1 . As medidas foram adquiridas em três posições transaxiais (x,y) no centro do FOV e, posteriormente, deslocadas em ¼ do centro do FOV, totalizando 6 medidas para cada geometria. Para cada uma destas 6 medidas, encontrou-se a FWHM (largura a meia altura) e a FWTM (largura a 10% do máximo) nos 3 eixos de coordenadas (x,y,z), assim, para cada geometria proposta obteve-se 18 valores de FWHM e 18 valores de FWTM. A geometria elíptica apresentou melhoras na resolução espacial em FWHM em 4 dos 18 valores de resolução. Já para FWTM, a geometria elíptica apresentou melhora em 8 dos 18 valores de resolução. Em relação a FWHM, onde houve melhora na resolução espacial, teve-se um ganho médio de 18,7%. Já as perdas, em resolução espacial foi em média 43,26%. Para FWTM, a melhora em resolução espacial foi em média 12,09%, mas a perda de resolução, neste caso, foi em média 45,59%. Pode-se concluir que a geometria proposta apresenta algumas vantagens em relação a geometria convencional. Na geometria elíptica há uma redução de 10 blocos de cristais em relação a geometria circular, o que possivelmente gera uma redução no custo de fabricação do tomógrafo. Em relação a sensibilidade, há uma melhora significativa para nova geometria, bem como uma redução da concentração da atividade na qual o tomógrafo alcança seu melhor desempenho, embora ocorra uma ligeira diminuição na taxa de contagens no sistema elíptico. Essa redução na concentração de atividade pode ocasionar uma redução no tempo de exame e utilização de menos material radioativo, reduzindo o risco ao paciente e o custo do exame, bem como possibilitando a realização de um maior número de exames num mesmo intervalo de tempo. A fração de espalhamento do sistema elíptico é ligeiramente maior em relação ao sistema circular. A principal perda do sistema PET elíptico está na resolução espacial, onde não houve melhoras para maior parte das medidas realizadas, necessitando de alguns ajustes que pode se dar, entre outras coisas, no arranjo dos blocos de cristais. Acredita-se que ajustes na angulação dos detectores e na formação das coincidências seja possível melhorias nas resoluções, e NEC. / Among the diagnostic imaging techniques, in Nuclear Medicine, have been prominent in Positron Emission Tomography (PET). PET provides functional images of the region or organ of interest, allowing diagnostic of various diseases and also a mapping of the development or regression of the same. Current PET systems feature blocks arranged in circular geometry crystals, but the search for new arrangements, in different geometries, is relevant because it can provide a better performance of these scanners. The objective of this study is to evaluate the performance of a PET system consisting of blocks of crystals ellipsoidal arrangement. For this study, we used the GATE simulation environment for emission tomography that presented satisfactory results compared to the devices used in the clinical routine. This way we prepared two PET systems, the first one containing 46 blocks of crystals arranged in a circular geometry, where the opposite detectors were separated by a distance of 816.4 mm in the transaxial direction. In the second case, we used 36 blocks of crystals arranged in an elliptical geometry, where the detectors are separated a distance of 500 mm in the vertical direction and 816.4 mm in the horizontal direction. After the simulations were performed, the validation tests for sensitivity, scatter fraction, NEC (Noise Equivalent Count Rate) and Spatial Resolution were made, to finally evaluate and compare the performance of the PET system for both proposed geometries. The tests were made accordingly to specified NEMA NU 2-2007 standard. For the sensitivity test, with the phantom located in the center of FOV transaxial of the tomography, we obtained a gain in PET system with elliptical geometry of 28.7% compared to the conventional system, the circular geometry. For the phantom shifted to 10 cm from the center of the transaxial FOV, the sensitivity of PET elliptical system was 26.2% higher than in the circular. The acquisition time for each simulation in this test was 400 s. For Scatter Fraction test and NEC, were made 33 simulations for each geometry, varying the time of acquisition and activity. The scatter fraction in the elliptical geometry was 35,5% and 34,6% in the circular geometry. In the circular geometry, NEC curve reaches its peak in 259.3 kcps at an activity concentration of 34.1 kBq ml-1, for the elliptical geometry, the maximum peak is reached at 239.1 kcps at an activity concentration of 24.8 kBq ml-1. For the spatial resolution test we used a point source containing 18F with 4 MBq activity and acquisition time of 200 s. The measurements were acquired in three transaxials positions (x,y) in the center of FOV and, shifted in ¼ of the center of the FOV, summarizing 6 measurements for each geometry. For each one of these 6 measurements, we found the FWHM (Full width at half-maximum amplitude) and the FWTM (Full width at tenth-maximum amplitude) in the three axis (x,y,z), in this way, for each proposed geometry, we obtained 18 values of FWHM and 18 values of FWTM. The elliptical geometry showed improvement in the spatial resolution in FWHM in 4 of the 18 resolution values. For the FWTM, the elliptical geometry showed improvement in 8 of 18 resolution values. Regarding the FWHM, where there was an improvement in spatial resolution, we obtained the average gain of 18,7%. For the losses, in spatial resolution was an average of 43,26%. For the FWTM, the improvement in spatial resolution was an average percentage of 12,09%, while the loss of resolution had the average percentage of 45,59%. It can be concluded that the proposed geometry showed some advantages regarding the traditional geometry. In the elliptical geometry there is one reduction of 10 blocks of crystals in relation to the circular geometry, which possibly can cut fabrication costs of the tomography. Regarding to sensibility, there is a significant improvement for the new geometry, as well as one reduction of the activity concentration in which the tomography reaches the best performance, although the occurrence of a slight fall in the counts in the elliptical system. This reduction in the activity concentration can help to reduce the test time and the use less radioactive material, reducing the risk for the patients and the test costs, as well as improving the number of tests in the same period of time. The scattering fraction in the elliptical system is slight higher to the circular system. The major loss in the elliptical PET system is the spatial resolution, where there was not improvement for the great fraction of the obtained measurements, requiring some modifications that can be made, in special, in the crystal blocks arrangement. It is believed that some modifications to the angle of the detectors and in the formation of the coincidences can improve the resolutions and NEC.

Orientador: Maria Isabel Felisberti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T15:39:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Assis_Rosemaryde_M.pdf: 2493342 bytes, checksum: 973f28e88c29b14c5debf4fbfed8983f (MD5) Previous issue date: 2004 / Mestrado / Mestre em Química

Improved radiotherapy (RT) outcomes may be facilitated through monitoring of physiological processes implicated in radio-resistance such as proliferation. To this end, we studied 16 patients with non-small cell lung cancer with dynamic 3'-deoxy-3'-fluorothymidine (FLT) PET-CT before and after a week of radical RT. In absence of changes in primary tumour volume manually delineated on CT, RT induced a significant, moderately variable decrease in maximum and mean standard uptake values (SUVmax and SUVmean) of the order of 25%. Metastatic nodes showed a larger relative decrease in uptake approximating 40% associated with volumetric regression and only partially accountable by partial volume effect. Implementation of different segmentation approaches including manual delineation by a second operator and PET-based semi-automatic algorithms [two fixed thresholds, 2/3-cluster Fuzzy C-means (FCM-2, FCM-3) and 2/3-cluster fuzzy locally adaptive Bayesian algorithm (FLAB-2, FLAB-3)] yielded substantially different volumes and SUVs but consistent SUV responses. Reproducibility comparison favoured manual delineation, while thresholding delivered poor volumetric robustness and no apparent SUV reproducibility advantage over SUVmax or SUVpeak. FCM-2/FLAB-2 demonstrated intermediate reproducibility. In contrast to anatomical volumes, metabolic volumes exhibited significant increases with treatment, which for FLAB-2 correlated with changes of intratumoural uptake heterogeneity quantified by the coefficient of variation. Normal tissue analysis revealed an anterior-posterior gradient of lung uptake and an association of baseline marrow SUV with type/timing of neo-adjuvant chemotherapy. RT induced a dramatic (≈-76%), sharply demarcated marrow SUV decline in response to a minimum of 5Gy and a small (≈-20%), consistent decline in normal lung SUV. Kinetic analysis revealed a significant increase in the tumour delivery constant K1 (+32%) and a decrease in Ki/K1, larger (-36%) and more variable than the Ki (-26%) and SUV responses. Furthermore, despite baseline independence, we found a strong negative correlation between Ki/K1 and K1 at the response level. Kinetic analysis of the most uptake-avid tumour cluster extracted with FCM-3 yielded similar results with attenuated changes in delivery and retention. Overall, we found that RT induces early measurable changes in lung tumour FLT uptake. Spatial analysis indicated a variable dissociation of anatomical and metabolic volumes, while temporal analysis showed a variable antagonistic effect on delivery and phosphorylation, indicating that SUV analysis may misrepresent the magnitude and variability of RT anti-proliferative effect.

Histone deacetylase (HDAC) inhibitors (HDACIs) have long been studied and shown promises in the treatment of various neurodegenerative disorders including Huntington’s disease (HD). Based on many demonstrated potentials of HDACIs in mitigating various diseases, we evaluated the utility of [18F]FAHA, a radiolabeled derivative of suberoylanilide hydroxamic acid (SAHA), as a PET imaging agent for characterizing HDAC activity in a non-human primate model and a R6/2 transgenic mouse model of HD. We were aiming at HD as a potential first application, and therefore also examined the expression of HDAC and acetyl histone (AH) in brains of HD patients. This thesis describes that [18F]FAHA was metabolized rapidly to [18F]FACE in both blood plasma and brain. Kinetic analysis indicated that peripherally generated [18F]FACE contributed to the total brain activity. We therefore used a dual-input function model to analyze the kinetics of tracer accumulation and inhibition by SAHA in rhesus monkeys. Parametric images demonstrated the inhibition of HDAC activity in the brain by SAHA in a dose-dependent manner. Huntington’s mice (R6/2) showed a gradual increase of [18F]FAHA accumulation in all organs including the brain with age. In human tissue we found significant losses of acetyl histons expression from cells in the caudate nucleus and Purkinje cells of the cerebellum in HD, while the level of HDAC 5 was increased in these cells. The data obtained in rhesus monkeys indicated that PET imaging with [18F]FAHA could be used as a pharmacodynamic biomarker of the inhibition of class IIa HDACs by HDACIs in the brain and facilitate the development and clinical translation of novel class-IIa HDACIs.