3.10 Tesis magíster

Permanent URI for this collection

https://repositorio.uc.cl/handle/11534/21490

Browse

Now showing 1 - 20 of 22

A dynamic nonlinear coupled differential equations model of tumor growth and response to radiotherapy
(2018) Ortiz Guzmán, Valentina; Gago Arias, Araceli; Espinoza Bornscheuer, Ignacio Guillermo; Karger, Christian; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
A Predictive Simulation Chain for DNA Damage and Cell Death Induced By Ionizing Radiation
(2023) Salgado Maldonado, Sebastián Ignacio; Russomando, Andrea; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
Proton therapy is an effective form of cancer treatment that uses proton beams in the MeV range to destroy cancer cells. However, the protons' efficiency at killing cells varies as the beam penetrates tissue, thus, their biologically effective range presents a significant challenge in predicting the effects of proton irradiation. In this work, the development of a novel methodology in the determination the biological effect of protons through Monte Carlo (MC) beam transport and DNA damage simulations in combination with mechanistic cellular survival modeling is presented. The simulations show that the DNA damage generation and subsequent cell killing is affected by the evolution of the proton beam as it penetrates tissue without recurring to a definition of relative biological effectiveness (RBE). This also shows that a fixed RBE of 1.1 such as the one used in the clinics today may not be enough to predict the biological effect. Furthermore, the proton killing probability shift with respect to their deposited dose, i.e., the biological penumbrae, is estimated employing this framework. The methodology is also tested in various conditions, i.e., different mechanistic model parametrizations, considering proton beam fragmentation, and accounting for changes related to the cell cycle. Results suggest that this framework can provide insight into the biological effects of proton therapy and improve the accuracy of treatment planning. This study contributes to the field of radiobiology by providing a method to reliably simulate the biological response of living tissues to proton radiation, making us able to potentially answer important questions such as the proton biological range uncertainty, the effects of cell phase upon its survival probability, the contribution of heavier ion fragmentation to the DNA damage, among many others presented in this thesis.
Cálculo de dosis mediante un esquema híbrido
(2020) Bustos Rosas, Javiera Paz; Dörner Yaksic, Edgardo Andrés; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
La simulación de Monte Carlo (MC) y el método de Convolución/Superposición pueden considerarse como los métodos de cálculo de dosis más precisos en radioterapia. Sin embargo, su eficacia aún requiere mejoras para muchas aplicaciones clínicas de rutina, esto debido a que los tiempos de cálculo pueden extenderse más de lo deseado. En este documento, se presenta una alternativa a los cálculos convencionales de MC para fotones y partículas secundarias, a este nuevo método lo llamaremos MCK, ya que combina las técnicas de Monte Carlo y el método de deposición de energía mediante Kernels. Mientras que el transporte de fotones se realiza mediante una simulación MC análoga, la deposición de energía por los electrones secundarios se lleva a cabo mediante un método de superposición, para el cual es necesaria la obtención de kernels de energía mediante métodos MC tradicionales. Dichos kernel son obtenidos mediante simulaciones MC convencionales, los cuales en vez de ser interpolados con el TERMA (manera convencional), éste se reemplaza por el muestreo aleatorio de la energía de la partícula, su dirección y punto de interacción, para luego en dicho punto obtener la deposición de dosis mediante la superposición de los kernel. Para validar el método propuesto se utiliza la plataforma ompMC, mediante dicha plataforma se obtienen los perfiles de dosis para fantomas de dimensiones 30x30x30 cm3 , se utiliza una fuente puntual de radiación isotrópica en el rango de 0.1 MeV a 6 MeV. Los cálculos se realizan para 108 historias para un fantoma homógeneo (H ´ 2O), uno heterogéneo (agua/hueso/agua), y uno de próstata. Al comparar ambos métodos, para el fantoma homogéneo, se obtiene una mejora en la eficiencia de un 17,49 %, significando así una mejora en el costo de la simulación.
Caracterización dosimétrica del irradiador preclínico X-RAD 320 e implementación en una herramienta de cálculo de dósis
(2021) Emiliani de la Torre, Luis Eduardo; Sánchez Nieto, Beatriz; Caprile Etchart, Paola F.; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
El objetivo de esta tesis fue la caracterización dosimétrica del irradiador preclínico X-RAD 320 mediante simulaciones Monte Carlo (MC). Adicionalmente, se implementó una herramienta de cálculo de dosis basada en los resultados de las simulaciones. El método utilizado en esta tesis se basa en simulaciones MC con el código EGSnrc y la librería DOSXYZnrc, las simulaciones se llevan a cabo con una fuente puntual de radiación isotrópica a la cual se le asocia un espectro de energía, que en nuestro caso fue generado con SpekCalc con las características del irradiador preclínico X-RAD 320 (ángulo del tubo de rayos x de 30° y filtración inherente de 3 mm de Berilio). Dichas simulaciones se llevaron a cabo con las mismas condiciones de medición establecidas por Azimi (con una calidad de haz de 225 kVp, filtración de 0,35 mm Cu y un SSD = 50 cm). Se compararon las medidas de dosis relativa en profundidad, perfiles de dosis relativa y output factors realizadas por Azimi y las simulaciones MC calculadas en este trabajo para validar el método implementado. Luego se realizó la caracterización dosimétrica el irradiador preclínico para diferentes calidades de haz. Y por último se evaluaron las diferencias en la dosis para condiciones heterogéneas (corresponde a un fantoma de agua con una heterogeneidad de hueso o pulmón) y condiciones reales (corresponde a simulaciones en un fantoma de ratón heterogéneo y homogéneo para dos condiciones de irradiación) en comparación con la dosis en agua. Las congruencias de los resultados obtenidos para la dosis en profundidad, perfiles de dosis relativa y output factors para las simulaciones MC realizadas en este trabajo en comparación con las medidas realizadas por Azimi se pudo validar satisfactoriamente el método implementado. Se logró diseñar una herramienta de cálculo para la dosis (DOSAB) para campos cuadrados que utiliza las matrices de dosis de las simulaciones MC con ella se puede estimar la dosis para tamaños de campo entre 0,5 x 0,5 hasta 15 x 15 cm2 , para las calidades de haz simuladas. Según los resultados obtenidos en las condiciones heterogéneas y las condiciones reales se puede concluir que, si se utiliza DOSAB para estimar la dosis después del hueso, se tendrá una sobreestimación de la dosis, mientras que si se quiere estimar la dosis después del pulmón se tendrá una subestimación de la dosis, estos efectos dependen de la calidad del haz, tamaño y tipo de la heterogeneidad y del tamaño de campo.
Cuantificación de grasa hepática utilizando imágenes de resonancia magnética.
(2018) Peñaloza Sánchez, Francisco Javier; Uribe Arancibia, Sergio A.; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
Se considera patologicamente, esteatosis hepática, al exceso de tejido adiposo (grasa) alojado en el hígado. En general, la causa del depósito de grasa, define en parte la denominación de la alteración hepática, si la causa es un tóxico como el alcohol, las alteraciones hepáticas morfológica se clasificarán como alcohólicas, y sencillamente como no alcohólicas las que no tengan relación con esta sustancia y de esa manera se define la enfermedad hepática grasa no alcohólica (EHGNA). Las imágenes por resonancia magnética son importantes en el diagnóstico de pacientes con EHGNA, ya que permite medir de forma cuantitativa la infiltración de grasa en el hígado y posibilita la identificación de estructuras que típicamente resultan opacadas en imágenes comunes. En este trabajo, se investigó la precisión y reproducibilidad en la cuantificación de grasa usando distintos algoritmos: Region Growing IDEAL, Graph Cuts y Hierarchical IDEAL para calcular la fracción de grasa (PDFF). Para ello, fueron elaborados fantomas por triplicados de agua-grasa abarcando un rango lineal de 0 % hasta 45 %. Las imágenes fueron adquiridas utilizando una secuencia eco de gradiente pesada en T1 con trayectorias cartesianas para adquisiciones 2-D y 3-D. Los resultados muestran una excelente cuantificación de grasa en fantomas. Para comparar los algoritmos y determminar el más preciso, se realizó un estudio de correlación lineal junto con un análisis de Bland-Altman. Además, se investigó la estabilidad y reproducibilidad del contenido de agua-grasa mediante un seguimiento en el tiempo. La técnica de espectroscopía por resonancia magnetica (ERM) se usó para cuantificar la presencia de ácidos grasos en fantomas y compararla con la PDFF obtenida mediante imágenes. Finalmente, en una investigación realizada a 10 voluntarios sanos se demostró la efectividad de los algoritmos que evidenciaron porcentajes de grasa hepática en rangos normales con difererencias entre ellos menores a 3 %.
Desarrollo e implementación de un sistema de auditoría para dosimetría absoluta con alanina y TLD en centros de radioterapia chilenos
(2018) Faúndez Cifuentes, Daniel; Gago Arias, Araceli; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
Diagnóstico de cáncer pulmonar a través de un análisis cuantitativo de imágenes de tomografía computarizada.
(2020) Paredes Ahumada, Juan Antonio; Espinoza Bornscheuer, Ignacio Guillermo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
El trabajo realizado consistió en el desarrollo de un código computacional capaz de encontrar diferencias estadísticamente significativas entre imágenes de tomografía computacional en poblaciones de pacientes con nódulos pulmonares benignos y malignos, obtenidos del repositorio abierto TCIA [2]. Los features utilizados para diferenciar las poblaciones consistieron en features morfológicos tridimensionales, features de primer orden y basados en matriz de co-ocurrencia del nivel de gris (GLCM). Estos features se obtuvieron con el software MITK [3] luego de segmentar el nódulo pulmonar mediante Region growing en la misma plataforma. Con los features que mostraron diferencias entre ambas poblaciones se construyeron modelos univariados de Machine Learning con los algoritmos Regresión logística (LR), Vecinos cercanos (KNN), Arbol de decisión ´ (DT), Máquinas de soporte vectorial (SVM) y Naive Bayes (NB) para predecir la clasificación de los nódulos pulmonares, eliminando aquellos features correlacionados que tenían un bajo rendimiento. Se evaluó la métrica F1 para analizar el desempeño de los modelos, utilizando validación cruzada con k = 5 repetida 20 veces. Se realizó también un modelo multivariado buscando la combinación de features que tiene la menor razón de falsos negativos, encontrando como resultado los features Promedio, Disimilitud, Compacticidad y Correlación con el algoritmo NB, obteniéndose un FNR = 0.307 ± 0.036 y AUC = 0.678 ± 0.025. Este conjunto de features están en concordancia con relaciones previamente encontradas [4,5] y con características que el profesional médico observa comúnmente en imágenes de tomografía computarizada.
Dosimetría pre-tratamiento con dispositivos electrónicos de imagen portal (EPID)
(2022) López Espinoza, Analiz; Espinoza Bornscheuer, Ignacio Guillermo; Caprile Etchart, Paola F.; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
Una de las principales ventajas de los dispositivos electrónicos de imagen portal (EPID) es que tienen una muy buena resolución espacial (0.25 mm/píxel). Si bien su uso fue primeramente para verificación del posicionamiento del paciente antes de su sesión de radioterapia, hoy en día es un elemento importante en la verificación de las dosis de tratamiento a ser administradas al paciente. El objetivo de este trabajo fue examinar las características dosimétricas de estos dispositivos, e implementar un modelo matemático que permita obtener dosis absorbida en un plano de un fantoma homogéneo de agua sólida, a partir de imágenes de transmisión de planes pre- tratamiento. Luego de una amplia búsqueda bibliográfica, se usó como referencia el trabajo de Wendling et al (2006), al cual se le agregaron las siguientes modificaciones: una corrección por sensibilidad de píxeles de la imagen PSM, el cálculo del factor de dispersión del paciente que llega al EPID y la ecuación del kernel de dispersión en el plano del fantoma homogéneo. Los resultados de dosis absorbida obtenidos fueron satisfactorios, con un error porcentual de 1.53% como máximo en el eje central, y en la comparación de perfiles de campos cuadrados (no modulados) pasaron el criterio Gamma del 3% de dosis y 3 mm en DTA en el 100% de puntos evaluados. Sin embargo, en la verificación de planes de tratamiento los resultados no fueron satisfactorios, pero nos permitió establecer las calibraciones físicas que deben realizarse al panel para utilizarlo con fines dosimétricos, no solo la dosimetría absoluta y relativa del haz de tratamiento, además de la importancia en la configuración correcta del modo de adquisición de imágenes para emplearlas con fines dosimétricos. Ya que los resultados para campos cuadrados tuvieron resultados aceptables, podemos sugerir que este modelo sirve para realizar controles de calidad diarios del linac donde, se emplean campos estáticos no modulados, con cierta UM y tasa de dosis fija.
Estudio de materiales de blindaje de radiación ionizante para medicina nuclear
(2018) Novoa Burgos, Harold; Dörner Yaksic, Edgardo Andrés; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
Los rangos energéticos utilizados en medicina nuclear quedan fuera de las recomendaciones internacionales sobre la elección de materiales para blindar las instalaciones que operan con radiación ionizante. Se propone estudiar materiales comúnmente utilizados en construcción hospitalaria como blindajes para los isótopos 18F y 131I con el fin de ampliar las opciones que en la actualidad se utilizan, plomo y concreto común, para blindar las instalaciones de medicina nuclear. Utilizando simulaciones Monte Carlo con el programa EG Snrc se caracterizaron los materiales por su capacidad de blindar la radiación ionizante reflejado en el factor de atenuación para diferentes espesores de una selección de materiales e independientemente en un proceso experimental con alguno de ellos. Se graficaron los factores de atenuación de cada espesor utilizado para obtener un ajuste exponencial de ellos y con la ecuación de la curva ajustada conocer su coeficiente de atenuación lineal. Se encontró que el concreto dopado con bario tiene un bajo factor de transmisión (k),equivalente a ser un buen atenuador. Respecto a los materiales de construcción, los tabiques de yeso cartón no ofrecen un buen factor k, pero sobre ésta estructura pueden ser fijadas otras que son mejores, como acero inoxidable, acrílico e incluso placas safeboard que son comercializadas para blindar radiación ionizante con energías de hasta 140 kVp. Destaca que el yeso de Paris (POP) tiene un factor k comparable con el concreto NBS04, pero el POP es utilizado en odontología a diferencia del yeso de baja densidad que es de construcción.
Evaluación de algoritmos comerciales de cálculo de dosis absorbida de fotones en regiones fuera del campo de tratamiento
(2018) Medina Ascanio, Karem Nathalie; Sánchez Nieto, Beatriz; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
Los algoritmos presentes en los Sistemas de Planificación están optimizados para entregar una dosis veraz y precisa dentro de los límites del campo de tratamiento. Fuera de este, se ha demostrado una inexactitud que depende del algoritmo particular. Este estudio analiza, por medio de medidas experimentales, la exactitud de la dosis fuera del campo de dos algoritmos semianalíticos, Pencil Beam Convolution y Collapsed Cone Convolution, implementados en dos Sistemas de Planificación comerciales EclipseTM (Varian Medical System) y Monaco® (Elekta) respectivamente, así como también, el algoritmo de cálculo de dosis basado en métodos de Monte Carlo implementado en Monaco®. Tanto los cálculos con los Sistemas de Planificación, como las determinaciones experimentales de las dosis se realizaron en medios homogéneos (agua) para diferentes configuraciones de campos convencionales y para una distribución de dosis de un plan real de IMRT de próstata. Las determinaciones experimentales se llevaron a cabo con TLDs-100, películas radiocrómicas EBT3 ycámara de ionización Semiflex. Los resultados obtenidos al comparar perfiles dedosis laterales de campos abiertos calculados por los algoritmos respecto a los medidos experimentalmente muestran que, a partir del 9% de la dosis los cálculos realizados por el algoritmo Pencil Beam subestiman la dosis real en un promedio de 53%. Mientras que, se obtuvo un buen acuerdo con los cálculos realizados por el algoritmo Collapsed Cone, con una desviación local promedio de aproximadamente 2,5%. En el caso del algoritmo Monte Carlo, de los resultados obtenidos no se puede inferir ninguna conclusión ya que cálculos de este tipo (conformados) donde se logra la dosis deseada con una incertidumbre de 1% en un punto (generalmente el isocentro), emplean pocas partículas para lograr dicha incertidumbre y, por lo tanto, el ruido estadístico se hace significativo. Con respecto al desempeño de los algoritmos Pencil Beam y Monte Carlo en el caso de un plan clínico de irradiación de próstata en relación a la medida experimental con EBT3, al hacer un análisis gamma local (3% - 3 mm) ambos algoritmos fallaron en regiones de dosis bajas (> 5%), siendo el algoritmo MC el que obtuvo la mayor cantidad de puntos que no pasaron el criterio gamma, mientras que, Pencil Beam fue el que arrojo mayor imprecisión en regiones de dosis altas (para lo cual es análisis gamma fue global, respecto al máximo).
Evaluación dosimétrica de tratamientos con Leksell gamma knife en presencia de inhomogeneidades
(2018) Elgueda Farías, Susan Pamela; Caprile Etchart, Paola F.; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
Feasibility study : use of cine-MRI in MR-guided particle therapy
(2018) Sepúlveda Muñoz, César; Pfaffenberger, Asja; Sánchez Nieto, Beatriz; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
Cinematic Magnetic Resonance Imaging (cine-MRI) are fast time-resolved 2D MRI sequences that allow online visualization of organ motion without exposing patients to ionizing radiation. In this study, the potential of cine-MRI for the definition of animage-based gating criterion in particle therapy of pancreatic cancer is investigated. Transversal cine-MRI are employed to segment the pancreas, since they can provide information on tissue changes in the beam-path during delivery. Volunteer data were acquired on 10 different acquisition days. An image-based gating window was defined based on the breathing-curve (BC) of the first day (end-exhale breathing phase ±30%). The superposition of the pancreas segmentations in this window was calculated. For other days of data acquisition, the agreement with this initial superposition contour was evaluated by using different segmentation image similarity metrics. Additionally, a motion analysis of the pancreas was performed. From the metrics comparisons, a gating criterion was defined to establish when irradiation can be allowed. An evaluation of the dosimetric differences due to differences in the segmentations achieving the criterion and the spatial location of the organs was carried out for a proton treatment. Although the method applied was subjected to several limitations, it was proved to be feasible.
Impact of dose and grading uncertainties on xerostomia prediction using machine learning classification
(2020) Hormazábal González, María Constanza; Wahl, Niklas; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
Due to the sharp dose gradients present in IMRT treatments, small uncertainties can generate significant differences between the planned and delivered dose distribution for head-and-neck cancer patients. This thesis investigated the impact of dosimetric and toxicity grading uncertainties on the prediction of post-radiotherapy xerostomia development. Dosimetric uncertainties were simulated by Gaussian shifts of the planned dose for a cohort of 77 patients. We analyzed demographic, radiomic and dosimetric features as predictor of xerostomia. Univariate and multivariate studies were carried out and compared with classic logistic regression prediction models. These models were based on the nominal features extracted from the planned dose and the mean and standard deviation of features extracted from the shifted dose. In the case of grading uncertainties, we introduced a sample weight in the predictive model. The predictive power of the models was quantified in terms of AUC. In general, no change in the AUC values was observed when considering the mean of the features. Nevertheless, when considering the standard deviation, we obtained models with higher AUC, especially in the classical model analysis, corresponding to models based on mean doses. The model based on ipsilateral and contralateral mean doses improved its performance from an AUC of 0.47 (0.44-0.50) to 0.83 (0.80-0.85). In the univariate analysis we found that the dose gradient in the patient's right-left direction was highly correlated with xerostomia development. However, this predictor becomes a bad indicator of xerostomia when considering the dose uncertainties. In the multivariate study, developing machine learning models with good performance was possible, reaching AUC values close to 0.9. The uncertainties in xerostomia grading showed to influence the probability space generated by the predictive model. However, these results were not significant, obtained the same AUC values as those calculated without the grading uncertainties.
Implementación de un sistema Monte Carlo de alto rendimiento para un sistema de planificación de tratamiento
(2020) Ramírez Solano, Oswaldo Daniel; Dörner Yaksic, Edgardo Andrés; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
matRad es un sistema de planificación de tratamiento de código abierto para planificación inversa (IMRT) para fotones e iones pesados. Su motor de cálculo de dosis en fotones consiste en la técnica analítica llamada pencil beam. Se realizó la implementación del código Monte Carlo ompMC como nuevo algoritmo de cálculo de la dosis absorbida junto con una técnica de reducción de varianza conocida como photon spliting para mejorar la eficiencia del cálculo de dosis. Se realizaron las respectivas validaciones dosimétricas del software ompMC comparando sus resultados con DOSXYZnrc, a través de perfiles laterales y en profundidad en fantomas de agua homogéneos e inhomogéneos para tres tamaños de campo: 10x10 cm2, 5x5 cm2 y 2x2 cm2. Además se adecuó la fuente de fotones de matRad para ser compatible con la naturaleza del cálculo Monte Carlo. De las comparaciones con DOSXYZnrc, se tiene que la diferencia porcentual promedio de la dosis máxima en el eje Z para los tres campos es de un 0.42%. En cuanto al desempeño del algoritmo pencil beam frente a ompMC, las diferencias fueron considerablemente altas para estructuras en riesgo de volumen pequeño o huecas, con una diferencia promedio de un 121.99% considerando tanto subestimaciones como sobreestimaciones de dosis para un volumen de cobertura del 95%. Las estructuras objetivo no presentaron mayores diferencias porcentuales que las antes mencionadas. ompMC demostró un excelente desempeño frente a DOSXYZnrc, con incertidumbres bajas gracias a la técnica de photon splitting. La implementación de ompMC en matRad fue exitosa, tanto en términos de eficiencia computacional como en precisión y exactitud en los cálculos dosimétricos, permitiendo así tener un sistema de planificación inversa con un motor de cálculo de dosis mediante Monte Carlo.
Implementación de una herramienta de verificación de tratamiento de radioterapia basado en EPID y simulaciones Monte Carlo
(2022) Lenis Gil, Bladimir; Caprile Etchart, Paola F.; Dörner Yaksic, Edgardo Andrés; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
Se implementó una herramienta de verificación de tratamiento de radioterapia, por medio de una interfaz gráfica de usuario, que toma imágenes portales, realiza correcciones por diferentes efectos, convierte a fluencia de energía y codifica la información de las partículas en un archivo binario en formato EGSnrc. El archivo sirve como entrada a la rutina de Monte Carlo DOSXYZnrc para realizar la reconstrucción de dosis de planes IMRT sobre fantomas de CT y posteriormente realizar la verificación por evaluación gamma.
Incorporación de PET/CT en un modelo para predicción de respuesta tumoral a la radioterapia
(2021) Casanova Granada, Ángela Verónica; Sánchez Nieto, Beatriz; Gago Arias, Araceli; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
En el presente proyecto de tesis se utilizaron valores de captación de imágenes FDG-PET obtenidos en distintos subvolúmenes de tumores de cabeza y cuello para asociarlos con distintos niveles de radiosensibilidad. Esta relación se estableció utilizando información sobre la ganancia en niveles de control tumoral obtenida con tratamientos de dose painting frente a tratamiento convencionales (información reportada por los oncólogos radioterapeutas que trabajaron en el proyecto FiGaRo). La radiosensibilidad efectiva de cada subvolumen fue incorporada a un modelo radiobiológico que analiza el efecto en la probabilidad de control tumoral de la distribución de dosis. También la información de los valores de captación del 18F-FDG obtenida de las imágenes PET, permitió realizar una nueva segmentación del volumen GTVPET (volumen segmentado manualmente por el médico especialista a partir de las imágenes PET) con el fin de analizar el impacto que tendría este nuevo volumen en los valores de probabilidad de control tumoral.
Individual breast dosimetry for mammographic exams : a back-projection approach
(2017) Rioseco Mora, Camila Belén; Sánchez Nieto, Beatriz; Dörner Yaksic, Edgardo Andrés; Häring, Peter; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
The aim of this project is to propose and validate a procedure for estimating a dose at the axial plane of the breast in patients under mammographic exposure by means of electronic portal imaging device (EPID) dosimetry. In vivo transit dosimetry consists of measuring the transmitted radiation through the breast with an EPID, and then back-projecting the fluence through the same volume in order to reconstruct the dose at a certain plane. The methodology relies on the fact that from individual beam attenuation information, is possible to estimate dose deposition in the mammary gland. Beam attenuation was calculated from the exit and entrance fluence. Monte Carlo simulation of the entrance fluence was computed for three beam qualities. Exit fluence is calculated for each case, by deconvolution of the EPID image with previously determined composite kernel. A complete model (i.e., X-ray tube, breast compression paddle, different breast thickness and detector) of the GE Senograph Essential with Tomosynthesis device, was simulated with EGSnrc. Specific codes as BEAMnrc and DOSXYZnrc were used for beam and detector simulations, respectively. Three different beam qualities were simulated (only for 2D conventional mammography image acquisition) and additionally, and in-house graphical user interphase MATLAB1 program “BreDose” was designed to estimate doses at an axial mid-plane of the breast from the EPID images.
Optical surface monitoring and pillow positioning configuration for complex system's set-up
(2017) Loreto Javiera Godoy Solís; Häring, Peter, 1965-; Sánchez Nieto, Beatriz; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
Optical Surface Monitoring and Pillow Positioning Configuration for Complex System’s Set-Up: Aligning the patient’s target volume, isocenter and OARs with the linac’s isocenter can be done using certain immobilization device and imaging to adapt therapy if any variation of the tumor or patient’s body has occurred. In this investigation, a configuration of 10 pillows and Vision RT were employed to positioning the patient while it was checked by CBCT. The results show that for non-coplanar fields, Vision RT is accurate enough, with shifts less than 1º and 1mm. 4 pillows in a wedge under the head show an accurate position in the rotational axis (lessthan 1º) comparing with Vision RT and the off-set values given by the CBCT, although more pillows should be necessary for thorax and pelvis plans, since the differences between both methods are in average of 5 mm and 10º. Since the image registration was made manually, there are difference between 2 CBCTs of 6 mm and 5º in average in each plan, around the same magnitude than the difference between the two methods, so the differences might be due to the fact that Vision RT matches surfaces and CBCT matches the target volume, and because the manual image registration is involved with a human error
Predictors for radiation-induced xerostomia and their reliability considering random setup errors and parotid gland migration
(2018) Astaburuaga García, Rosario; Bangert, Mark; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
Quantum sensing using NV centers in diamond
(2018) González Brouwer, Raúl, Manuel; Maze Ríos, Jerónimo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
This thesis is focused on understanding the interaction of nitrogen vacancy (NV) defect in diamond with its environment as well as its applications in nanotechnology and biophysics. First, we study the hyperfine interaction due to nearby 13C carbon and 15N nitrogen isotopes in the vicinity of the Level Anti-Crossing (LAC), we propose an experimental method at room temperature free of microwave, in which it is possible to find the sign of the Fermi contact term, using the coupling between nuclear spins 1/2 and electronic spin 1. For this, a three-dimensional coil system was constructed to study the fluorescence close to the LAC. Second we describe an experiment in order to use the NV center as a sensor for chemical reactions, in specific to measure the pH and relate it’s macroscopic measurement with experiments like Ramsey interferometry and change in the spectrum, in order to observe changes on the charge state and T∗2 . Finally, we show a way to functionalize a nanodiamond hosting a NV defect, and use it as a biomarker for amyloid β, an Alzheimer desease related compound. We show that using this functionalized nanodiamonds might enable the development of longer experiments in biophysics due to the photostability of the NV defect compared to regular biomarkers that are widely used in biology. This works paves the way for performing unltrasensitive and reliable detection of cells involved in the pathogenesis of the Alzheimer desease.This thesis is focused on understanding the interaction of nitrogen vacancy (NV) defect in diamond with its environment as well as its applications in nanotechnology and biophysics. First, we study the hyperfine interaction due to nearby 13C carbon and 15N nitrogen isotopes in the vicinity of the Level Anti-Crossing (LAC), we propose an experimental method at room temperature free of microwave, in which it is possible to find the sign of the Fermi contact term, using the coupling between nuclear spins 1/2 and electronic spin 1. For this, a three-dimensional coil system was constructed to study the fluorescence close to the LAC. Second we describe an experiment in order to use the NV center as a sensor for chemical reactions, in specific to measure the pH and relate it’s macroscopic measurement with experiments like Ramsey interferometry and change in the spectrum, in order to observe changes on the charge state and T∗2 . Finally, we show a way to functionalize a nanodiamond hosting a NV defect, and use it as a biomarker for amyloid β, an Alzheimer desease related compound. We show that using this functionalized nanodiamonds might enable the development of longer experiments in biophysics due to the photostability of the NV defect compared to regular biomarkers that are widely used in biology. This works paves the way for performing unltrasensitive and reliable detection of cells involved in the pathogenesis of the Alzheimer desease.

Browse

Browsing 3.10 Tesis magíster by browse.metadata.categoria "Medicina y salud"

Results Per Page

Sort Options