The association of dosimetric quantities from computed tomography with operational factors: basis for optimization strategies / Asociación de magnitudes dosimétricas de tomografía computarizada con factores operacionales: bases para estrategias de optimización

Abstract Clinical Computed Tomography (CT) imaging is supported by a patient - technology - observers system. Such system involves dosimetric quantities associated with image quality descriptors, where operational factors are predictors. Knowledge of quantitative association between CT dosimetric and image quality quantities with systemic factors, provides the basis to devise scanner-specific optimization strategies. Kerma indexes were measured with a pencil ionization chamber free in air C a,100 and in phantom C pmma,x (x changes into c and p for center and periphery respectively). Polymethyl Methacrylate (PMMA) standard phantoms were used (diameters of 16 and 32 cm). Several operational factors of a Siemens Sensation 64 Cardiac were considered: estimated spectrums, tube potential F 8 (80 - 140 kV), tube current x time product F 1 (40 - 350 mAs) and total collimation at isocenter F 3 (2,7 - 19,2 mm). The water equivalent radius R w , an important factor for patient Size Specific Dose Estimators (SSDE), was estimated by taking into account the spectrums in each phantom. Average pixel noise was measured from Regions of Interest (ROIs) in water phantoms with radius of 2,5; 3; 6; 8 and 11,5 cm. A linear association was found between C pmma,p and C pmma,c . A dose reduction of C pmma,c = 2 mGy per tube rotation can be obtained from data analysis (head mode), with F 1 = 50 mAs, F 3 = 19,2 mm, resulting in average pixel noise of 20 Hounsfield Units (HU). Knowledge of noise association with C pmma,c provides a straightforward tool for quantitative optimization, considering a systemic approach, which includes patient - technology - observer factors.

Resumen La tomografía computarizada (TC) clínica se basa en un sistema paciente - tecnología - observador. Dicho sistema incluye magnitudes dosimétricas asociadas a descriptores de calidad, donde los factores operacionales son predictores. Conocer la asociación cuantitativa entre magnitudes dosimétricas y de calidad de imagen con factores sistémicos, provee la base para concebir estrategias de optimización específicas por tomógrafo. Se midieron índices de kerma en aire C a,100 y en maniquí C pmma,x (x cambia a c y p para centro y periferia respectivamente) con una cámara de ionización tipo lápiz. Se utilizaron maniquíes de Polimetil Metacrilato (PMMA) con diámetros de 16 y 32 cm. Se consideraron factores operacionales de un equipo Siemens Sensation 64 Cardiac: espectros estimados, tensión del tubo F 8 (80 - 140 kV), producto corriente x tiempo de exposición F 1 (40 - 350 mAs) y colimación total en isocentro F 3 (2,7 - 19,2 mm). El radio agua-equivalente R w es un factor importante para Estimadores de Dosis Específicos del paciente (SSDE), se estimó teniendo en cuenta el espectro en cada maniquí. El ruido promedio de píxel se midió en regiones de interés (ROIs) de imágenes de maniquíes de agua con radios de 2,5; 3; 6; 8 y 11,5 cm. Se encontró una asociación lineal entre C pmma,p y C pmma,c . Se describe una reducción de dosis a C pmma,c = 2 mGy por rotación del tubo mediante el análisis de datos (modo cabeza), con F 1 = 50 mAs, F 3 = 19,2 mm, resultando en un ruido promedio de píxel de 20 Unidades Hounsfield (UH).

Study of charge sharing effect and energy resolution of the Timepix hybrid detector based on gallium arsenide compensated with chromium / Estudio del efecto de compartición de cargas y la resolución energética del detector híbrido Timepix de arseniuro de galio compensado con cromo

Abstract Among the latest ionizing radiation detectors, those based on chromium compensated gallium arsenide (GaAs:Cr) are ones of the most competitive for many applications due to their high Z and strong resistance to radiation damage. They have been used in high energy physics research, medical visualization and spatial technologies, geological prospecting, among other advanced fields. The object of this work is a 900 µm GaAs:Cr detector with Timepix readout technology. Some detector characteristics for three experimental conditions were measured and studied by using the X-rays from a synchrotron and an X-ray tube provided with different materials for obtaining the corresponding fluorescence photons. A complex function was used to decompose the differential spectra into the most important contributions involved. As an additional tool for the research, the mathematical modeling of the mobility of charge carriers generated by radiation within the active volume of the detector was used. The results of these charge sharing effect studies showed a noticeable prevalence in the detector of this effect, changing its contribution according to the experiment characteristics. The detector was calibrated for the planned experiments and the energy resolution was determined. From the analysis of all the obtained results and their comparison with those reported in literature, it was confirmed that the detector has a marked charge-sharing effect between neighboring pixels, being its performance more impaired as the energy of incident photons increases.

Resumen Entre los últimos detectores de radiación ionizante, los basados ​​en arseniuro de galio compensado con cromo (GaAs: Cr) son de los más competitivos para muchas aplicaciones debido a su alto Z y fuerte resistencia al daño de la radiación. Se han utilizado en investigación de física de alta energía, visualización médica y tecnologías espaciales, prospección geológica, entre otros campos avanzados. El objeto de este trabajo es un detector de GaAs: Cr de 900 µm con tecnología de lectura Timepix. Algunas características del detector para tres condiciones experimentales se midieron y estudiaron utilizando rayos X de un sincrotrón y un tubo de rayos X provisto de diferentes materiales para obtener los fotones de fluorescencia correspondientes. Se utilizó una función compleja para descomponer los espectros diferenciales en las contribuciones más importantes involucradas. Como herramienta adicional para la investigación, se utilizó el modelado matemático de la movilidad de los portadores de carga generados por la radiación dentro del volumen activo del detector. Los resultados de estos estudios de efecto de carga compartida mostraron una prevalencia notable en el detector de este efecto, cambiando su contribución según las características del experimento. El detector se calibró para los experimentos planificados y se determinó la resolución de energía. A partir del análisis de todos los resultados obtenidos y su comparación con los reportados en la literatura, se confirmó que el detector tiene un marcado efecto de reparto de carga entre píxeles vecinos, y su rendimiento se ve más afectado a medida que aumenta la energía de los fotones incidentes.

Microscopic description of low-lying properties in 168≤A≤170 Yb nuclei by the pseudo-SU(3) shell model / Descripción microscópica de las propiedades de baja energía de los núcleos 168≤A≤170 Yb usando el modelo pseudo-SU(3)

Abstract The rare-earth nuclei have well-known collective properties. The theoretical description of these nuclei represents a challenge to nuclear models, due to the enormous dimensions of the valence space, making the problem unmanageable. This leads us to use symmetry-based models, where it is possible to calculate in a free-truncation environment. In this work we present results for the energy spectrum and the electromagnetic properties in even-even Yb isotopes using the pseudo-SU(3) shell model. The model considers a Nilsson Hamiltonian that additionally includes the quadrupole-quadrupole and pairing interactions, systematically parameterized. The results show that the model considered is a powerful theoretical tool, allowing us to describe the normal parity sector of deformed rare earth nuclei.

Resumen Las propiedades colectivas de los núcleos de las tierras raras están muy bien determinadas. La descripción teórica de estos núcleos representa un desafío para cualquier modelo nuclear debido a las dimensiones excesivas del espacio de valencia, lo que vuelve el problema inmanejable. Esto nos lleva a emplear modelos basados en simetrías, donde es posible realizar cálculos sin truncamiento del espacio. En este trabajo se presentan resultados para el espectro energético y las propiedades electromagnéticas en isótopos para-par de iterbio, utilizando el modelo de capas pseudo-SU(3). El modelo considera el hamiltoniano de Nilsson, al que adicionalmente se le han incluido las interacciones cuadrupolo-cuadrupolo y de apareamiento, parametrizadas de forma sistemática. El resultado muestra que el modelo utilizado es una herramienta poderosa que permite describir el sector de paridad normal del espectro de núcleos deformados de las tierras raras.

Charmonium: comparison between potential models / Charmonio: comparación entre modelos potenciales

Abstract Heavy quark c c ¯ has been studied in the non relativistic framework using a quark-quark potential as a sum of power of the corresponding distance. The form of potential is based on phenomenological facts. The problem was solved numerically using a program written on C++. Mass spectra and the expectation value of the radius have been estimated for different quantum-mechanical states for c c ¯ system. The results have been compared with other similar and recent works. The mass spectra obtained is in acceptable agreement with the experimental data for c c ¯.

Resumen El sistema de quarks pesados c c ¯ ha sido estudiado en el marco no relativista usando un potencial quark-quark de la forma de la suma de potencias de la distancia entre las partículas. El problema se resolvió numéricamente usando un programa escrito en C++. Se estimaron el espectro de masa y el valor esperado del radio para diferentes estados de excitación. Los resultados fueron comparados con otros trabajos similares recientes. El espectro de masa obtenido concuerda de manera aceptable con los datos experimentales para el sistema c c ¯.

Clustering in light nuclei and their effects on fusion and pre-equilibrium processes / Agrupamiento de núcleos ligeros y sus efectos en la fusión y procesos de pre-equilibrio

Summary The study of heavy ion nuclear reactionis an important tool to observe and disentangle different and competing mechanisms, which may arise in the different energy regimes. In particular, at relatively low bombarding energy, it is quite interesting the comparison between pre-equilibrium and thermal emission of light charged particles from hot nuclear systems [1-6]. Indeed, the nuclear structure of the interacting partners can be strongly correlated to the dynamics, especially at energies close to the Coulomb barrier, and this effect emerges when some nucleons or clusters of nucleons are either emitted or captured. In particular, a major attention has been devoted, in the last years, to the possible observation of cluster structure effects in the competing nuclear reaction mechanisms, especially when fast processes are involved. At this purpose, the four reactions 16O+30Si at 111 MeV, 16O+30Si at 128 MeV, 18O+28Si at 126 MeV, 19F+27Al at 133 MeV have been measured to study the onset of pre-equilibrium in an energy range where, for central collisions, complete fusion is expected to be the predominant mode. Experimental data were collected using the GARFIELD + RCo array [7], fully equipped with digital electronics at the LegnaroNational Laboratories. The comparison between experimental data and different model predictions have been performed: in particular, both dynamical models based either on Stochastic Mean Field (TWINGO) or Anti-symmetrized Molecular Dynamics and fully statistical models (GEMINI++) have been considered. Simulated events are filtered through a software replica of the apparatus, to take into account all possible distortions of the experimental distributions due to the finite size of the apparatus.

Resumen El estudio de la reacción nuclear iónica pesada es una herramienta importante para observar y esclarecer los diferentes mecanismos que compiten entre sí, que pueden surgir en los diferentes regímenes energéticos. En particular, a una energía de bombardeo relativamente baja, es bastante interesante la comparación entre el preequilibrio y la emisión térmica de partículas ligeras cargadas por sistemas nucleares calientes [1-6]. De hecho, la estructura nuclear del grupo que interactúa puede estar fuertemente correlacionada con la dinámica, especialmente en energías cercanas a la barrera de Coulomb, y este efecto surge cuando se emiten o capturan algunos nucleones o grupos de nucleones. En particular, se ha dedicado una gran atención, en los últimos años, a la posible observación de los efectos de la estructura del agrupamiento en los mecanismos de reacción nuclear competitivos, especialmente cuando se trata de procesos rápidos. Para este propósito, las cuatro reacciones 16O + 30Si a 111 MeV, 16O + 30Si a 128 MeV, 18O + 28Si a 126 MeV, 19F + 27Al a 133 MeV se han medido para estudiar el inicio del preequilibrio en un rango de energía en el cual, para colisiones centrales, se espera que la fusión completa sea el modo predominante. Los datos experimentales se recogieron utilizando la matriz GARFIELD + RCo [7], totalmente equipada con electrónica digital en los Laboratorios Nacionales Legnaro. La comparación entre los datos experimentales y las diferentes predicciones de modelos se han llevado a cabo: en particular, se han considerado los modelos dinámicos basados en el Campo Medio Estocástico (TWINGO) o Dinámica Molecular Antisimétrica y modelos completamente estadísticos (GEMINI ++). Los eventos simulados se filtran a través de una réplica de software del aparato, para tener en cuenta todas las posibles distorsiones de las distribuciones experimentales debido al tamaño finito del aparato.

Heavy-ion induced two-neutron transfer reactions and the role of pairing / Reacciones de transferencia de dos neutrones inducidas por iones pesados y el papel del apareamiento

Abstract Heavy-ion induced two-neutron transfer reactions (18O,16O) at 84 MeV were studied on several targets up to high excitation energy of the residual nucleus thanks to the use of the MAGNEX magnetic spectrometer to detect the ejectiles. The obtained results indicate of the important role played by the nuclear paring.

Resumen Se estudiaron reacciones de transferencia de dos neutrones inducidas por iones pesados (18O, 16O) a 84 MeV en varios blancos hasta una alta energía de excitación del núcleo residual gracias al uso del espectrómetro magnético MAGNEX para detectar los residuos eyectados. Los resultados obtenidos indican el importante papel desempeñado por el apareamiento nuclear.

Assessment of fetal development by HRV and chaotic global techniques

INTRODUCTION: Fetal heart rate and its variability during the course of gestation have been extensively researched. The overall reduction in heart rate and increase in fetal HRV is associated with fetal growth and the increase in neural integration. The increased complexity of the demands on the cardiovascular system leads to more variation in the temporal course of the heart rate which has been shown to be reflected in measures of complexity. The aim of this work was to investigate novel complexity measures with respect to their ability to quantify changes over gestational age in individual fetuses consistently and in a stable manner. METHODS: We examined 215 fetal magnetocardiograms (FMCG), each of 5 min duration, in 11 fetuses during the second and third trimesters (at least 10 data sets per fetus). From the FMCG we determined the fetal RR beat durations. For each 5 min time-series of RR intervals we then calculated Shannon entropy, high spectral entropy, high spectral Detrended Fluctuation Analysis, spectral Multi-Taper Method as well as the standard deviation and two commonly used complexity measures: Approximate Entropy and Sample Entropy. For each subject and HRV measure, we performed regression analysis with respect to gestational age. The coefficient of determination R² was used to estimate 'goodness-of-fit', the slope of the regression indicated the strength of the individual dependency on gestational age. RESULTS: We found that the new complexity measures do not outperform ApEn. CONCLUSION: This study has now rejected the hypothesis that the spectral complexity measures outperform those applied previously.

INTRODUÇÃO: A freqüência cardíaca fetal e da sua variabilidade durante o curso da gestação têm sido extensivamente pesquisada. A redução global da frequência cardíaca e aumento da VFC fetal está associada com o crescimento fetal e aumento da integração neural. O aumento da complexidade das exigências sobre o sistema cardiovascular conduz a uma maior variação no decurso temporal da frequência cardíaca o que foi mostrado para reflectir-se medidas de complexidade. O objetivo deste trabalho foi investigar medidas de complexidade novos em relação à sua capacidade de quantificar as mudanças ao longo da idade gestacional em fetos individuais de forma consistente e de forma estável. MÉTODO: Foram examinados 215 magnetocardiograms fetais (FMCG), cada um dos 5 min de duração, em 11 fetos durante o segundo e terceiro trimestres (pelo menos 10 conjuntos de dados por feto). A partir do grande consumo determinamos as durações RR batimento fetais. Para cada série temporal 5 min dos intervalos RR então calculada Shannon entropia, alta entropia espectral, alta espectral Destendenciada Análise Flutuação, espectral Multi-Taper Método, bem como o desvio padrão e duas medidas de complexidade comumente utilizados: aproximado Entropia e Amostra Entropia. Para cada medida assunto e HRV, foi realizada análise de regressão em relação à idade gestacional. O coeficiente de determinação R² foi usada para estimar a "o bem-of-fit", a inclinação da regressão indicou a força do indivíduo dependência da idade gestacional. RESULTADOS: Verificou-se que as novas medidas de complexidade não superar ApEn. CONCLUSÃO: Este estudo agora rejeitou a hipótese de que as medidas de complexidade espectrais superar os aplicados anteriormente.

Monte Carlo derivation of filtered tungsten anode X-ray spectra for dose computation in digital mammography / Derivação Monte Carlo de espectros filtrados de raios X de ânodo de tungstênio para determinação de dose em mamografia digital

Abstract Objective: Derive filtered tungsten X-ray spectra used in digital mammography systems by means of Monte Carlo simulations. Materials and Methods: Filtered spectra for rhodium filter were obtained for tube potentials between 26 and 32 kV. The half-value layer (HVL) of simulated filtered spectra were compared with those obtained experimentally with a solid state detector Unfors model 8202031-H Xi R/F & MAM Detector Platinum and 8201023-C Xi Base unit Platinum Plus w mAs in a Hologic Selenia Dimensions system using a direct radiography mode. Results: Calculated HVL values showed good agreement as compared with those obtained experimentally. The greatest relative difference between the Monte Carlo calculated HVL values and experimental HVL values was 4%. Conclusion: The results show that the filtered tungsten anode X-ray spectra and the EGSnrc Monte Carlo code can be used for mean glandular dose determination in mammography.

Resumo Objetivo: Derivar espectros filtrados de raios X de tungstênio utilizados em sistemas de mamografia digital por meio de simulações Monte Carlo. Materiais e Métodos: Espectros filtrados por filtro de ródio foram obtidos para potenciais do tubo entre 26 e 32 kV. Os valores de camada semirredutora (CSR) dos espectros filtrados simulados foram comparados aos valores obtidos experimentalmente com um detector de estado sólido Unfors modelo 8202031-H Xi R/F & MAM Detector Platinum e unidade base 8201023-C Xi Platinum Plus w mAs em um sistema Hologic Selenia Dimensions utilizado no modo radiografia direta. Resultados: Os valores de CSR calculados mostraram boa concordância quando comparados com os valores obtidos experimentalmente. A maior diferença relativa entre os valores de CSR calculados com Monte Carlo e os valores de CSR experimentais foi 4%. Conclusão: Os resultados demonstram que os espectros filtrados de raios X de ânodo de tungstênio e o código de Monte Carlo EGSnrc podem ser utilizados para determinar a dose glandular média em mamografia.

Espectros biotecnológicos en el duelo contemporáneo: la espectralidad virtual / Biotechnological spectrums in the contemporary process of mourning: the virtual spectrum

El término espectro tiene diferentes acepciones, originariamente, está relacionado con una manifestación de los espíritus que retornan en forma hostil y, de alguna manera, se vinculan con la muerte y el duelo. En la actualidad, el trabajo de duelo se ha modificado de tal manera que, incluso, ha perdido la importancia que antes tenía en la tramitación de una muerte. Si bien el trabajo de duelo tiene un lugar fundamental en la estructura del aparato psíquico, sostenemos que, hoy en día, por la impronta de los cambios de la cultura, el mismo se manifiesta de otra manera. La tecnología ha tomado un impulso inusitado e incide, incluso, sobre el campo psíquico. El objetivo del presente trabajo es investigar algunos de los cambios que puede haber promovido la biotecnología en el trabajo del duelo.

The term spectrum has different meanings, originally, it is related to the manifestation of the spirits that return in a hostile way and that, somehow, they are connected to death and mourning. Nowadays, the mourning task has been modified in a way that it has even lost the importance that it had before, in the processing of death. Although the mourning process has a highlighted place in the structure of the psychic apparatus, we support the idea that, in our present time, by the imprinting of the cultural changes, this process is shown in another way. Technology has taken an unusual impulse and influences even on the psychic field. The main purpose of the present paper is to investigate some of the changes that may have been promoted by biotechnology in the mourning process.

Metodología de pre-procesamiento de datos adquiridos por MALDI-MSI en muestras de tejidos / Pre-processing methodology of acquired data by MALDI-MSI in tissue samples

En la última década, la Imagenología por Espectrometría de Masas MALDI (MALDI-MSI) ha demostrado su potencial en el campo de la proteómica. Debido a la alta dimensionalidad de los conjuntos de datos obtenidos en los experimentos de MADI-MSI y las variabilidades inherentes al proceso de adquisición, presentes en los mismos, se hace necesario llevar a cabo una etapa de pre-procesamiento, que reduzca estas distorsiones. La presente investigación propone una metodología de procesamiento de datos de MALDI-MSI sustentada en un conjunto de aplicaciones desarrolladas en MatLab, la Biblioteca Qt4, así como la herramienta de visualización DataCube Explorer. Entre los resultados se pueden destacar la obtención de cambios en las intensidades de los píxeles de las imágenes reconstruidas después de la introducción de ruido, así como el incremento de la Relación Señal-Ruido después de someter los espectros a los métodos de filtrado de Kaiser, Savitzky-Golay y Promedio deslizante, destacándose Kaiser sobre los demás, lo que puede traducirse como una disminución de los niveles de distorsión en los espectros de cada pixel. Se realizó la reconstrucción satisfactoria de la imagen patrón y su visualización con la herramienta DataCube Explorer(AU)

At last decade, MALDI Mass Spectrometry Imaging (MALDI-MSI) has demostrated being a powerful tool in proteomics field. Because of high dimensionality of the acquired datasets in MALDI-MSI experiments and the inherent variabilities to the acquisition process, present in them, it´s necessary carry out a pre-processing stage, which reduces these distortions. This paper proposes a processing methodology of data MALDI-MSI supported in applications developed in MATLAB, Qt4 Library, as well as the visualization tool Datacube Explorer. Among the results obtained, it can be highlighted the changes in the intensities of the pixels of the reconstructed images after introducing noise, as well as the increasing of Signal-Noise Ratio after applying the denoising methods Kaiser, Savitzky-Golay and "sliding average", highlighting Kaiser over the other techniques, which can be interpreted as a decreasing of the distortion levels in each pixel´s spectrum. The reconstruction of example image and its visualization with Datacube Explorer tool were satisfactory(AU)

Intervalos de ittegración unificados para la caacterización estructural de pettróleos, carbones o sus fracciones por rmn ¹h y rmn 13c / Unified inegratiion intervls for the structural characterization of oil, coal or fractions there of by 1h nmr and 13c nmr / Intervalos de integração unificados para a caracterização estrutural de petróleos, carvões ou suas frações por rmn ¹h e rmn 13c

Con base en la revisión de publicaciones, hechas entre 1972 y 2006, se evidenció que hay imprecisiones en los límites de los intervalos de integración que los autores asignan a las señales en resonancia magnética nuclear (RMN) para hacer la caracterización estructural de petróleos, carbones o sus fracciones derivadas, a partir de sus espectros de hidrógeno (RMN ¹H) o de carbono (RMN 13C). En consecuencia, se determinaron límites unificados para la integración de los espectros RMN ¹H y RMN 13C de tales muestras mediante un tratamiento estadístico aplicado a los límites de los intervalos de integración ya publicados. Con esos límites unificados se elaboraron cartas de correlación en RMN útiles para la asignación de la integral en esos intervalos, y aun en otros de menor extensión definidos en función de la intersección entre asignaciones diferentes. Además se plantearon ecuaciones necesarias para establecer la integral atribuible a fragmentos más específicos en un intento por hacer una caracterización estructural más exacta a partir de los espectros RMN de petróleos, carbones o sus fracciones deriva.

Based on an analysis of publications reported between 1972 and 2006, it became clear that there are inaccuracies in the limits of the ranges of integration that the authors assigned to signals in nuclear magnetic resonance (NMR) to the structural characterization of petroleum, coals and their derived fractions, from their hydrogen (¹H NMR) and carbon (13C NMR) spectra. Consequently, consolidated limits were determined for the integration of ¹H NMR spectra and 13C NMR of these samples using a statistical treatment applied to the limits of integration intervals already published. With these unified limits, correlation NMR charts were developed that are useful for the allocation of the integral at such intervals, and at smaller intervals defined in terms of the intersection between different assignments. Also raised equations needed to establish the integral attributable to specific fragments in an attempt to make a more accurate structural characterization from NMR spectra of oil, coal or fractions derived.

Com base na revisão de publicações, feitas entre 1972 e 2006, evidenciou-se que existem imprecisões nos limites dos intervalos de integração que os autores tem atribuído aos sinais de ressonância magnética nuclear (RMN) para a caracterização estrutural do petróleo, carvão ou suas frações derivadas, com base em seus espectros de hidrogênio (RMN ¹H) e carbono (RMN 13C). Conseqüentemente, determinaram-se os limites consolidados para a integração dos espectros de RMN ¹H e RMN 13C deste tipo de amostras usando um tratamento estatístico aplicado aos limites de intervalos de integração já publicados. Com estes limites unificados foram desenvolvidos gráficos de correlação em RMN úteis para a atribuição da integral nestes intervalos e em outros menores, definidos em termos de intersecção entre atribuições diferentes. Além do mais, levantaram-se equações necessárias para estabelecer a integral atribuível a fragmentos específicos, numa tentativa de fazer uma caracterização estrutural mais exata a partir de espectros RMN de petróleo, carvão ou frações derivadas.