Desenvolvimento e implementação de metodologias para otimização de técnicas de imagens em radiologia digital

• Processo: 15/21873-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Vigência: 01 de maio de 2016 - 31 de outubro de 2018
• Área do conhecimento: Ciências da Saúde - Medicina - Radiologia Médica
• Pesquisador responsável: Alessandra Tomal
• Beneficiário: Alessandra Tomal
• Instituição Sede: Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Beatriz Regina Alvares ; Mario Antonio Bernal Rodriguez ; Nestor de Barros ; Paulo Roberto Costa ; Rodrigo Menezes Jales
• Assunto(s): Mamografia Diagnóstico por imagem Dosimetria Física médica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Dosimetria | Fisica das Radiações | Imagens Médicas | Mamografia | radiologia digital | Física Médica

Resumo

A radiologia diagnóstica tem experimentado notáveis avanços nas últimas décadas, com o desenvolvimento de receptores de imagem digitais. A migração da radiologia convencional para a digital tem ocorrido de forma expressiva, como resultado das vantagens na utilização de receptores digitais e da melhoria alcançada na qualidade da imagem. Entretanto, estudos de otimização ainda são necessários, visando identificar condições que forneçam a melhor qualidade de imagem, e que ao mesmo tempo reduzam a dose de radiação absorvida pelo paciente. O principal objetivo deste trabalho é estabelelcer e implementar uma metodologia para estudar as condições ótimas de exposição para diferentes técnicas de imagens, através da implementação de uma memetologia em equipamentos clínicos. Este projeto contempla o estudo de otimização da em radiologia digital, englobando basicamente três tipos de exames radiográficos, radiologia digital geral (radiografia de tórax e ortopédica), mamografia digital e radiologia pediátrica. Em ambos os casos, os estudos dosimétricos e da qualidade da imagem serão realizados por simulação Monte Carlo. Além disso, o estudo será realizado experimentalmente em equipamentos de raios X clínicos, onde serão desenvolvidos e testados métodos para otimização das técnicas, utilizando materiais simuladores. Os resultados obtidos contribuirão para a identificação de condições em que se pode melhorar a qualidade da imagem obtida, e reduzir o risco associado à exposição do paciente à radiação ionizante. Os resultados obtidos neste estudo permitirão caraterizar receptores digitais e avaliar os mais adequados para cada tipo de exame radiográfico. Desta forma, o presente projeto está diretamente relacionado com a área de Física Médica, em particular área de radiologia diagnóstica experimental, formação das imagens médicas, modelagem computacional de processos de interação, espectrometria de raios X e caracterização de detectores. Assim, seu desenvolvimento contribuirá para a implementação de uma nova linha de pesquisa do Departamento de Física Aplicada do Instituto de Física Gleb Wataghin, que contribuirá para o fortalecimento do Grupo de Física Radiológica Médica (GFRMd) além de poder contribuir para a formação de recursos humanos nestas áreas. (AU)

Publicações científicas

(29)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

SANTOS, JOSILENE C.; TOMAL, ALESSANDRA; FURQUIM, TANIA A.; FAUSTO, AGNES M. F.; NOGUEIRA, MARIA S.; COSTA, PAULO R.. Direct measurement of clinical mammographic x-ray spectra using a CdTe spectrometer. Medical Physics, v. 44, n. 7, p. 3504-3511, JUL 2017. (13/07117-0, 15/21873-8, 10/12237-7)

MASSERA, RODRIGO TREVISAN; TOMAL, ALESSANDRA. Skin models and their impact on mean glandular dose in mammography. PHYSICA MEDICA-EUROPEAN JOURNAL OF MEDICAL PHYSICS, v. 51, p. 38-47, JUL 2018. (16/15366-9, 15/21873-8)

BALLARINI, F.; CARANTE, M. P.; CAJIAO, J. J. TELLO; BERNAL, M. A.. Biophysical modelling of proximity effects in chromosome aberration production. NUOVO CIMENTO C-COLLOQUIA AND COMMUNICATIONS IN PHYSICS, v. 41, n. 6, NOV-DEC 2018. (11/51594-2, 15/21873-8)

SAKATA, DOUSATSU; LAMPE, NATHANAEL; KARAMITROS, MATHIEU; KYRIAKOU, IOANNA; BELOV, OLEG; BERNAL, MARIO A.; BOLST, DAVID; BORDAGE, MARIE-CLAUDE; BRETON, VINCENT; BROWN, JEREMY M. C.; et al. Evaluation of early radiation DNA damage in a fractal cell nucleus model using Geant4-DNA. PHYSICA MEDICA-EUROPEAN JOURNAL OF MEDICAL PHYSICS, v. 62, p. 152-157, JUN 2019. (15/21873-8, 11/51594-2)

SAKATA, DOUSATSU; HIRAYAMA, RYOICHI; SHIN, WOOK-GEUN; BELLI, MAURO; TABOCCHINI, MARIA A.; STEWART, ROBERT D.; BELOV, OLEG; BERNAL, MARIO A.; BORDAGE, MARIE-CLAUDE; BROWN, JEREMY M. C.; et al. Prediction of DNA rejoining kinetics and cell survival after proton irradiation for V79 cells using Geant4-DNA. PHYSICA MEDICA-EUROPEAN JOURNAL OF MEDICAL PHYSICS, v. 105, p. 9-pg., 2022-12-20. (18/15316-7, 15/21873-8, 20/08647-7, 11/51594-2)

TANG, NICOLAS; BUENO, MARTA; MEYLAN, SYLVAIN; PERROT, YANN; TRAN, HOANG N.; FRENEAU, AMELIE; DOS SANTOS, MORGANE; VAURIJOUX, AURELIE; GRUEL, GAETAN; BERNAL, MARIO A.; et al. Assessment of Radio-Induced Damage in Endothelial Cells Irradiated with 40 kVp, 220 kVp, and 4 MV X-rays by Means of Micro and Nanodosimetric Calculations. INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES, v. 20, n. 24, DEC 2019. (11/51594-2, 18/15316-7, 15/21873-8)

SENIWAL, BALJEET; BERNAL, MARIO A.; FONSECA, TELMA C. F.. Microdosimetric calculations for radionuclides emitting beta and alpha particles and Auger electrons. Applied Radiation and Isotopes, v. 166, DEC 2020. (18/15316-7, 15/21873-8, 11/51594-2)

ZABIHI, AZAM; TELLO, JOHN; INCERTI, SEBASTIEN; FRANCIS, ZIAD; FOROZANI, GHASEM; SEMSARHA, FARID; MOSLEHI, AMIR; BERNAL, MARIO A.. Determination of fast neutron RBE using a fully mechanistic computational model. Applied Radiation and Isotopes, v. 156, FEB 2020. (11/51594-2, 18/15316-7, 15/21873-8)

TREVISAN MASSERA, RODRIGO; TOMAL, ALESSANDRA. Estimation of glandular dose in mammography based on artificial neural networks. Physics in Medicine and Biology, v. 65, n. 9, MAY 7 2020. (16/15366-9, 15/21873-8)

MASSERA, RODRIGO T.; FERNANDEZ-VAREA, JOSE M.; TOMAL, ALESSANDRA. Impact of photoelectric cross section data on systematic uncertainties for Monte Carlo breast dosimetry in mammography. Physics in Medicine and Biology, v. 66, n. 11, JUN 7 2021. (16/15366-9, 15/21873-8)

SANTIAGO, JOAO; DE FARIA, JHAISON C.; SAN-MIGUEL, MIGUEL; BERNAL, MARIO A.. A TD-DFT-Based Study on the Attack of the OH center dot Radical on a Guanine Nucleotide. INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES, v. 23, n. 17, p. 9-pg., 2022-09-01. (20/02348-8, 18/15316-7, 15/21873-8, 20/08647-7, 11/51594-2)

SEIF, EDGARD; EL BITAR, ZIAD; INCERTI, SEBASTIEN; BERNAL, MARIO A.; FRANCIS, ZIAD. Electron tracks simulation in water: Performance comparison between GPU CPU and the EUMED grid installation. PHYSICA MEDICA-EUROPEAN JOURNAL OF MEDICAL PHYSICS, v. 104, p. 11-pg., 2022-11-08. (11/51594-2, 15/21873-8, 20/08647-7)

MAGALHAES, D. P.; RINKEL, J.; TOMAL, A.. Radiation damage impact on hybrid-pixel detectors data (Reprinted from Radiation Physics and Chemistry, vol 160, pg 63-67, 2019). Radiation Physics and Chemistry, v. 167, p. 5-pg., 2020-02-01. (15/21873-8, 11/51594-2)

DE FARIA, JHAISON C.; SANTIAGO, JOAO; FRANCIS, ZIAD; BERNAL, MARIO A.. Time-Dependent Density-Functional Theory for Determining the Electron-Capture Cross Section for Protons Impacting on Atoms and Molecules. Journal of Physical Chemistry A, v. 127, n. 11, p. 7-pg., 2023-03-14. (15/21873-8, 18/15316-7, 11/51594-2, 20/08647-7)

TREVISAN MASSERA, R.; TOMAL, A.; THOMSON, R.. Multiscale Monte Carlo Simulations for Advanced X-Ray Breast Imaging: Dosimetric Studies. Medical Physics, v. 47, n. 6, p. 2-pg., 2020-06-01. (15/21873-8)

ROSALES, LISET DE LA FUENTE; INCERTI, SEBASTIEN; FRANCIS, ZIAD; BERNAL, MARIO A.. Accounting for radiation-induced indirect damage on DNA with the Geant 4-DNA code. PHYSICA MEDICA-EUROPEAN JOURNAL OF MEDICAL PHYSICS, v. 51, p. 108-116, JUL 2018. (15/21873-8, 11/51594-2)

LI, WEI BO; STANGL, STEFAN; KLAPPROTH, ALEXANDER; SHEVTSOV, MAXIM; HERNANDEZ, ALICIA; KIMM, MELANIE A.; SCHUEMANN, JAN; QIU, RUI; MICHALKE, BERNHARD; BERNAL, MARIO A.; et al. Application of High-Z Gold Nanoparticles in Targeted Cancer Radiotherapy-Pharmacokinetic Modeling, Monte Carlo Simulation and Radiobiological Effect Modeling. CANCERS, v. 13, n. 21, NOV 2021. (15/21873-8, 20/08647-7, 11/51594-2, 18/15316-7)

MASSERA, RODRIGO T.; THOMSON, ROWAN M.; TOMAL, ALESSANDRA. Technical note: MC-GPU breast dosimetry validations with other Monte Carlo codes and phase space file implementation. Medical Physics, v. 49, n. 1, NOV 2021. (18/05982-0, 15/21873-8, 16/15366-9)

MASSERA, RODRIGO T.; TOMAL, ALESSANDRA. Breast glandularity and mean glandular dose assessment using a deep learning framework: Virtual patients study. PHYSICA MEDICA-EUROPEAN JOURNAL OF MEDICAL PHYSICS, v. 83, p. 264-277, MAR 2021. (15/21873-8)

SHIN, WOOK-GEUN; SAKATA, DOUSATSU; LAMPE, NATHANAEL; BELOV, OLEG; TRAN, NGOC HOANG; PETROVIC, IVAN; RISTIC-FIRA, ALEKSANDRA; DORDEVIC, MILOS; BERNAL, MARIO A.; BORDAGE, MARIE-CLAUDE; et al. A Geant4-DNA Evaluation of Radiation-Induced DNA Damage on a Human Fibroblast. CANCERS, v. 13, n. 19, OCT 2021. (18/15316-7, 15/21873-8, 11/51594-2, 20/08647-7)

DE FARIA, JHAISON C.; PAUPITZ, RICARDO; VAN DUIN, ADRI C. T.; BERNAL, MARIO A.. Evaluation of the Reax Force-Field for Studying the Collision of an Energetic Proton with the DNA. JOURNAL OF CHEMICAL THEORY AND COMPUTATION, v. 18, n. 11, p. 9-pg., 2022-11-08. (11/51594-2, 18/15316-7, 15/21873-8, 20/08647-7)

MAGALHAES, D. P.; TOMAL, A.. Monte Carlo simulation of hybrid pixel detectors. Radiation Physics and Chemistry, v. 167, FEB 2020. (11/51594-2, 15/21873-8)

MAGALHAES, D. P.; RINKEL, J.; TOMAL, A.. Radiation damage impact on hybrid-pixel detectors data. Radiation Physics and Chemistry, v. 160, p. 63-67, JUL 2019. (15/21873-8, 11/51594-2)

DE FARIA, JHAISON C.; PAUPITZ, RICARDO; VAN DUIN, ADRI C. T.; BERNAL, MARIO A.. Evaluation of the Reax Force-Field for Studying the Collision of an Energetic Proton with the DNA. JOURNAL OF CHEMICAL THEORY AND COMPUTATION, v. N/A, p. 9-pg., 2022-10-28. (15/21873-8, 20/08647-7, 18/15316-7, 11/51594-2)

TREVISAN MASSERA, R.; THOMSON, R.; TOMAL, A.. Implementing a Phase Space File Framework in MCGPU. Medical Physics, v. 47, n. 6, p. 1-pg., 2020-06-01. (15/21873-8)

MENDES, H.; TOMAL, A.. Implementation of Detailed Monte Carlo Simulation for Semiconductor Detectors Using the PENELOPE Code. Medical Physics, v. 48, n. 6, p. 1-pg., 2021-06-01. (15/21873-8)

BERNAL, MARIO A.; LIENDO, JACINTO A.; INCERTI, SEBASTIEN; FRANCIS, ZIAD; TRAN, HOANG N.. Experimental cross sections for water ionization due to the impact of light ions-A review. NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION B-BEAM INTERACTIO, v. 517, p. 10-pg., 2022-04-15. (11/51594-2, 18/15316-7, 15/21873-8, 20/08647-7)

FRANCIS, Z.; MONTAROU, G.; INCERTI, S.; BERNAL, M.; ZEIN, S. A.. A simulation study of gold nanoparticles localisation effects on radiation enhancement at the mitochondrion scale. PHYSICA MEDICA-EUROPEAN JOURNAL OF MEDICAL PHYSICS, v. 67, p. 148-154, NOV 2019. (11/51594-2, 18/15316-7, 15/21873-8)

SANTOS, JOSILENE C.; TOMAL, ALESSANDRA; DE BARROS, NESTOR; COSTA, PAULO R.. Normalized glandular dose (DgN) coefficients from experimental mammographic x-ray spectra. Physics in Medicine and Biology, v. 64, n. 10, MAY 2019. (13/07117-0, 10/12237-7, 15/21873-8, 08/57863-2)