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- Assessment of out-of-field doses in radiotherapy treatments of paediatric patients using Monte Carlo methods and measurementsPublication . Sá, Ana Cravo; Barateiro, Andreia; Bednarz, Bryan; Borges, Cecília; Pereira, Joana; Baptista, Mariana; Pereira, Miguel; Zarza-Moreno, Miriam; Almeida, Pedro; Vaz, Pedro; Madaleno, Tiago; Romanets, YuriyPurpose: To assess out-of-field doses in radiotherapy treatments of pediatric patients, using Monte Carlo methods to implement a new model of the linear accelerator validated against measurements and developing a voxelized anthropomorphic pediatric phantom. Methods: CT images of a physical anthropomorphic pediatric phantom were acquired and dosimetric planning using a TPS was obtained. The CT images were used to perform the voxelization of the physical phantom using the ImageJ software and later implemented in MCNP. In order to validate the Monte Carlo model, dose measurements of the 6 MV beam and Linac with 120 MLC were made in a clinical setting, using ionization chambers and a water phantom. afterward, TLD measurements in the physical anthropomorphic phantom were performed in order to assess the out-of-field doses in the eyes, thyroid, c-spine, heart, and lungs. Results: The Monte Carlo model was validated for in-field and out-of-field doses with average relative differences below 3%. The average relative differences between TLD measurements and Monte Carlo is 14,3% whilst the average relative difference between TLD and TPS is 55,8%. Moreover, organs up to 22.5 cm from PTV center show TLD and MCNP6 relative differences and TLD and TPS relative differences up to 21.2% and 92.0%, respectively. Conclusions: Our study provides a novel model that could be used in clinical research, namely in dose evaluation outside the treatment fields. This is particularly relevant, especially in pediatric patients, for studying new radiotherapy treatment techniques, since it can be used to estimate the development of secondary tumors.
- Comparison of 3DCRT and IMRT out-of-field doses in pediatric patients using Monte Carlo simulations with treatment planning system calculations and measurementsPublication . Sá, Ana Cravo; Barateiro, Andreia; Bednarz, Bryan P.; Almeida, Pedro; Vaz, Pedro; Madaleno, TiagoPurpose: Out-of-field doses are given to healthy tissues, which may allow the development of second tumors. The use of IMRT in pediatric patients has been discussed, as it leads to a "bath" of low doses to large volumes of out-of-field organs and tissues. This study aims to compare out-of-field doses in pediatric patients comparing IMRT and 3DCRT techniques using measurements, Monte Carlo (MC) simulations, and treatment planning system (TPS) calculations. Materials and methods: A total dose of 54 Gy was prescribed to a PTV in the brain of a pediatric anthropomorphic phantom, for both techniques. To assess the out-of-field organ doses for both techniques, two treatment plans were performed with the 3DCRT and IMRT techniques in TPS. Measurements were carried out in a LINAC using a pediatric anthropomorphic phantom and thermoluminescent dosimeters to recreate the treatment plans, previously performed in the TPS. A computational model of a LINAC, the associated multileaf collimators, and a voxelized pediatric phantom implemented in the Monte Carlo N-Particle 6.1 computer program were also used to perform MC simulations of the out-of-field organ doses, for both techniques. Results: The results obtained by measurements and MC simulations indicate a significant increase in dose using the IMRT technique when compared to the 3DCRT technique. More specifically, measurements show higher doses with IMRT, namely, in the right eye (13,041 vs. 593 mGy), left eye (6,525 vs. 475 mGy), thyroid (79 vs. 70 mGy), right lung (37 vs. 28 mGy), left lung (27 vs. 20 mGy), and heart (31 vs. 25 mGy). The obtained results indicate that out-of-field doses can be seriously underestimated by TPS. Discussion: This study presents, for the first time, out-of-field dose measurements in a realistic scenario and calculations for IMRT, centered on a voxelized pediatric phantom and an MC model of a medical LINAC, including MLC with log file-based simulations. The results pinpoint significant discrepancies in out-of-field doses for the two techniques and are a cause of concern because TPS calculations cannot accurately predict such doses. The obtained doses may presumably increase the risk of the development of second tumors.
- Conhecimento de geometria de estudantes da licenciatura em Educação BásicaPublication . Menezes, Luís; Serrazina, Maria De Lurdes; Fonseca, Lina; Ribeiro, António; Rodrigues, Margarida; Vale, Isabel; Barbosa, Ana; Caseiro, Ana; Martins, Ana; Loureiro, Cristina; Fernandes, Fátima; Veloso, Graciosa; Gomes, Helena; Brunheira, Lina; Almeida, Pedro; Tempera, TiagoEste estudo quantitativo tem como objetivo avaliar o desenvolvimento do conhecimento de geometria de mais de duas centenas de estudantes do ensino superior a frequentar o curso de Educação Básica em três ESE. Através de um teste com 21 questões, passado antes e após a formação em Geometria, avaliaram-se os estudantes num conjunto de categorias. Os resultados revelam que, embora os estudantes manifestem conhecimentos de conceitos elementares à partida, com percentagens em torno dos 70%, e evolução nas três escolas, com aumentos médios de 5%, revelam, ainda, aspetos críticos relativos a conceitos básicos contemplados no teste.
- O conhecimento matemático dos estudantes no início da licenciatura em educação básica: um projeto envolvendo três escolas superiores de educaçãoPublication . Serrazina, Maria De Lurdes; Barbosa, Ana; Caseiro, Ana; Ribeiro, António; Monteiro, Cecília; Loureiro, Cristina; Fernandes, Fátima; Veloso, Graciosa; Vale, Isabel; Fonseca, Lina; Menezes, Luís; Rodrigues, Margarida; Almeida, Pedro; Pimentel, Teresa; Tempera, TiagoO novo modelo de formação inicial (Decreto-Lei 43/2007) exige que os futuros professores do 1.º e 2.º ciclos do ensino básico e os futuros educadores de infância façam pelo menos 30 ECTS de formação em Matemática na Licenciatura em Educação Básica (LEB), mas a forma e o conteúdo desta formação é da responsabilidade de cada instituição, que define as unidades curriculares, o seu conteúdo e a forma como são lecionadas. Sabe-se que, para além do conteúdo, a forma como o professor aprende tem uma forte influência na forma como vai ensinar. Assim, todos estes aspetos precisam de ser discutidos, tendo por base a investigação já realizada em Portugal e noutros países. Partindo da assunção de que o conhecimento do professor constitui um fator decisivo na interpretação e implementação do currículo e da necessidade de uma discussão alargada de qual deverá ser o conteúdo da formação em Matemática na LEB, as Escolas Superiores de Educação de Lisboa, de Viana do Castelo e de Viseu iniciaram um projeto de investigação que tem como principal objetivo compreender de que modo a formação inicial contribui para o desenvolvimento do conhecimento do professor em Matemática e em Ensino da Matemática e como pode este ser promovido. Uma das questões que o projeto visa investigar é que conhecimento de conteúdo matemático têm os estudantes quando iniciam o curso da LEB.Para caracterizar o conhecimento matemático dos estudantes da LEB, à entrada no curso, foi elaborado um teste diagnóstico, que foi aplicado nas três Escolas Superiores de Educação, em outubro de 2011, a todos os alunos a iniciar o 1.º ano, num total de 268: 143 em Lisboa, 51 em Viseu e 74 em Viana do Castelo. Neste artigo é apresentada uma análise dos principais resultados deste teste bem como as questões e dilemas que aqueles resultados nos colocam.
- Corrigendum: Comparison of 3DCRT and IMRT out-of-field doses in pediatric patients using Monte Carlo simulations with treatment planning system calculations and measurementsPublication . Sá, Ana Cravo; Barateiro, Andreia; Bednarz, Bryan P.; Almeida, Pedro; Vaz, Pedro; Madaleno, TiagoThis article is a correction to: Comparison of 3DCRT and IMRT out-of-field doses in pediatric patients using Monte Carlo simulations with treatment planning system calculations and measurements.
- Estudo da influência do número de ciclos por projecção no cálculo da fracção de ejecção ventricular esquerda em estudos Gated-SPECTPublication . Vieira, Lina; Faria, Diogo; Patrina, Joana; Nunes, Cátia; Sousa, Diogo; Ribeiro, Liliana; Almeida, Pedro; Costa, Durval C.Introdução - Gated-Single Photon Emission Computed Tomography (Gated-SPECT) do miocárdio usa-se cada vez mais na avaliação conjunta da perfusão do miocárdio e da função ventricular esquerda. O objectivo deste estudo é analisar a possível interferência do número de ciclos cardíacos (ciclos/projecção) e contagens totais por aquisição no cálculo da FEVE (fracção de ejecção do ventrículo esquerdo). Material e métodos - Foram incluídos 35 indivíduos a quem foram realizados estudos Gated-SPECT do miocárdio por indicação clínica. Em todos os pacientes foram adquiridos dois estudos em esforço: um com 25 ciclos! projecção (ES-25) e outro com 50 ciclos! projecção (ES-50), e dois estudos em repouso: um com 25 ciclos/projecção (ER-25) e outro com 12 ciclos! projecção (ER-1 2). Os valores da FEVE obtidos nos diferentes estudos foram tratados estatisticamente com o recurso à versão 14 SPSS. Resultados - Não houve diferenças estatisticamente significativas entre os valores de FEVE ES-25 e ES-50 (p=0.504) nem entre os valores de FEVE ER-25 e ER-12 (p=O.243). Conclusão - No caso da nossa amostra, o número de ciclos!projecção e consequentemente as contagens totais por aquisição não parecem ter influência de forma significativa no cálculo da FEVE%, nem em repouso nem após esforço.
- Evaluation of the respiratory motion effect in small animal PET images with GATE Monte Carlo simulationsPublication . Branco, Susana; Almeida, Pedro; Jan, SébastienThe rapid growth in genetics and molecular biology combined with the development of techniques for genetically engineering small animals has led to increased interest in in vivo small animal imaging. Small animal imaging has been applied frequently to the imaging of small animals (mice and rats), which are ubiquitous in modeling human diseases and testing treatments. The use of PET in small animals allows the use of subjects as their own control, reducing the interanimal variability. This allows performing longitudinal studies on the same animal and improves the accuracy of biological models. However, small animal PET still suffers from several limitations. The amounts of radiotracers needed, limited scanner sensitivity, image resolution and image quantification issues, all could clearly benefit from additional research. Because nuclear medicine imaging deals with radioactive decay, the emission of radiation energy through photons and particles alongside with the detection of these quanta and particles in different materials make Monte Carlo method an important simulation tool in both nuclear medicine research and clinical practice. In order to optimize the quantitative use of PET in clinical practice, data- and image-processing methods are also a field of intense interest and development. The evaluation of such methods often relies on the use of simulated data and images since these offer control of the ground truth. Monte Carlo simulations are widely used for PET simulation since they take into account all the random processes involved in PET imaging, from the emission of the positron to the detection of the photons by the detectors. Simulation techniques have become an importance and indispensable complement to a wide range of problems that could not be addressed by experimental or analytical approaches.
- Image quality of myocardial perfusion-gated studies: effect of ingestion of different fat content in the reduction of extra-myocardial abdominal signalPublication . Vieira, Lina; Almeida, Pedro; Costa, Durval C.Myocardial perfusion-gated-SPECT (MP-gated-SPECT) imaging often shows radiotracer uptake in abdominal organs. This accumulation interferes frequently with qualitative and quantitative assessment of the infero-septal region of myocardium. The objective of this study is to evaluate the effect of ingestion of different fat content on the reduction of extra-myocardial uptake and to improve MP-gated-SPECT image quality. In this study, 150 patients (65 ^ 18 years) who were referred for MP-gated-SPECT underwent a 1-day-protocol including imaging after stress (physical or pharmacological) and resting conditions. All patients gave written informed consent. Patients were subdivided into five groups: GI, GII, GIII, GIV and GV. In the first four groups, patients ate two chocolate bars with different fat content. Patients in GV – control group (CG) – had just water. Uptake indices (UI) of myocardium (M)/liver(L) and M/stomach–proximal bowel(S) revealed lower UI of M/S at rest in all groups. Both stress and rest studies using different food intake indicate that patients who ate chocolate with different fat content showed better UI of M/L than the CG. The UI of M/L and M/S of groups obtained under physical stress are clearly superior to that of groups obtained under pharmacological stress. These differences are only significant in patients who ate high-fat chocolate or drank water. The analysis of all stress studies together (GI, GII, GIII and GIV) in comparison with CG shows higher mean ranks of UI of M/L for those who ate high-fat chocolate. After pharmacological stress, the mean ranks of UI of M/L were higher for patients who ate high- and low-fat chocolate. In conclusion, eating food with fat content after radiotracer injection increases, respectively, the UI of M/L after stress and rest in MP-gated-SPECT studies. It is, therefore, recommended that patients eat a chocolate bar after radiotracer injection and before image acquisition.
- Mapeando o currículo: cruzando competências e áreas de conteúdoPublication . Valente, Bianor; Ferreira, Nuno Martins; Mendes, Luís; Melo, Nuno; Brunheira, Lina; Almeida, Pedro; Pereira, Susana; Estrela, Antónia; Marques, Ana Silva; Pereira, Teresa; Vieira, Natália; Luz, Carlos; Relvas, MárioA abordagem baseada em competências é uma das tendências fortes nos A abordagem baseada em competências é uma das tendências fortes nos currículos atuais. Em Portugal, as Aprendizagens Essenciais (AE) definem explicitamente os conhecimentos, capacidades e atitudes a serem alcançados em cada ano ou ciclo de escolaridade em cada componente curricular. Esta perspetiva tem sido adotada como uma forma de promover uma educação mais abrangente e centrada no desenvolvimento integral dos alunos dentro do sistema educacional português. Nesta abordagem curricular, o papel dos conteúdos precisa de ser mais clarificado, uma vez que persiste a falsa dicotomia “competência” em vez de “conteúdo”, mesmo nas representações dos docentes, o que condiciona a análise do currículo e, consequentemente, a sua implementação. Neste capítulo é apresentado o mapeamento do currículo veiculado pelas AE no 1.º Ciclo do Ensino Básico (CEB), procurando cruzar competências e áreas de conteúdo e identificando-se a presença ou ausência das 28 competências definidas no projeto Education 2030 (OCDE, 2020). Os resultados evidenciam que é possível identificar todas as competências desse projeto no currículo do 1.º CEB, no entanto, algumas são mais frequentes do que outras; que há competências que surgem em todas as áreas de conteúdo, enquanto outras apenas estão patentes em algumas; e que existem áreas de conteúdo cujas AE foram codificadas com uma grande diversidade de competências e áreas com menor diversidade de competências. Conclui-se, assim, que as AE evidenciam a interligação entre competências e áreas de conteúdos, reforçando a importância de uma abordagem completa e integradora no processo educativo. Neste capítulo, tal situação será abordada de forma aprofundada e sistematizada.s atuais. Em Portugal, as Aprendizagens Essenciais (AE) definem explicitamente os conhecimentos, capacidades e atitudes a serem alcançados em cada ano ou ciclo de escolaridade em cada componente curricular. Esta perspetiva tem sido adotada como uma forma de promover uma educação mais abrangente e centrada no desenvolvimento integral dos alunos dentro do sistema educacional português. Nesta abordagem curricular, o papel dos conteúdos precisa de ser mais clarificado, uma vez que persiste a falsa dicotomia “competência” em vez de “conteúdo”, mesmo nas representações dos docentes, o que condiciona a análise do currículo e, consequentemente, a sua implementação. Neste capítulo é apresentado o mapeamento do currículo veiculado pelas AE no 1.º Ciclo do Ensino Básico (CEB), procurando cruzar competências e áreas de conteúdo e identificando-se a presença ou ausência das 28 competências definidas no projeto Education 2030 (OCDE, 2020). Os resultados evidenciam que é possível identificar todas as competências desse projeto no currículo do 1.º CEB, no entanto, algumas são mais frequentes do que outras; que há competências que surgem em todas as áreas de conteúdo, enquanto outras apenas estão patentes em algumas; e que existem áreas de conteúdo cujas AE foram codificadas com uma grande diversidade de competências e áreas com menor diversidade de competências. Conclui-se, assim, que as AE evidenciam a interligação entre competências e áreas de conteúdos, reforçando a importância de uma abordagem completa e integradora no processo educativo. Neste capítulo, tal situação será abordada de forma aprofundada e sistematizada.
- Registration-by-regression of coronary CTA and X-ray angiographyPublication . Gouveia, Ana Rodrigues; Metz, Coert; Freire, Luís; Almeida, Pedro; Klein, StefanWe evaluate the integration of 3D preoperative computed tomography angiography of the coronary arteries with intraoperative 2D X-ray angiographies by a recently proposed novel registration-by-regression method. The method relates image features of 2D projection images to the transformation parameters of the 3D image. We compared different sets of features and studied the influence of preprocessing the training set. For the registration evaluation, a gold standard was developed from eight X-ray angiography sequences from six different patients. The alignment quality was measured using the 3D mean target registration error (mTRE). The registration-by-regression method achieved moderate accuracy (median mTRE of 15 mm) on real images. It does therefore not provide yet a complete solution to the 3D–2D registration problem but it could be used as an initialisation method to eliminate the need for manual initialisation.