Abstrac The present work focuses on the behavior of the stopping power of a polymer gel dosimetry system, known as PAGAT, infused with high atomic number nanoparticles formed by gold, with a 1 % mass concentration. The study is carried out for different energies of electron and proton beams within ranges of therapeutic applications, first by theoretical assessment, and then by simulation with Monte Carlo codes: PENELOPE in the case of electrons, and FLUKA in the case of protons. The results obtained analytically show promising behavior for gold nanoparticle infused tissue-equivalent systems, while the simulation results show better correspondence with models that consider the net path traveled, instead of models based on the thickness of the samples as typically done in experimental determinations.

Resumen El presente trabajo estudia el comportamiento del poder de frenado o stopping power de un sistema de dosimetría por gel polimérico de tipo PAGAT, infundido con nanopartículas de alto número atómico formadas por átomos de oro, con una concentración de 1 % en masa. El estudio se realiza para diferentes energías de haces de electrones y protones dentro de rangos de aplicaciones terapéuticas, inicialmente con una estimación teórica y posteriormente mediante el empleo de técnicas de simulación con código Monte Carlo: PENELOPE en el caso de electrones, y FLUKA en el caso de protones. Los resultados obtenidos de manera analítica muestran un comportamiento promisorio para sistemas tejido-equivalente infundidos con nanopartículas de oro, mientras que los resultados obtenidos por simulación poseen una mejor correspondencia con modelos que consideran el camino neto recorrido, a comparación de modelos que utilizan el espesor de la muestra como aproximación a configuraciones experimentales.

Resumen Los mecanismos de transporte de radiación ionizante en presencia de campos magnéticos pueden ser descritos mediante formulaciones basadas en la aplicación de la ecuación principal de Boltzmann. Sin embargo, cuando el transporte no es en vacío sino en medios materiales dispersores la dificultad en el cálculo analítico de la trayectoria de los electrones se incrementa considerablemente debido al carácter aleatorio de los procesos de interacción de la radiación con el medio dispersor. En este contexto, el presente trabajo propone y describe una metodología para caracterizar mediante técnicas numéricas, como la simulación Monte Carlo, el efecto de campos magnéticos intensos, presentes típicamente en los dispositivos de MRI-LINAC, sobre la trayectoria de partículas cargadas, propagándose en un medio material comúnmente presente en situaciones de radioterapia. Los resultados obtenidos para el aire como medio dispersor, indican que las variaciones de las trayectorias de los electrones dependen conjuntamente de la intensidad y dirección del campo magnético y de las interacciones por colisión con el medio material. El aumento de la intensidad de campo magnético incrementa la curvatura de las trayectorias y disminuye el desplazamiento, o corrimiento, en la dirección radial.

Abstrac Ionizing radiation transport mechanisms in presence of magnetic fields can be described in terms of formalisms based on the Boltzmann radiation transport equation. However, when the transport occurs not in vacuum but in scattering media the difficulty of its analytical calculation considerably increases because of the random character of the radiation interaction processes with the scattering medium. In this context, the present work proposes and describe a methodology to characterize effects due to strong magnetic fields on electron trajectories by means of numerical techniques, such as Monte Carlo simulation, to be applied to scattering media, typically present in MRI-LINAC devices in radiotherapy situations. The obtained results for air as the scattering material show that variations of the electrons' trajectories depend jointly on the magnetic field and the interactions with the scattering medium. Increasing the magnetic field intensity enhances the curvature of the trajectories while decreasing the displacement in the radial direction.

Resumen En el presente trabajo se estudia el efecto de la presencia de nanopartículas de cobre infundidas en un sistema dosi-métrico PAGAT, por medio de un abordaje basado en simulaciones Monte Carlo, empleando el código PENELOPE, de un sistema compuesto por nanopartículas de cobre estabilizadas y recubiertas con ácido ascórbico. Se caracterizó la respuesta del sistema al ser irradiado con un haz monoenergético de fotones de 150 keV, representativo de aplicaciones de ortovoltaje, y se evaluó el efecto de tres factores principales: el tamaño de la nanopartícula de cobre (de 10 a 300 nm), el espesor del recubrimiento (de 25 a 400 nm) y la densidad del recubrimiento (de 1.162 a 1.650 g/mL). Los resultados indican que existe un ligero aumento en el refuerzo de dosis absorbida en el material de gel dosimétrico PAGAT en función del tamaño de la nanopartícula, una disminución del refuerzo de dosis en el PAGAT a medida que aumenta el espesor del estabilizante, y un efecto competitivo, aunque comparativamente menos significativo, de cambios debido a la densidad del estabilizante. Finalmente, se analizó el espectro de fluencia de fotones para los tres casos estudiados con el fin identificar y evaluar las líneas de fluorescencia características del cobre confirmando la presencia de fotones de rayos X característicos derivados de la presencia de las nanopartículas de cobre, cuya presencia representa un potencial punto de partida para técnicas específicas de imaging.

Abstrac The present investigation is focused on the effect of copper nanoparticles infused in a PAGAT dosimetry system. Monte Carlo simulations using the PENELOPE code were employed to analyze a system composed of stabilized copper na-noparticles coated with ascorbic acid. The system was subjected to irradiation with a 150 keV monoenergetic photon beam, representative of orthovoltage applications. The study evaluated the influence of three key factors: the size of the copper nanoparticle (ranging from 10 to 300 nm), the coating thickness (ranging from 25 to 400 nm), and the coating density (ranging from 1.162 to 1.650 g/mL). The findings indicate a slight increase in dose enhancement with increasing nanoparticle size. Conversely, an increase in stabilizer thickness leads to a decrease in dose enhancement in the PAGAT system. The effect of changes in stabilizer density on dose enhancement is found to be less significant. Additionally, the photon fluence spectrum was analyzed for the three studied cases to identify and evaluate the characteristic fluores-cence lines of copper. This analysis confirms the presence of characteristic X-rays derived from the presence of copper nanoparticles, which could potentially serve as a foundation for specific imaging techniques.

Resumen Durante las últimas décadas, las técnicas analíticas de imágenes por contraste de absorción de rayos X han cobrado sistemáticamente mayor protagonismo, por su capacidad de explorar de manera no destructiva el interior de una muestra. La significativa mejora en resolución espacial que ofrece la microtomografía por rayos X en comparación con la tomografía computada convencional, ha promovido la inserción de esta técnica en diversos campos biomédicos, entre los que se destaca la odontología. Particularmente, en la disciplina de la endodoncia, la microCT surge como un método de potencial interés cuando se realizan tratamientos de conducto, donde una de las principales necesidades es la caracterización anatómica del conducto radicular en piezas dentales. En el presente trabajo se adaptó el equipamiento de microCT del Laboratorio de Investigación e Instrumentación en Física Aplicada a la Medicina e Imágenes por Rayos X (LIIFAMIR) del Instituto de Física E. Gaviola - CONICET y UNC, que permitió adquirir imágenes radiográficas de muestras dentales de interés, para ser posteriormente utilizadas en la implementación de algoritmos destinados a reconstrucción tomográfica y segmentación de volúmenes. Como resultado se obtuvieron imágenes radiográficas de dientes premolares con buen contraste entre los distintos materiales presentes, y representaciones tridimensionales, cuya visualización es comparable con las muestras reales. Asimismo, se logró caracterizar el volumen del conducto radicular del diente en su forma natural y luego de haber pasado por el proceso de instrumentación en el cual se extrae el tejido pulpar de su interior.

Abstract During the last decades, the analytical techniques of X-ray absorption contrast imaging have systematically gained greater relevance, mainly due to the ability to attain non-destructive exploration the sample interior. The significant improvement in spatial resolution offered by X-ray micro-tomography, as compared to conventional computed tomography, has motivated its insertion in many biomedical fields, among which dentistry stands out. Particularly, for endodontics, microCT appears as a method of remarkable potential interest to study procedures involved in root canal treatments, where one of the main needs is the anatomical characterization of the root canal in the teeth. The present work reports on the adaptation of the microCT equipment of the LIIFAMIR laboratory at the E. Gaviola Physics Institute, CONICET and UNC, thus allowing to acquire radiographic images of dental samples of interest, to be later used in the implementation of algorithms, intended to tomographic reconstruction and volume segmentation. As a result, radiographic images of premolar teeth were obtained with good contrast between the different materials present, and three-dimensional representations, whose visualization is comparable with the real samples. Moreover, it was possible to characterize the root canal volume of the tooth both in its natural form and after having undergone the instrumentation process in which the pulp tissue is extracted.

Resumen En este trabajo se reporta una metodología de modelado computacional por medio de simulaciones Monte Carlo, implementadas en el código FLUKA, para describir los procesos físicos en irradiaciones de protonterapia. Se muestra su validación por comparación con datos experimentales y se describe el procedimiento de generación del Spread out Bragg Peak (SOBP) para aplicaciones en irradiaciones intracraneales. Los resultados obtenidos por simulación, habiendo configurado el modelo de transporte según parámetros apropiados, han logrado un buen acuerdo con los datos experimentales, mientras que el procedimiento de generación de SOBP ha mostrado alta efectividad de concentración dosimétrica en vistas de lograr control local y protección de zonas a riesgo para aplicaciones intracraneales.

Abstract This work reports on a computational modeling methodology through Monte Carlo simulations based on the FLUKA code to describe the physical processes in protontherapy irradiations. The corresponding validation by comparisons with experimental data is shown and the SOBP generation procedure applied to intracranial irradiations is described. Promising peformance has been achieved in terms of the good agreements between experimental and simulation data, while the SOBP generation procedure has proved to attain acceptable dose concentration and uniformity, this constituting a promising issue for local control and protection of areas at risk for intracranial applications.

Resumen En los últimos años, el estudio de la espectrometría de rayos X ha logrado avances significativos en diversas áreas de la ciencia, lo que ha permitido masificar la utilización de la radiación ionizante en muchas aplicaciones de la tecnología moderna. Un sistema típico de espectrometría de rayos X consiste en un conjunto integrado de dispositivos capaces de convertir la radiación incidente en una señal eléctrica detectable. Resumidamente, los componentes principales incluyen: el volumen sensible (detector), el dispositivo de procesamiento de pulsos (multicanal), y el software asociado. El telurio de cadmio se ha introducido como un material semiconductor adecuado para el volumen sensible, ya que presenta una mayor eficiencia en comparación con los diodos de silicio. En este contexto, el espectrómetro Amptek XR-100T-CdTe ha ganado amplias aplicaciones durante los últimos años, principalmente debido al desempeño reportado por el fabricante asegurando alta eficiencia hasta 100 keV, junto a la alta tasa de conteo que es capaz de resolver. El presente trabajo analiza, mediante simulaciones Monte Carlo, la respuesta del detector Amptek XR-100T-CdTe teniendo en cuenta, individualmente, la contribución de los diferentes componentes del espectrómetro a la señal de respuesta. Para ello, las propiedades geométricas y de composición elemental de los diferentes componentes se han incluido cuidadosamente en la configuración de la simulación. Implementando una metodología basada en kernels, se obtuvo la respuesta del detector a haces de rayos X mono-energéticos estrechos con energía dentro de [5-1000] keV, discriminando la contribución relativa de los diferentes componentes del espectrómetro. Finalmente, los resultados de la simulación se compararon con la curva de eficiencia reportada por el fabricante, mostrando una buena concordancia para el volumen sensible a CdTe y la ventana de vacío.

Abstract In recent years, the study of X-ray spectrometry has promoted significant advances in various scientific areas, thus increasing the implementation of ionizing radiation in many applications of modern technology. Typical X-ray spectrometry systems consist of a set of devices that allow this radiation to be converted into a detectable electrical signal. The main spectrometer components include: the sensitive volume (detector), the multichannel pulse processing device, and the associated software. Cadmium telluride (CdTe) has been introduced as a suitable bulk-sensing semiconductor material that reports higher efficiency compared to silicon diodes. Then, the Amptek XR-100T-CdTe spectrometer, has gained wide applications during the last years, mainly due to its performance achieving high efficiency up to 100 keV. The present work reports on the characterization of detector response for the Amptek XR using Monte Carlo simulations, while separately accounting for the contribution of the different spectrometer components. To this aim, the geometry along with the elemental composition properties of the different components have been carefully included in the simulation setup. A kernel based approach has been implemented to study the response of the detector using narrow monoenergetic X-ray beams having incident kinetic energy within [5-1000] keV, and discriminating the relative contribution for each kernel attributable to the different spectrometer components. Finally, the simulation results have been compared with the efficiency curve reported by the manufacturer, showing good agreement with the kernel based approach characterization when the CdTe sensitive volume along with the Be vacuum window are taken into account.

Resumen El complejo proceso de planificación en los tratamientos de radioterapia se aborda usando herramientas informáticas que determinan la distribución de dosis correspondiente a diferentes esquemas de irradiación para proveer una opción viable que satisfaga los requirimientos clínicos y físicos propios de cada caso. En este trabajo se reporta una metodología original desarrollada para calcular distribuciones espaciales de dosis correspondientes a irradiaciones estereotácticas incorporando esquemas de irradiación en arco, representativos de la planificación, por medio de archivos de Espacio de Fase; y usando simulación Monte Carlo para realizar el transporte de radiación. La metodología se implementó en el código FLUKA y se verificó en una situación de complejidad clínica utilizando imágenes tomográficas de un fantoma de control dosimétrico estandarizado para radiocirugía estereotáctica. Los resultados preliminares obtenidos de la primera fase del proceso, destinada a incorporar esquemas simples, así como aplicaciones en fantoma clínico, confirman la factibilidad de la metodología propuesta e indican una performance promisoria para un cálculo alternativo o independiente de distribuciones espaciales de dosis en irradiaciones estereotácticas.

Abstract The complex planning processes in radiotherapy treatments are commonly approached using computer tools that determine the dose distribution corresponding to different irradiation schemes aimed at providing viable options to fulfil the clinical and physical requirements of each case. This paper reports on a novel methodology developed to calculate spatial distributions of doses corresponding to stereotactic irradiations, incorporating arc-irradiation schemes and being representative of treatment planning, by means of Phase-Space files; and using Monte Carlo simulations to perform radiation transport. The methodology was implemented with the FLUKA code and was applied to a situation of clinical complexity using tomographic images of a standardized dosimetry control phantom for stereotactic radiosurgery. The preliminary results obtained from the first step of the process, aimed at incorporating simple schemes, along with clinical radiosurgery phantom irradiation, confirm the feasibility of the proposed methodology and indicate a promising performance for an alternative or independent calculation of spatial dose distributions in stereotactic irradiations.

Abstract Both analytical and numerical methods have proven to be suitable for describing radiation transport and interactions. The standard Boltzmann formalism derived from statistical mechanics requires to be specifically re-formulated to account for the interactions with external electromagnetic fields. Verifying the proper implementation of the external electromagnetic field coupling in Monte Carlo simulation codes is a key issue to confirm the feasibility of using such a tool to describe complex applications like image-guided radiotherapy based on integrating magnetic resonance scanner to the radiant field of ionizing radiation along with the subsequent dosimetric effects. The present work reports on the feasibility and reliability of the Monte Carlo FLUKA and PENELOPE main codes to assess electron trajectory in presence of strong magnetic fields. The obtained results confirm the ability of FLUKA and PENELOPE to model the alterations in the electron trajectories due to external magnetic field effects, also demonstrating an excellent agreement between both codes and with the theoretical-analytical model.

Resumen El transporte y colisión de radiación puede describirse tanto por métodos analíticos como numéricos. El formalismo estándar de Boltzmann derivado de la mecánica estadística requiere reformulaciones específicas para contemplar la interacción con campos electromagnéticos externos. La verificación de la correcta implementación del acoplamiento con campos electromagnéticos externos en códigos de simulación Monte Carlo es de particular relevancia para confirmar la viabilidad del uso de esta herramienta para describir aplicaciones complejas como radioterapia guiada por imágenes integrando escáner de resonancia magnética al campo radiante de radiación ionizante con los consecuentes efectos dosimétricos. El presente trabajo reporta sobre la factibilidad y fiabilidad de los códigos Monte Carlo FLUKA y PENELOPE para describir la trayectoria de electrones implementando el acoplamiento con campos magnéticos intensos. Los resultados obtenidos confirman la capacidad de FLUKA y PENELOPE para modelar las alteraciones en las trayectorias de electrones por efecto de campo magnético externo, demostrando además un excelente acuerdo entre ambos códigos y con el modelo teórico-analítico utilizado.

Abstract: The mean excitation energy is a fundamental quantity in radiation physics, concerning energy deposition in matter and absorbed dose analytical estimations for charged particles. The stopping of swift ions in different materials strongly depends on this parameter among others. This work intends to fill in part, an empty hole in the theory of stopping power: the need of analitically and theoretically assess the -value for materials. The definition of the mean excitation energy using the dielectric response function is analytically integrable if the inelastic cross section parameters are known. Some dielectric models were studied, aimed at calculating the -value for liquid water by theoretical means, reaching the conclusion that a decay of the order of in frequency (energy) is needed as weak condition of the optical energy-loss function for the integrals to converge. Afterwards, the first four discrete excitation levels and the diffuse bands for water are treated in a fully analytical scheme, and further compared with numerical results, providing the contribution of these levels to , with the aim of testing the proposed analytical model.

Resumen: Una de las magnitudes de mayor relevancia en la física de radiaciones, en general, y en la determinación del poder de frenado, en particular, así como el consecuente depósito de energía y dosis absorbida en distintos materiales, es la energía media de excitación . El presente trabajo reporta una metodología original para un abordaje analítico describiendo en detalle las contribuciones parciales debido a excitaciones/ionizaciones que permite establecer un marco referencial para el cálculo teórico de . Para ello, se emplean dos modelos de respuesta dieléctrica de los materiales, concluyendo que un decaimiento del orden de es necesario como condición débil para que la función óptica de pérdida de energía asegure la convergencia de las integrales. Se discuten los primeros cuatro niveles de excitación de la molécula de agua y las bandas difusas, y se las trata mediante un esquema analítico. Dichos resultados son contrastados con el cálculo numérico de las integrales, proveyendo un método teórico para la determinación de la contribución de estos niveles al valor de en el caso del agua líquida.

Abstract: The overall quantity of nuclear medicine procedures has increased remarkably in recent years, making them a daily tool capable of reaching wide sectors of the population. Regarding the nuclear medicine therapeutic applications, it is worth noting that there is an increasing demand of novel techniques and greater variety of radioisotopes requiring accurate patient-specific dosimetry aimed at evaluating lethal damage to the tumor while maintaining acceptable dose levels in healthy tissues. Image-guided internal dosimetry appears as particularly suitable for theranostics procedures, which allow the joint implementation of diagnose and treatment. In this case, the correct segmentation of the images is critical for the identification of different tissues and organs. On the other hand, modern tools based on data science and artificial intelligence have spread in several fields, particularly in the digital image processing. The use of machine learning models for digital image processing appears as a promising opportunity to complement clinical analysis by experts. This paper reports about an unsupervised segmentation heuristic algorithm using clustering and machine learning techniques together, based on the use of two algorithms: K-Means and HDBSCAN. The results obtained highlight the capacity of automatic segmentation by means of clustering algorithms, becoming a useful tool to assist clinician experts and shorten the segmentation times.

Resumen: La cantidad de procedimientos de medicina nuclear se ha incrementado notablemente en los últimos años, convirtiendo a éstos en una herramienta cotidiana que alcanza a amplios sectores de la población. En relación al uso terapéutico de la medicina nuclear, la cantidad de nuevas técnicas y el uso de mayor variedad de radioisótopos demandan una cuantificación dosimétrica precisa y de carácter paciente-específico, a los fines de evaluar daños letales al tumor manteniendo niveles aceptables de dosis en tejidos sanos. En el caso particular de los tratamientos teranósticos que permiten la realización conjunta de tratamiento-diagnóstico, se presenta la posibilidad de realizar dosimetría interna guiada por imágenes. En este caso, resulta crítica la segmentación correcta de las imágenes para la identificación de diferentes tejidos y órganos. Por otra parte, las herramientas de la ciencia de datos y la inteligencia artificial se han difundido en varios campos, en particular el procesamiento digital de imágenes. La posibilidad de utilizar modelos de aprendizaje automático para el procesamiento de imágenes digitales surge como una oportunidad promisoria para complementar el análisis clínico por parte de expertos. En este trabajo se presenta un algoritmo heurístico de segmentación no supervisada utilizando conjuntamente técnicas de clustering y aprendizaje automático, basado en la utilización de dos algoritmos: K-Means y HDBSCAN. Los resultados obtenidos muestran la capacidad de segmentado automático de los algoritmos de clustering resultando éstos una herramienta útil para facilitar y acortar los tiempos de segmentación.

The use of a new reagent with the capacity of forming colored organo-metallic complexes with metal ions is herein studied for its application in X-Ray dosimetry, aiming to assess its effect on the dose-sensitivity of polymer gel dosimetry. The improvement of the sensitivity of polymeric dosimeters, commonly used to quantitatively register dose distribution in radiotherapy, requires considering both the intrinsic mechanism involved in the irradiation of the dosimetry system (polymerization) and the selected readout technique (e.g. spectroscopy techniques). One of the most used readout methods is measuring the change in the optical density of the dosimeters after their irradiation. The formulation of a new sensitive material able to form organo-metallic complexes and the potentiality of achieving significant changes in the optical density in the irradiated region is studied in this work. For this purpose, a new monomer (GMA-IDA) was synthesized and used in the polymerization with other monomers, commonly employed in polymer gel dosimetry (acrylamide, N,N'-methylenebisacrylamide y N-isopropilacrylamide. The polymerization of the new sensitive material was initiated by a redox reaction (APS/TEMED) or by ionizing radiation (X-Rays), then the effect of the new monomer over the performance of the dosimetry material was evaluated. Results indicated that the new formed polymer has the capacity of forming colored complexes with Cu2+.

En este trabajo se estudia el uso de un nuevo agente, capaz de formar complejos coloreados con iones metálicos, para su uso en dosimetría de Rayos-X (RX), con el objetivo de evaluar su efecto sobre la sensibilidad a la dosis en dosímetros poliméricos. Para optimizar la sensibilidad de los dosímetros poliméricos, utilizados para el registro cuantitativo de la distribución de dosis en tratamientos de radioterapia, es necesario considerar, no sólo el mecanismo intrínseco de registro de la dosis (grado de polimerización), sino también las técnicas de lectura a utilizar (p. ej. técnicas espectroscópicas). Uno de los métodos de lectura más utilizado, es la determinación del cambio de densidad óptica de los sistemas luego de su irradiación. En este estudio, se propone la formulación de un nuevo material sensible con capacidad de formación de complejos organometálicos y la potencialidad para para lograr un marcado cambio de densidad óptica en la zona irradiada. Para ello, se sintetizó un nuevo monómero (GMA-IDA) y se evaluó su capacidad de polimerizar junto a otros comonómeros comúnmente utilizados en dosimetría polimérica en gel (acrilamida, N,N'-metilenbisacrilamida y N-isopropilacrilamida), iniciando la polimerización mediante una reacción redox (APS/TEMED) o mediante radiación ionizante, rayos X en este caso. Finalmente, se evaluó el efecto del nuevo monómero sobre la performance del sistema modificado y se observó que el nuevo polímero formado posee la capacidad de formar complejos coloreados frente a Cu2+.

Advances the medical application of ionizing radiation, and specifically in cancer treatment, are continuously evolving and gaining higher degrees of complexity. Therefore, the ability to determine and ensure the safety and precision of these techniques must be accompanied by novel dosimetry systems. Polymer gel dosimetry is one of the new and remarkable dosimetry systems that can quantitatively record the absorbed dose and register 3D dose distributions with high resolution while maintaining tissue-equivalent properties. Typical methods used to read the recorded signal in a polymer gel dosimeter, such as magnetic resonance imaging, X-ray tomography, and ultrasound-based techniques include complex and expensive instruments. On the other hand, there are low-cost alternatives like optical methods that can be optimized and designed for the study of polymer gel dosimetry. The objective of this study is to present the design, construction, development, and characterization of a low-cost laser scanner for bi-dimensional PGD analysis. With this equipment, characterization and optimization assays were performed on typical samples, and compared to those obtained by commercial or validated instruments with similar results, proving the capacity of the designed instrument as a reading tool for polymeric gel dosimetry.

Los avances en las aplicaciones de radiación ionizante en la medicina, y en particular el tratamiento contra el cáncer, se encuentran en continuo desarrollo y evolución. Es por ello, que las capacidades para demostrar que estas aplicaciones son seguras requieren de sistemas dosimétricos innovadores, que proporcionen información tridimensional para la verificación dosimétrica. Los dosímetros de gel polimérico son parte de estos sistemas dosimétricos notables, ya que pueden registrar cuantitativamente la dosis absorbida y obtener distribuciones de dosis en 3D con alta resolución manteniendo propiedades tejido-equivalentes. Los métodos utilizados para interpretar la señal registrada por estos sistemas a valores de dosis incluyen complejos y costosos instrumentos, tales como resonadores magnéticos y tomógrafos de rayos-X. Sin embargo, existen alternativas de menor costo como métodos de lectura ópticos que pueden optimizarse y diseñarse para el estudio de dosimetría polimérica. El objetivo de este trabajo es presentar el diseño, construcción y caracterización de un escáner láser de bajo costo, con capacidad 2D, apropiado para el análisis de los dosímetros de gel polimérico. Con este equipo, se realizaron pruebas de caracterización y optimización, contrastando los resultados con los obtenidos por instrumentos comerciales ó validados, obteniendo resultados comparables demostrando la capacidad del escáner láser como herramienta de lectura para dosimetría de gel polimérico.

When performing studies on bone samples aiming at analyzing its physical characteristics such as hardness, density and health, typically it is used to utilize different equipment for the quantification of electron density, which results proportional to mass density, which is directly related to bone mineral density. The test known as bone densitometry is usually done using X-ray equipment, ultrasound or through the utilization of radioactive isotopes. This analysis quantifies the amount of mineral bone on a surface and is usually implemented to assess, among others, risks of fractures or the osteoporosis state in a patient. The computed tomography technique uses two-dimensional X-ray images and tomographic reconstruction methods implemented on computational algorithms to obtain information about the internal structure of an object in a nondestructively way. Specially developed equipment able to obtain images with sub-millimeter resolution, results in the technique known as micro-tomography. The ability to study bone structures at sub-millimeter levels and obtain three-dimensional morphological images with electron density information, presents an important option for specific studies on bone growth and studies on new components that allow the growth of damaged tissues. In this paper rabbits cranium bone samples where certain areas have been damaged and have been filled with different substances specially designed to evaluate repair responses on bone tissue are analyzed. The analysis is performed in order to study the performance of the micro-tomography technique developed in the laboratory in order to observe its potentiality in this type of studies and the ability of these analysis in the characterization of the physical properties of such samples.

Al realizarse estudios sobre muestras óseas para analizar características como dureza, densidad y salud, se suelen utilizar equipamientos que permiten la cuantificación de la densidad electrónica, proporcional a la densidad másica, que se relaciona directamente con la densidad mineral ósea. El test conocido como densitometría ósea se suele realizar con equipos de rayos X, ultrasonido o por medio de la utilización de isótopos radioactivos. Este estudio cuantifica la cantidad mineral ósea por superficie y suele ser utilizado para evaluar, entre otros, riesgos de fracturas o estado de osteoporosis. La técnica de tomografía computada utiliza imágenes bidimensionales de rayos X y métodos de reconstrucción tomográfica implementados en algoritmos computacionales para obtener información de la estructura interna de un objeto, de forma no destructiva. Equipamientos especialmente desarrollados logran obtener imágenes con resolución sub-milimétrica, dando lugar a la técnica conocida como micro-tomografía. La posibilidad de estudiar estructuras óseas con este grado de resolución y obtener imágenes morfológicas tridimensionales con información de la densidad electrónica, presenta una importante opción para estudios específicos sobre, entre otros, crecimiento de hueso y estudios de nuevos componentes que permiten acelerar el crecimiento de tejidos dañados. En el presente trabajo se analizan muestras óseas del cráneo de conejos donde se han dañado determinadas zonas y se han injertado diferentes sustancias tendientes a evaluar respuestas de reparación de tejido óseo. El análisis se realiza a los fines de estudiar la performance de la técnica de micro-tomografía desarrollada en laboratorio con el objetivo de observar su potencialidad en este tipo de estudios y la capacidad de estos análisis en la caracterización de las propiedades físicas de este tipo de muestras.

In-vivo X-ray fluorescence constitutes a useful and accurate technique, worldwide established for constituent elementary distribution assessment. Actually, concentration distributions of arbitrary user-selected elements can be achieved along sample surface with the aim of identifying and simultaneously quantifying every constituent element. The method is based on the use of a collimated X-ray beam reaching the sample. However, one common drawback for considering the application of this technique for routine clinical examinations was the lack of information about associated dose delivery. This work presents a complete study of the dose distribution resulting from an in-vivo X-ray fluorescence scanning for quantifying biohazard materials on human hands. Absorbed dose has been estimated by means of dosimetric models specifically developed to this aim. In addition, complete dose distributions have been obtained by means of full radiation transport calculations in based on stochastic Monte Carlo techniques. A dedicated subroutine has been developed using the PENELOPE 2008 main code also integrated with dedicated programs -MatLab supported- for 3D dose distribution visualization. The obtained results show very good agreement between approximate analytical models and full descriptions by means of Monte Carlo simulations.

La Fluorescencia de rayos-X in-vivo constituye una técnica útil y precisa, establecida ampliamente para la evaluación de constituyente de distribución primaria. De hecho las distribuciones de concentración de un elemento seleccionado arbitrariamente por el usuario se pueden lograr a lo largo de la superficie de la muestra con el objetivo de identificar y cuantificar simultáneamente cada elemento constituyente. El método se basa en el uso de un haz colimado de rayos X que incide en la muestra. Sin embargo, un inconveniente común para considerar la aplicación de esta técnica para exámenes clínicos de rutina es la falta de información sobre la administración de la dosis correspondiente. Este trabajo presenta un estudio completo de la distribución de la dosis resultante de un barrido in-vivo de Fluorescencia de rayos X para la cuantificación de los materiales biológicos peligrosos en manos humanas. La dosis absorbida se ha estimado por medio de modelos dosimétricos específicamente desarrollados para este fin. Además, las distribuciones de dosis completas se han obtenido por medio de cálculos de transporte de radiación completo en base a técnicas estocásticas de Monte Carlo. Una subrutina dedicada ha sido desarrollada utilizando el código principal PENELOPE 2008 también integrada con programas dedicados de soporte MatLab para la visualización 3D de la distribución de dosis. Los resultados obtenidos muestran una buena concordancia entre los modelos analíticos aproximados y en todas las descripciones por medio de simulaciones de Monte Carlo.

Chronic pain is a significant health problem which interferes with patients daily functioning and quality of life. Valid and reliable measures of pain-related interference are needed to provide adequate care to patients and monitor changes in pain and functioning over time. This study sought to evaluate the reliability and validity of a Portuguese version of the Brief Pain Inventory (P-BPI) interference scale. Two hundred and fourteen patients with chronic musculoskeletal pain completed the P-BPI, 0-10 NRS of pain intensity, Short Form-12 Health Status Questionnaire (SF-12), Hospital Anxiety and Depression Scale (HADS). The P-BPI demonstrated excellent internal consistency (Cronbach´s alpha = .91) and showed moderate associations with the criterion measures (all rs .30 or larger), supporting its construct validity. Confirmatory factor analysis of the P-BPI items yielded a single factor, further supporting its construct validity. The results provide strong support for the reliability and validity of the P-BPI interference scale.

El dolor crónico es un importante problema de salud que afecta al funcionamiento diario de la persona con dolor, a su bienestar psicológico y a la calidad de vida. Con el fin de prestar cuidados sanitarios adecuados, a monitorear los cambios en el dolor y en el funcionamiento y en vista a la investigación transcultural, se necesitan instrumentos válidos y fiables de evaluación de la interferencia del dolor. El objetivo de este estudio es evaluar la fiabilidad y validez de la versión portuguesa de la Escala de Interferencia de lo Brief Pain Inventory (P-BPI). Doscientos catorze participantes con dolor crónico músculoesquelético respondieron al P-BPI, al 0-10 NRS, al Short Form-12 Health Status Questionnaire (SF-12) y al Hospital Anxiety and Depression Scale (HADS). El P-BPI mostró una excelente consistencia interna (alfa de Cronbach = 0.91) y correlaciones moderadas con las medidas de critério (rs > 0.30). El análisis factorial confirmatorio apoyó la solución de un factor. Los resultados apoyan la fiabilidad y validez de construto de la Escala de Interferencia del P-BPI. Es necesario que futuras investigaciones evalúen la responsividad de la escala a los cambios en la interferencia del dolor a lo largo del tiempo.