Nucleus

Las aplicaciones de las técnicas nucleares en la agronomía, como contribución a la formación integral del ingeniero agrónomo

En la actualidad, la investigación nuclear aplicada a la agricultura y alimentación es una realidad, y está siendo impulsada por organismos como la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y Alimentación y el Organismo Internacional de Energía Atómica. En las investigaciones agrícolas, los isótopos estables y radioisótopos se utilizan en diferentes formas, entre las que figuran: determinaciones de las condiciones necesarias para optimizar la eficiencia de los fertilizantes y el agua; el desarrollo de variedades de cultivos agrícolas y hortícolas de alto rendimiento; la reducción de enfermedades contagiadas por los alimentos y estudios de erosión del suelo. Según el estudio realizado existe desconocimiento respecto a los fenómenos nucleares, mediante los cuales se aplican las técnicas nucleares en la agronomía. Por otra parte, existe un criterio positivo respecto a que se introduzcan estos temas en la docencia impartida a los ingenieros agrónomos, por lo que se propone implementar una asignatura optativa, en la que se expliquen las distintas esferas de actuación de las técnicas nucleares en la agricultura. De esta manera se puede lograr la vinculación de los ingenieros agrónomos con las técnicas nucleares, respetando a su vez, el modelo del profesional de este perfil. Asimismo, desarrollar prácticas de laboratorio en asignaturas propias del currículo que también hagan uso de estas técnicas y muestren la vinculación que puede existir entre estas y la agronomía.

Nowadays, nuclear research applied to agriculture and food is a reality, and is being supported by institutions like the International Atomic Energy Agency and the United Nations Food and Agriculture Organization. Stable and radioactive isotopes are used in different ways in agricultural research mainly in the determination of required conditions to optimize efficiency in the use of fertilizers and water, the development of high yield agricultural and horticultural varieties , reduction of diseases due to contaminated food, and soil erosion studies among others. Accordingly to the study carried out, there is not much knowledge about nuclear phenomena applied to agronomy. Nevertheless there is a positive criterion about the introduction of these topics in Agronomical Engineers education, by meansof implementing an optional subject, aimed at explaining different actions though respecting the professional model, in the field of nuclear techniques in Agriculture. Moreover, it is also proposed to include in laboratory practices the curriculum of these subjects, by using nuclear techniques, showing their proper linkage with Agronomy

Construcción de un dispositivo para el posicionamiento óptimo del paciente en estudios de gammagrafía mamaria

Los tumores de mama son la causa más común de cáncer en la mujer. El examen ideal para detectar el cáncer de mama es la mamografía. Pero, la misma puede ser dudosa o sus datos no concluyentes, en un importante número de casos, por lo que lleva a procedimientos biópsicos invasivos. El objetivo de este trabajo es optimizar la detección del cáncer de mama por gammagrafía para mejorar el diagnóstico complementario a la mamografía. Para ello, fue diseñado y construido un dispositivo que permite el posicionamiento óptimo del paciente. Los materiales utilizados para su construcción fueron de propiedades poco absorbentes a la radiación gamma. Se evaluó la efectividad de la gammagrafía de mama, utilizando el dispositivo diseñado en dos casos clínicos. En ambos, se confirmó, fehacientemente, el diagnóstico concluyente obtenido por mamografía de casos no dudosos. Se recomendó un protocolo diagnóstico mamografía/gammagrafía que optimizará la selección de pacientes que requieren biopsia

Breast tumors are the most common cause of cancer in women. The ideal way to detect breast cancer is by a mammography examination. But this test may either be questionable or provide inconclusive data on a significant number of cases, leading to invasive biopsy procedures. The aim of this study is to optimize the detection of breast cancer by gammagraphy to improve the complementary diagnosis provided by a mammography. Consequently and for that reason, a device allowing an optimal patient positioning was designed and built. The materials used for its construction had few gamma radiation absorption properties. The effectiveness of breast gammagraphy was evaluated using by the designed device in two study cases. In both, the definite diagnosis obtained through mammography from doubtful cases was conclusively confirmed. A diagnostic protocol mammogram/gammagraphy was recommended to optimize the selection of patients requiring biopsy

Uso de solventes no acuosos en la síntesis del radioconjugado DOTA-1-Nal3-octreotida marcado con galio-68

Los tumores neuroendocrinos sobreexpresan receptores de somatostatina. Su diagnóstico se ha extendido debido al radiomarcaje de DOTA-péptidos como el análogo de somatostatina DOTA-1--octreotida (DOTA-NOC) conjugado con radionúclidos emisores ß+ como el , de propiedades físico-nucleares muy favorables. El presente trabajo describe los procedimientos para el radiomarcaje del DOTA-NOC con , en medio acuoso puro y en presencia de solventes no acuosos, así como los métodos usados para el control de calidad, donde se obtuvo una formulación con un rendimiento radioquímico superior al 95 %. La adición de etanol (30%- vol/vol) a la mezcla de reacción permitió incrementar la actividad específica del radioconjugado -DOTA-NOC, y se alcanzó un valor de 182 MBq/nmol, superior al reportado en la literatura (50 MBq/nmol) para el marcaje en medio acuoso puro. También se presentan los estudios de estabilidad (en presencia de solución salina y tampón fosfato salino), estudios de transmetalación en soluciones de , , y , competencia por retos contra los quelatos EDTA y DTPA y estabilidad in vitro en transferrina humana, realizados al radioconjugado -DOTA-NOC, del cual se mostró su elevada estabilidad (> 95 %). En comparación con el medio acuoso puro, el uso de solventes no acuosos en la síntesis del radioconjugado DOTA-1--octreotida marcado con galio-68, permite disminuir la masa de conjugado y los tiempos de reacción, incrementar significativamente los rendimientos y la actividad específica del compuesto marcado. Ello pudiera favorecer la obtención del producto con mejores características en sistemas modulares que se encuentran en fase de desarrollo.

Neuroendocrine tumors specifically over-express somatostatin receptors. Their diagnosis has expanded due to radiolabelling of DOTA-peptides such as somatostatin analogue DOTA-1--Octreotide (DOTA-NOC) conjugated to ß+ emitting radionuclides such as , with very favorable decay-properties. This paper describes the radiolabeling procedures of DOTA-NOC with , in a pure aqueous medium and in presence of non-aqueous solvents as well as the methods used for quality control where a formulation is obtained with a radiochemical yield exceeding 95%. Adding ethanol (30 % - v / v) to the reaction mixture allowed increasing the specific activity of -DOTA-NOC radioconjugated, reaching a value of 182 MBq / nmol, higher than reported in literature (50 MBq / nmol) for labeling in a pure aqueous medium. Stability studies are also presented (in presence of saline solution and saline phosphate buffer, transmetallation studies in , , and solutions, challenges competition against EDTA and DTPA chelators and in vitro stability in human transferrin) performed to -DOTA-NOC radioconjugated, showing its high stability (> 95 %). Compared with the aqueous medium, the use of non aqueous solvents in the synthesis of radioconjugate DOTA-1--octreotide labeled with gallium-68, helps reduce the mass of conjugate and the reaction time, significantly increase yields and specific activity of the labeled compound. This could facilitate obtaining the product with better characteristics in modular systems that are under development

Interacción de la 1-yodoclordecona como radiotrazador, con el grupo carboxilato en carbón activado

La clordecona es un compuesto organoclorado sintético, empleado como insecticida agrícola y clasificado como contaminante orgánico persistente de aguas y suelos por la Convención de Estocolmo. El uso de carbones activados es una metodología muy popular para la purificación de aguas contaminadas con contaminantes orgánicos persistentes. La clordecona marcada con yodo radiactivo (1-yodoclordecona) puede ser un radiotrazador adecuado para estudios de adsorción, de disponibilidad medioambiental y biodistribución de la clordecona. La selección del carbón activado más adecuado para la adsorción de clordecona requiere evaluar la eficiencia de una gran cantidad de los mismos, de manera empírica, lo que aumenta los costos de investigación. En el presente trabajo, un modelo simplificado de carbón activado con siete anillos aromáticos (coroneno) y un grupo funcional en el borde (carboxilato) se utilizó para evaluar in silico la influencia de este grupo superficial en la adsorción de la clordecona y la 1-yodoclordecona, bajo condiciones neutras de pH. Para ello se empleó la metodología de Hipersuperficie de Múltiples Mínimos con el hamiltoniano semiempírico PM7. Los resultados obtenidos muestran que para el carboxilato en medio neutro existen asociaciones significativas que sugieren quimisorción de la clordecona en el carbón activado. La 1-yodoclordecona se comporta de manera similar a la clordecona en su interacción con el carboxilato, por lo que constituye un buen candidato a radiotrazador para estudios experimentales

Chlordecone is a synthetic organo chlorinated compound that has been used as pesticide. It has been identified and listed as persistent organic pollutant by the Stockholm Convention. The use of activated carbon filters is one of the most widely popular solutions for water decontamination. The chlordecone labeled with radioactive iodine (1-iodochordecone) is a potential radioactive tracer for studying adsorption, environmental availability and bio-distribution of chlordecone. The selection of the best suited activation carbon for this type of contaminants is mainly an empiric process, increasing the costs of research. A simplified activation carbon model, consisting of a seven ring graphene sheet with a functional group (carboxylate) was used to assess the interaction of chlordecone and 1-iodochlordecone with this surface group under neutral pH conditions over the adsorption process. The Multiple Minima Hypersurface methodology with the semiempirical Hamiltonian PM7 was used. The results indicate that for carboxylate, in neutral conditions, significant associations appear which suggest chemisorption in activated carbon. No significant differences were observed for the interactions of chlordecone and 1-iodochlordecone with carboxylate, making 1-iodochlordecone a good candidate as a radioactive tracer in medical research

Control de calidad paciente-específico de radioterapia de intensidad modulada utilizando dispositivo electrónico de imagen portal

En el Departamento de Radioterapia del Instituto de Oncología y Radiobiología se ha puesto, en servicio clínico, un moderno acelerador lineal de electrones. Esto brindó la posibilidad de utilizar el dispositivo electrónico de imagen portal (EPID) para realizar los controles de calidad paciente-específico de tratamientos de radioterapia, con intensidad modulada (IMRT). Se estudió y validó el uso del EPID en la verificación de tratamientos de IMRT, modalidad de múltiples segmentos estáticos, con fotones de 6 MV de energía. Se determinó la curva dosis-respuesta del EPID para valores de dosis en agua. Se halló la profundidad de referencia en agua del EPID (Descripción: D:\Scielo\Nucleus html\n 59\img\e01055916.jpg) mediante la determinación de su respuesta a la variación del tamaño de campo, y la comparación de esta con la variación del factor de dispersión en agua, calculado para diferentes profundidades, con un sistema de planificación de tratamientos (TPS). Se calcularon perfiles y mapas de dosis a Descripción: D:\Scielo\Nucleus html\n 59\img\e01055916.jpg con el TPS, utilizando una configuración de haces colapsados. Los mapas de dosis y perfiles fueron comparados con los medidos, usando las imágenes procesadas del EPID para diferentes casos clínicos sencillos (campos abiertos y con cuña) y uno complejo (caso clínico de IMRT de cabeza y cuello). Se utilizó la función Gamma como herramienta de comparación. El criterio de comparación Gamma empleado fue 3 % de diferencia de dosis y 4 mm de distancia para la concordancia de la dosis. Se obtuvo una tasa de aceptación mayor del 90% para los puntos evaluados

A modern clinical electron linear accelerator was commissioned at the Department of Radiotherapy in the Oncology and Radiobiology Institute. The use of electronic portal image device (EPID) for patient-specific intensity modulated radiotherapy (IMRT) quality assurance is assessed and validated. An IMRT step & shoot approach, using multileaf collimator was used. The EPID dose-response curve was determined for a 6MV photon beam. The EPID effective water scattering depth (Descripción: D:\Scielo\Nucleus html\n 59\img\e01055916.jpg) was assessed through measurements of its response versus field size variation and compared with the output factor scatter at different depths, calculated with a radiotherapy treatment planning system (TPS). Dose profiles and dose maps were calculated at Descripción: D:\Scielo\Nucleus html\n 59\img\e01055916.jpg with the TPS, using a collapsed beam setup. The dose maps and profiles were compared with the processed EPID images for simple cases (i.e. open and wedged fields) and a more complex case (a head and neck IMRT clinical case). Comparison was performed using the Gamma function. Results showed Gamma passing rates higher than 90 % for all compared points, using comparison criteria of dose difference 3% and 4mm of distance to agreement

Optimización de un procedimiento de control de calidad para la radioterapia de intensidad modulada

Se optimizó un procedimiento de Control de Calidad paciente-específico para la verificación dosimétrica de la radioterapia de intensidad modulada (IMRT) en el Departamento de Radioterapia del Instituto de Oncología y Radiobiología, perteneciente al Ministerio de Salud Pública. Se extendió el alcance del procedimiento de control de calidad (CC), se emplearon campos de verificación colapsados y sin colapsar y se utilizó el plan real del paciente. Se empleó un conjunto dosimétrico arreglo bidimensional (2D) de cámaras de ionización (CI) y maniquí octogonal para la implementación de los CC paciente-específicos de los tratamientos de IMRT de manera más abarcadora (campos colapsados y sin colapsar), manteniendo los estándares de exactitud y precisión de estas pruebas según los protocolos institucionales y las normas internacionales recomendadas. El procedimiento propuesto fue empleado en tres casos clínicos de IMRT para lesiones de cabeza y cuello. El límite de confianza calculado para la tasa de aceptación de los puntos evaluados en los mapas de dosis compuestos fue del 90 % para la comparación de la función Gamma, con un criterio de tolerancia de distancia de acuerdo de dosis de 3 mm y diferencia de dosis de 4 %. Los resultados alcanzados cumplen con los límites establecidos en el protocolo institucional y las recomendaciones internacionales referidas para este tipo de pruebas

A patient-specific quality assurance (QA) program to carry out the dosimetric verification of the intensity modulated radiation therapy (IMRT) was optimized at the Department of Radiotherapy at the Institute of Oncology and Radiobiology, belonging to the Ministry of Public Health of Cuba. A dosimetric set-up composed of two-dimensional (2D) ionization chambers and an octagonal phantom were used to implement a patient-specific IMRT QA in a more comprehensive manner (collapsed and non-collapsed fields), keeping the accuracy and precision standards of these controls according to institutional protocols and international guidelines. The proposed procedure was used in three clinical IMRT cases for head and neck cancers. The confidence limit calculated from the passing rates for evaluated points in the compound dose maps was 90 % for the Gamma function comparison. The tolerance criteria used was a distance to agreement of 3 mm and the dose difference of 4 %. These results are within the institutional accepted limits and the recommended values as set by international guidelines for these kinds of tests

Monitoreo dinámico de riesgo empleando matriz de riesgo en prácticas médicas con radiaciones ionizantes

Las técnicas de control de riesgo, actualmente disponibles, no satisfacen la inmediatez necesaria para la vigilancia de los efectos, de los frecuentes fallos de equipos y errores humanos asociados a las prácticas de radioterapia. La metodología propuesta, en el artículo, integra las bases de datos sobre las secuencias accidentales posibles en prácticas médicas, con empleo de radiaciones ionizantes, con una herramienta desarrollada para la actualización dinámica del riesgo, en condiciones operacionales variables. Un resultado inmediato del análisis es el conocimiento de los nuevos escenarios de peligro en los que se trabaja, bajo cualquier combinación de indisponibilidades de contribuyentes al riesgo, el que se basa en múltiples capacidades de estudios detallados y mímicos de procesos y de secuencias accidentales. Estas capacidades garantizan el monitoreo dinámico del riesgo para cualquier estado de los escenarios de estudio

The techniques of risk control at the moment available they don't satisfy the necessary speed to the surveillance of the effects from the equipment failures and human errors during practical of radiotherapy. The methodology proposed in this paper integrates databases on possible accident sequences in medical practices using ionizing radiation with a tool for dynamic updating of operational conditions risk variables. An immediate result of the analysis is the knowledge of the new scenarios of danger, under any combination of unavailability to the risk, based on multiple study capacities and mimics for the processes and sequences. These capacities guarantee the instantaneous risk monitoring for any state of the studied scenarios

Determinación de la eficiencia de detección de Descripción: Descripción: D:\Scielo\Nucleus html\n 59\img\e01085916.jpgen tiroides utilizando el método Monte Carlo

El Método Monte Carlo fue la base para la estimación de la eficiencia de detección de , utilizando el detector identiFINDER ultra en geometría “tiroides”. Se discute la idoneidad de la metodología de calibración al comparar los resultados del Método Monte Carlo Directo y Corregido, con los valores de eficiencia calculados experimentalmente. El Método Monte Carlo Corregido fue la metodología adoptada debido a que el porcentaje de error estimado, respecto a los resultados experimentales, fue menor que el 10 %. Para las simulaciones, los parámetros geométricos del detector fueron optimizados, utilizando un estudio de tomografía computarizada. El arreglo detector – fuente puntual- fue simulado para obtener los factores de corrección a las distancias prefijadas, y el arreglo detector – maniquí simulador de tiroides- fue simulado para la obtención de la curva de eficiencia de detección, en función de la distancia de medición. Para validar la metodología propuesta, el Laboratorio de Dosimetría Interna del Centro de Protección e Higiene de las Radiaciones participó en un ejercicio de intercomparación regional de estimación, de actividad medida en tiroides, se utilizó para el cálculo de la misma, tanto la metodología tradicional de cálculo de eficiencia como la metodología basada en la utilización del Método Monte Carlo, y se alcanzaron resultados satisfactorios, en todos los casos. Como resultado final de este trabajo, fue obtenida la curva de eficiencia de detección en función de la distancia de , sin necesidad de utilizar simuladores físicos, supliendo, así, la carencia actual de los mismos.

Monte Carlo Method was the base to estimate the detection efficiency of of the identiFINDER ultra detector in “thyroid” geometry. The suitability of the calibration methodology is discussed using a comparison of the results of the Direct Monte Carlo Method and the Transfer Monte Carlo Method calculations with the values of experimentally calculated efficiency. Transfer Monte Carlo Method was the elected methodology because of the differences with the real detection efficiency stay below 10 %. In the simulations, the geometric parameters of the detector were found using a tomography study. The arrangement detector – point source was simulated to obtain the correction factors for preset distances, and the arrangement detector – thyroid phantom was simulated to obtain the detection efficiency curve in function of the distance for . In order to validate the proposed methodology the Internal Dosimetry Laboratory of the Centre for Radiation Protection and Hygiene participated in a regional intercomparison exercise of measured activity estimation in thyroid, for the estimation were used the traditional calculation methodology as well as the methodology base on Monte Carlo Method, the results were satisfactory in both cases. As a final result, the curves of detection efficiency for the measurement of in the thyroid gland was obtained without using physical phantoms, replacing the current lack of it

De las cadenas laterales a la radioterapia de diana