Nucleus

Monte Carlo simulation of the efficiency response of a well-type HPGe detector at 46.54 keV

In this paper, we used the Monte Carlo simulations method in a well-type HPGe detector using directly the manufacturer supplied data in order to simulate the effi ciency response at 46.54 keV. The efficiency values were calculated as a function of the fi lling height of the sample into the measurement geometry and results were found in good agreement with experimental data. The main deviations were less than 2.5 % with a mean of 0.9 %, which is totally satisfactory for the purposes of environmental samples measurements. We also present a brief discussion about the response of the detector to different values of its geometric parameters

En el trabajo se utilizaron los métodos de simulación por Monte Carlo en un detector HPGe tipo pozo, usando directamente los parámetros del fabricante para simular la respuesta en eficiencia a la energía de 46.54 keV. Los valores de efi ciencia se calcularon en función de la altura de la muestra en la geometría de medición y los resultados se correspondieron con los valores experimentales. Las mayores diferencias fueron menores que el 2.5 % con un promedio de 0.9 %, lo que es totalmente satisfactorio para la medición de muestras ambientales. Se presentó una breve discusión sobre la respuesta del detector para diferentes parámetros geométrico

Evaluation of tomographic ISOCAM Park II gamma camera parameters using Monte Carlo method

En este trabajo se realizó la evaluación de parámetros tomográficos de la cámara gamma Park Isocam II mediante el código Monte Carlo SIMIND. Los parámetros uniformidad, resolución y contraste se evaluaron a través de la simulación del maniquí de Jaszczak. Además, se realizó la evaluación cualitativa del centro de rotación. Los resultados obtenidos en la simulación se evaluaron tomando como referencia las especificaciones del fabricante de la cámara gamma y teniendo en cuenta el Protocolo Nacional de Control de Calidad de Instrumentos de Medicina Nuclear del Centro de Control de Equipos Médicos en Cuba. Se obtuvo un modelo computacional del maniquí de Jaszczak con tres distribuciones diferentes de actividad que se puede usar para realizar estudios con cámaras gamma

In this paper the evaluation of tomographic ISOCAM Park II gamma camera parameters was performed using the Monte Carlo code SIMIND. The parameters uniformity, resolution and contrast were evaluated by Jaszczak phantom simulation. In addition the qualitative assessment of the center of rotation was performed. The results of the simulation are compared and evaluated against the specifications of the manufacturer of the gamma camera and taking into account the National Protocol for Quality Control of Nuclear Medicine Instruments of the Cuban Medical Equipment Control Center. A computational Jaszczak phantom model with three different distributions of activity was obtained. They can be used to perform studies with gamma cameras

Phagocytosis in phosphate chromium (III) suspensions

En el trabajo se estudia la fagocitosis in vivo e in vitro de una suspensión de fosfato de cromo (III) marcada con y . Las partículas radiactivas, dispersas en un medio de gelatina al 2 % en buffer acetato de pH 4-4.5, tienen principalmente tamaños entre 0.8 μm y 5 μm. De acuerdo con los experimentos de distribución biológica en ratas a los 30 minutos se registra una acumulación de radiactividad cercana al 80 % en hígado, lo que se atribuye a la fagocitosis por las células de Kupffer de este órgano. También se evidencia que las partículas de la suspensión son fagocitadas in vitro por macrófagos peritoneales de ratón. Todo ello indica que la suspensión estudiada reúne características apropiadas para su uso en radiosinoviortesis de acuerdo con el mecanismo principal de acción en este procedimiento, fagocitosis de las partículas por células presentes en la sinovia inflamada

Phagocytosis in vivo and in vitro of a suspension of chromic phosphate (III) labeled with and is studied. The radioactive particles dispersed in a media of 2 % gelatin in acetate buffer pH 4-4.5 have a predominant size of 0.8 μm and 5 μm. According with biodistribution experiments in rats after 30 minutes near the 80 % of radioactivity is registered in the liver, probably associated with phagocytosis of the particles by liver Kupffer cells. Is also showed that the suspension particles are phagocytized in vitro by mouse peritoneal macrophages. This facts indicate that the studied suspension have appropriate characteristics to be used in adiosynoviorthesis according to the principal action mechanism described for this procedure, particles phagocytosis by cells present in the inflamed synovium

Application of an Elekta Precise lineal accelerator model based on Monte Carlo to evaluate the solid state detectors response

En el trabajo se realizó el análisis de la respuesta de diferentes detectores de estado sólido a partir de un modelo de Monte Carlo de un acelerador lineal Elekta Precise, para los haces de energías de 6 MV y 15 MV. Para ello se realizaron simulaciones con el código EGSnrc. Se calculó la dosis depositada en un maniquí de agua voxelizado con su superficie a 100 cm de la fuente, empleando los valoresóptimos de energía media y FWHM del haz primario de electrones para este modelo. A partir de la dosis depositada en el maniquí se construyeron las curvas de dosis en profundidad y perfiles de dosis a diferentes profundidades. Las curvas se compararon con valores medidos para cada detector empleado en un arreglo experimental similar a la simulación realizada, aplicando criterios de aceptabilidad basados en intervalos de confianza. De forma adicional se analizó para cada caso la dosis en función del tamaño de campo. Se obtuvo una buena correspondencia entre las simulaciones y las mediciones, encontrándose todos los resultados dentro de los márgenes de tolerancia

The evaluation of the solid state detectors response based on a Monte Carlo model of an Elekta Precise lineal accelerator, was done in this work for the beam energies of 6 y 15 MV. Simulations were performed using the EGSnrc code. Employing the optimal values of mean energy and FWHM from the primary electron beam, deposited dose in a voxelized water phantom at 100 cm of source to surface distance was calculated. Depth dose curves and lateral dose profi les were obtained. Comparison between simulations and the experimental values obtained for each detector, were done using acceptability criteria based on confi dence limits. Additionally outputs factors were analyzed in each one of the study cases. Good agreement between simulations and measurements were reached

Reduction reaction of Cr(VI) to Cr(III) by sulfite ions in the presence of phosphate ions

La sinovitis crónica, complicación frecuente en artritis reumatoide y hemofi lia, es tratada con éxito mediante inyecciones intrarticulares de dispersiones radiactivas (Radiosinoviortesis). En Cuba está en uso una formulación de Fosfato Crómico marcado con . A fin de aumentar el escalado, perfeccionar la tecnología y obtener formulaciones con otros radionúclidos, se estudia la reacción de obtención del precipitado, basada en la reducción de Cr(VI) a Cr(III) con iones sulfito en presencia de iones fosfato. Si la relación / es 18.5 veces, la precipitación tiene lugar próximo a las dos horas a temperatura ambiente y el pH crece al inicio y permanece luego constante a 7.63 por acción buffer del sulfito. Se estableció que la reducción de Cr(VI) a Cr(III) a ese pH sigue una reacción de segundo orden. La formación de especies insolubles de cromo y fósforo favorece la reducción. A 70 ºC la precipitación ocurre de inmediato. Por el método de los indicadores radiactivos se establece que la relación Cr/P = 1.6 en el precipitado, tanto a temperatura ambiente como a 70 ºC. En este caso, cada componente de la razón y la masa disminuyen en un 8 %, lo que indica probablemente se trate de un solo producto. El calor acelera la formación del precipitado y lo disuelve en parte. Si / = 1.5, el precipitado se forma de inmediato a temperatura ambiente alrededor de pH 5. Bajo las condiciones utilizadas, las especies de cromo en el precipitado aumentan con el pH. Se sugieren posibles composiciones para los productos obtenidos

Chronic sinovitis, a frequent complication in rheumatoid arthritis and hemophilia, is successfully treated by means of intrarticular injections of radioactive dispersions (Radiosynoviorthesis). In Cuba, a formulation of chromic phosphate labeled with is used. In order to scale up the process, improve the technology and obtain formulations with other radionuclides, the reaction, based on the reduction of Cr(VI) to Cr(III) with sulphite ions in presence of ions phosphate is studied. If the relationship / is 18.5 times, the precipitation takes place at room temperature roughly at two hours and the pH increases at the beginning and then remains constant at 7.63 because of the buffer action of the sulphite. It was established that the reduction of Cr(VI) to Cr(III) at this pH is a second order reaction. The formation of insoluble species of chromium and phosphor, favors the reduction. At 70 ºC the precipitation occurs immediately. Using the method of radioactive indicators, it was established that the relationship Cr/P in the precipitate, at room temperature and at 70 ºC is 1.6. In this case, each component of the relationship and the mass diminish in 8 %, which indicates we are probably in presence of the same product. The heat accelerates the formation of the precipitate and partially dissolves it. If / = 1.5, and the pH value around 5, the precipitate is formed immediately at room temperature. Under the used experimental conditions, the chromium species in the precipitate increase as the pH increases. Possible compositions for the obtained products are suggested

Risk appraisal in the radiotherapy patient:“V. I. Lenin” Hospital in Holguin province

Un accidente es provocado habitualmente por la ocurrencia simultánea de errores humanos y fallas en los equipos. En aplicaciones médicas, la radioterapia es la de mayor riesgo por la complejidad que presentan sus tratamientos en los pacientes. Los diferentes accidentes que han ocurrido en el mundo en esta práctica muestran la necesidad de aplicar análisis de seguridad capaces de identificar y prevenir exposiciones accidentales. En tal sentido, se reconoce la efectividad del método semicuantitativo de “matrices de riesgo”, que consiste en un análisis combinado de la frecuencia de ocurrencia del suceso que da inicio al accidente, la probabilidad de errores humanos o fallas de barreras de seguridad y la gravedad de las consecuencias de los sucesos, lo que permite defi nir criterios de aceptabilidad en base al riesgo. En esta investigación se aplicó este método para realizar un análisis de evaluación de seguridad al servicio de radioterapia de Holguín que posee un equipo de Cobalto- 60 Theratron Phoenix. El estudio permitió cuantificar las defensas que tiene el servicio e identificó los sucesos más significativos que contribuyen al riesgo desde el punto de vista de la seguridad, así como las recomendaciones más apropiadas para reducirlo. Se estimó el riesgo de un gran número de secuencias accidentales provocadas por todos los posibles errores humanos y fallos de equipo en el servicio, donde se apreció que ninguna de las secuencias accidentales fue de riesgo muy alto, lo cual confirmó que no existe riesgo inminente que pudiera provocar un accidente en esta instalación

An accident is usually caused by the simultaneous occurrence of human errors and equipment failure. In medical applications, the radiation therapy is the increased risk of complexity presented by treatments in patients. The different accidents that have occurred in the world in this practice show the need for safety analysis in order to identify and prevent accidental exposures. In this regard, the effectiveness of the semiquantitative method of “risk matrices”, which consists of a combined analysis of the frequency of occurrence of the event causing the accident, the chance of human errors or failure of the safety barriers, in addition to recognizing the seriousness of the consequences resulting from such events; which defi ne the acceptability criteria based on risk. In this research, this method was applied for safety evaluation analysis of the radiotherapy service at Holguin hospital, which uses a cobalt 60 Theratron Phoenix equipment. The study allowed to quantify the radiotherapy service strengths, to identify the most signifi cant contributors to risk events from the viewpoint of safety, as well as to adopt the most appropriate mitigation measures in order to decrease the ocurrence of such accidents. The risk of a large number of accident sequences caused by all possible human errors and equipment failures in the service was estimated, and it was also observed and consequently concluded that none of the accident sequences was considered as very high risk thus confirming that there is no imminent risk which could result in an accident at this facility

Accurate model of photon beams as a tool for commissioning and quality assurance of treatment planning calculations

Simulation of a linear accelerator (linac) head requires determining the parameters that characterize the primary electron beam striking on the target which is a step that plays a vital role in the accuracy of Monte Carlo calculations. In this work, the commissioning of photon beams (6 MV and 15 MV) of an Elekta Precise accelerator, using the Monte Carlo code EGSnrc, was performed. The influence of the primary electron beam characteristics on the absorbed dose distribution for two photon qualities was studied. Using different combinations of mean energy and radial FWHM of the primary electron beam, deposited doses were calculated in a water phantom, for different field sizes. Based on the deposited dose in the phantom, depth dose curves and lateral dose profiles were constructed and compared with experimental values measured in an arrangement similar to the simulation. Taking into account the main differences between calculations and measurements, an acceptability criteria based on confidence limits was implemented. As expected, the lateral dose profiles for small field sizes were strongly infl uenced by the radial distribution (FWHM). The combinations of energy/FWHM that best reproduced the experimental results were used to generate the phase spaces, in order to obtain a model with the motorized wedge included and to calculate output factors. A good agreement was obtained between simulations and measurements for a wide range of fi eld sizes , being all the results found within the range of tolerance

La simulación del cabezal de un acelerador lineal requiere de la determinación de los parámetros que caracterizan el haz primario de electrones que incide en el blanco de radiación, los cuales juegan un papel importante en la exactitud de los cálculos con Monte Carlo. En este trabajo se realizó la habilitación de los haces de fotones (6 MV y 15 MV) de un acelerador Elekta Precise, empleando el código de Monte Carlo EGSnrc. De forma adicional se estudió la influencia que ejerce cambios en las características del haz primario de electrones sobre la distribución de dosis absorbida en diferentes campos de radiación. Basado en la dosis absorbida, curvas de dosis en profundidad y perfiles de dosis se calcularon y compararon con valores experimentales medidos en un arreglo similar a las simulaciones empleando criterios de aceptabilidad. Los perfiles de dosis para campos pequeños resultaron ser fuertemente dependientes de la distribución radial (FWHM). Las combinaciones de energías/FWHM que mejor se ajustaron a las mediciones se emplearon en la generación de espacios de fases, para obtener un modelo con la cuña motorizada y para el cálculo de los factores de campo. Se obtuvo muy buena correspondencia entre las mediciones y las simulaciones realizadas, encontrándose todos los resultados dentro de los márgenes de tolerancias

Assessment of heavy metal content in urban agricultural soils from the surrounding of steel-smelter plant using X-ray fluorescenc

Concentrations of Cr, Co, Ni, Cu, Zn and Pb in the topsoils (0-10 cm) from ten farms located in the vicinity of a steel-smelter plant at Cotorro (Havana, Cuba) were measured by X-ray fluorescence analysis. The concentration ranges of Cr, Co, Ni, Cu, Zn and Pb were 54-186, 15-39, 19-137, 50-945, 91-7739 and 21-731 dry weight respectively. The metal mean contents in the farm topsoil samples were compared with metal contents reported for soils from the vicinity of other smelters worldwide. The Metal-to-Iron normalisation and estimation of the integral pollution indexes allowed observing that most metal polluted soils are from those farms, and that their location coincide with the prevalent wind direction in the studied area. The enrichment index values show that metal concentrations in soils from these farms are above the permissible levels for urban agriculture

Se determinan por fluorescencia de rayos X las concentraciones de Cr, Co, Ni, Cu, Zn y Pb en los suelos superficiales (0-10 cm) de 10 granjas agrícolas, localizadas en la vecindad de la planta de acero del Cotorro (La Habana, Cuba). Los rangos de concentraciones de Cr, Co, Ni, Cu, Zn y Pb fueron de 54-186, 15-39, 19-137, 50-945, 91-7739 y 21-731 de peso seco respectivamente. Los contenidos medios de metales pesados en los suelos superficiales de las granjas se comparan con los niveles de metales pesados reportados en la literatura para suelos adyacentes a plantas de acero. La normalización de los metales al hierro y la estimación del los índices de polución integral, permitió determinar que los suelos contaminados por metales pesados fueron aquellos, cuya ubicación coincide con la dirección predominante de los vientos en la zona estudiada. Los valores delíndice de enriquecimiento mostraron que las concentraciones de metales pesados en los suelos de esas granjas, superan los niveles permisibles para la agricultura urbana

Application of a Monte Carlo linac model in routine verifications of dose calculations

The analysis of some parameters of interest in radiotherapy Medical Physics based on an experimentally validated Monte Carlo model of an Elekta Precise lineal accelerator was performed for 6 and 15 MV photon beams. The simulations were performed using the EGSnrc code. As reference for simulations, the values of the previously obtained optimal beam parameters (energy and FWHM) were used. Deposited dose calculations in water phantoms were done, on typical complex geometries commonly are used in acceptance and quality control tests, such as irregular and asymmetric fields. Parameters such as MLC scatter, maximum opening or closing position, and the separation between them were analyzed from calculations in water. Similarly simulations were performed on phantoms obtained from CT studies of real patients, making comparisons of the dose distribution calculated with EGSnrc and the dose distribution obtained from the computerized treatment planning systems used in routine clinical plans. All the results showed a great agreement with measurements, fi nding all of them within tolerance limits. These results allowed the possibility of using the developed model as a robust verifi cation tool for validating calculations in very complex situations, where the accuracy of the available TPS could be questionable

El análisis de algunos parámetros de interés en la física médica de la radioterapia, basado en un modelo de Monte Carlo de un acelerador Elekta Precise, fue realizado en este trabajo para los haces de fotones de 6 y 15 MV. Las simulaciones se realizaron con el código EGSnrc. Como referencia para las simulaciones, se emplearon los parámetros óptimos (energía y FWHM) previamente calculados. Los cálculos de la dosis absorbida se realizaron con maniquíes de agua sobre geometrías complejas, comúnmente empleadas en las pruebas de aceptación y control de calidad en la clínica. Parámetros de interés como la dispersión en las MLC, máxima posición de apertura o cierre y la separación entre estas se analizaron a partir de los cálculos en agua. De forma similar se realizaron cálculos en maniquíes construidos a partir de los estudios tomográficos, y comparaciones con los resultados reportados por el sistema de planifi cación en dichos casos. Los resultados obtenidos evidenciaron una gran concordancia con las mediciones, encontrándose dentro de los límites de tolerancias reportados. Estos resultados crean la base para el empleo del modelo de Monte Carlo como una herramienta robusta para la verificación y validación de los cálculos de dosis en situaciones de gran complejidad, donde la exactitud de los sistemas de planificación es cuestionable

Design of PET/CT center at Institute of Oncology and Radiobiology

En este trabajo se presenta el diseño del centro PET/CT del Instituto de Oncología y Radiobiología. Los cálculos de blindaje estructural para el PET se realizaron según la metodología propuesta por el Task Group 108 de la AAPM: “PET and PET/CT shielding requirements”, teniendo en cuenta los factores de ocupación descritos en la NCRP-147: “Structural shielding design for medical imaging X-ray facilities” y los niveles de restricción de dosis vigentes en Cuba según la Resolución 40/2011 del Centro Nacional de Seguridad Nuclear para la práctica de la Medicina Nuclear. En el diseño de la instalación se consideraron las recomendaciones de la Guía Europea para la dispensación de radiofármacos PET y preparación de radiofármacos PET a pequeña escala en condiciones de Buenas Prácticas de Manufactura. El diseño propuesto satisface los estándares funcionales de un centro PET/CT en correspondencia con la práctica internacional y los resultados de los cálculos de blindajes estructurales garantizan los niveles de exposición para miembros del público y trabajadores ocupacionalmente expuestos en correspondencia con las regulaciones nacionales vigentes de seguridad radiológica

The design of PET/CT center at Institute of Oncology and Radiobiology, Havana, Cuba is presented. The structural shielding requirements were performed according to the methodology described by AAPM Task Group 108: “PET and PET/CT shielding requirements” taking into account the occupation factors from NCRP-147: “Structural shielding design for medical imaging X-ray facilities” as well as the dose restrictions established by the Cuban Nuclear Regulatory Body for Nuclear Medicine practice. The design of facilities took into consideration the current recommendations of the European Guidance on good manufacturing practices for small-scale preparation of radiopharmaceuticals. The proposed design satisfi es the functional standards of PET/CT centers according to the international practice and the results of structural shielding calculations warrant exposition levels for public and occupational workers according to the current radiation protection regulations