Sanidad - Ibercivis
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Sanidad - Ibercivis
Boletim mensal Ibercivis Outubro 2011 Biografía Sanidad Simulação de transporte de partículas Julio Almansa Entrevista Em que consiste o projecto Sanidad? Consiste na utilização de métodos de simulação numérica para descrever como radiações ionizantes interagem com a matéria, seja esta um doente, ou qualquer material ou composto relacionado com a área da Saúde. Por exemplo, a deposição de dose por radiações ionizantes pode ser utilizado no tratamento do cancro. Por outra palavras, utilizamos este tipo de simulações numéricas para descrever e estudar a utilização na área da Saúde de radiações ionizantes, como por exemplo o estudo da blindagem de instalações para radiações em hospitais, a optimização de cálculos de tratamento de radioterapia, de exames de radiodiagnóstico ou medicina nuclear. Em que consiste cada trabalho que recebem os computadores associados à Ibercivis? Julio Almansa nasceu a 22 de Outubro de 1971 em Almeria. Estudou Ciências Físicas na Universidade de Granada. Trabalha no Hospital Virgen de las Nieves de Granada e é doutorando no grupo de Física Médica do Departamento de Física Atómica, Nuclear e Molecular da Universidade de Granada. Cada um dos trabalhos depende do sistema que está a ser estudado. O último sistema consistia na simulação de um modelo de um acelerador linear de electrões para a utilização em radioterapia. Neste caso o objectivo era estudar a interacção entre o acelerador e uma cuba que descrevia o doente. Dividimos o conjunto inicial de variáveis que influenciam o processo num conjunto de variáveis muito mais pequeno, o que nos ajuda a estudar este processo. Neste caso em particular, estavámos interessados na caracterização da depositição de dose a diferentes níveis de energia de radiação. Assim, explorámos desde de valores de energias de radiação mais baixos até aos mais altos. A cada computador chega um pequeno trabalho em que varia o valor da energia de radiação. Por exemplo, a um computador chega um trabalho para 20 unidades de energia a outro para 100 e a outro para 1000. Quando todos os resultados são >La Simulación MonteCarlo utiliza sin Método de colonia de hormigas párrafo MEJORAR El Tiempo de Simulación. Este es El Mapa de Importancia Para Los electrones de alta Energía En El Aire (Izquierda) y los electrones de baja Energía en Materiales Diferentes al aire (Derecha). Sanidad Sanidad Sanidad Sanidad Sanidad Sanidad Entrevista >Exemplos de tratamentos de radiocirurgia. As cores representam as diferentes doses são dadas para as áreas tumorais e adjacentes. devolvidos, são analisados para estudar a depositação de dose por radiação para as diferentes unidades de energia. Quando os dados calculados pelos cidadãos são devolvidos que fazes com eles? São complementados com algum tipo de trabalho experimental? Sim. Inicialmente, processamos e agregamos a grande quantidade de informação que obtemos dos trabalhos que são devolvidos. Depois iniciase um processo experimental com medidas in situ, na máquina, no acelerador linear que nos permite fazer uma primeira verificação de que os resultados da simulação de Monte Carlo são correctos, e que representam um modelo real do sistema. Depois comparamos os resultados da simulação com as medidas experimentais e utilizamse os resultados da simulação para parametizar um conjunto de modelos, já que estamos a tentar obter um modelo matemático que possamos utilizar na prática clínica de uma forma mais cómoda e precisa do que os que existem actualmente. As simulações numéricas que fazemos permitemnos ter mais dados e com maior precisão do que os que teríamos apenas com as medições experimentais, o que nos permite descrever o mundo real com um modelo que desen hamos. Quanto tem levaria um computador normal a efectuar os cálculos realizados até agora? É muito variável, mas dadas as características das simulações e a precisão que alcançam, penso que aproximadamente 1 ano. O que fazemos na Ibercivis complementa o trabalho que fazemos no cluster do departamento: por exemplo, a parte de desenho do modelo pode ser feito em qualquer computador, mas outras tarefas pela sua quantidade e por comodidade ou pelo tamanho dos ficheiros de entrada e saída têm que se realizadas no cluster do departamento, e depois há outras tarefas que pelo elevado número de simulações necessárias é mais conveniente realizálas na Ibercivis. Como conheceste a Ibercivis? Através do BOINC. Eu inicieime na computação voluntária com o projecto SETI. Instalei o BOINC, junteime à equipa do Canal@Boinc e foi aliás através dos seus foruns que tomei conhecimento da existência da Ibercivis. No princípio associeime à Ibercivis como voluntário e depois entusiasmeime e contactei a equipa de desenvolvimento para colaborar como investigador, lançando trabalhos. Tinhamos preparado uma candidatura para criar um projecto BOINC próprio na Andaluzia mas tal não foi possível, pelo que me decidi a contactarvos já que tinham toda a infraestrutura preparada. O que realçarias de melhor na Ibercivis? Boletim mensal Ibercivis Outubro 2011 Entrevista Eu realçaria dois aspectos. Como investigador que facilitem a infraestrutura, suporte técnico e ajuda no desenvolvimento das aplicações. Como utilizador do BOINC é a questão da divulgação, que é uma coisa que não é feita por outros projectos, o dizer que o se estuda com as aplicações, estar em contacto com as pessoas, a workshop para a qual se convidou pessoas alheias à investigação, etc. E claro que tenha sido uma iniciativa espanhola. E quais são os seus aspectos menos positivos? Como investigador, gostaria que as unidades de trabalho pudessem ser mais longas, já que há unidades de trabalhos que gostaria que pudessem demorar cerca de 6 horas. A limitação do tempo de computação por unidade de trabalho (cerca de meia hora) entra em conflito com o tipo de trabalhos que o projecto SANIDAD poderia enviar. Como surgiu o teu interesse por esta área científica? Como descreverias a tua carreira científica? á em pequeno gostava de Astronomia; era um rapaz que gostava muito de ficção científica, que tinha muita imaginação e que me dava bem com a Matemática. Quando fui para a universidade decidi que gostaria de seguir uma carreira como físico ou químico. Acabei por optar pela Física pensando em dedicarme à Astrofísica, mas durante o curso fiquei a conhecer uma área chamada “Física Médica”, e pensei “mas o que é a Física Médica?, que faz um físico num hospital?”. No fim do curso acabei por dedicarme a esta área. Actualmente, estou também a trabalhar para obter o doutoramento; comecei a trabalhar num hospital mal terminei o curso e faz alguns anos que comecei os trabalhos para obter o doutoramento, mas tem sido complicado gerir o doutoramento e o trabalho. O que dirias aos estudante que pretendem seguir uma carreira científica? Que o façam por vocação, porque o gostariam de fazer, porque vêm um futuro nessa carreira científica. Que se vejam capazes de fazer investigação, de poder aplicar à sociedade o que vão investigar. Mas que seja sempre por vocação, não por prestígio, dinheiro ou como uma saída profissional, porque a situação actual não é fácil para nenhum tipo de carreira e menos ainda para físicos. Pessoalmente vejo o panorama científico espanhol um pouco negro. Os programa de investigação centramse muito na aplicabilidade imediata. Há uma citação de Ortega e Gasset que diz algo como “Se prescindimos da investigação básica, acabaremos por perder a corrida para a investigação aplicada, e ficaremos parados na aplicação dos conhecimentos que temos”. Com a falta de meios, a diminuição nas ajudas nos últimos anos, a falta de apoios privados à investigação em Espanha, o panorama está complicado.los últimos años, la Sanidad Sanidad Sanidad Sanidad Sanidad Sanidad Que dirias aos voluntários da Ibercivis? Que agradecemos muito a sua contribuição. Que todos os projectos lhes deve muito e que esperamos que continuem a prestarnos a sua ajuda no futuro, e que sem eles seria muito díficil realizar algumas simulações. E aos que ainda não são voluntários da Ibercivis que por favor nos cedam os seus computadores, que não pensem que é necessário montar na garagem de casa vários computadores nem ter os computadores ligados 24 horas por dia para poder contribuir com o seu grau de areia, um grau de areia que junto com outros fazem uma montanha. Em profundidade As radiações ionizantes utilizamse de forma habitual na área Saúde, principalmente no diagnóstico por imagem (em Radiologia através da utilização de feixes de raios X, e na Medicina Nuclear através da utilização de radioisótopos), e no tratamento de diversas patologias através do uso de feixes externos de fotões ou electrões (Radioterapia externa), fontes encapsuladas (Braquiterapia) ou radioisótopos não encapsulados (Medicina Nuclear). As técnicas de simulação numérica do transporte de partículas (fotões, electrões e positrões) através de técnicas Monte Carlo em meios complexos têm sido aplicadas nos últimos 50 anos a um vasto leque de situações (complementar medidas experimentais, caracterização de equipamentos, dosimetria a doentes, etc.). Nos últimos anos, esta metodologia tem vindo a sofrer um crescimento enorme na sua utilização e nas suas aplicações, estando o seu uso unicamente limitado ao tempo de CPU necessário para a obtenção de resultados em modelos com plexos. A descrição do transporte de partículas usando técnicas de Monte Carlo baseiase na caracterização do transporte das partículas por distribuições de probabilidade que descrevem, por um lado, o comprimento que uma partícula percorrer entre duas interacções em cada material, e por outro lado, os ângulos de dispersão e balanço energético que esta sofre ao interagir. Desta forma, e através da utilização de um gerador de números aleatórios realizase a simulação do transporte das partículas no seio de um material tomando, de forma sequencial e para partícula simulada, decisões sobre a) as condições iniciais da mesma (energia, direcção, etc), b) sobre o comprimento até à interacção seguinte, c) sobre o processo físico através do qual interage (Compton, fotoeléctrico, etc), e d) sobre o resultado da referida interacção (ângulo de dispersão, produção de partículas secundárias, etc). As técnicas de simulação Monte Carlo são por conseguinte de natureza estatística e requerem o seguimento de uma grande número de partículas para se alcançar a precisão requerida, o que implica tempo de computação consideráveis. As vantagens associadas a esta metodologia são a capacidade de obter resultados com a precisão espacial e temporal requeridas, assim como a obtenção de resultados para múltiplos parâmetros físicos de forma simultânea. Tudo isto faz desta técnica seja uma poderosa ferramenta, sendo por isso frequentemente considerada como a técnica standard para a obtenção de resultados em muitas aplicações biomédicas. >Vendo um tratamento de câncer de próstata utilizando Iodo 112 sementes radioativas 125.
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