Bariloche Atomic Centre
Repositorio Institucional del Centro Atomico Bariloche y el Instituto BalseiroNot a member yet
946 research outputs found
Sort by
Puesta apunto de la irradiación, control de la calidad radionucleídica y comportamiento de fantomas de microesferas de 32P para radioembolización
Get PDFEl carcinoma hepatocelular (HCC) es uno de los principales factores de incidencia y mortalidad entre los cánceres de hígado, provocando anualmente más de medio millón de fallecidos a nivel mundial. La radioterapia intra-arterial selectiva (SIRT) utilizando microesferas (ME) con radioisótopos emisores β- puros puede obtener efectos paliativos en los pacientes y extender la esperanza de vida de los mismos. Asimismo, ME vítreas cargadas con el radioisótopo ³²P, ofrecen una alternativa a los tratamientos con ME de ⁹⁰Y, que actualmente se importan de Canadá y Australia a altos costos.
En este trabajo se presentan las pruebas y cálculos preliminares de irradiación para obtener ³²P a partir del isótopo estable ³¹P en una matriz vítrea, utilizando para ello el reactor nuclear RA-6. Los cálculos se realizaron considerando la activación neutrónica del ³¹P en la caja de irradiación I del RA-6, la cual posee un flujo térmico integrado de aproximadamente 1,4 .10¹³cm⁻²s⁻¹ y uno epidérmico de 8 . 10¹¹cm⁻²s⁻¹. Para una composición vítrea tipo PASM (42P₂O₅-4SiO₂-10Al₂O₃-44MgO) el estudio de las tasas de reacción para la captura radiativa y posterior decaimiento indican que es suficiente con un tiempo de irradiación de 24 horas y uno de decaimiento de 72 horas. Las actividades y dosis por ME aplicadas a 1kg de tejido, con ME de 60μm de diámetro de ³²P en matriz PASM resultan en 73Bq/ME y 14,4μGy/ME. En comparación, las dosis de ME comerciales de ⁹⁰Y corresponden a 2,5μGy/ME para las ME de resina Sir-Spheres y a 175μGy/ME para las ME vítreas Therasphere. Luego, la estimación de la dosis administrada por estas ME se llevó a cabo utilizando el método multicompartimento en hígado. Por otro lado, se realizaron simulaciones Monte Carlo con la plataforma GATE, para evaluar la calidad de imagen obtenida a partir de los fotones de Bremsstrahlung del ³²P con diferentes parámetros de adquisición. A su vez, se simulo la adquisición de imágenes de ⁹⁹mTc, que fueron luego comparadas con imágenes adquiridas en el equipo SPECT/CT de INTECNUS, en un Fantoma antropomórco de hígado diseñado y fabricado, mediante impresión 3D
Análisis del rango de validez entre modelos fluidodinámicos y flujos moleculares
Get PDFSe utilizan dos métodos computacionales completamente distintos para resolver el flujo en una tobera de expansión axial simétrica. Los métodos utilizados son Dinámica Computacional de Fluidos (Computational Fluid Dynamics CFD) y Simulación Directa de Monte Carlo (Direct Simulation Monte Carlo DSMC). Cada uno posee sus respectivas hipótesis y utiliza metodologías completamente diferentes.
Mientras CFD está basado en la resolución de las ecuaciones diferenciales de Navier-Stokes, DSMC se basa en la simulación directa del comportamiento de las partículas que componen el flujo. Debido a que ambos metidos son distintos, se analiza la manera de imponer condiciones de borde equivalentes, a la vez que se discute sobre las hipótesis que garantizan la validez de ambos métodos. Además se discute sobre diversas formas de reducir los tiempos de cálculo para simulaciones realizadas con DSMC, y la influencia que posee la malla en dichos tiempos.
En este trabajo se diseñó una tobera de expansión supersónica que permitiera comparar los resultados obtenidos mediante los dos métodos propuestos, se estudió el flujo de un gas simple (nitrógeno) en expansión desde una cámara a alta presión (252 kPa), realizando un análisis de las condiciones de validez y los errores involucrados en los cálculos. En el diseño de la tobera y el planteo del problema se halló la forma de colocar condiciones de borde equivalentes en ambos métodos, lo que permitió realizar comparaciones confiables entre sus resultados. De dichas comparaciones se pudo obtener resultados que permiten vericar la validez del método CFD en todas las zonas de flujo analizadas, en particular en la zona de la garganta de la tobera donde los cambios ocurren rápidamente. Los resultados obtenidos muestran que ambos métodos describen de manera similar el problema, tanto de manera cualitativa como cuantitativa, con algunas diferencias que exceden el error estadístico del método DSMC. Por ultimo, se implementó un método de resolución combinado, donde la parte de alta presión y bajas velocidades se resuelve mediante CFD y la zona de la garganta de la tobera y expansión libre se resuelven utilizando DSMC. Utilizando esta metodología se obtuvieron resultados similares pero con un costo computacional un orden menor al requerido para resolver el problema completo con DSMC
Desarrollo de sistemas bioinspirados actuados por materiales con memoria de forma
Get PDFEn este manuscrito se presenta el proceso de desarrollo de uno de los dedos que formara parte de una prótesis de mano. A partir del diseño inicial concebido en una etapa anterior (Proyecto Integrador de Ingeniera Mecánica), se propusieron una serie de mejoras en el mecanismo de actuación, lo que permitió la construcción de prototipos con desempeños superadores a los desarrollos previos. Este sistema posee una transmisión subactuada, lo que permite controlar la posición del dedo mediante un conjunto mínimo de actuadores.
Con un prototipo funcional construido, se prosiguió a desarrollar un sistema para controlar la potencia suministrada a cada actuador. Tal sistema es comandado por un usuario empleando una interfaz graca también desarrollada en este trabajo.
En el final del trabajo, se caracterizo el comportamiento mecánico del dedo en función de la potencia suministrada a los actuadores. Para ello, se evaluó la respuesta del mecanismo midiendo los desplazamiento de las falanges que componen el dedo por medio de un sistema de correlación de imágenes. Se concluye que el dispositivo fabricado presenta resultados superadores al trabajo previo en cuanto a desempeño.
Se pudo desarrollar un montaje experimental adecuado para caracterizarlo. El sistema de control de potencia, la interfaz de usuario y el montaje experimental desarrollados para la caracterización del prototipo final facilitaran la continuidad de la investigación en diseños futuros
Medidas de comunicación en redes cerebrales y su posible rol en la clasificación de patologías
Get PDFSegún la OMS, alrededor de 1 de cada 7 personas adultas en el mundo sufre algún tipo de migraña. Los síntomas típicos de migraña incluyen dolor de cabeza moderado a intenso, sensibilidad a la luz o sonidos y mareos o náuseas. La migraña crónica implica la presencia de dolores de cabeza 15 o más días por mes, teniendo en al menos 8 de esos días, además, síntomas de migraña. Hasta el día de hoy, no se conoce la causa ni un tratamiento o medicamento efectivo contra esta enfermedad.
Una de las formas de analizar el cerebro es mediante imágenes por tensor de difusión, que permiten capturar la cantidad de fibras nerviosas que hay entre diferentes regiones del cerebro. Esta información se suele representar en forma de una matriz de conexiones llamada conectoma que puede ser pensado también como una red compleja o grafo.
En este trabajo se estudiaron diversas medidas que caracterizan a los distintos aspectos de la comunicación dentro de una red, con la idea de que la aplicación de estas medidas a redes cerebrales puede aportar a la mejor comprensión del fenómeno de la migraña. Para ello se cuentan con datos de redes cerebrales reales, obtenidas a partir de estudios de resonancia magnética en pacientes con migraña crónica y episódica y un grupo de control sano en los que se pudieron aplicar y estudiar estas medidas. Además de esto, se analizó la influencia del pruning, una práctica muy común en el análisis de redes cerebrales que consiste en la remoción de conexiones débiles por ser consideradas ruidosas, sobre el análisis de las medidas. Todo este estudio se realizó usando dos métricas diferentes para usar como función de mapeo de pesos w de la red a distancias, la métrica inversa f(w) = 1/w y la métrica inversa logarítmica f(w) = 1/log(1 + w).
Se observó que el pruning afecta al conjunto de los 50 caminos más cortos de las redes cerebrales a partir de una densidad de conexión de 30% cuando se usa la métrica inversa logarítmica y no se observó que modifique al conjunto de los 50 caminos más cortos hasta densidades tan bajas como 15% cuando se usa la métrica inversa.
Se observó que el valor del segundo autovalor de la matriz de acoplamiento de las redes es significativamente mayor para pacientes con migraña crónica que para los sujetos de control. Este valor está relacionado con la estabilidad de un estado sincronizado de la red. El resultado indica que un cerebro migrañoso tiene mayor facilidad para la sincronización que un cerebro sano.
Se estudiaron varias medidas de comunicación, y se comenzó por eliminar aquellas medidas redundantes, pensando redundantes como muy correlacionadas. Como las medidas seleccionadas son vectores en un espacio de alta dimensionalidad (por la cantidad de nodos y conexiones de cada una de las redes), se hizo un análisis de PCA para encontrar las direcciones relevantes. Allí se buscaron
diferencias entre la población sana y la migrañosa. En varias medidas se encontraron diferencias significativas. Se buscó luego cuáles regiones eran las principales responsables de estas diferencias. Se encontraron varios pares de regiones relevantes para las diferentes medidas, siendo el Giro Superior Frontal Izquierdo y el Giro Precentral Derecho el par de regiones que es relevante en la mayor cantidad de estas. Este resultado indica que la interacción entre estas regiones del cerebro se ve afectada en pacientes con migraña
Representación espacial en poblaciones de neuronas
Get PDFEn el presente trabajo analizamos la actividad individual y en población, incluyendo relaciones de fase, de la representación de células de grilla en una serie de experimentos controlados con alternancia de luz y oscuridad. Para el análisis, construimos los mapas de disparo del conjunto de células registradas, identificamos aquellas que presentan actividad grillada, y detectamos neuronas que simultáneamente representan el espacio con el mismo patrón de actividad, aunque desplazado, mediante correlaciones cruzadas. Se analizó tanto la actividad individual como en población cuando el animal pierde la referencia visual, mediante la comparación de la actividad en dicha situación con la representación del ambiente en condiciones de iluminación. Se observó que los mapas rápidamente se desorganizan, perdiendo su característica actividad grillada. Esta desorganización podría deberse a que el animal, en condiciones de oscuridad, genera una estimación muy pobre de su posición local mediante la integración del camino recorrido. Para minimizar los errores acumulados en tal estimación, se generaron mapas relativos elicitados por disparos en los cuales parecería mantenerse una estructura de múltiples picos aún en oscuridad, solventando las teorías generativas de la actividad grillada basada en la integración del camino
Caracterización del sistema de imágenes portales de un acelerador ELEKTA SYNERGY con propósitos dosimétricos
Get PDFEn la actualidad, los fabricantes de aceleradores lineales de uso clínico ofrecen dispositivos
electrónicos de imágenes portales (EPIDs) como opción estándar. Estos permiten
adquirir imágenes con haces de megavoltaje, e inicialmente solo se utilizaban como
herramienta en el posicionamiento del paciente de radioterapia. Sin embargo, se ha
demostrado que pueden ser utilizados como dosímetros, ya sea para realizar dosimetría
in vivo o controles de calidad paciente específico.
En el presente trabajo se realizaron múltiples pruebas con el n de implementar
a futuro el uso de EPIDs como herramientas dosimétricas en tratamientos de radioterapia.
Para lograr este objetivo, primero se calibraron los detectores por medio de
correcciones de offset, ganancia y pixeles muertos. Luego, se realizo una caracterización
con el n de conocer las limitaciones del sistema. Por ultimo, se realizaron controles
de calidad para analizar el estado general de los EPIDs y evaluar posibles errores en la
calibración.
La caracterización permitió establecer el tiempo de calentamiento del equipo en 2
horas y corroborar la excelente estabilidad de las mediciones, con variaciones menores
al 0,5 %. Además, se analizo la respuesta ante fenómenos como el ghosting (imágenes
residuales), obteniendo resultados poco satisfactorios para algunas combinaciones
de irradiaciones. Esto evidencia la necesidad de un mayor estudio del fenómeno para
realizar correcciones a futuro. A su vez, las irradiaciones con deposito de pocas unidades
monitoras (<4 UM) no presentan un comportamiento estrictamente lineal, y se
establecieron las bases para realizar las correspondientes correcciones.
Por ultimo, se realizo el control de calidad, iniciando con una prueba de uniformidad.
Esta permitió comprobar la correcta aplicación de la calibración inicial, obteniendo una
uniformidad en las imágenes mayor al 97 %. Luego, se comprobó de manera cualitativa
la resolución de bajo contraste, con resultados satisfactorios respecto de estándares
internacionales. Finalmente, se analizo la desviación del centro del haz de radiación
con respecto del centro geométrico del EPID. Este control presento desviaciones de
hasta 8 mm, por lo cual se plantearon modificaciones obteniendo variaciones respecto
del nuevo centro menores a 2 mm
Estudios fisicoquímicos de reacciones heterogéneas complejas. Su aplicación en el campo de la energía, los materiales y el ambiente
Get PDFLa gasificación de materiales sólidos carbonosos puede dividirse en dos etapas consecutivas: (1) la pirolisis del material de partida y (2) la gasificación del char resultante de la etapa anterior. En esta última, ocurren reacciones heterogéneas del C con el CO_2 y el H_2_O, a temperaturas superiores a 700 ºC y en una atmósfera reductora. Como resultado del proceso global, se obtiene un gas de síntesis (mezcla de CO y H_2), que puede emplearse como gas combustible para producir energía eléctrica, o bien como un material de partida en la síntesis de productos químicos (metanol, hidrógeno).
En esta tesis se presenta un estudio teórico y experimental, a escala de laboratorio, sobre la factibilidad técnica de aplicar tecnologías de gasificación a una ortoasfaltita argentina, proveniente del yacimiento Fortuna IV, Neuquén. Para ello, se caracterizaron en detalle el material de partida y los productos intermedios del proceso. Luego, se analizaron los efectos de las condiciones de pirolisis sobre la estructura del char resultante y sobre la reactividad final a la oxidación y a la gasificación. A continuación, se estudiaron los mecanismos y la cinética de la gasificación con CO_2 y H_2_O y se obtuvieron las ecuaciones de las velocidades globales. Finalmente, se investigó la recuperación del vanadio presente en las cenizas por carbo-cloración, a fin de lograr un aprovechamiento integral del material de partida
Materiales para captura de CO_2: síntesis, estudio y determinación de propiedades para su aplicación
Get PDFEl incremento de las emisiones de gases de efecto invernadero (principalmente CO_2) al ambiente lleva al agravamiento del calentamiento global, lo cual es un problema de gran interés en la actualidad. El consumo de energía va en aumento, y entre las plantas de generación eléctrica, las que utilizan combustibles fósiles son las que emiten mayores cantidades de CO_2. Dentro de las opciones que se están investigando para lograr los objetivos de reducción de CO_2 a mediano y largo plazo, la captura de CO_2 post combustión en centrales térmicas es un método promisorio. A su vez, existen una serie de tecnologías, aún en las primeras etapas de desarrollo, entre las que destaca la absorción de CO_2 empleando materiales cerámicos. En este trabajo se desarrolló un material cerámico para captura de CO_2 a altas temperaturas y bajas presiones parciales: el ortosilicato de litio (Li_4SiO_4). Se sintetizó de manera exitosa el Li_4SiO_4, tanto por la vía convencional, como por vía húmeda, y también empleando agentes dopantes. Se evaluaron sus propiedades y se comprobó su estabilidad y capacidad de regeneración luego de 5 ciclos de uso
Restauración de información en mapas bidimensionales obtenidos en experimentos por dispersión de rayos X
Get PDFDe cara al gran avance tecnológico que esta cambiando la forma en que vivimos, trabajamos y nos relacionamos, se encuentra subyacente el desarrollo científico en múltiples áreas del conocimiento, impulsado principalmente por un campo dentro de las ciencias de la computación que abarca el aprendizaje automático, la visión por computador y la minería de datos. El procesamiento digital de imágenes es uno de los pilares en los que se sostiene parte de este avance y desarrollo, principalmente por la obtención de imágenes digitales en áreas como la astronomía, ciencias medicas, biología, teledetección, biometría, entre otras.
Surgiendo la necesidad de mejorar, clasificar, cuantificar y restaurar la información que estas proporcionan, dando así su aporte en el gran avance que estamos viviendo. Las diferentes técnicas de estudio de la estructura interna de la materia no están exceptas de esta realidad, como se muestra en el presente trabajo. Dentro del procesamiento digital de imágenes existen diferentes métodos de restauración, cuyo objetivo es mejorar una imagen en un sentido predefinido, modelando el proceso de degradación que esta sufre al momento de ser adquirida y aplicar el proceso inverso correspondiente para recuperar la imagen original.
Se han adaptado diferentes métodos de restauración empleados en astronomía para microscopía, obteniendo buenos resultados y mejorando la calidad de la información obtenida en la escala mesoscópica, y es en esta escala donde ocurre el estudio de diferentes materiales
nanoestructurados tales como polímeros, lms, materiales grasos, coloides, etc. Por lo que, surge la idea de aplicar estos métodos de restauración de imagen en los mapas bidimensionales obtenidos en experimentos por dispersión de rayos X a bajos ángulos (SAXS), lo que permite analizar grandes áreas de muestra y detallar sus propiedades morfológicas o bien describir los parámetros estructurales que la constituyen con una mejor precisión y un mayor peso estadístico.
En el presente trabajo se implementan dos métodos de restauracion de imágenes en mapas de transmisión, absorción y dispersión obtenidos con SAXS. Logrando una mejora en la calidad de la información que estos proporcionan sobre la muestra en estudio
Implementación de la resolución numérica de la traza FROG de un impulso ultracorto
Get PDFSe estudiaron las características de pulsos ultracortos y sus inconvenientes para registrarlos con instrumentos tradicionales. Se estudiaron diversos fenómenos de óptica no lineal y su aplicación en la detección pulsos de corta duración. Se implementó el método FROG para la reconstrucción de pulsos a partir trazas FROG (Frequency resolved optical gating) generadas numéricamente.
Para la resolución del problema, se implementaron dos algoritmos (venilla y proyecciones generalizadas) adecuados para reconstruir pulsos ultracortos a partir de su traza FROG. Se caracterizaron estos algoritmos y se realizaron comparaciones sobre los mismos.
Se obtuvieron reconstrucciones exitosas para ambos algoritmos, presentando pequeñas diferencias con el pulso objetivo. Se determinó el rango de Producto ancho de banda por duración del pulso (TBP) en que el algoritmo venilla es ecaz. A medida que aumenta el TBP de un pulso, ambos algoritmos reconstruyen con mayor error los pulsos. Se observó que el algoritmo de proyecciones generalizadas presenta mejores resultados ante pulsos con alto TB