Multivariate error modeling and uncertainty quantification using importance (re-)weighting for Monte Carlo simulations in particle transport

Fast and accurate predictions of uncertainties in the computed dose are crucial for the determination of robust treatment plans in radiation therapy. This requires the solution of particle transport problems with uncertain parameters or initial conditions. Monte Carlo methods are often used to solve transport problems especially for applications which require high accuracy. In these cases, common non-intrusive solution strategies that involve repeated simulations of the problem at different points in the parameter space quickly become infeasible due to their long run-times. Intrusive methods however limit the usability in combination with proprietary simulation engines. In our previous paper [51], we demonstrated the application of a new non-intrusive uncertainty quantification approach for Monte Carlo simulations in proton dose calculations with normally distributed errors on realistic patient data. In this paper, we introduce a generalized formulation and focus on a more in-depth theoretical analysis of this method concerning bias, error and convergence of the estimates. The multivariate input model of the proposed approach further supports almost arbitrary error correlation models. We demonstrate how this framework can be used to model and efficiently quantify complex auto-correlated and time-dependent errors.Comment: 26 pages, 10 figures, [v2]: corrected title of figure

Nanolesions induced by heavy ions in human tissues: experimental and theoretical studies

The biological effects of energetic heavy ions are attracting increasing interest for their applications in cancer therapy and protection against space radiation. The cascade of events leading to cell death or late effects starts from stochastic energy deposition on the nanometer scale and the corresponding lesions in biological molecules, primarily DNA. We have developed experimental techniques to visualize DNA nanolesions induced by heavy ions. Nanolesions appear in cells as “streaks” which can be visualized by using different DNA repair markers. We have studied the kinetics of repair of these “streaks” also with respect to the chromatin conformation. Initial steps in the modeling of the energy deposition patterns at the micrometer and nanometer scale were made with MCHIT and TRAX models, respectively

Proposição para superação do ensino empírico do conceito estatístico de média no Ensino Superior

Este artigo apresenta um recorte de um estudo que visa o desenvolvimento de tarefas elaboradas com base no modo davydoviano de organização de ensino. Essas tarefas têm por objetivo promover a busca pela relação universal do conceito estatístico de média, divergindo dos métodos tradicionais encontrados nas literaturas. A delimitação ocorreu para duas tarefas particulares de um conjunto de tarefas desenvolvidas em uma pesquisa no âmbito de um programa de mestrado em Educação. Essas tarefas estão fundamentadas na Teoria da Atividade e nos estudos de Davýdov, organizadas para o ensino do conceito de média ao nível superior, com uso de lousa digital. A partir das análises realizadas, constata-se que o conceito de média se materializa a partir da determinação da igualdade entre grandezas, sendo essa a sua relação fundamental

ESTUDO DE CASO, OBJETIVANDO DIMINUIR A TOXIDADE DO RESÍDUO E O CUSTO DAS IMPRESSÕES REALIZADAS NO COLÉGIO MARISTA DE CRICIÚMA – SC

Sabe-se que em uma escola, um dos maiores resíduos gerados é o papel impresso. Muito se tem feito para reciclar/reaproveitar este papel, mas pouco se faz, pensando na minimização desta quantidade e na qualidade deste resíduo gerado. Um dos trabalhos já realizados é a alteração do tamanho da fonte e o reaproveitamento do espaço físico da folha de papel impresso, minimizando os espaços vazios. O projeto em questão pretende realizar um levantamento da quantidade (em miligramas) de tinta impressa nestes papéis, verificando se alterando o Tema da Fonte (Arial, Times New Roman, Calibri...) haverá uma redução de tinta utilizada, desta forma diminuindo o custo com o gasto de toner das impressoras e gerando um resíduo menos tóxico, Desta forma, precisaremos avaliar também, futuramente, por meio de entrevista, se diminuir o tamanho da fonte, prejudica a leitura de alunos com problemas de visão

ESTUDO DE CASO, OBJETIVANDO DIMINUIR A TOXIDADE DO RESÍDUO E O CUSTO DAS IMPRESSÕES REALIZADAS NO COLÉGIO MARISTA DE CRICIÚMA – SC

Sabe-se que em uma escola, um dos maiores resíduos gerados é o papel impresso. Muito se tem feito para reciclar/reaproveitar este papel, mas pouco se faz, pensando na minimização desta quantidade e na qualidade deste resíduo gerado. Um dos trabalhos já realizados é a alteração do tamanho da fonte e o reaproveitamento do espaço físico da folha de papel impresso, minimizando os espaços vazios. O projeto em questão pretende realizar um levantamento da quantidade (em miligramas) de tinta impressa nestes papéis, verificando se alterando o Tema da Fonte (Arial, Times New Roman, Calibri...) haverá uma redução de tinta utilizada, desta forma diminuindo o custo com o gasto de toner das impressoras e gerando um resíduo menos tóxico, Desta forma, precisaremos avaliar também, futuramente, por meio de entrevista, se diminuir o tamanho da fonte, prejudica a leitura de alunos com problemas de visão

Rationale, study design, and analysis plan of the Alveolar Recruitment for ARDS Trial (ART): Study protocol for a randomized controlled trial

Background: Acute respiratory distress syndrome (ARDS) is associated with high in-hospital mortality. Alveolar recruitment followed by ventilation at optimal titrated PEEP may reduce ventilator-induced lung injury and improve oxygenation in patients with ARDS, but the effects on mortality and other clinical outcomes remain unknown. This article reports the rationale, study design, and analysis plan of the Alveolar Recruitment for ARDS Trial (ART). Methods/Design: ART is a pragmatic, multicenter, randomized (concealed), controlled trial, which aims to determine if maximum stepwise alveolar recruitment associated with PEEP titration is able to increase 28-day survival in patients with ARDS compared to conventional treatment (ARDSNet strategy). We will enroll adult patients with ARDS of less than 72 h duration. The intervention group will receive an alveolar recruitment maneuver, with stepwise increases of PEEP achieving 45 cmH(2)O and peak pressure of 60 cmH2O, followed by ventilation with optimal PEEP titrated according to the static compliance of the respiratory system. In the control group, mechanical ventilation will follow a conventional protocol (ARDSNet). In both groups, we will use controlled volume mode with low tidal volumes (4 to 6 mL/kg of predicted body weight) and targeting plateau pressure <= 30 cmH2O. The primary outcome is 28-day survival, and the secondary outcomes are: length of ICU stay; length of hospital stay; pneumothorax requiring chest tube during first 7 days; barotrauma during first 7 days; mechanical ventilation-free days from days 1 to 28; ICU, in-hospital, and 6-month survival. ART is an event-guided trial planned to last until 520 events (deaths within 28 days) are observed. These events allow detection of a hazard ratio of 0.75, with 90% power and two-tailed type I error of 5%. All analysis will follow the intention-to-treat principle. Discussion: If the ART strategy with maximum recruitment and PEEP titration improves 28-day survival, this will represent a notable advance to the care of ARDS patients. Conversely, if the ART strategy is similar or inferior to the current evidence-based strategy (ARDSNet), this should also change current practice as many institutions routinely employ recruitment maneuvers and set PEEP levels according to some titration method.Hospital do Coracao (HCor) as part of the Program 'Hospitais de Excelencia a Servico do SUS (PROADI-SUS)'Brazilian Ministry of Healt