Simulation of Auger Electron Spectra from Nuclides of Medical Interest

Tese de mestrado, Física (Física Nuclear e Partículas) Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2020O efeito de Auger foi primeiramente observado e interpretado por Pierre Auger, nos anos 1923- 25, que o descreveu como sendo a emissão de um eletrão como resultado de um processo de reabsorção interna que se seguiria à ionização inicial de um átomo. Dois anos depois, Gregor Wentzel apresentou a sua teoria não-relativista para o mesmo efeito, explicando-o como uma autoionização e um processo de relaxação atómicos como consequência da ionização de uma camada interna. Esta ionização poderá ocorrer por fotoionização, impacto de partículas carregadas, ou como resultado de processos de decaimento nuclear como são a captura eletrónica e a conversão interna. Um átomo que sofre uma captura eletrónica ou conversão interna emite, tipicamente, eletrões com energias de até é ~100 eV, o que implica que tenham alcances muito curtos, da ordem dos nanómetros ou micrómetros, depositando toda a sua energia numa vizinhança próxima do átomo em que tiveram origem. Esta característica torna os radionuclídeos emissores de Auger adequados para terapias de tratamento de câncro, permitindo a poupança dos tecidos adjacentes ao tumor a tratar. São diversos os mecanismos que induzem morte celular tumoral por ação de radiação, divididos essencialmente em ionização direta ou indirecta das moléculas do DNA; no caso dos eletrões de Auger, o seu efeito é, essencialmente, a fragmentação dupla e/ou única da cadeia de DNA, cujos efeito serão dificilmente colmatáveis pelos mecanismos celulares próprios de reparação. Os danos adjacentes provocados pelas ionizações induzidas por radiação dependem das partículas envolvidas e da energia depositada, mas são habitualmente parametrizados através da Tranferência Linear de Energia, que representa a energia depositada por unidade de comprimento do percurso atravessado. Para os eletrões Auger esta transferência é significativa: apesar das suas baixas energias, os seus curtos alcances permitem atingir valores elevados. Contudo, para determinar de forma precisa a eficácia biológica destes radionuclídeos é necessário o conhecimento do respetivo espectro de emissão, o que requer a determinação detalhada das correspondentes probabilidades e energias de transição atómicas e a simulação da cascata de lacunas que ´e gerada a partir da ionização atómica inicial. Tratando-se de um processo estocástico, a cascata característica do processo de relaxação atómica pode ser bem descrita através de métodos Monte Carlo. Os diversos passos da simulação desta cascata correspondem, de uma forma sucinta, primeiramente à distribuição dos eletrões pelas camadas e subcamadas atómicas de acordo com a configuração do átomo neutro; em seguida a seleção aleatória da camada em que é criada uma lacuna, de acordo com as suas probabilidades correspondentes. `A seleção da camada em que é gerada a lacuna segue-se a da transição, radiativa ou de Auger, que também é feita através de um gerador de números aleatórios e de acordo com as probabilidades de transição e energias correspondentes calculadas. O processo repete-se até que sejam atingidas as subcamadas mais externas ou que não existam mais possibilidades para que transições aconteçam. A base de dados atómicos Evaluated Atomic Data Library, EADL apresenta tabelas das probabilidades de transições atómicas calculadas para sistemas ionizados com uma lacuna. Contudo o método de cálculo, nomeadamente o método de Dirac-Hartree-Slater, não reflete o estado da arte, uma vez que exclui a correlação eletrónica. Uma vez que cálculos baseados no método multiconfiguracional de Dirac-Fock permitem a inclusão de efeitos e correções relativistas na determinação das funçãos de estado das configurações atómicas, a sua utilização permite melhorias e precisão significativas nos cálculos de estrutura e propriedades atómicas.A par com essa característica, a atualização dos dados das tabelas da EADL permite também a inclusão dos valores de probabilidades e energias de transição para camadas mais externas N e O, uma vez que os valores disponíveis até então têm como limite a camada M. Com as atuais bases de dados de probabilidades de transição e rendimentos radiativos e de Auger a necessitarem de atualização, a Agência Internacional de Energia Atómica lançou um apelo para um projeto de investigação com o objetivo de determinar aqueles valores de forma mais precisa. Deste modo, este trabalho apresenta probabilidades de transições atómicas, e respetivas energias, atualizadas, e determinados através da implementação do Método de Dirac-Fock através do código MCDFGME para o elemento 125I, considerando diferentes configurações eletrónicas com o mesmo valor de J, obtidas a partir dos diferentes acoplamentos jj possíveis. Seguidamente, os resultados da simulação de Monte Carlo da cascata característica do processo de relaxação atómica e respectivos espectros de Auger também são apresentados. A escolha do elemento 125I para este trabalho prende-se com o fato de, além de ser emissor de eletrões de Auger, ser já commumente utilizado em tratamentos de Braquiterapia prostática de baixa taxa de dose devido ao seu valor de meia-vida de aproximadamente 60 dias: nem tão baixo que não permita uma gestão razoável do tempo de tratamento, nem demasiado elevado, do ponto de vista clínico, que provoque danos adjacentes ao tratamento para o paciente até que decaia, sem riscos, para o elemento estável 125Te. Para estudar o impacto das diferenças, a uma escala microdosimétrica, entre os dados do Arquivo de Dados Atómicos Avaliados e os valores calculados com o código MCDFGME, o espetro de Auger simulado para o 125Te foi usado para simular o processo de deposição de energia, pelos eletrões de Auger, num modelo celular virtual, usando o código de simulação de transporte de partículas PENELOPE. Devido ao seu curto alcance, da ordem das escalas nano- e micrométricas, a microdosimetria dos eletrões de Auger é habitualmente estudada com recurso a simulações Monte Carlo em comparação com métodos semi-analíticos como o são o Medical Internal Radiation Dose, MIRD, frequentemente utilizado como referência para validação de métodos estocásticos para estudos de microdosimetria. Com efeito, foram simuladas as deposições de energia por eletrões de Auger em duas geometrias celulares: a primeira constituída por citoplasma, núcleo e um cromossoma contendo a fonte pontual e isotrópica de 125I; a segunda contendo citoplasma, núcleo e 6 cromossomas. Para esta segunda geometria foram realizadas simulações com a fonte de 125I colocada num cromossoma centrado com a célula e com a mesma fonte colocada num cromossoma mais afastado do centro. Para as duas geometrias as simulações foram feitas com os espetros derivados dos dados EADL e os espetros obtidos através dos cálculos realizados com o código MCDFGME. Os resultados são apresentados e discutidos de forma a perceber o impacto das atualizações dos dados de estrutura atómica proporcionadas pela utilização do Método de Dirac-Fock. Finalmente, no seguimento das conclusões sobre a os resultados apresentados e sua discussão, são apresentadas algumas perspectivas para trabalhos futuros, que se poderão traduzir em estudos mais aprofundados e melhorias mais ou menos significativas da precisão dos cálculos efetuados. Um dos aspetos referidos está essencialmente relacionado com a inclusão dos efeitos de shake-off e de shake-up que podem ocorrer depois da ionização por um processo de fotoionização, Captura Eletrónica ou Conversão Interna, e que podem alterar significativamente o potencial central do átomo e conduzir a diferentes resultados de probabilidades e energias de transição. O segundo aspeto apresentado relaciona-se com o facto das simulações com o código PENELOPE terem um limite inferior de 50 eV no transporte de eletrões, o que é insuficiente para descrever os a deposição dos eletrões de Auger emitidos nas transições das camadas mais externas.The Auger effect was first observed and interpreted by Pierre Auger back in the years 1923- 25 as the emission of an electron resulting from an internal reabsorption process that follows an initial internal ionization of an atom. Two years after, Gregor Wentzel presented a nonrelativistic theory for the same effect, explaining it as an autoionization and atomic relaxation process, in consequence of a single ionization in an inner atomic shell. The ionization may occur by photoionization, by impact of charged particles, or as a consequence of nuclear decays like electron capture and internal conversion. An atom that undergoes an electron capture or internal conversion typically emits electrons with energies in the range of a few up to ~100 eV, which implies they have short ranges, from nanometers to micrometers, so the Auger electrons may deposit all energy in their near vicinity. This feature makes the radionuclides that are Auger emitters suitable to cancer therapy, sparing normal tissues adjacent to the tumor. To accurately determine the biological efficiency of these radionuclides, it is necessary the knowledge of their emission spectra, which implies the accurate determination of atomic transition energies and probabilities, and the simulation of the vacancy cascade of the atomic relaxation process. Being a stochastic process, the characteristic cascade of that atomic relaxation can be well described using a Monte Carlo approach. The Evaluated Atomic Data Library (EADL) tabulates atomic transition probabilities calculated for the singly-ionized systems. The approach used for the determination of those data, namely the Dirac-Hartree-Slater method, does not reflect the state-of-the art and limit the accuracy of the resulting X-ray and Auger spectra, since it excludes, for example, electronic correlation. Since methods like Multiconfiguration Dirac-Fock Method take relativistic effects and electronic correlation into account in solving configuration state functions, it allow significant improvements on the calculations of atomic properties. With the current database of radiative and Auger transition probabilities and yields outdated, the International Atomic Energy Agency called for a coordinate research project with the aim of determining those values more accurately, therefore this thesis presents the udpated atomic transition probabilities and energies determined using the Dirac-Fock method implemented with the MCDFGME code, the results for the simulation of the atomic relaxation cascade with a Monte Carlo program and the generated Auger electron spectra. To infer on the impact of the differences between the updated data and the EADL database at a microdosimetric scale, the simulated 125I Auger spectrum was used to simulate the energy deposited in a simple cell model, using the Monte Carlo particle transport code PENELOPE

Empowerment and intentions to resist future change: the moderating effect organization-based self-esteem

Nowadays, organizations face a constant need for adaptability, increasing the importance of change management. Our study focuses of how empowering leadership influences intentions to resist future changes, mediated by the effects of psychological and structural empowerment. From the responses of the two questionnaires (N1=230; Ntf=113), we found that empowering leadership fosters psychological and structural empowerment. Structural empowerment was the main driver in reducing intentions to resist future change when an employee has high organization-based self-esteem. Our findings add to the literature by examining how we can anticipate and manage change under an empowering context, building on social exchange and uncertainty reduction theorie

Cognição, depressão e estado de saúde: correlações com indicadores funcionais

Introdução: O envelhecimento além da diminuição da capacidade funcional acarreta consigo outros problemas, pois do ponto de vista vivencial o idoso está a passar por uma situação de perdas contínuas que são o motivo para o aparecimento de sentimentos de solidão e isolamento, e consequentemente dar origem a estados depressivos. Todas as restrições e efeitos negativos, associados ao avançar da idade podem conduzir a alterações na capacidade funcional e no estado cognitivo, resultando num conjunto de limitações funcionais e fragilidades, com consequente perda de mobilidade, de autonomia, da qualidade de vida e uma maior probabilidade de um acréscimo de problemas de saúde. Uma melhor compreensão dos fatores que contribuem para a qualidade de vida relacionada com a saúde (QVRS) pode ajudar a desenvolver e aplicar estratégias de promoção da saúde do idoso. Objectivos: Avaliar a funcionalidade da pessoa idosa, através da força, mobilidade e nível de atividade física com outras variáveis do sujeito como o estado cognitivo, a depressão e o estado de saúde e perceber quais os instrumentos que melhor se correlacionam com as variáveis mencionadas. Relacionar estas variáveis com as características sociodemográficas e os consumos de cuidados de saúde. Metodologia: Estudo descritivo, transversal e correlacional. Amostra selecionada através de um conjunto de critérios de exclusão e inclusão, nos distritos de Castelo Branco e s Santarém; amostra de conveniência com 118 indivíduos, predominantemente feminina (71,2%), com média de idade de 79,53 ± 7,815 anos, residindo maioritariamente em instituições para a terceira idade (55,1%). Os instrumentos utilizados foram o Mini Mental State Examination, a Escala Geriátrica de Depressão, o Questionário do Estado de Saúde - SF12, o International Physical Activity Questionnaire, o Time Up and Go e a força de preensão manual. Resultados: Encontraram-se resultados significativos nas correlações entre o estado cognitivo, o estado depressivo e as dimensões do estado de saúde. Foi possível verificar relações significativas entre estas variáveis e o nível de atividade física, bem como com medidas da função física (força de preensão, mobilidade). Verificaram-se ainda relações significativas com algumas variáveis sociodemográficas e os consumos de cuidados de saúde. Conclusões: A relação entre as dimensões física e cognitiva, a sua relação com estados depressivos, com fatores sociodemográficos e com a percepção do estado de saúde permitem compreender a funcionalidade como uma dimensão global determinante no entendimento do envelhecimento e dos seus efeitos

organization-based self-esteem as a boundary condition

Research examining resistance to change usually focuses on what happens during (or immediately prior to) implementation. However, researchers also acknowledge that organizational life, including change events, do not occur in a vacuum and that individuals form intentions to resist future change based on their prior experiences. Building on uncertainty reduction theory, we examined the role of empowering leadership in the reduction of intentions to resist future change. Using a time-lagged design, we found that empowering leadership reduces behavioural intentions to resist future change via structural empowerment. The indirect effect on cognitive and affective intentions was significant only for high organization-based self-esteem (OBSE) individuals. We also found a positive effect on cognitive intentions via psychological empowerment, again only for high OBSE individuals. These findings suggest that, to anticipate and prevent potential resistance to change, organizations should take a long-term approach to change management, namely by stimulating empowering leadership during times of stability.authorsversionpublishe

The phenomenon of relapse in alcoholism: an integrative review of international scientific publications (2004-2009)

Esta revisão apresenta um panorama das pesquisas recentes sobre alcoolismo, a fim de caracterizar os tipos predominantes de pesquisa. A partir da base de dados Scopus, foram realizadas buscas com os descritores "relapse" (recaída) e "alcohol" (álcool). Os artigos foram classificados de acordo com a abordagem teórica e metodológica utilizada. Os estudos quantitativos são predominantes; todavia, no que se refere à abordagem teórica, as abordagens cognitivo-comportamentais, neurológicas e epidemiológicas se destacam, o que indica predominância da perspectiva biomédica. Nessa perspectiva, são discutidas tanto as limitações dos estudos quanto a eficácia dos tratamentos que nela se baseiam, reforçando a necessidade de maior investimento em estudos qualitativos e na assimilação da contribuição das ciências sociais para o assunto.Esta revisión presenta un panorama de las pesquisas recientes sobre alcoholismo, a fin de caracterizar los tipos de pesquisa que vienen predominando. A partir de la base de datos Scopus, fueron realizadas búsquedas con los descriptores "relapse" e "alcohol". Los artículos fueron clasificados de acuerdo con el abordaje teórico y metodológico utilizado. Predominan los estudios cuantitativos y, en cuanto al abordaje teórico, se destacan la cognitiva-conductista, la neurológica y la epidemiológica, indicando una hegemonía de la perspectiva biomédica. Se discuten limitaciones de los estudios en esta perspectiva, así como la eficacia de los tratamientos en ella basados, reforzando la necesidad de invertir más en estudios cualitativos y en la asimilación de la contribución de las ciencias sociales al tema.This review presents an overview of recent research on alcoholism in order to characterize the predominant types of research. From the Scopus database, searches were conducted using the keywords "relapse" and "alcohol". The articles were classified according to the theoretical and methodological approach used. Quantitative studies are prevalent, however, in relation to the theoretical approach, the cognitive-behavioral, neurological and epidemiological approaches stand out, which indicates a predominance of the biomedical perspective. In this perspective are discussed both the limitations of the studies and the effectiveness of treatments which are based on them, reinforcing the need for greater investment in qualitative research and in the assimilation of the contribution of social sciences to the subject

Caraterização e adesão à terapêutica farmacológica em diabéticos do Nordeste de Portugal

IA Diabetes mellitus é uma doença crónica com uma prevalência preocupante. A OMS indica que o número de indivíduos diabéticos quadruplicou entre 1980 e 2014 com valores de prevalência em adultos de 4,7% e 8,5% nesses anos, respetivamente. Objetivos: Determinar a prevalência de diferentes tipos de diabetes e a frequência do controlo glicémico, identificar mudanças nos hábitos de vida, caraterizar e determinar a adesão à terapêutica farmacológica. Materiais e Métodos: Foi desenvolvido um estudo descritivo-correlacional e transversal em 202 adultos diabéticos da região de Trás-os-Montes. A recolha de dados foi efetuada sob a forma de entrevista, através da aplicação de um questionário e da escala MAT (Medida de Adesão à Terapêutica) validada para a população portuguesa. Resultados: Dos 202 diabéticos, 73,8% apresentavam diabetes do tipo 2 enquanto 26,2% diabetes do tipo 1. 43,6% considera ter uma qualidade de vida “nem boa nem má” e 37,1% “boa” sendo que 52% responderam que teriam uma melhor qualidade de vida se não tivessem diabetes. Em relação ao controlo da doença, a maioria faz controlo glicémico diariamente (38,1%) e semanalmente (23,8%). Relativamente à mudança de estilos de vida, 89,6% dos participantes considera ser importante para controlar a diabetes, embora nem todos indiquem ter modificado hábitos de alimentação (60,4%) e de atividade física (33,7%) após o diagnóstico da doença. Os fármacos mais utilizados pelos diabéticos forma a metformina (46%) e a insulina (38%) tendo sido o uso de incretinomiméticos inibidores da Dipeptidil peptidase IV (DPP-4) mais baixo (13,9%). Deste novos fármacos, os mais usados foram associação de metformina com vildagliptina. Relativamente a este novo grupo de fármacos, 50% dos utilizadores indica que consegue controlar mais facilmente as glicémias, sendo que a maioria se encontra satisfeita com esta nova terapia. A prevalência de adesão à terapêutica farmacológica é elevada neste grupo de diabéticos (92,6%) tendo sido obtido um score de 5.67±0.49 (escala entre 1-6, em que médias menores que 5 pontos se consideram “não adesão”). Neste estudo, os fatores associados à adesão foram o género e a frequência do controlo glicémico. O género feminino é mais aderente e os diabéticos que controlam a glicémia pelo menos uma vez ao dia são mais aderentes que os que a controlam semanalmente. Discussão e Conclusões: Embora a adesão à terapêutica farmacológica e seja fundamental para o controlo da diabetes, a mudança de estilos de vida e o controlo da glicémia, são vistos pelos diabéticos como importantes fatores. Em conclusão, a majoria dos diabéticos adere à terapêutica farmacológica que consiste sobretudo em metformina e insulina.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Diabetes mellitus therapy adherence and therapy characterization in Northeast Portugal: classical vs dipeptidyl peptidase iv (dpp-4) inhibitors

Diabetes mellitus is a chronic disease characterizes by the absence of insulin production by the body or the inability of their effectively use. Aim: To determine prevalence of diabetes types, the frequency of glycemic control, identify change in eating habits and physical activity, characterize the pharmacological therapy concerning classic and novel therapeutic approaches and verify the therapy adherence in diabetics of northeast Portugal. Methods: A cross-sectional study was performed by applying an interview to 202 adult diabetics of Trás-os-Montes region (Portugal), based on a questionnaire, with MAT scale (measure of adherence to therapy) validated for the Portuguese population. Results: The results showed 73,8% and 26,2% diabetics of type 2 and type 1, respectively. Most of the total diabetics (38,1%) have controlled the glycemic once a day, 60.4% have modified eating habits and 89.7% increased the frequency of physical activity. The drugs more used were metformin (63) and insulin (52) and the use of incretin mimetics was low (13.9%, 28), with more expression of the association of metformin and vildagliptin (21). The prevalence of diabetics adherents to therapy was 92,6%. Conclusions: The majority of diabetics adhered to pharmacological therapy and the use of dipeptidyl peptidase IV (DPP-4) inhibitors remains low.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Émile Jaques-Dalcroze: Listening in Movement

This article presents the observations of mile Jaques-Dalcroze based on his pedagogical practice on the relationship between voice and body movement in the musical experience for the construction of attentive and creative listening not only capable of analyzing and reproducing music as an instrument of execution but remaining sensitive between repetitions weaving relationships with other experiences through rhythm bringing together different references expanding repertoires and deepening musical reception to interpret music in a meaningful way in the interpersonal space in which it takes place whether for the musical performer or for the listene

Interaural attenuation: comparative study with two types of transducers

PURPOSE: To compare interaural attenuation values in a group of individuals with unilateral anacusis using supra-aural earphones and insert earphones. METHODS: Fifteen subjects with complete unilateral deafness underwent pure-tone audiometry and determination of speech detection threshold with two different transducers: TDH-39 supra-aural earphones, and ER-3A insert earphone. These procedures were carried out without contralateral masking. Interaural attenuation effects for the frequencies ranging from 250 to 8000 Hz were obtained by subtracting the unmasked threshold of the deaf ear from the threshold obtained for the normal ear. RESULTS: Interaural attenuation values were significantly greater when obtained with ER-3A earphones, for all frequencies and for speech stimuli. No differences were found between genders and age ranges. CONCLUSION: Insert earphones provided greater interaural attenuation than supra-aural earphones. This greater attenuation might be very useful for clinical audiology, especially for masking purposes.OBJETIVO: Comparar os valores da atenuação interaural em um grupo de indivíduos com anacusia unilateral utilizando os fones de inserção e os supraaurais. MÉTODOS: Quinze indivíduos com anacusia unilateral foram submetidos à pesquisa do limiar de detecção de voz e à audiometria tonal liminar com os diferentes transdutores: fones TDH39 supraaurais e os fones de inserção ER-3A. Estes procedimentos foram realizados sem mascaramento contralateral. A subtração entre o limiar da melhor orelha e o limiar não mascarado da orelha anacúsica forneceu o tamanho da atenuação interaural para as frequências de 250 a 8000 Hz e para os estímulos de fala. RESULTADOS: Em todas as frequências e para os estímulos de fala, houve diferença significativa favorecendo o ER-3A. Não houve diferença significativa entre sexo e grupo etário. CONCLUSÃO: Os fones de inserção forneceram maior atenuação interaural quando comparados aos supraaurais. Esta maior atenuação pode ser muito útil na prática da audiologia, especialmente em relação ao uso do mascaramento.Prefeitura Municipal de São SebastiãoUniversidade Federal de São Paulo (UNIFESP) Departamento de FonoaudiologiaUNIFESP, Depto. de FonoaudiologiaSciEL