http://hdl.handle.net/10451/20 2013-05-22T09:57:16Z http://hdl.handle.net/10451/8489 Title: Calcium signalling modulation in astrocytes by adenosine receptors Authors: Silva, Andreia Marisa Cruz e Abstract: O modelo de sinapse actualmente aceite considera que para o processo de comunicação neuronal contribuem não só os neurónios pré- e pós-sináptico mas também um elemento peri-sináptico, os astrócitos. Estes constituem a população de células mais abundante no cérebro, formando juntamente com a micróglia e os oligodendrócitos a rede de células da glia. Presentemente, sabe-se que os astrócitos não são meros elementos passivos, comunicando activamente com as outras células através do seu mecanismo de excitabilidade que usa iões de cálcio (Ca2+) como mensageiro interno para desencadear a gliotransmissão. Este fenómeno é despoletado pela activação de receptores membranares e consiste na libertação de gliotransmissores (GT) como o glutamato, ATP e D-serina. A libertação de GT parece exercer uma função com características em certa medida semelhantes à libertação de neurotransmissores (NT) pelos neurónios. Esta conversa dinâmica e bidireccional entre neurónios e astrócitos depende da libertação de NT e GT que são reconhecidos por ambos os tipos de células. Desta forma, a libertação de NT do terminal pré-sináptico afecta o terminal pós-sináptico mas também os astrócitos envolventes, induzindo um aumento nos seus níveis intracelulares de Ca2+ [Ca2+]i. Em resposta, os astrócitos libertam GT, por um mecanismo não complemente elucidado, afectando novamente o terminal pós-sináptico e ainda a libertação de NT do terminal pré-sináptico. Através destes mecanismos, os astrócitos modulam a excitabilidade neuronal e a transmissão sináptica, havendo evidências de que também modulam fenómenos como a potenciação de longa duração que está intimamente ligada à memória e aprendizagem. As purinas, nomeadamente o ATP e a adenosina, modulam a gliotransmissão, regulando a transmissão sináptica e a comunicação neurónio-astrócito. O ATP desencadeia a sinalização por Ca2+, sendo um dos agentes dos primeiros eventos no processo de gliotransmissão em astrócitos. O aumento da [Ca2+]i mediado pelo ATP deve-se à activação de receptores metabotrópicos (P2YR), que levam à libertação de Ca2+ dos compartimentos intracelulares via fosfolipase C (PLC) e inositol (1,4,5)-trifosfato (IP3), e de receptores ionotrópicos (P2XR), que medeiam a entrada directa de Ca2+ do exterior da célula. O ATP é convertido extracelularmente em adenosina e ambas as purinas se acumulam simultânea ou sequencialmente, estando os seus níveis aumentados em situações patológicas. Os receptores para o ATP (metabotrópicos P2YR e ionotrópicos P2XR) e para a adenosina (metabotrópicos A1R, A2AR, A2BR e A3R) são coexpressos nos astrócitos, o que sugere uma possível interacção entre estas duas famílias de receptores. Da família dos receptores de ATP, o P2Y1R exerce um papel preponderante no desencadear da gliotransmissão. Sabe-se que a adenosina modula a sinalização de Ca2+ desencadeada por neurotransmissores e neuromoduladores como o glutamato e ATP, no entanto, não se compreende completamente quais os receptores de adenosina envolvidos neste processo. É de salientar ainda que os receptores A1 estão negativamente acoplados ao AMP cíclico (cAMP) através de uma proteína Gi inibitória, diminuindo a libertação de GT. Os receptores A2A estão positivamente acoplados ao cAMP através de uma proteína Gs estimuladora, potenciando a libertação de GT. Estudos anteriores mostram que a adenosina modula diferencialmente a internalização de GABA em astrócitos corticais através dos seus receptores membranares de alta afinidade A1 e A2A. É de salientar que esta modulação depende da cooperação entre os receptores A1 e A2A. O principal objectivo deste trabalho é avaliar o papel dos receptores de adenosina, em particular do A2A, na modulação da sinalização por Ca2+. Pretende-se também explorar a possível cooperação entre os receptores A1 e A2A de adenosina no efeito modulatório. As respostas de Ca2+ em astrócitos corticais primários foram estudas pela técnica de imagiologia de Ca2+, usando um microscópio invertido de epifluorescência. O fluoróforo escolhido foi o Fura-2AM que é altamente sensível ao Ca2+, ligando este ião de forma estável e reversível. Trata-se de um fluorocromo raciométrico, uma vez, que sofre um desvio no comprimento de onda do pico de absorvência quando ligado ao Ca2+, de 380 (F380) para 340 (F340) nm. O rácio F340/F380 é usado para avaliar as variações da [Ca2+]i. A internalização do fluoróforo processa-se durante 45 minutos a 37oC e ocorre de forma passiva devido aos grupos AM que atribuem carga global negativa. Já dentro da célula, os grupos AM são clivados por enzimas e o fluoróforo fica retido no interior da célula. As células foram local e brevemente (0,2 segundos) estimuladas com 10 μM ATP, a 22 oC, e a amplitude das respostas foi medida na presença de diferentes fármacos. Foi usado um análogo estável da adenosina, 2-cloroadenosina (CADO), um agonista e um antagonista selectivos para o receptor A2A, CGS 21680 e SCH 58261, respectivamente, e um antagonista selectivo para o receptor A1, DPCPX. No protocolo desenvolvido e optimizado no decurso do projecto, as células foram estimuladas de 5 em 5 minutos e obteve-se respostas para a situação controlo, apenas com tampão HEPES no meio, de seguida na presença do fármaco, que é mantido no meio de perfusão no mínimo durante 15-20 minutos, seguindo-se finalmente a lavagem com tampão HEPES ou com uma mistura de agonista/antagonista do receptor. Como controlo interno, foi ainda obtida a resposta máxima da célula a um estímulo supramáximo, 100 μM ATP. O desenvolvimento deste protocolo dependeu da optimização de uma serie de parâmetros como o período de intervalo entre estimulações, a concentração de ATP usada como estimulo, a duração de cada estimulação, a temperatura da incubação com o fluoróforo e a temperatura de perfusão usada durante toda o registo de sinais de Ca2+. As culturas primárias foram caracterizadas quanto às populações de células presentes, astrócitos, neurónios e micróglia, pela técnica de imunocitoquímica, recorrendo a anticorpos que marcam especificamente estas células. Detectou-se ainda a presença dos receptores de ATP, P2Y1, e de adenosina, A1 e A2A, pela técnica de western blot, aplicando anticorpos específicos para estas proteínas. Observei que a estimulação breve com 10 μM ATP (0,2 segundos) induz um transiente de Ca2+ rápido. A estimulação prolongada (≥ 20 segundos) com ATP induz uma resposta de Ca2+ bifásica, constituída por um pico inicial, seguindo-se um patamar na resposta. Segundo outros autores, o pico inicial é mediado por receptores P2Y e o patamar por receptores P2X. O envolvimento dos receptores P2Y no pico inicial foi comprovado na presença de baixa concentração de Ca2+ extracelular. O análogo estável da adenosina que apresenta afinidade semelhante para os receptores A1 e A2A, 1 μM CADO, potenciou marcadamente a resposta de Ca2+ desencadeada pelo ATP (aumento da resposta: 3,19 ± 0,30 vezes, n=72 células). O agonista selectivo para o receptor A2A, 30nM CGS 21680, imitou este efeito (2,92 ± 0,32 vezes, n=80 células). Estes efeitos foram completamente revertidos após remoção do agonista do meio de perfusão. O parâmetro ‘aumento da resposta’ é o rácio entre a amplitude da resposta ao ATP na presença do fármaco e a amplitude da resposta na ausência de fármaco. Foi ainda calculado o parâmetro ‘resposta controlo/resposta máxima’, tendo observado uma relação inversa entre os valores de aumento de resposta e resposta controlo/resposta máxima. Desta forma, as células que apresentam uma menor resposta controlo em relação à resposta máxima, determinada na presença de 100 μM ATP, sofrem um aumento mais elevado induzido pelos agonistas, CADO e CGS 21680. Tal variabilidade de respostas mostra que estamos perante uma população de células heterogéneas. Para estudar a possível cooperação e/ou interacção entre os receptores A1 e A2A, foram usados antagonistas específicos para estes receptores de forma a testar se revertiam a potenciação induzida pelos agonistas. Verifiquei que os antagonistas, 50 nM SCH 58261 e 50 nM DPCPX, por si só, não induziam variação apreciável na resposta de Ca2+. Surpreendentemente, a potenciação induzida pelo CADO (agonista não-selectivo A1 e A2A) e pelo CGS 21680 (agonista selectivo A2A) foi completamente revertida não só pelo antagonista específico do receptor A2A, SCH 58261, mas também pelo antagonista específico do receptor A1, DPCPX. Tais resultados mostram que a activação de ambos os receptores, A1 e A2A, é fundamental para que o efeito modulatório se verifique, sugerindo a cooperação entre estes receptores. A caracterização das culturas primárias pela técnica de imunocitoquímica mostrou que estas são constituídas maioritariamente por astrócitos (> 90%) e alguma micróglia. Desta forma, pode-se afirmar que estamos perante culturas primárias enriquecidas em astrócitos. A introdução de um passo extra de agitação ao dia 6 de cultura, antes de replaquear as células, permite obter culturas com uma maior percentagem de astrócitos (> 95%) em relação à micróglia. Recorrendo à técnica de western blot foi possível detectar a presença dos receptores de ATP, P2Y1, e de adenosina, A1 na cultura enriquecida em astrócitos. No entanto, usando esta técnica, não foi possível detectar os receptores A2A de adenosina. Uma vez, que a presença de receptores A2A já foi observada anteriormente em astrócitos corticais e que pela técnica de imagiologia de Ca2+, aqui aplicada, foram obtidas respostas a fármacos específicos para estes receptores, pode-se afirmar que estes receptores estão presentes nas culturas primárias usadas neste estudo. Provavelmente a sua densidade será baixa e desta forma difícil de quantificar por western blot. Os resultados aqui apresentados permitem concluir que a adenosina, através da activação de receptores A2A, facilita a sinalização por Ca2+ induzida pelo ATP, em astrócitos corticais. Mais ainda, a cooperação entre os receptores A1 e A2A, parece ser essencial para a modulação observada. O envolvimento de receptores A2A na modulação da sinalização de Ca2+ aqui demonstrado contrapõe resultados anteriores nos quais outros autores mostraram que estes receptores não tinham qualquer efeito sobre a modulação das respostas de Ca2+. Esses autores mostraram ainda que os receptores A2B de adenosina medeiam a modulação da sinalização por Ca2+. No entanto, no trabalho anterior foram usadas concentrações de fármacos não selectivas para os receptores correspondentes, o que poderá justificar as diferenças nos resultados obtidos. Os resultados aqui apresentados estão de acordo com o modelo tetramérico - A1-A1-A2A-A2A - de receptores de adenosina proposto para a modulação diferencial da internalização de GABA pela adenosina, em astrócitos corticais. Os resultados aqui obtidos apoiam um cenário semelhante para a modulação da sinalização de Ca2+ pela adenosina com possíveis implicações na libertação de GT. Trata-se por isso de um novo mecanismo de modulação sináptica indirecto que é provavelmente mediado pela cooperação dos receptores A1 e A2A de adenosina, permitindo uma regulação apertada e uma transição suave entre os estados inibitório e potenciador.; Purines, namely ATP and adenosine, modulate gliotransmission, regulating synaptic transmission and ultimately neuron-astrocyte communication. ATP triggers the signalling of free calcium ions (Ca2+), which is the substrate for gliotransmission, in astrocytes. ATP is extracellularly converted into adenosine and both purines can be accumulated simultaneously or sequentially, acting on a plethora of membrane astrocytic receptors. Adenosine modulates GABA uptake in cortical astrocytes through A1 (A1R) and A2A (A2AR) receptors. Most importantly, this modulation is dependent on tight A1R-A2AR cooperation. Therefore, the aim of this project was to evaluate the role of adenosine receptors, mainly A2AR, in Ca2+ signalling modulation and also to explore the possible cross-talk between A1R and A2AR in this modulation. Ca2+ responses of cortical primary astrocytes were studied by Ca2+ imaging technique using Fura-2AM, at 22oC. Cells were locally and briefly (0.2 seconds) stimulated with 10μM ATP and the amplitude of fluorescence signals was measured in the presence of different drugs. Cultures were further characterized by immunocytochemistry and western blot techniques. A stable adenosine analogue, 2-Chloroadenosine (1 μM), markedly enhanced ATP-induced Ca2+ responses (fold increase: 3.19 ± 0.30, n=72 cells). An A2AR selective agonist, CGS 21680 (30nM), mimicked this effect (2.92 ± 0.32, n=80 cells). The potentiation mediated by both agonists was not only completely reverted by an A2AR selective antagonist, SCH 58261 (50nM), but also by an A1R selective antagonist, DPCPX (50nM). Primary enriched astrocytic cultures are constituted mainly by astrocytes (> 90%) and microglial cells. The presence of ATP, P2Y1R, and adenosine, A1R, but not A2AR could be demonstrated for primary astrocytic cultures. Nevertheless, selective agonists and antagonist used in Ca2+ imaging have proven the presence of functional A2AR. It is concluded that adenosine, through A2AR activation, potentiates ATP-induced Ca2+ signalling in astrocytes. Furthermore, A1R-A2AR cooperation seems to be required for this modulation. Description: Tese de mestrado em Bioquímica (Bioquímica Médica), apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2011 2011-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10451/8487 Title: Modelação do estado de saúde através do método de time trade-off em docentes com artrite reumatóide Authors: Costa, Denise da Silva Tavares Abstract: A empresa Exigo Consultores Lda., recolheu um vasto conjunto de informações sobre o estado de saúde e preferências de 237 doentes com artrite reumatoide em Portugal. O objetivo deste trabalho é modelar o estado de saúde dos referidos doentes usando o método Time trade-off (TTO). Mais, pretende-se saber se existe relação entre a perda hipotética de vida e as medidas de qualidade de vida (HAQ, DAS e EQ5d). Foram analisadas 14 variáveis clínicas e socioeconómicas relativas aos participantes do estudo. Foi ajustado um modelo de regressão logística, com o qual se concluiu que o HAQ está significativamente relacionado com a perda de anos de vida.; The company Exigo Consultores Lda., collected a vast set of information on health status and preferences of 237 patients with rheumatoid arthritis in Portugal. The aim of this work is to model the health state of the referred patients using the Time trade-off (TTO) method. Further, we intend to find out if there is a relationship between the hypothetical loss of life and the quality of life measures (HAQ, DAS and EQ5d). In this study were analyzed 14 clinical and socioeconomic variables related to study participants. A logistic regression model was adjusted and the model reveals that the HAQ is significantly related to the loss of life years. Description: Tese de mestrado em Estatística, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2010 2010-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10451/8481 Title: Identification of the magnetic external component in annual and monthly means of magnetic observatory data series Authors: Saturnino, Diana Filipa Lourenço Abstract: O campo geomagnético medido nos observatórios magnéticos à superfície da Terra contém contribuições de fontes internas (núcleo líquido e litosfera) e também de fontes acima da superfície terrestre que originam a componente externa. Esta componente externa deve-se a vários sistemas de correntes eléctricas presentes na ionosfera e na magnetosfera. A origem dessas corentes está directa ou indirectamente ligada à actividade solar e à interacção dinâmica entre o Sol e o ambiente em torno da Terra. A iluminação solar diária cria uma maré térmica que, por sua vez, origina correntes de plasma no hemisfério iluminado da ionosfera, designadas por “variabilidade solar (solar-quiet day, Sq)” e o jacto equatorial (EEJ), dominante nas médias e pequenas latitudes. Para além destas correntes existem outras nas regiões polares, os jactos polares (PEJ ou AEJ), que consistem em correntes eléctricas horizontais que circulam na camada E da ionosfera, acima da região polar. A interacção entre o vento solar e o campo magnético da Terra gera a corrente da magnetopausa e o anel de corrente. A primeira é responsável pelo cancelamento do campo magnético terrestre fora da magnetosfera e circula principalmente do nascer do Sol para o pôr do Sol no lado diurno e nosentido contrário no lado nocturno, onde se designa por corrente de cauda (“tail current”). O anel de corrente consiste num deslocamento de electrões e iões na cintura do equador geomagnético, de este para oeste, a uma distância da Terra de 3 a 6 raios terrestres (RE), e é fortemente dependente da actividade solar. Correntes adicionais estão presentes na ionosfera e magnetosfera, tais como as correntes alinhadas (“field-aligned currents”), que circulam a partir do equador na magnetosfera para as latitudes altas na ionosfera. Estas correntes têm duas regiões de maior acção: Região 1, em redor da zona polar e Região 2, principalmente na zona equatorial. O intuito deste trabalho é identificar nos dados dos observatórios magnéticos a variabilidade temporal e espacial associadas a estas correntes externas que afectam o campo magnético medido à superfície da Terra. Para tal, a contribuição externa do campo foi isolada em médias mensais e anuais de dados de observatórios magnéticos (da rede INTERMAGNET), para cinco componentes magnéticas (X, Y, Z, H e F) e para dois períodos de tempo: 1963-2001 e 1985-1989. No primeiro intervalo de tempo utilizaram-se dados de 23 observatórios, espalhados pelo globo; já no segundo intervalo de tempo utilizaram-se dados de 56 observatórios. Estas escolhas foram determinadas pela ideia de testar a dependência dos resultados relativamente à escolha dos intervalos temporal e espacial. Após o pré-processamento dos dados, o isolamento da componente externa foi obtido por subtracção da contribuição do campo principal (núcleo líquido), dada pelo modelo CM4 (Comprehensive Model 4), às médias mensais e anuais, para cada observatório. Os resultados obtidos, que consistem na componente externa do campo, designaram-se por resíduos. De seguida, o método de análise de Funções Empíricas Ortogonais (EOF) foi utilizado para cada conjunto de resíduos (ou seja, para cada uma das componentes magnéticas). Este método de análise permite identificar os padrões espaciais globais (funções empíricas ortogonais) e as funções de variação temporal (componentes principais) dos principais modos de variabilidade responsáveis por cada uma da componentes do campo magnético externo. Cada modo de variação temporal e espacial pode depois ser comparado e possivelmente relacionado com uma corrente específica ou um conjunto de correntes acopladas. O método permite, ao fim e ao cabo, reduzir a dimensionalidade do sistema para apenas alguns modos, que poderão ser relacionados com determinados processos dinâmicos e/ou físicos. Na sua essência, é um método exploratório (não necessita de qualquer modelização prévia), que decompõe os dados (com variáveis correlacionadas entre si) numa base de funções ortogonais (não correlacionadas)determinadas pelos dados em si. Apenas as componentes X, Y e Z originaram resultados significativos, devido ao facto de as restantes componentes, H e F, dependerem directamente das outras três componentes. As componentes principais (PCs) que foram obtidas foram comparadas com várias séries temporais de indices magnéticos (Dst, aa, AE, PC, ASY e SYM) e também com a série temporal do número de manchas solares (SSN). Por seu lado, as funções empíricas ortogonais (EOFs) foram comparados com um modelo analítico do anel de corrente e também com os resultados dados pelo CM4 para os campos devidos às correntes magnetosféricas e ionosféricas. Estas comparações tiveram como objectivo a identificação das correntes externas ou processos associados a correntes externas mais importantes para a variabilidade temporal e espacial dos resíduos de cada componente magnética à superfície da Terra. As comparações com as séries temporais de indices magnéticos permitiram identificar as correntes/processos importantes para a variabilidade temporal. As comparações entre os padrões espaciais dos EOFs e os padrões espaciais do modelo de anel de corrente e campos magnetosférico e ionosférico do CM4, permitiram a identificação das correntes/processos importantes para a variabilidade espacial. Os resultados mais interessantes são: a maior parte dos resíduos das componentes magnéticas têm a sua variabilidade explicada pelos dois primeiros modos de variabilidade, alguns deles (essencialmente os referentes a médias anuais do menor intervalo de tempo) são praticamente explicados apenas pelo primeiro. Ou seja, o modo 1 explica 40%, 60% e até mais que 90% da variabilidade, enquanto o modo 2 explica desde apenas 0.24% até quase 30%. O anel de corrente é um processo importante na variabilidade da componente externa, pois influencia fortemente a variação espacial da componente Y. Além disso, a variação temporal da componente X está fortemente correlacionada com a variação temporal do anel de corrente. No entanto, os EOFs da componente X apresentam uma assimetria latitudinal em relação ao equador geomagnético, contrária ao que se esperava se o anel de corrente fosse a principal contribuição para esta componente. Ainda, as PCs da componente X correlacionam-se muito bem com os indices magnéticos associados às correntes polares e correntes alinhadas, o que sugere que a variabilidade desta componente também depende fortemente das correntes polares e das correntes alinhadas nas altas latitudes (principalmente no hemisférico Norte). Os EOFs da componente Z apresentam um padrão não relacionado com o anel de corrente nem com os campos magnetosférico e ionosférico. Esse padrão consiste em amplitudes de sinais opostos no hemisfério oeste e este, relativamente ao meridiano de Greenwich, o que leva a pensar que a variabilidade desta componente poderá estar ligada a correntes induzidas no oceano Atlântico. As elevadas correlações entre vários índices magnéticos e as PCs levantam a questão sobre se uma parametrização da variação temporal da componente externa nos modelos actuais apenas à custa do índice Dst não será muito simplista e enganadora. Outros resultados foram obtidos, como a identificação em vários EOFs de um padrão de grande amplitude na região da América do Sul que poderá estar relacionado com a Anomalia do Atlântico Sul (SAA), levantando a questão sobre se a subtracção do sinal interno foi eficaz na remoção desta anomalia ou, então, se a variação temporal desta anomalia induz correntes que contribuem para a componente externa do campo. A existência do sinal do jerk de 1969 em PCs da componente Y, levanta igualmente a questão acerca da correcta subtracção da componente interna do campo.; The magnetic field measured by ground-based observatories has a contribution not only from internal (liquid core and crustal) sources but also from sources above the Earth’s surface which give rise to the external component. This external component is due to a number of electrical currents in the magnetosphere-ionosphere system, whose sources are directly or indirectly related to the dynamical interaction between the Sun and the Earth’s environment. The Sun daily illumination creates a thermic tide which generates plasma currents in the day side ionosphere, known as “solar-quiet day” (Sq) and equatorial electrojet, dominant in mid- and low latitudes. Furthermore, there are current systems in the polar regions, the auroral or polar electrojets, which are horizontal electric currents flowing in the E-region auroral belts. The interaction between the solar wind and the Earth’s magnetic field generates the magnetopause current and the ring current. The first one flows primarily from dawn to dusk sunwards, and from dusk to dawn in the nightside, where it is called the tail current. The ring current consists on a drift of electrons and ions in the radiation belt flowing westward around the Earth at a distance between 3 and 6 Earth radius (RE), strongly dependent on the solar activity. Additional magnetosphere-ionosphere currents are present, like the field-aligned currents (from the equatorial magnetosphere to high-latitude ionosphere) with two main regions of action: Region 1, more poleward and Region 2, more equatorward. In this study, and in order to identify the variability associated to different external current affecting the magnetic field at the Earth’s surface, the external component was isolated from the magnetic observatory annual and monthly means of five magnetic components (X, Y, Z, H and F) during two time intervals: 1963-2001 and 1968-1990. That was done by subtracting the main field (liquid core) contribution given by the CM4 model on each observatory. Then the Empirical Orthogonal Function analysis was used on the components of the residuals. This method allows one to identify the spatial global pattern (empirical orthogonal functions) and the temporal function variation (principal components) of the major variability modes responsible for each component of the external field. Each mode of spatial and temporal variation can hopefully be related with a specific current or a set of coupled currents. Only the X, Y and Z components provided significant results, as the H and F components depend on the other three. The principal components were compared with geomagnetic indices time series (Dst, aa, AE, PC, ASY and SYM) and with the sunspot number data series. The empirical functions where compared with an analytical model for the ring current and with the results of the magnetospheric and ionospheric field components from the CM4 model. These comparisons allowed one to identify the external currents and/or processes associated to external currents which are more important to the time and spatial variability of each component of magnetic residuals, measured at the Earth’s surface. Main interesting results are: the ring current is not the only important source explaining the variability of the external component currents in auroral and polar latitudes, and also the field-aligned currents are seemingly more important; the Z component spatial variability could be related with induced currents in the Atlantic Ocean; and also, using only but the Dst time series to parameterize the temporal variation of the external sources shows to be a too simplistic approach. Description: Tese de mestrado em Ciências Geofísicas (Geofísica Interna), apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2012 2012-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10451/8480 Title: Avaliação de métodos de cálculo de barreiras de protecão radiológica em instalações de radioterapia externa e braquiterapia Authors: Rodrigues, Maria José Pereira Abstract: O presente projeto visa a avaliação de métodos de cálculo de barreiras de proteção radiológica em instalações de radioterapia, onde são utilizadas técnicas como a radioterapia conformacional a três-dimensões (3D-CRT), a radioterapia de intensidade modulada (IMRT) e técnicas de braquiterapia de alta taxa de dose (HDR). As metodologias de cálculo analisadas baseiam-se no conceito de TVL (camada deci-redutora) e foram aplicadas a instalações do Serviço de Radioterapia do Hospital de Santa Maria. Neste contexto, para as técnicas de 3D-CRT, os métodos de cálculo descritos na legislação portuguesa em vigor (DL 180/2002), que segue a metodologia da norma alemã DIN-6847 (1977), foram comparados com os métodos propostos pelo documento americano NCRP 151 (2005). Com base na metodologia do NCRP foi também avaliado o impacto em termos de proteção radiológica da técnica de IMRT. Para as técnicas de braquiterapia de HDR, a metodologia utilizada foi baseada no documento IAEA 47 (2006), onde foi estabelecida uma comparação entre as espessuras das barreiras calculadas com os dados referenciados na legislação portuguesa e na legislação do Reino Unido descrita no IAEA 47. Os resultados obtidos para a braquiterapia mostram que as espessuras das barreiras foram subestimadas, quando os cálculos se basearam na legislação portuguesa, o que se deveu ao elevado valor do limite de dose equivalente recomendado pelo DL. O mesmo se verifica para as técnicas de 3D-CRT, particularmente no caso das barreiras secundárias. Algumas razões para a ocorrência destas discrepâncias são os diferentes TVLs recomendados pelos dois documentos e o facto de a DIN considerar, nos cálculos das barreiras secundárias, a radiação de neutrões. Esta situação tornou-se ainda mais crítica para as técnicas de IMRT, pois estas conduzem a um aumento da carga de trabalho da radiação de fuga, que é tida em conta na metodologia do NCRP mas não na do DL.; The purpose of this work was to evaluate shielding calculation methodologies applied to vaults where radiation therapy techniques, as three-dimensional conformal radiation therapy (3D-CRT), intensity modulated radiation therapy (IMRT) and high dose rate (HDR) brachytherapy techniques are used. The calculation methods used are based on the TVL (tenth-value layer) concept and were carried out for a radiotherapy bunkers located in the radiotherapy facility of the Santa Maria Hospital. In this context, for 3D-CRT techniques, the calculation methods described by the current Portuguese regulation (DL 180/2002), which follows the methodology of the German standard DIN-6847 (1977), were compared with the methods recommended by American standard NCRP 151 (2005). Following the NCRP method was also evaluated the impact in terms of radiological protection of IMRT technique. For HDR brachytherapy techniques, the methodology used were based on IAEA 47 (2006), where was established a comparison between the barriers thicknesses calculated for input data from DL 180/2002 and UK regulation referred on IAEA 47. The results obtained for brachytherapy showed that the calculated barriers thicknesses were underestimated, when the calculations were based on Portuguese regulation, due to the high value of dose equivalent limit recommended by DL. The same applies to the 3D-CRT techniques, particularly in the case of secondary barriers. Some reasons for these discrepancies are the different TVLs recommended by two standards and the fact that DIN method takes into account the neutron contribution for the secondary barriers calculation. This situation has become even more critical when the methodology is applied for IMRT techniques, because of the contribution of IMRT to increase leakage-radiation workload, which is taken into account in NCRP methodology but not in DL. Description: Tese de mestrado integrado em Engenharia Biomédica e Biofísica (Radiações em Diagnóstico e Terapia), apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2012 2012-01-01T00:00:00Z