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sanidad

In cosa consiste il progetto Sanidad?

   Consiste nell'utilizzo di metodi di simulazione numerica per descrivere come le radiazioni ionizzanti interazionano con la materia, che si tratti di un paziente, o di qualunque materiale o composto di ambito medico.

Questa esposizione delle dosi, per esempio, si posssono utilizzare per curare il cancro. In altre parole si utilizzano questi tipi di simulazioni numeriche per descrivere e studiare gli usi sanitari delle radiazioni ionizzanti, come ad esempio lo studio delle protezioni delle installazioni per le radiazioni negli ospedali, l'ottimizzazione dei calcoli sul trattamento della radioterapia, degli esami radiodiagnostici o di medicina nucleare.

In cosa consistono le WU che ricevono i computer di Ibercivis?formiguera

   Ognuna delle WU dipende da quello che si sta studiando. L'ultimo serie di WU consisteva nella simulazione di un modello di acceleratore lineare di elettroni per il suo uso in radioterapia. Si studiava l'interazione di questo fascio di elettroni in un contenitore che simulava un paziente. SI è suddiviso l'insieme delle variabili dipendenti in dei sottoinsiemi molto più piccoli, aiutandoci a studiare questo processo. Detto in altro modo e in questo caso specifico esploriamo,con variazioni di energia da molto basse a molto alte, qual era la caratteristica di deposizione delle dosi. Ad ogni computer arrivava un piccola parte di questo lavoro. Per esempio a me arrivava una parte con 20 unità di energia e ad un altro con 100 e ad un altro ancora con 1000.. Dopo tutto questo viene unito e facciamo delle analisi su come si depositano le dosi.

 

 

    La simulazione Montecarlo utilizza in questo caso un algoritmo chiamato ant colony optimization per migliorare il tempo della simulazione. Questo è il grafico di rilevanza per gli elettroni ad alta energia nell'aria (sx) e per gli elettroni a bassa energia in materiale diversi dall'aria (dx).

 

 

Quando i dati degli utenti ritornano al progetto, che si fa con essi? Si complementano con dei lavori sperimentali?

   Sì. La prima cosa che facciamo è analizzare e unire la grande quantità d'informazioni che otteniamo dalle WU di ritorno. Dopo comincia una fase di lavoro sperimentale con mezzi in loco, nella macchina, nell'acceleratore lineale per poter fare in questo caso prima una verifica, per vedere se i risultati della simulazione Montecarlo sono corretti, e dopo un modello del mondo reale. Si comparano i risultati della simulazione con mezzi sperimentali e si utilizzano i risultati per fornire dei parametri ad un insieme di modelli, dato che si tenta di ottenere un modello matematico che si possa usare nella pratica clinica in una forma più facile e più esatta di quelle attuali. Le simulazioni numeriche che facciamo ci permettono di avere più dati di maggior precisione rispetto a quelli che potremmo avere soltanto con le misure sperimentali, e così possiamo cominciare a descrivere il mondo reale tramite un modello che stiamo progettando.

Quanto tempo stimi che ci metterebbe un computer normale nel fare i calcoli che avete fatto finora?

   E' molto variabile, però approssimatamente un anno, per le caratteristiche delle simulazioni e per la precisione che si è richiesta. Quello che facciamo in Ibercivis completa il lavoro che facciamo con il cluster del dipartimento, per esempio la parte di progettazione si potrebbe fare con un qualsiasi computer, altre parti per quantità e comodità o per la dimensione dei file d'ingresso e d'uscita si realizzano nel dipartimento e ci sono altre cose che per grandezza del numero delle simulazioni è conveniente realizzare in Ibercivis.

Come avete conosciuto Ibercivis?

   Attraverso il BOINC. Personalmente ho iniziato con il tema del calcolo distribuito con il progetto SETI. Installai il BOINC, mi sono unito al gruppo Canal@BOINC e attraverso il forum conobbi dell'esistenza di Ibercivis. All'inizio cominciai a partecipare come utente e dopo ho contattato il gruppo di sviluppo per collaborare come ricercatore. Abbiamo preparato una richiesta per creare un progetto BOINC in Andalusia però non ce l'abbiamo fatta, per cui mi decisi a contattare il gruppo Ibercivis visto che avevate già tutta l'infrastruttura preparata.

Cos'è il meglio di Ibercivis?

   Due aspetti. Come ricercatore che ti aiuta con l'infrastruttura, con il supporto tecnico, con lo sviluppo delle applicazioni. Come utente di BOINC, ed è una cosa di cui si sente molto la mancanza in molti altri progetti, è il tema della diffusione, il raccontare quello che si sta facendo nelle applicazioni, essere in contatto con la gente, al workshop dove si è invitata anche gente che non fa parte del mondo della ricerca, etc. Inoltre perché si tratta di un'iniziativa spagnola.

E quello che ti piace di meno?radio1

   Come ricercatore, le WU potrebbero essere un pò più lunghe, visto che ci sono WU che mi piacerebbe inviare che sono di circa sei ore. Il limite delle WU nel tempo (circa mezz'ora) è incompativile con il genere di WU che sanidad potrebbe inviare.

Com'è nato il tuo interesso per quest'area scientifica? Come descriveresti il tuo percorso scientifico?

   Da piccolo mi piaceva l'astronomia, da bambino mi piaceva molto la fantascienza, avevo molta immaginazione ed ero portato per la matematica. Dopo al liceo pensai di voler proseguire con Fisica o Chimica. Alla fine andai a Fisica dove pensavo di dedicarmi all'Astrofisica e durante l'università scopri che esiste qualcosa chiamata "Fisica medica", e pensi "cos'è questo della Fisica medica? Cosa fa un Fisico in un ospedale?". E alla fine terminai a dedicarmici. Ora sto lavorando al dottorato, iniziai a lavorare nell'ospedale subito dopo l'università e qualche anno fa decisi di prendere il dottorato nonostane sia molto difficile bilanciarlo con il lavoro.

Esempi di trattamenti di radiochirurgia. I colori rappresentano le diverse dosi che si stanno dando al tumore e alle zone annesse.

 

Cosa diresti agli studenti che vogliono studiare una materia scientifica?

   Che lo facciano per vocazione, perché gli piace, perché vedono un futuro in questo percorso scientifico, che si vedono capaci di poter fare ricerca, di poter applicare alla società ciò che riescono a scoprire, anche se non sempre è per vocazione. Non per prestigio, per denaro, o per uscite professionali, perché la situazione attuale non è facile per nessuno studio e meno per questo genere di materie come Fisica. Il panorama scientifico spagnolo lo vedo personalmente un pò nero. I programmi di ricerca si centrano molto nell'applicabilità immediata. C'è un detto di Ortega y Gasset che diceva qualcosa come "Se facciamo a meno della ricerca di base, finiremo con il perdere la competizione nella ricerca applicata, e ci bloccheremo nell'applicazione delle conoscenze che abbiamo". Con la mancanza di mezzi, l'abbassamento degli aiuti negli ultimi anni, la carenza di sostegni alla ricerca del settore privato in Spagna , il panorama è complicato.

Cosa vorresti dire agli utenti di Ibercivis?

   Che ringraziamo molto il loro apporto. Tutti i progetti gli devono molto e speriamo che continuino con il fornirci il loro aiuto in futuro, e che senza di loro sarebbe molto costoso realizzare alcune simulazioni. E a quelli che non sono ancora utenti di Ibercivis, non lascino i loro computer, non è necessario montarsi nel garage di casa un sacco di computer nè avere i computer accesi 24 ore al giorno per poter apportare il loro granello di sabbia, che insieme ad altri granelli di sabbia fa la montagna.

Approfondimento

   Le radiazioni ionizzanti si usano normalmente nell'ambito sanitario, principalmente nella diagnostica per immagini (in radiologia tramite l'uso di fasci di raggi X, e in medicina nucleare tramite l'uso dei radioisotopi) e nel trattamento di diverse patologie tramite l'uso di fasci esterni di fotoni o elettroni (radioterapia esterna), fonti incapsulate (brachiterapia), o radioisotopi non incapsulati (medicina nucleare). 

Le tecniche di simulazione numerica del trasporto delle particelle (fotoni, elettroni e positroni) tramite tecniche Montecarlo in mezzi complessi sono state applicate da più di 50 anni in un ventaglio di situazioni (complementare misure sperimentali, caratterizzazione degli strumenti, dosimetria ai pazienti, etc,). Negli ultimi anni questa metodologia ha sperimentato un'enorme crescita nel suo uso e nelle applicazioni, rimanendo il suo utilizzo praticamente limitato dai tempi CPU necessari per l'ottenimento dei risultati in modelli complessi. Le proteine sono fondamentali agli esseri viventi. Praticamente tutti i processi biologici dipendono dalla presenza o dall'attività di questo tipo di molecole, la cui funzione in un organismo è determinata dalla sua struttura molecoradio3lare. Le proteine sono costituide dagli amminoacidi, che sono molecole composte da alcuni atomi. Nelle proteine, gli amminoacidi si incatenano in fila secondo una sequenza determinata che è codificata dai geni. Questa sequenza si compone da un numero variabile di amminoacidi (da un centinaio a varie decine di migliaia) e riceve il nome di struttura primaria delle proteine. La descrizione del trasporto delle molecole tramite il metodo Montecarlo trae il suo fondamento nella caratterizzazione del trasporto delle particelle per distribuzioni probabilistiche che descrivono, fra due interazioni in ogni materiale, da un lato, la lunghezza che deve percorrere la particella fra due interazioni in ogni materiale, e dall'altro, gli angoli di dispersione e il bilancio energetico che questa sperimenta nell'interazione. In questo modo, e tramite l'uso di un generatore di numeri casuali si produce la simulazione del trasporto delle particelle all'interno di un materiale prendendo in forma sequenziale e per ogni particella simulata, decisioni su a) le condizioni iniziali della stessa (energia, direzione, etc.); b)  sulla lunghezza fino all'interazione successiva; c) sul processo fisico tramite il quale s'interaziona (Compton, fotoelettrico, etc.) e d) sul risultato di tale interazione (angolo di dispersione, produzione di particelle secondarie, etc). Le tecniche di simulazione Montecarlo sono di conseguenza di natura necessariamente statistica e richiedono l'osservazione di una grande quantità di particelle per raggiungere la precisione richiesta, cosa che implica tempi di computazione considerevoli.

 

Visualizzazione di un trattamento del cancro alla prostata tramite l'uso di seeds radioattivi di Iodio 125.



Link all'intervista (pdf).

 

Bio1 Biografia: Julio Almansa, nato il 22 ottobre 1971 ad Almeria, studiò Fisica all'Università di Granada. Lavora nell'ospedale della Virgen de las Nieves ed è dottorando nel gruppo di Fisica medica del dipartimento di Fisica atomica, nucleare e molecolare dell'Università di Granada.


Inviato: 14/03/2012 23:00 da Gattorantolo #78025
Avatar di Gattorantolo
Interessante, io mi sono agganciato già da un po... :ruota:
Inviato: 14/03/2012 22:08 da campos #78021
Avatar di campos
baxnimis ha scritto:

Sanidad è un po' il motivo per cui sono tornato a Ibercivis, che ha tanti progetti ma ben pochi attivi.
Questo è interessante, in ambito medico, e ha lavoro ragionevolmente costante

Contro: WU troppo brevi :D

P.S. bell'articolo, bravo !


Troppo brevi? :mbe:

Io sono al 50% con la prima dopo 2 ore... :rotoli:
Inviato: 14/03/2012 20:20 da baxnimis #78010
Avatar di baxnimis
Sanidad è un po' il motivo per cui sono tornato a Ibercivis, che ha tanti progetti ma ben pochi attivi.
Questo è interessante, in ambito medico, e ha lavoro ragionevolmente costante

Contro: WU troppo brevi :D

P.S. bell'articolo, bravo !
Inviato: 14/03/2012 20:02 da campos #78008
Avatar di campos
Herr Fritz 27 ha scritto:

Bello... L'ho scoperto solo ora questo progetto... Un po' come WCG, ma aperto anche a ricerche non prettamente mediche.

Mi sono agganciato, e anche se fossero lavori da 6 ore non mi lamenterei, basterebbe poter scegliere.


Anch'io mi sono agganciato a sanidad... d'altronde anch'io lavoro con le radiazioni... :asd: :asd:

Dall'intervista fatta pare molto interessante!
Inviato: 14/03/2012 14:42 da Herr Fritz 27 #77997
Avatar di Herr Fritz 27
Bello... L'ho scoperto solo ora questo progetto... Un po' come WCG, ma aperto anche a ricerche non prettamente mediche.

Mi sono agganciato, e anche se fossero lavori da 6 ore non mi lamenterei, basterebbe poter scegliere.

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