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A doença de Parkinson (DP) é um distúrbio neurodegenerativo potencialmente devastador e multifatorial, ligado a fatores genéticos e ambientais, que comprometem funções motoras e não motoras. Uma das dificuldades em avaliar o progresso da DP é relativa ao tempo prolongado para aplicação das avaliações clínicas e questionários, a complexidade e heterogeneidade dos comprometimentos motores e a necessidade de uma análise especializada. A bradicinesia é um dos sinais motores da doença de Parkinson, caracterizada pela lentidão na execução dos movimentos, prejudicando vários aspectos, como lentidão no tempo de reação para iniciar movimentos, diminuição da amplitude de movimento ao longo da execução das tarefas, tempo prolongado para alterar o padrão motor, fadiga rápida na execução de tarefas prolongadas e diminuição do ritmo durante as atividades. A avaliação da severidade da bradicinesia pode ser influenciada pelo tempo de experiência do examinador, pela colaboração do paciente, bem como pela variabilidade de resultados interexaminadores. A Movement Disorder Society (MDS) evidenciou a necessidade de desenvolvimento e validação de tecnologias para avaliação remota da condição motora das pessoas com a DP. Neste sentido, esta pesquisa apresenta duas estratégias distintas para a avaliação da bradicinesia, sendo elas; (i) a avaliação remota da bradicinesia e análise da concordância e correlação intra e interexaminadores, e (ii) a avaliação objetiva da bradicinesia por meio de sensores inerciais, com o objetivo de discriminar as componentes lentidão, amplitude e ritmo. Para alcançar o primeiro objetivo (i) foi traçada uma estratégia onde uma equipe de mediação executou a avaliação clínica pela MDS-UPDRS (Movement Disorder Society – Unified Parkinson’s Disease Rating Scale), gravou e editou todos os vídeos, para posteriormente disponibilizar para 14 avaliadores com tempo de experiência variados, entre 3 e 10 anos, na avaliação da DP, avaliarem 12 indivíduos com DP. Para os confrontos inter e intraexaminadores os métodos de correlação tau de Kendall, Cohen Kappa, Coeficiente de correlação interclasse (ICC) e o método Bland-Altman foram aplicados nas comparações pareadas entre avaliadores. Os resultados obtidos por esta metodologia mostraram melhor correlação entre avaliadores com alta experiência. A dificuldade nas avaliações pode ser influenciada pela falta de treinamento e pela dificuldade em usar escalas clínicas de forma consistente. Os confrontos de correlação também revelaram uma baixa concordância por inexperiência e examinadores mal treinados. Apesar das falhas nas avaliações clínicas, um grande número de avaliadores clínicos, usando métodos cegos e escalas de avaliação padrão ouro, fornecem uma “verdade fundamental” mais robusta da avaliação da bradicinesia. Destaca-se aqui que toda a execução desse estudo só foi possível devido ao cumprimento do protocolo pelo grupo mediador. A eficácia e viabilidade da telemedicina durante a pandemia de COVID-19, afinal é considerada um avanço na assistência médica, possibilitando acesso remoto, até fora do contexto pandêmico. No segundo objetivo da tese (ii), buscou-se avaliar as componentes da bradicinesia: lentidão, amplitude e ritmo, extraídas a partir dos sinais inerciais. O protocolo experimental consistiu em realizar as tarefas de pinça, abrir e fechar a mão, pronação e extensão e flexão e extensão e para tal, foram posicionados sensores inerciais em pontos estratégicos da extremidade do membro superior para a análise dos movimentos e quantificação. Realizaram esse protocolo, 15 indivíduos com doença de Parkinson e 15 indivíduos hígidos com sexo e idade pareada. O processamento dos sinais foi realizado no ambiente do software R e três métodos de extração de características foram utilizados. O algoritmo SFA (Slow Feature Analysis) foi aplicado para extrair a característica de lentidão; foi criado um índice pra extrair a amplitude, baseado na amplitude total e amplitude interquartílica e o ritmo foi quantificado pelo coeficiente de variação. Os índices das componentes foram correlacionados com a avaliação clínica e também métricas estatísticas de comparação intergrupos. Os resultados obtidos indicam que as correlações entre os índices das componentes da bradicinesia e as avaliações clínicas resultaram em correlações fortes entre -0,9 e -0,8 para a amplitude e lentidão, respectivamente. E para as comparações intergrupos, para os três índices, os resultados apresentaram diferença estatisticamente significativa. Com o estudo, pode-se concluir que as ferramentas escolhidas para extrair as características dos sensores inerciais, além de apresentarem-se como uma inovação na forma de processamento, foram adequadas e eficientes na discriminação das componentes da bradicinesia. Parkinson's disease (PD) is a potentially, devastating and multifactorial neurodegenerative disorder, linked to genetic and environmental factors, which compromises motor and non-motor functions. One difficulty in evaluating the PD progress is related to the prolonged time for clinical assessments and questionnaires application, the complexity and heterogeneity of motor impairments and the need for a specialized analysis. Bradykinesia is a Parkinson's disease symptoms, characterized as the slowness in the execution of movements, such as the reaction time to start the movements, the increase the range of movement during the execution of the tasks time for the duration of the motor pattern, the rapid fatigue in performing prolonged tasks and changing rhythm during activities. The assessment of bradykinesia severity can be influenced by the examiner's time of experience, by the patient's cooperation, as by the variability of inter-examiner results. The Movement Disorder Society (MDS) highlighted the need to develop and validate technologies for remote assessment of motor condition in PD. In this sense, this research presents two distinct strategies for the bradykinesia assessment, which are: (i) intra and inter-rater remote assessment of bradykinesia in Parkinson's disease and (ii) objective assessment, using inertial sensors, with the aim of discriminating the bradykinesia components: slowness, amplitude and rhythm. To the first objective (i), a mediation team performed and recorded the clinical evaluation MDS-UPDRS (Movement Disorder Society – Unified Parkinson’s Disease Rating Scale) and edited all the videos, to later available the videos to 14 evaluators with varying experience, between 3 and 10 years, in Parkinson's disease evaluation. For intra and inter-rater analysis, statistical methods were applied between evaluations, Cohen's Kappa, intraclass coefficient correlation (ICC) and the Bland-Altman method. The correlation results obtained between experience raters are strong. Difficulty in clinical assessments can be influenced by lack of training and difficulty using clinical scales. Correlation matches also revealed low agreement due inexperience and poorly trained examiners. Despite flaws in clinical assessments, a large number of clinical raters, using blinded methods and gold standard rating scales, provide a more robust “fundamental truth” of bradykinesia assessment. It is important to highlight that the entire study execution was only possible due the mediator group compliance with the protocol. The effectiveness and feasibility of telemedicine during the COVID-19 pandemic is considered a breakthrough in medical care, enabling remote access, even outside the pandemic context. In the second objective of thesis (ii), the aim was to evaluate the bradykinesia components: slowness, amplitude and rhythm, extracted from inertial signals. The experimental protocol consisted of four tasks perform: finger tapping, open and close the hand, pronation and supination and flexion and extension. For that, inertial sensors were positioned at the upper limb for movements analysis. Fifteen individuals with Parkinson's disease and fifteen healthy individuals with matched sex and age performed this protocol. Signal processing was performed in R software and three feature extraction methods were used. The algorithm SFA (Slow Feature Analysis) was applied to extract the slowness characteristic. An index was created to extract the amplitude, based on the total amplitude and interquartile amplitude, and the rhythm was quantified by the variation coefficient. The component indices were correlated to the clinical assessment and statistical metrics for inter-group comparison. The obtained results indicate strong correlations between the bradykinesia components and clinical assessments, between -0.9 and -0.8 for amplitude and slowness, respectively. And for intergroup comparisons, the three indices showed a statistically significant difference. With this study, it can be concluded that the processing tools chosen to extract the characteristics of the inertial sensors were adequate, innovated and efficient in the discrimination of the components of bradykinesia. Tese (Doutorado)

A doença de Parkinson (DP) é uma doença neurológica que afeta o sistema motor. Os sintomas motores associados são rigidez muscular, bradicinesia, tremores e distúrbios da marcha. O diagnóstico correto, especialmente nos estágios iniciais, é fundamental para a qualidade de vida do indivíduo com a DP. No entanto, os métodos utilizados para o diagnóstico da DP ainda são baseados em critérios subjetivos com o uso de escalas como por exemplo a Unified Parkinson Disease Rating Scale (UPDRS). Portanto, o objetivo deste estudo é verificar se uma combinação de características extraídas de sinais de sensores inerciais, por meio do tremor em repouso do punho conseguem discriminar dados de indivíduos com DP dos dados de indivíduos sem a DP (neste trabalho considerado saudáveis). Este trabalho conta com a participação de 27 indivíduos sendo 15 com a DP nos estágios iniciais (escore Hoehn and Yahr 1 e 2) e 12 indivíduos sem a DP. Duas unidades de medição inercial (IMU) foram posicionadas no membro mais acometido por tremor na população com a DP e no membro dominante dos indivíduos sem a DP. Um IMU foi posicionado sobre o dorso da mão e o outro na região posterior do antebraço. Os IMUs usados neste estudo são dotados de três sensores, cada um, um acelerômetro, um giroscópio e um magnetômetro, assim o sistema completo é formado por 6 sensores. Todos os 3 sensores são capazes de detectar movimento ao longo dos 3 eixos. As características extraídas dos dados estão relacionadas com a amplitude do sinal, frequência, entropia, variabilidade e forma de distribuição. No total, 108 características foram extraídas (18 para cada sensor). Para auxiliar no processo de classificação, foram feitos testes com diferentes porcentagens das características extraídas, de acordo com a importância dessas características para a classificação dos indivíduos. A importância das características foi determinada pela função Relief do software R. A análise teve início com 10% das características consideradas mais importantes, havendo um incremento de 10 em 10% até chegar a 100%. Durante o processo de incremento, foi calculada a sensibilidade, especificidade, precisão e acurácia dos classificadores utilizados. Os classificadores utilizados foram: Random Forest (RF), Support Vector Machine (SVM), K-Nearest Neighbor (KNN) e Naive Bayes (NB). Os percentuais mais altos de sensibilidade e acurácia (86,6% e 84,4% respectivamente) foram obtidos com uma combinação de 10% das características pelo classificador KNN. Para a precisão e especificidade (95,3% e 92,8% respectivamente) os melhores resultados foram obtidos com o NB usando 100% das características. Tendo em vista os resultados obtidos foi possível concluir que, os pacientes em estágios iniciais da DP podem ser diagnosticados com sucesso usando sensores inerciais e classificadores para o tremor em repouso de punho. Parkinson's disease (PD) is a neurological disease that affects the motor system. Associated motor symptoms are muscle stiffness, bradykinesia, tremors, and gait disorders. The correct diagnosis, especially in the early stages, is fundamental for the quality of life of the individual with PD. However, the methods used for the diagnosis of PD are still based on subjective criteria with the use of scales such as the Unified Parkinson Disease Rating Scale (UPDRS). Therefore, the aim of this study is to verify whether a combination of characteristics extracted from signals from inercial sensors, through tremor at rest of the wrist, can discriminate data from individuals with PD from data of individuals without PD (in this study considered healthy). This study has the participation of 27 individuals, 15 with PD in the early stages (Hoehn and Yahr score 1 and 2) and 12 individuals without PD. Two units of inercial measurement (IMU) were positioned in the most tremor-affected limb in the population with PD and in the dominant limb of individuals without PD. One IMU was positioned on the back of the hand and the other on the posterior region of the forearm. The IMUs used in this study are equipped with three sensors, each, an accelerometer, a gyroscope and a magnetometer, so the complete system consists of 6 sensors. All 3 sensors are capable of detecting movement along the 3 axes. The characteristics extracted from the data are related to signal amplitude, frequency, entropy, variability and distribution form. In total, 108 characteristics were extracted (18 for each sensor). To assist in the classification process, tests were performed with different percentages of the extracted characteristics, according to the importance of these characteristics for the classification of individuals. The importance of the characteristics was determined by the Relief function of the software R. The analysis started with 10% of the most important characteristics, with an increase of 10 in 10% until reaching 100%. During the increment process, the sensitivity, specificity, accuracy and accuracy of the classifiers used were calculated. The classifiers used were: Random Forest (RF), Support Vector Machine (SVM), K-Nearest Neighbor (KNN) and Naive Bayes (NB). The highest percentages of sensitivity and accuracy (86.6% and 84.4% respectively) were obtained with a combination of 10% of the characteristics by the KNN classifier. For precision and specificity (95.3% and 92.8%, respectively) the best results were obtained with NB using 100% of the characteristics. In view of the results obtained, it was possible to conclude that patients in early stages of PD can be successfully diagnosed using inercial sensors and classifiers for tremor at rest of the wrist. Tese (Doutorado)

Orientador: Wang Binseng Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: Quando o sistema sensorial é estimulado adequadamente. pode-se detectar respostas em lugares diferentes do corpo, cada qual com forma e características próprias (amplitude, forma de onda. latência, etc.). Estas respostas são conhecidas como "potenciais neurais evocados¿, ou simplesmente potenciais evocados, e são classificados em somatosensoriais, visuais e auditivos. O potencial evocado registrado é contaminado por vários tipos de "ruídos" provenientes da atividade elétrica cerebral não relacionados com o estímulo e da atividade elétrica não cerebral. Além de ruídos eletromagnéticos originados fora do corpo do paciente. Por esta razão, há necessidade de se realçar o potencial evocado frente a outros sinais e o método mais utilizado é o do cálculo da média síncrona ou, simplesmente, promediação. Foi desenvolvido e testado um equipamento para obtenção do potencial evocado pela técnica de promediação com base num microprocessador compatível a PC-AT e uma placa de conversão A/D. Os dados adquiridos pelo conversor A/D são testados (se o filtro de artefatos estiver instalado) e, se aceitos, são somados, ponto a ponto , numa região da memória, sendo as somas intermediárias apresentadas em intervalos programáveis pelo operador, após um ajuste dos dados. Quando o resultado final é apresentado na tela de vídeo, dois cursores permitem fazer leituras de diferença de tempo e amplitude que são apresentados na tela de vídeo, podendo o operador salvar em disco ou copiar a tela em impressora gráfica Abstract: When the sensory system is adequately stimulated, is is possible to detect response on different sites of the body, each with their own form and characteristic (amplitude, waveform, latency, etc.) These responses are know as ¿neural evoked potentials¿ or simply evoked potentials, and they are classified in somatosensory, visual and auditory. The evoked potential is contaminated by several kinds of ¿noise¿ proceeding from the electrical activity of the brain not associated with the stimulus, and from the non-cerebral electrical activity, beyond electromagnetic noises proceeding from patient body outside. Because this reason, there is the necessity to enhance the evoked potential among other signals and the used method is the calculation of synchronous averaging. An equipament to acquire and process evoked potentials by synchronous averaging technique has been developed and tested based on a PC-AT compatible microprocessor and an A/D converter. The data acquires by the A/D converter are tested (if the artefact rejection option is installed) and, if accepted, they are summed, point by point, in a reserved memory region. The intermediate sums can be shown in programable intervals, after scale adjust. When the final results are show on the screen, it is possible to read the time and amplitude differences between two cursors, save in disk or copy the screen to a graphic printer Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Maria Adelia Collier Farias Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: O ensino do reconhecimento e classificação dos diversos padrões anormais do eletrocardiograma é uma tarefa que geralmente demanda tempo considerável, em parte devido a falta de instrumentos adequados. Portanto, para suprir a carência de simuladores de ECG para fins didáticos, no Brasil, desenvolveu-se um programa em linguagem C, SIMULA, para computador pessoal compatível com a linha IBM-PC-XT que permite visualização dinâmica no monitor de vídeo de qualquer arritmia cardíaca. Os ECG's das arritmias estão gravados em disco rígido e podem ser obtidos de qualquer uma das seguintes fontes: fita magnética, mesa digitalizadora, e teclado. O sistema permite interação com o usuário, facilitando e acelerando a aprendizagem do tema Abstract: Not informed. Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Alberto Cliquet Jr Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: A substituição de membros perdidos por membros artificiais, tem sido, por várias décadas, objeto de estudos em muitos centros, onde a viabilidade dos membros artificiais concebidos é o ponto mais questionado. O desenvolvimento desses membros, para ser funcional, deve passar por vários processos, onde verificamos que um dos principais é, sem dúvida, um bom e elaborado estudo analítico das variáveis quantificáveis. Nesse trabalho desenvolveu-se o estudo analítico da dinâmica de um dispositivo ativo de mão, representado pelo modelo de um dedo genérico articulado, e também dos mecanismos de acionamento e controle. A análise do modelo proposto é realizada com bases fundamentadas nas equações de Newton-Euler, cuja recursividade computacional é de fácil algoritimização, e também nas teorias do controle moderno. O equacionamento matemático sugeriu o uso de procedimentos de discretização para a evolução em computador digital. As equações matemáticas obtidas foram simuladas em software MATLAB-386. Os resultados demonstraram que há coerência nos procedimentos de análise adotados, e que a implementação prática de um protótipo representativo pode fundamentar este estudo Abstract: The purpose of the present work is the development of an active hand with five articulated fingers. The fingers are activated by an accommodation mechanism designed to establish the grasping of object. The accommodation mechanism is responsible for the flexion and extension (through tendons) of the finger. The activation of the accommodation device is made with a small high torque DC motor proportionally controlled by myoeletric signals picked UP from the forearm muscIes. The accommodation device is designed to provide stabiIity between the flexion and extension movements of the fingers. When the hand lS activated and touches an object, a force transducer pIaced on the fingers tip, encreases by feedback the torque in the DC motor through gain control of the power amplifier. The control signal which sets the actuator motion (DC achieved by taking the difference between signals from the motor) is remaining forearm muscIes. That difference also commands direct (fIexion) or reverse (extension) DC motor motion Mestrado Engenharia Biomédica Mestre em Engenharia Elétrica

Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP) Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) Os sistemas atuais de diagnóstico por imagem de ultrassom (US) baseados na transmissão de ondas planas são capazes de formar imagens em elevadas taxas de atualização e tornando simples e não invasivos procedimentos antes complexos e de considerável risco. A maioria dos sistemas de US convencionais utilizam a técnica de Delay and Sum (DAS), por sua fácil implementação e baixo custo computacional, entretanto oferecem imagens de baixa qualidade. Técnicas de beamformer adaptativos são capazes de reconstruir imagens com alta resolução e contraste, porém com implementação complexa e alto custo de processamento. Neste trabalho, sugere-se o uso das técnicas adaptativas de Minimum Variance (MV), Generalized Sidelobe Canceler (GSC) e Eigenspace Generalized Sidelobe Canceler (EGSC) baseadas em ondas planas e combinadas com Sparse Arrays com objetivo de avaliar a eficiência destes métodos com a diminuição do número de elementos do transdutor ativos na recepção e, consequentemente, diminuição na quantidade de dados gerados. Os testes dos métodos propostos foram realizados usando um conjunto de dados simulados, dados reais a partir de aquisições em um phantom mimetizador de tecidos biológicos de US e dados coletados in vivo. Os testes foram realizados com 128 elementos para transmissão e 128, 65, 44 e 23 elementos distribuídos esparsamente na recepção. A avaliação de desempenho foi realizada usando as métricas Full Width at Half Maximum (FWHM) para a verificação das resoluções lateral/axial e a razão de contraste (CNR). Os resultados mostraram que as imagens geradas pelo método proposto, com número reduzido de elementos ativos na recepção, foram próximas às fornecidas pelo DAS em termos de resoluções espaciais e contraste, indicando que os métodos de beamformes adaptativos combinados com sparse arrays propostos são adequados para formação de imagens de US. The modern diagnosis ultrasound systems (US) based on the transmission of plane waves are capable to generate images with elevated frame rates allowing sophisticated exams and making some previously complex and risky procedures simple and non-invasive. The majority of US systems use the Delay and Sum (DAS) technique due to its easy implementation and low computational cost, although they provide low quality images. Adaptive beamformer techniques are capable of reconstructing images with elevate resolution and contrast, but with complex implementation and high processing cost. In this work is suggested the use of adaptive techniques such as Minimum Variance (MV), Generalized Sidelobe Canceler (GSC) and Eigenspace Generalized Sidelobe Canceler (EGSC) based on plane waves and combined with Sparse Arrays to evaluate the efficiency of these methods with decrease in the number of active elements of the transducer on reception, and consequent decrease in the amount of data generated. The evaluation of the proposed methods was performed using: a simulated dataset; actual data from acquisitions on an ultrasound biological tissue mimic phantom; and data collected in vivo. The tests were performed with 128 elements for transmission and 128, 65, 44 and 23 elements sparsely distributed at reception. Performance evaluation metrics have been done using the Full Width at Half Maximum (FWHM) for the verification of lateral/axial resolutions and the contrast ratio (CNR). The results showed that the images generated by the proposed method, with reduced number of active elements at reception, were close to those provided by the DAS in terms of spatial resolutions and contrast, indicating that the adaptive beamform methods combined with proposed sparse arrays are suitable for B-mode images reconstruction.

A impossibilidade de se comunicar com os outros faz com que as pessoas tenham limitações ou dificuldades só minimizadas com o uso de tecnologias assistivas. Visando proporcionar meios efetivos de comunicação para as pessoas, os pesquisadores da área de Comunicação Alternativa e Ampliada (CAA) estudam e desenvolvem novos métodos e tecnologias. Assim sendo, esta pesquisa tem por objetivo geral desenvolver uma prancha de comunicação por figuras com predição de palavras, a fim de acelerar a seleção de informação e minimizar o esforço do usuário para efetivar a comunicação. O software desenvolvido possui 2000 figuras focadas na cultura brasileira, roda em computadores com Windows 8.1 e versões superiores e também em Smartphones e Tablets com Android 7.0 e versões superiores. Com características singulares em relação aos demais aplicativos gratuitos de CAA disponíveis no Brasil, a Nova Prancha Livre de Comunicação – AMPLISOFT conta com um algoritmo de predição de palavras desenvolvido com base nos Modelos Ocultos de Markov (HMM), o algoritmo (HMM) desenvolvido para uso com nova prancha de comunicação é responsável por filtrar as próximas palavras e gerar uma lista ordenada com base na probabilidade de cada palavra ser selecionada, e realizar a associação das palavras preditas com as figuras do dicionário de figuras. O software da prancha de comunicação exibe as imagens preditas pelo algoritmo distribuindo um total de 12 imagens por prancha, em casos onde são retornados mais de 12 elementos preditos é gerada uma sequencia de pranchas. A associação do algoritmo de predição de palavras HMM ao novo software de CAA propicia ao usuário e ao interlocutor uma experiência única, pois a aplicação foi desenvolvida com foco nas necessidades do usuário deficiente brasileiro. Por este motivo, esta Nova Prancha Livre de Comunicação – AMPLISOFT é flexível quanto à forma de uso e quanto ao contexto em que se deseja trabalhar, tendo em vista que possibilita que sejam utilizados diferentes textos como base para predição das imagens. E a seleção das imagens e expressões pelo usuário pode ser realizada utilizando a técnica de varredura entre linhas e colunas ou com a navegação manual. Ambas as opções são configuráveis no aplicativo, levando em consideração o texto corpus carregado ou selecionado pelo interlocutor. Após a seleção das figuras, o usuário tem também a opção de exteriorizar o conteúdo em forma de áudio, tornando a comunicação mais natural. Os resultados obtidos nos testes de bancada e nos ensaios in vivo com o algoritmo e a Prancha desenvolvida nesta pesquisa, mostram que o uso do algoritmo de predição de palavras associado a predição de figuras diminuí consideravelmente a dificuldade na localização das figuras desejadas para seleção na prancha de comunicação, melhorando a eficiência na criação de mensagens e reduzindo o tempo necessário para localização das figuras. Com ela, brasileiros com necessidades complexas de comunicação podem relacionar-se com outras pessoas de uma forma interativa e intensiva. The inability to communicate with others means that people can only prevent and hinder the use of assistive technologies. In order to provide effective means of communication for these people, researchers on Alternative and Augmentative Communication (AAC) field investigate and develop new methods and technologies. Thus, in this research, we aim to develop a pictures-based communication board using word prediction to speed up information selection and minimize the user's effort to communicate effectively. The developed software has 2000 figures focused on the Brazilian culture, runs on computers running Windows 8.1 and higher versions and also smartphones and tablets running Android 7.0 and higher. With exclusive features over other free AAC applications available in Brazil, New Free Communication Board - AMPLISOFT implements a word prediction algorithm developed based on Markov's Hidden Models (Markov's Hidden Models - HMM). It is pointed by the literature as one of the most indicated word prediction techniques. A combination of the HMM word prediction algorithm and the new AAC software provides a unique experience for the user and interlocutors because it was specially designed for disabled Brazilian. For this reason, the new free communication board is flexible as to its form of use and the context in which it is intended to work. It allows different texts to be used as a basis for images prediction. And the selection of user images and expressions can be performed applying row and column scanning technique or with manual navigation. Both options are configurable in the software taking into account the corpus loaded or selected by the interlocutor. After selecting the pictures, the user also has the option of presenting the content in audio mode, thus facilitating communication. The results obtained from the tests performed on the development bench, and also the in vivo tests of the developed board, clearly evidence of the ease of use and efficiency in creating messages that can be externalized in audio form. With this application, Brazilians with severe communication difficulties can be in relation with others in an interactive and intensive way.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior O eletrocardiograma (ECG) é considerado um dos métodos mais importantes de assistência diagnóstica no domínio cardiovascular clínico em vista ao crescente número de cardiopatias. Com a expansão da aquisição de exames ECG, fez-se necessário o desenvolvimento de algoritmos para automatizar a análise do sinal ECG, reduzindo o tempo de laudo pelos especialistas. Neste contexto, o presente trabalho propõe um método de detecção automática dos picos R baseado em vetorcardiograma para traçados curtos de 12 derivações. Esse algoritmo, denominado Vectordet, considera as limitações de um sistema de saúde, tais como excesso de ruídos, diversidades patológicas e recursos computacionais limitados. Esse cenário clínico é representado pelo banco de dados de derivações padrões do St. Petersburg Institute of Cardiological Technics 12-lead Arrhythmia Database. O desempenho do Vectordet é comparado com as referências Pan-Tompkins e Wavedet, algoritmos de detecção de pico R de derivação a derivação. Perante a distinta capacidade de detecção em cada derivação dessas duas referências, uma regra de múltiplas derivações, denominada Single Lead Rule, foi avaliada para ponderar a detecção de diferentes entradas. A avaliação da performance dos algoritmos se restringe as métricas de sensibilidade (Se), preditividade positiva (P+) e tempo de processamento (Tp), apesar de serem apresentados o erro RMS, a especificidade e a acurácia. Assim, os resultados obtidos para o algoritmo proposto são Se = 99,30%, P+ = 99,15% e Tp = 0,001 s por exame de 10 s. Com base nos algoritmos de referência, o Vectordet assegura detecção de picos R com desempenho estatisticamente superior ao Wavedet e custo computacional 25 e 3700 vezes mais rápido do que Pan-Tompkins e Wavedet, respectivamente. The electrocardiogram (ECG) is considered one of the most important diagnosis assistance methods in the cardiovascular clinical area. With the expansion of the ECG exam acquisition, it has become necessary to develop algorithms for automating the ECG signal analysis, reducing the medical report time. In this context, the objective of this research is the development of an algorithm for automatic detection of R peaks on short 12-leads ECG excerpt based on vectorcardiogram. This algorithm, named Vectordet, considers the health systems limitations, which are the excessive noise level, diverse pathologies and limited computational resources. This case scenario is represented by St. Petersburg Institute of Cardiological Technics 12-lead Arrhythmia Database. The Vectordet performance is compared with the references Pan-Tompkins and Wavedet, which are single lead R peak detection algorithms. Before the distinct capacity in each lead detection of these two references, a multiple leads rule, called Single Lead Rule, was studied for weighting different input detections. The algorithms performances evaluation is restricted to the metrics of sensitivity (Se), positive predictivity (P+) and processing time (Tp), although it is presented the RMS error, specificity and accuracy. Thereby, the results obtained in the proposed algorithm are Se = 99.30%, P+ = 99.15% and a Tp = 0.001 s for each 10-s exam. From the reference algorithms, Vectordet ensures an R peak detection with a performance statistically superior to Wavedet and a computational cost 25 and 3700 times faster than Pan-Tompkins and Wavedet, respectively.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) A exposição à radiação natural está presente nos ambientes e há normas e regulamentações que limitam concentração e dose relativas. O rádio é encontrado em rochas, solo, água e minerais, sendo um elemento importante relacionado à exposição humana. O radônio se apresenta na forma gasosa, possuindo assim maior mobilidade. Há uma relação importante entre a exposição ao radônio e o câncer de pulmão, sendo que o radônio é considerado a segunda causa deste tipo de câncer. As doses relativas à radiação gama também contribuem para a exposição à radiação, mas no Brasil não existem normas específicas que regulamentem os limites de exposição à radiação gama natural. O objetivo desta pesquisa é avaliar a radioatividade natural na região do manancial da APA Passaúna em Campo Largo/RMC, por meio da verificação das concentrações de rádio e radônio em águas e solo da região e das doses relativas à radiação gama natural presentes na interface solo atmosfera na região. Foram feitas medições gama ambiental na região, bem como foi feito o monitoramento de radônio e rádio em águas e solo. Devido à meia-vida de 1600 anos do rádio, o equilíbrio secular entre este isótopo e o radônio foi utilizado para determinação de concentração de rádio nas amostras de água. Os valores mais expressivos dos espectros das medições gama foram utilizados como direcionadores das áreas de interesse em monitoramento de rádio e radônio. Os resultados das medidas de espectrometria gama ambiental da região indicaram valores que ficaram na faixa de 0,052 até 0,204 µSv/h, os quais estão abaixo do limite para a população em geral, de 10 mSv/a, inclusive se considerados os erros correlatos. Os valores de concentração de radônio nas amostras de água de poço foram de 6,16 ± 0,06 e de 2,18 ± 0,03 Bq/L, valores que estão acima do limite estabelecido de 0,5 Bq/L, porém após atingir o de equilíbrio secular seus valores foram de 0,16 ± 0,02 e 0,23 ± 0,02 Bq/L, ambas dentro dos limites Tanto as amostras retiradas da represa do Passaúna, quanto as amostras dos lagos secundários analisados apresentam valores de concentração de rádio dentro dos limites, 0,395 ± 0,031 Bq/L; 0,220 ± 0,046 e 0,234 ± 0,020 , respectivamente. A concentração de Rn no solo variou de 9.200 ± 800 à 112.000 ± 14.000 Bq/m³. Os resultados mostraram que não há uma relação clara entre os valores mais altos de dose com os valores mais altos da concentração de rádio e radônio. A pesquisa desenvolvida serve como referência na contribuição com dados sobre a radioatividade natural. Exposure to natural radiation is present in environments and there are regulations that limit relative concentration and dose. Radium is present in rocks, soil, water and minerals and is an important element related to human exposure. Radon is in gaseous form, thus having greater mobility. There is an important relationship between radon exposure and lung cancer, and radon is considered the second cause of this cancer. Gamma radiation dose also contribute to radiation exposure, but there are no specific regulamentation governing exposure limits for natural gamma radiation in Brazil. The objective of this research is to evaluate the natural radioactivity in the region of the APA Passaúna spring in Campo Largo / RMC, by measuring the radium and radon concentration in water and soil of the region and the dose related to the natural gamma radiation present at the soil interface atmosphere in the area. Environmental gamma measurements were made in the region, as well as radon and radium monitoring in water and soil. Due to the 1600-year half-life of radium, the secular equilibrium between this isotope and radon was used to determine radium concentration in water samples. The most significant values of the gamma measurement spectrum were used to focus to the areas of interest in radium and radon monitoring. The results of the environmental gamma spectrometry measurements indicated values that ranged from 0.052 to 0.204 µSv/h, which are below the general population limit of 10 mSv/y, even considering the correlated errors. Radon concentration values in well water samples were 6.16 ± 0.06 and 2.18 ± 0.03 Bq/L, values that are above of the established limit of 0.5 Bq/L, but after reaching the secular equilibrium their values were 0.16 ± 0.02 and 0.23 ± 0.02 Bq/L, both within the limits. Both samples taken from the Passaúna dam and samples from secondary lakes analyzed present radium concentration values within the range, 0.395 ± 0.031 Bq/L; 0.220 ± 0.046 and 0.234 ± 0.020; respectively. The concentration of Rn in the soil ranged from 9,200 ± 800 to 112,000 ± 14,000 Bq/m³. The results evidenciate that there is no clear relationship between the highest dose values and the highest radon and radon concentration values. The research developed serves as a reference in contributing with data on natural radioactivity.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) O modelo canino é indicado para aplicações translacionais com humanos, devido à alta incidência de tumores espontâneos, exposição aos mesmos fatores ambientais e porque o desenvolvimento da doença apresenta características muito similares. Portanto, é possível presumir que as alterações estruturais observadas no mapeamento de tumores caninos podem ser comparadas ao câncer humano. O espalhamento de raios X em médio ângulo (WAXS) fornece informações a respeito na organização molecular dos tecidos, que podem contribuir para o entendimento da infiltração de tumores, levando a diagnósticos precisos e técnicas terapêuticas mais eficazes. O objetivo desse trabalho foi mapear as características estruturais de tecidos adjacentes a tumores mamários caninos, benignos e malignos, a fim de se determinar a abrangência de alterações estruturais, utilizando a microdifração de raios X em médio ângulo. Cinco amostras foram investigadas, incluindo um adenoma simples, um adenoma policístico, um carcinoma sólido e dois adenocarcinomas. Foram conservadas em formalina em temperatura ambiente e cobertas com uma fina camada de filme \textit{Kapton} durante as medidas. Em seguida, as amostras foram liofilizadas e novamente submetidas ao experimento, a fim de se determinar a influência da água no processo de espalhamento elástico. Foi utilizado um difractômetro D8 Discover da Bruker, com uma fonte de microfoco de cobre (Ka = 8,04 keV) e um detector de área Vantec 500. O momento transferido analisado foi de 5,8 nm-1a 41,3 nm-1com passos de 0,005º para as amostras fixadas em formalina e 8,7 nm-1a 39,1 nm-1, com passos de 0,01º para as liofilizadas, ambos com 600 segundos de exposição por passo. Fatores de correção relacionados à atenuação pela própria amostra e contribuições espúrias foram aplicados. Regiões de tecido fibroglandular apresentaram um pico principal em torno de q = 19,8 nm-1, associado à distância entre moléculas de água vizinhas. Um pico menos intenso em q = 30 nm-1também é observado, tanto nos perfis predominantemente glandulares quanto nos adiposos, e pode corresponder à conexão de hidroxilas entre moléculas de água ou ao espalhamento harmônico do pico de ácidos graxos. Tecidos adiposos apresentaram um pico mais estreito em torno de q = 13,8 nm-1, correspondente ao espaçamento da cadeia de ácidos graxos. Foi possível concluir que diferentes pontos de uma mesma amostra apresentaram perfis bastante variados, provando o quão heterogêneos são os tecidos ao redor do tumor. A redução da intensidade nas medidas pós-liofilização foi variada de ponto para ponto, mostrando que a perda de água é proporcional à quantia de tecido fibroglandular na região. A supressão do pico em q = 19,8 nm-1nas amostras liofilizadas comprova a relação deste com as moléculas de água. Canine mammary tumors have been suggested as a model to study humans due to its high incidence rates, exposure to the same environmental factors and because both present similar development characteristics. Therefore, it is possible to assume that structural changes found in canine tumor monitoring can be extended to human cancer. Wide-angle X-ray scattering (WAXS) provides information regarding the molecular organization of tissues, which can increase the understanding of cancer infiltration and thus aid in its diagnosis and treatment. The purpose of this study was to map the structural changes in canine mammary tissues surrounding benign and malign tumors, using X-ray microdiffraction. Five samples were investigated, including simple and polycystic adenoma, solid carcinoma and two adenocarcinomas. These were stored in formalin at room temperature and covered with a thin layer of Kapton film during the experiment. After measuring five points in each sample, these were lyophilized, in order to study the influence of water in the scattering process. Measurements were carried out in a D8 Discover Bruker Diffractometer, with a microfocus source (Ka = 8.04 keV), and a 2D Vantec 500 detector. The momentum transfer ranged from 5.8 nm-1 to 41.3 nm-1, with steps of 0.005º for samples fixed in formalin, and from 8.7 nm-1 to 39.1 nm-1, with 0.01º steps for the lyophilized ones, both with 600 seconds of exposition per step. Correction factors related to self-attenuation in the sample and external contributions were applied. Regions of glandular tissue peaked at q = 19.8 nm-1, which is related to the distance between oxygen particles in neighboring water molecules. A less intense peak around q = 30.0 nm-1 is also noticeable, both in glandular and adipose tissues, and can be related either to the connection of hydroxyl groups between water molecules or to the harmonic scattering of the fatty acids’ peak. Adipose tissue presented a narrower peak at q = 13.9 nm-1, consistent with the fatty acids chain. In conclusion, the analyzed spots presented very different profiles, proving how heterogeneous the tumoral sample is. By analyzing the lyophilized samples, it is observed that points containing more fibroglandular tissue lose more hydric content than others. In these samples the peak q = 19.8 nm-1 was supressed, reinforcing its link to water molecules.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) A expectativa de vida canina cresceu significativamente na última década. Como consequência, observou-se um aumento no aparecimento de doenças relacionadas à idade, como as neoplasias. Para as cadelas, neoplasias mamárias são o tipo de câncer mais comum, e aproximadamente 50% delas são malignas. Uma vez que os tumores são causados por alterações químicas e físicas nas células, estudos que caracterizem essas anormalidades são essenciais. A fluorescência de raios X (XRF) é uma das técnicas mais utilizadas para determinar a composição elementar dos tecidos. A técnica de espalhamento Compton, por sua vez, permite o cálculo da densidade eletrônica das amostras, fornecendo informações sobre a matriz tecidual. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi estudar as variações nas concentrações de elementos-traço (Fe, Cu e Zn) e densidade eletrônica, em amostras de tecido mamário canino normais e neoplásicos, combinando técnicas de XRF e espalhamento Compton. Inicialmente, foram realizadas simulações computacionais visando a otimização das condições experimentais. Após as simulações, treze amostras foram analisadas no Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW), utilizando um arranjo de fluorescência de raios X por dispersão de energia (ED-XRF), para se obter simultaneamente as concentrações dos elementos-traço e as densidades eletrônicas das amostras. Outras sete amostras foram analisadas no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), em dois experimentos separados. Primeiramente, aplicou-se a técnica de microfluorescência de raios X (µ-XRF) para mapear a distribuição espacial de Fe, Cu e Zn ao redor dos tumores. Em seguida, medições de espalhamento Compton foram feitas em pontos selecionados das amostras, com o intuito de se obter valores de densidade eletrônica nesses pontos. Os resultados das simulações permitiram otimizar as condições experimentais, proporcionando um melhor uso do tempo de feixe para os experimentos realizados no LNLS. Os resultados obtidos nos experimentos com o arranjo de ED-XRF, apesar das flutuações percentuais, serviram como base para uma estimativa dos valores de concentração de Cu e Zn e de densidade eletrônica das amostras. Os experimentos de µ-XRF forneceram mapas com as distribuições espaciais dos elementos Fe, Cu e Zn ao redor dos tumores, que foram comparados aos laudos das lâminas histológicas e aos valores de densidade eletrônica encontrados no experimento de espalhamento Compton. Observou-se uma concentração elevada do elemento Cu em uma amostra de tumor benigno (adenoma simples), e aumento de Fe em regiões próximas a tumores, e o Zn estava distribuído de maneira homogênea em grande parte das amostras. Quanto às densidades eletrônicas, verificou-se concordância com outros trabalhos presentes na literatura, com valores mais altos em regiões tumorais, e menores nas áreas de tecido adiposo. Dessa forma, observa-se que a combinação das técnicas de XRF e espalhamento Compton é uma forma eficaz de se obter informações complementares em estudos com tumores mamários caninos. Canine life expectancy has increased significantly in the last decade. Consequently, there was a higher incidence of age-related diseases, such as neoplasms. For female dogs, breast neoplasms are the most common type of cancer, and approximately 50% of them are malignant. Once tumors are caused by chemical and physical changes in the cell, studies that characterize these abnormalities are essential. X-Ray Fluorescence (XRF) is one the most common technique used for determining the elemental composition of tissues. The Compton scattering technique, on the other hand, allows determining the electron density of samples, providing information about the tissue matrix. In this sense, the objective of this work was to study the variations in trace elements (Fe, Cu and Zn) concentration and electron density, in normal and neoplastic canine mammary tissues, combining XRF and Compton scattering techniques. Initially, computational simulations were carried out aiming the optimization of the experimental conditions. After the simulations, thirteen samples were analyzed at the Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW), using an energy dispersive X-ray fluorescence (ED-XRF) arrangement, to obtain the trace elements concentrations and the electron densities of the samples, simultaneously. Another seven samples were analyzed at the Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), in two separate experiments. First, the micro X-ray fluorescence (µ-XRF) technique was applied for mapping the spatial distribution of Fe, Cu and Zn around the tumors. Then, the Compton scattering measurements were performed at selected points of the samples, in order to obtain values of electron density at these points. The simulations results optimized the experimental conditions, providing a better use of the beam time for the experiments carried out at the LNLS. The results obtained in the experiments with the ED-XRF arrangement, despite the percentage fluctuations, served as the basis for an estimation of the concentration values of Cu and Zn and the sample's electron densities. The µ-XRF experiments provided maps with the spatial distributions of Fe, Cu and Zn around the tumors, which were compared to the histological slides and the electron density values found in the Compton scattering experiment. A higher concentration of Cu was observed in a benign tumor sample (simple adenoma), and increased Fe in regions close to tumors, and Zn was homogeneously distributed in most of the samples. Regarding the values of electron density, there was agreement with other works present in the literature, with higher values in tumor regions, and smaller in the areas of adipose tissue. Therefore, it is observed that the combination of XRF and Compton scattering techniques is an effective way for obtaining complementary information in studies with canine mammary tumors.

Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Os nebulizadores pneumáticos e ultrassônicos são cada vez mais utilizados por crianças, idosos ou doentes crônicos, devido à facilidade com que estes meios entregam os fármacos através de uma suspensão em aerossol. A escolha de nebulizadores está relacionada à capacidade desses equipamentos de realizar a entrega de fármacos de forma localizada no trato respiratório, propiciando uma maior eficiência da absorção através do pulmão. O presente trabalho tem como objetivo caracterizar os diâmetros das gotículas por faixas de “partículas respiráveis” geradas por uma amostra de nebulizadores comercializados no mercado brasileiro, utilizando a técnica de incidência laminar direta (ILD). Foram tomados como amostra seis (6) nebulizadores de marcas diferentes, sendo 4 pneumáticos e 2 ultrassônicos. No procedimento de nebulização as imagens das gotículas aero dispersas foram capturadas através da técnica ILD (Incidência Laminar Direta) que consiste em uma câmera digital de alta velocidade acoplada a um microscópio invertido tendo as imagens capturadas processadas por um software em ambiente MATLAB® para a caracterização automatizada das faixas de diâmetro das gotículas aero dispersas geradas no processo de nebulização. Foram elaborados histogramas de distribuição do diâmetro das gotículas dos seis nebulizadores pesquisados enfatizando a faixa das gotículas respiráveis, i.e., diâmetros compreendidos entre 1,0-5,0 µm. Os resultados atestaram que cada nebulizador tem uma característica própria de entrega da suspensão aerodinâmica no processo de nebulização. Esta característica está intimamente relacionada na capacidade dos mesmos em gerar gotículas na faixa classificada como respiráveis. Os resultados das medidas apontam para uma outra forma de classificação dos nebulizadores tendo por base o critério anteriormente citado. Devido às características próprias de cada nebulizador em gerar a nuvem aerodinâmica, torna-se plausível o desenvolvimento futuro de um protocolo de avaliação mais abrangente, tendo por base a entrega de gotículas na faixa ideal, proporcionando um melhor balizamento da eficiência dos nebulizadores domésticos na administração de fármacos por inalação. Pneumatic and ultrasonic nebulizers are increasingly used by children, the elderly, or the chronically ill, because of the ease with which these devices deliver the drugs through an aerosol suspension. The choice of nebulizers is related to the ability of these devices to perform the delivery of drugs in a localized way in the respiratory tract, providing a greater efficiency of absorption through the lung. The aim of the present work is to characterize the diameters of the micro droplets by bands of "breathable particles" generated by a sample of commercial nebulizers commercialized in the Brazilian market, using the technique of direct laminar incidence (ILD).Six (6) nebulizers of different marks were taken as samples, being 4 pneumatic and 2 ultrasonic. In the nebulization procedure the images of the dispersed aero micro droplets were captured through the ILD (Direct Laminar Incidence) technique consisting of a high-speed digital camera coupled to an inverted microscope and the captured images processed by software in an environment MATLAB® for the automated characterization of the diameter bands of the dispersed aero micro droplets generated in the nebulization process. Histograms of the micro droplet diameter distribution of the six nebulizers surveyed were developed emphasizing the range of breathable micro droplets, i.e., diameters ranging from 1.0-5.0 µm. The results attest that each nebulizer has its own characteristic of delivering the aerodynamic suspension in the nebulization process. This feature is closely related in their ability to generate micro droplets in the range classified as breathable. The results of the measurements point to another way of classifying nebulizers based on the criterion previously mentioned. Due to the haracteristics of each nebulizer in generating the aerodynamic cloud, it becomes plausible the future development of a more comprehensive evaluation protocol, based on the delivery of micro droplets in the ideal range, providing a better marking of the efficiency of the domestic nebulizers in the administration of drugs by inhalation.

O uso da tecnologia de impressão 3D vem crescendo exponencialmente em várias áreas da medicina incluindo a cirurgia ortopédica. A tecnologia de impressão 3D utiliza recursos computacionais como programas em ambiente CAD (Computer Aided Design) e CAM (Computer Aided Manufacturing) que permitem a segmentação e modelagem dos ossos e implantes (materiais de osteossíntese e próteses). Para isto se utiliza exames de imagens como a tomografia computadorizada (TC) que possibilita a reconstrução volumétrica tridimensional do objeto a ser estudado. Desta forma é possível a realização de um estudo da arquitetura e geometria óssea principalmente de locais de anatomia complexa como as articulações, pelve e coluna vertebral. Além disto, permite a realização de planejamento cirúrgico virtual em ambiente CAD para programação como por exemplo de redução de fratura, osteotomia, posicionamento e escolha do tipo e tamanho mais adequado de material de osteossíntese ou prótese. Esta tecnologia possibilita a impressão de modelos anatômicos em escala real utilizando termoplásticos que podem ser utilizados em simulações cirúrgicas para treinamento operatório e escolha do posicionamento do material de implante no local mais adequado seguindo o planejamento cirúrgico virtual. Os objetivos deste estudo foram: Avaliar a acurácia da impressão do modelo anatômico 3D a partir de imagens de TC, avaliando os parâmetros de aquisição das imagens do exame; Produzir, utilizando programas computacionais em ambiente CAD, um modelo anatômico virtual 3D; Produzir e analisar o modelo anatômico 3D impresso com a tecnologia FDM de manufatura aditiva e avaliar o protocolo proposto de planejamento cirúrgico baseado na utilização de modelo anatômico virtual e físico em um estudo de caso de pseudoartrose de fratura coronal do côndilo femoral. Conclusão: A utilização de modelo anatômico virtual e impresso 3D, utilizando a tecnologia de manufatura aditiva FDM e como termoplástico o ABS, mostrou-se eficaz e útil no planejamento e na realização do tratamento cirúrgico da pseudoartrose de fratura coronal do côndilo femoral. The use of 3D printing technology has been growing exponentially in several areas of medicine including orthopedic surgery. 3D printing technology uses computational resources such as Computer Aided Design (CAD) and Computer Aided Manufacturing (CAM) programs that allow the segmentation and modeling of bones and implants (osteosynthesis materials and prostheses). For this, we use image exams such as computed tomography (CT) that allows the three-dimensional volumetric reconstruction of the object to be studied. In this way it is possible to perform a study the architecture and bone geometry mainly of sites of complex anatomy such as joints, pelvis and spine. In addition, it allows the accomplishment of virtual surgical planning in a CAD environment for programming such as fracture reduction, osteotomy, positioning and choice of the most appropriate type and size of osteosynthesis or prosthesis material. This technology makes it possible to print anatomical models in real scale using thermoplastics that can be used in surgical simulations for operative training and to choose the positioning of the implant material in the most appropriate place following the virtual surgical planning. The objectives of this study were: To evaluate the accuracy of 3D anatomical model printing from CT images, evaluating the acquisition parameters of the images of the exam; To produce, using computer programs in CAD environment, a 3D virtual anatomical model; Produce and analyze the 3D anatomical model printed with the FDM technology of additive manufacture and evaluate the proposed protocol of surgical planning based on the use of virtual and physical anatomical model in a case study of nonunion of the coronal fracture of the femoral condyle. Conclusion: The use of 3D virtual and printed anatomical model using the FDM additive manufacturing technology and ABS as thermoplastic was shown to be effective and useful in planning and performing the surgical treatment of nonunion of the coronal fracture of the femoral condyle.

A utilização do ultrassom voltado para a caracterização de materiais tem sido aplicada com resultados satisfatórios desde a década de 50. Tal sucesso se justifica por apresentar característica não invasiva e não ionizante, além do seu baixo custo de implementação quando comparada a outras técnicas. A presente pesquisa apresenta o desenvolvimento de um sistema de varredura para aquisição e processamento de sinais ultrassônicos para caracterização de meios biológicos através da utilização dos parâmetros de atenuação em banda larga (BUA) e a atenuação específica das ondas ultrassônicas. O hardware do sistema é composto por fontes chaveadas, drivers de potência para o acionamento dos motores de passo e posicionamento dos transdutores e por um sistema eletrônico microcontrolado, responsável pela aquisição dos sinais de ultrassom. Os testes para validação do sistema utilizaram o método de medição transmissão-recepção do sinal ultrassônico, sendo realizados em um tanque acústico. Com o objetivo de caracterizar um meio biológico in-vitro utilizou-se dois phantoms de ultrassom para a simulação de uma estrutura óssea normal com atenuação de 75 ± 5 dB/MHz (modelo CIRS 06301) e outra de estrutura óssea osteoporótica com atenuação de 50 ± 5 dB/MHz (modelo CIRS 06302). Os resultados obtidos utilizando-se o sistema de varredura foram de 74,58 ± 12,99 dB/MHz para o phantom que simula tecido ósseo normal e 57,42 ± 3,61 dB/MHz para o phantom quesimula tecido osteoporótico, com erros percentuais para os valores médios de BUA de 0,56 % e -14,84 %, respectivamente, indicando que o sistema de varredura pode ser utilizado na área de caracterização de materiais por ultrassom como, por exemplo, no auxílio à identificação do risco de fraturas devido à osteoporose. The use of ultrasound for material characterization has been applied with satisfactory results since the 50's. Such success is justified by its non-invasive and non-ionizing characteristics, as well as its low implementation cost when compared to other techniques. This research presents the development of a scanning system for the acquisition and processing of ultrasonic signals for the characterization of biological media through the use of the Broadband Ultrasound Attenuation (BUA) and the Specific Attenuation of the ultrasonic waves. The system hardware consists of switched sources, power drivers for driving the step motors and positioning of the transducers, and a microcontrolled electronic system responsible for the acquisition of ultrasound signals. The tests to validate the system used the transmission-reception method of the ultrasonic signal, being done in an acoustic tank. In order to characterize an in vitro biological medium, two ultrasound phantoms were used to simulate a normal bone structure with attenuation of 75 ± 5 dB/MHz (model CIRS 06301) and an osteoporotic one, with attenuation of 50 ± 5 dB/MHz (model CIRS 06302). The obtained results using the scanning system were 74.58 ± 12.99 dB/MHz for the CIRS 06301 phantom (normal bone structure) and 57.42 ± 3.61 dB/MHz for the CIRS 06302 phantom (osteoporotic bone structure), with percentage errors for the BUA mean values of 0.56 % and -14.84 %, respectively, indicating that the developed scanning system may be used in the material characterization area, such as to predict the risk of fractures due to osteoporosis.

O envelhecimento é progressivo, seus efeitos no sistema respiratório são alterações na composição dos tecidos conjuntivos do pulmão influenciando na complacência torácica e na complacência pulmonar. O Powerbreathe® K5 é utilizado para o treino dos músculos inspiratórios, com ajuste de resistência adequando ao nível da musculatura inspiratória a ser treinada. O método Pilates promove o reequilíbrio muscular com exercícios que dão ênfase ao powerhouse. O objetivo do estudo foi analisar a influência do treino muscular inspiratório combinado com o método Pilates na função pulmonar em mulheres idosas. Participaram do estudo, indivíduos com 60 anos ou mais de idade, mulheres ativas, sem fraturas recentes e sem uso de dispositivos para a marcha. Foram randomizadas e divididas em Grupo Pilates com treinamento respiratório (n=11), um grupo com o método Pilates (n= 11) e um grupo controle (n=9). Antes e após a intervenção, os procedimentos avaliativos foram: espirometria, manovacuometria, teste de caminhada de 6 minutos, abdominal Curl Up Test e variáveis pulmonares. O protocolo mostrou que houve um incremento na pressão inspiratória máxima e nas forças pulmonares (p 0,05). Os resultados desse estudo sugerem que o treinamento muscular inspiratório associado com o método Pilates promovem um incremento na função pulmonar e no condicionamento físico de pacientes idosos. Aging is progressive, its effects on the respiratory system are changes in the composition of the connective tissues of the lung influencing the thoracic compliance and lung compliance. Powerbreathe® K5 is used for the inspiratory muscle training, with resistance adapted to the level of the inspiratory muscles to be trained. The Pilates method promotes muscle rebalancing exercises that emphasize the powerhouse. The aim of this study was to evaluate the influence of inspiratory muscle training combined with the Pilates method on lung function in elderly women. The participants were sixty-years-old or more, active women, no recent fractures and not users of gait devices. They were randomized and divided into a Pilates Group with Inspiratory Training (n = 11), a Group with the Pilates method (n = 11) and a control group (n = 9). Pre and post twenty intervention with evaluation procedures: spirometry, manovacuometry, six-minute walk test, abdominal Curl Up Test, pulmonary variables. The protocol showed an increase in maximal inspiratory muscle strength, pressure and power pulmonary (p 0,05). The results of this study suggest inspiratory muscle training associated with the Pilates method provides an improvement in lung function and physical conditioning of patients elderly.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Em radiodiagnósticos, tais como em mamografias, é comum considerar que a radiação espalhada seja um problema, pois degrada o contraste da imagem. Porém, estudos recentes mostraram que é possível identificar a presença de anormalidades num tecido biológico, a partir da distribuição angular dos fótons espalhados (perfil de espalhamento), que fornecem as informações detalhadas sobre a composição estrutural do tecido. No entanto, estudos de base deste tipo tem-se utilizado de simulação computacional, devido à dificuldades e limitações, tanto na obtenção, armazenamento e manipulação das amostras, quanto na instrumentação experimental, além de questões éticas envolvidas. Neste trabalho, foram simulados os perfis de espalhamento elástico, na região de ângulos intermediários, denominado WAXS (do inglês, Wide Angle X-ray Scattering), de tecidos mamários normais e patológicos, bem como de materiais equivalentes a tais tecidos, por fornecer informações sobre as estruturas responsáveis pelo espalhamento em nível molecular. Para a simulação computacional dos perfis de espalhamento foi utilizado o código Monte Carlo, com o auxílio do software MC-GPU. Seu diferencial em relação a outros códigos para simulação de perfis na região de WAXS é a possibilidade de inclusão dos fatores de forma medidos experimentalmente, que englobam a Função de Interferência Molecular, ao invés apenas dos fatores de forma calculados utilizando o Modelo Atômico Independente. Foram construídos dois phantoms virtuais em forma cilíndrica, com inserções cilíndricas internas contendo os seguintes materiais: tecido adiposo, tecido glandular, água, dimetilformamida, etanol, glicerol e nylon, compondo 27 combinações, com simulações específicas em cada uma. Estes materiais foram escolhidos por apresentar características de atenuação similares às dos tecidos mamários normais e patológicos na energia utilizada. Foi utilizado um feixe de fótons monoenergético (Kα-Cu = 8,54 keV) e um detector bidimensional. Os padrões de espalhamento obtidos foram integrados para obtenção dos perfis de espalhamento. Os resultados com os phantoms virtuais foram muito semelhantes aos reportados na literatura para cada um dos materiais puros inseridos nos phantoms. Assim, este trabalho demonstrou à possibilidade de inclusão dos fatores de forma experimentais de cada material, nas simulações dos perfis de espalhamento dos phantom de mama normal e patológica, obtendo resultados mais realísticos e catalogando os resultados de forma que possa ser utilizado como base de dados em trabalhos futuros. Portanto, ainda que preliminares, os resultados deste trabalho corroboram para a exploração de novas técnicas de imagem mamária baseadas no espalhamento elástico de raios X. In radiodiagnostics, such as mammograms, it is common to consider that scattered radiation is a problem because it degrades the contrast of the image. However, recent studies have shown that it is possible to identify the presence of abnormalities in a biological tissue, from the angular distribution of scattered photons (scattering profile), which provide detailed information on the structural composition of the tissue. Basic studies of this type have been used for computational simulation, due to the difficulties and limitations, both in obtaining, storing and manipulating the samples, as well as in the experimental instrumentation, besides the ethical issues involved. In this work, the elastic scattering profiles of normal and pathological mammary tissues, and the materials equivalent to these tissues, were simulated in the region of intermediate angles, called WAXS (Wide Angle X-ray Scattering). This structure responsible for scattering at the molecular level. For the computational simulation of the scattering profiles was used the Monte Carlo code, with the aid of the MC-GPU software. Its differential in relation to other codes for simulation of profiles in the WAXS region is the possibility of including experimentally measured form factors, which encompass the Molecular Interference Function, instead of only the form factors calculated using the Independent Atomic Model. Two cylindrical virtual phantoms were constructed with internal cylindrical inserts filled with the following materials: adipose tissue, glandular tissue, water, dimethylformamide, ethanol, glycerol and nylon, composing 27 combinations, with specific simulations in each one. These materials were chosen because they presented attenuation characteristics similar to the normal and pathological mammary tissues in the energy used. A monoenergetic photon beam (Kα-Cu = 8.54 keV) and a two-dimensional detector were used. The scattering patterns obtained were integrated to obtain the scattering profiles. The results with the virtual phantoms were very similar to those reported in the literature for each of the pure materials inserted in the phantoms. Thus, this work demonstrated the possibility of including the experimental form factors of each material in the simulations of the scattering profiles of the normal and pathological breast phantom, obtaining more realistic results and cataloging the results in a way that can be used as a database in future work. Therefore, although preliminary, the results of this work corroborate the exploration of new breast imaging techniques based on elastic X-ray scattering.

Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP) Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) Os sistemas de ultrassom para imagens médicas sempre estão em evolução. Na área de imagem Doppler, em que se pode observar o movimento do objeto, principalmente o fluxo sanguíneo, encontram-se algumas técnicas para obtenção de melhor qualidade de imagem. Os principais problemas da técnica Doppler são a complexidade e a quantidade de dados a serem processados para a formação das imagens. Este trabalho buscou avaliar dois métodos para processamento de imagens Doppler. Inicialmente, foram realizados estudos com o beamforming tradicional gerado pela plataforma de pesquisas ULTRA-ORS no laboratório de ultrassom. Após, foram realizados estudos com o equipamento Verasonics Vantage™ utilizando geração de onda de ultrassom planas, plane-wave, com um transdutor linear modelo L11-4v de 128 elementos. Os phantoms utilizados foram o CIRS Doppler String Phantom model 043 e o Doppler Flow Phantoms & Pumping Systems da ATS. Foram implementados algoritmos para reconstrução das imagens em modo B no Matlab® utilizando os métodos delay-and-sum e f-k migration, com a geração de imagens Doppler colorido e Power Doppler. Os dados para geração de imagem modo B com plane-wave foram adquiridos com variação de 1 a 75 ângulos, na faixa entre -8,88° e 8,88°, com passo de 0,24°. Os resultados obtidos com o f-k migration apresentaram maior resolução, com erros de 1,0 % e 0,8 % para as resoluções lateral e axial, respectivamente, enquanto o método DAS apresentou erros de 12,0 % para resolução lateral e 10,0 % para resolução axial. Para geração das imagens Doppler com plane-wave os dados foram adquiridos com variação de 1 a 21 ângulos, na faixa entre -15,0° e 15,0°, com passo de 1,5°. A estimação da velocidade através da técnica Doppler apresentou melhores resultados utilizando-se o método DAS, com erro de 8,3 %, enquanto o método f-k migration apresentou erro de 16,6 %. Analisando-se os resultados obtidos, foi possível verificar que a técnica plane-wave permite a geração de imagens com maior taxa de quadros por segundo do que os métodos tradicionais. Também pode se observar que o método f-k migration gera imagens de maior qualidade com menor número de ângulos de aquisição, cerca de 9 ângulos, porém possui pior desempenho para geração de imagens Doppler quando comparado ao DAS. The medical ultrasound equipment is always evolving. In the field of Doppler imaging, which object movement and mainly blood flow of vessels can be measured, there are some techniques to improve image quality. The main problems of the Doppler technique are the complexity and the amount of data to be processed for the image reconstruction. The aim of this work was to evaluate two methods for Doppler images processing. Initially, studies were carried out with the traditional beamforming technique, generated by the research platform ULTRA-ORS in the ultrasound laboratory. Then, with the Verasonics Vantage™ equipment, it was generated ultrasound plane waves with a linear transducer L11-4v of 128 elements. Two Doppler phantoms were used, the CIRS Doppler String Phantom model 043 and the Doppler Flow Phantoms & Pumping Systems from ATS. Algorithms for B mode image reconstruction were developed in Matlab® using the methods Delay-and-Sum and f-k Migration to generate Color Doppler and Power Doppler images. The B mode images with plane-wave were generated from the data acquired with 1 to 75 angles, ranging from -8.88° to 8.88° and 0.24º step. The f-k migration’s results presented higher resolutions than DAS method, with errors of 1.0 % and 0.8 % for lateral and axial resolutions, respectively, while the DAS method presented errors of 12.0 % for lateral resolution and 10.0 % for axial resolution. The data for color Doppler images with plane-wave generation were acquired with 1 to 21 angles, ranging from -15.0° to 15.0°and 1.5° step. The Doppler velocity estimation using the DAS method showed better results (error of 8.3 %) than the f-k migration (error of 16.6 %). Analyzing the obtained results, it was possible to see that the plane wave imaging technique allows the improvement of the frame-rate, being faster than traditional methods. Additionally, it was verified that f-k migration method produces images with better quality using less steering angles, approximately 9 angles, but it shows worse performance when generating Doppler images.

Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná Neste trabalho apresenta-se o projeto e a construção de um protótipo de câmara escura para o estudo e a realização de experiências baseadas nas emissões ultrafracas de fótons provenientes de amostras biológicas que tem demonstrado ser um campo promissor de pesquisas em áreas como a agricultura, meio ambiente e biomedicina, cujos estudos das fotoemissões vêm demonstrando ser uma forma eficiente para indicar as condições ambientais através da análise das amostras biológicas, tornando-se uma alternativa de análise de baixo custo e diagnóstico não invasivo. O desenvolvimento mecânico da câmara para fácil operação, com dimensões suficientes para comportar uma placa de Petri em seu interior, integração de um sistema de estimulação luminosa utilizando anel iluminador com fibra óptica e fonte luminosa externa, montagem de um sistema de suporte móvel para seleção de até sete filtros ópticos de quartzo para fazer análise espectral acionado através de um motor de passo e controlado por um micro controlador AVR recebendo e enviando comandos através de interface serial/USB para um computador pessoal. O sistema utiliza instrumentação virtual em LabVIEW e integrado com o módulo de aquisição de dados myDAQ da NI, permitindo a integração entre os diversos equipamentos diferentes. Montagem de um sistema de aquecimento e resfriamento do módulo PMT na câmara para manter as amostras biológicas a temperaturas fisiológicas e diminuir a temperatura do módulo PMT respectivamente. In this work it is present the design and construction of a dark chamber for the study and the realization of experiments based on the ultra-low emission of photons from biological samples that has been shown to be a promising field of research in areas such as agriculture, environment and biomedicine, whose studies of photo emissions have been proving to be an efficient way to indicate the environmental conditions through the analysis of the biological samples, becoming an alternative of low cost analysis and noninvasive diagnosis. The mechanical development of the chamber for easy operation, with dimensions sufficient to accommodate a petri dish inside, integration of a light stimulation system using illuminator ring with fiber optic and external light source, assembly of a mobile support system for selection of up to seven quartz optical filters to perform spectral analysis triggered by a stepper motor and controlled by an AVR microcontroller receiving and sending commands via serial/USB interface to a personal computer. The system uses virtual instrumentation in LabVIEW and is integrated with NI data acquisition module myDAQ, allowing integration between the different devices. Assembling a heating and cooling system of the PMT module in the chamber to maintain the biological samples at physiological temperatures and decrease the temperature of the PMT module respectively.

A obtenção de cariótipos de peixes desempenha um papel importante em estudos de citotaxonomia e evolução cromossômica das espécies. No entanto poucos sistemas semi ou completamente automatizados para a obtenção de cariótipo de peixes estão disponíveis. Este trabalho propõe e avalia uma ferramenta baseada em imagens que auxilie a montagem de cariótipos de peixes. As espécies analisadas foram Hoplias malabaricus (Bloch, 1794); Hypostomus ancistroides (Ihering, 1911) e Parauchenipterus galeatus (Linnaeus, 1766); popularmente conhecidas como traíra, cascudo e bagre sapo, respectivamente. Um total de 100 metáfases mitóticas foram analisadas por dois métodos: 1 – geração semiautomática de cariótipo e 2 - geração automática de cariótipo. Os resultados foram analisados por meio da correlação de Pearson, gráficos de diferenças e tabelas de contagens. A avaliação do sistema foi feita utilizando-se como referência a média das contagens feitas por quatro usuários. No método 1 quatro usuários realizaram contagens nas 100 metáfases apresentando correlação interobservador de r ≥ 0.997. O número total de cromossomos identificados pelo método 1 foi 4348 e para o método 2 foi 4135, excluindo 1,3% de falsos positivos, resultando em uma identificação automática de aproximadamente 95,1% dos cromossomos presentes nas imagens. Os falsos negativos representam 4,9% do total de cromossomos. A correlação entre os dois métodos foi de r = 0.93. Os resultados indicam que a ferramenta pode ser inserida no procedimento de cariotipagem de peixes para acelerar o processo com níveis aceitáveis de exatidão. Fish karyotyping plays an important role in studies of cytotaxonomy and chromosomic evolution of species. However, few semi or completely automated fish karyotyping systems are available. This work proposes and evaluates an image-based tool to assist fish karyotyping. The analyzed species were Hoplias malabaricus (Bloch, 1794), Hypostomus ancistroides (Ihering, 1911), and Parauchenipterus galeatus (Linnaeus, 1766). In Portuguese, these species are commonly refered to as traíra, cascudo and bagre sapo, respectively. A total of 100 metaphases were analyzed by two methods: (1) semi-automatic karyotype generation and (2) automatic karyotype generation. The results were analyzed using Pearson correlation, difference graphs and counting tables. The reference used for the evaluation of the system was the average of the counts made by four experts. In method 1, four users performed counts on the 100 metaphases with interobserver correlation of r ≥ 0.997. The total number of chromosomes identified by method 1 was 4348 and method 2 was 4135, excluding 1,3% false positives, resulting in an automatic identification of approximately 95,1% of the chromosomes present in the images. False negatives represent 4,9% of the total chromossomes. The correlation between the methods was r = 0.93. The results indicate that the tool can be introduced for fish karyotyping procedures contributing for accelerating the process with acceptable accuracy.

CAPES As neoplasias mamárias de canídeos constituem aproximadamente 52% de todas as neoplasias que acometem as fêmeas desta espécie. Atualmente, estudos realizados com tumores mamários humanos têm mostrado que o uso da técnica de difração de raios X possibilita a identificação e diferenciação de estruturas moleculares de tecidos. Porém, são escassos os trabalhos que usam desta técnica para estudar a carcinogênese mamária canina. Com intuito de identificar alterações nas estruturas moleculares de tecidos mamários caninos saudáveis, 101 amostras distribuídas em 26 tecidos normais, 33 tecidos neoplásicos malignos e 42 tecidos neoplásicos benignos conservadas em formol 10% , com laudos prescritos por especialistas, foram submetidas à técnica de difração de raios X. As amostras foram irradiadas no difratômetro de raios X próprio para pó SHIMADZU XRD 7000 composto por uma fonte de raios X de ânodo Cu com energia Kα= 8,04 keV, utilizado no modo reflexão. Os ângulos de incidência dos fótons sobre a amostra variaram de 3° a 37° e com esta variação angular os feixes espalhados pela amostra foram detectados em passos de 1/3 de grau com tempo de contagem de 20 s. Foram aplicados fatores de correção associados ao arranjo experimental com a finalidade de corrigir o perfil de espalhamento medido e possibilitar a identificação de alterações estruturais dos tecidos. A partir das correções foram determinados perfis de espalhamento típicos para cada grupo de amostras e identificadas alterações por meio das posições e intensidade relativa dos picos. Ainda pode-se verificar que os os resultados obtidos neste trabalho apresentaram semelhanças aos encontrados na literatura expondo assim a existência de semelhanças entre tecidos mamários caninos e tecidos mamários humanos. Esta técnica aplicada em neoplasias caninas apresenta potencial para estudo do câncer de mama da humano. Canine mammary neoplasms represent approximately 52 % of all neoplasms that affect females of this species. Currently studies with human mammary tumors have shown that the use of X-ray diffraction technique allows the identification and differentiation of molecular structures of tissues. However, few studies have used this technique to study canine mammary carcinogenesis. In order to identify alterations in the molecular structures of healthy canine mammary tissues 101 samples distributed among 26 normal tissues, 33 malignant neoplastic tissues and 42 benign neoplastic tissues preserved in 10% formaldehyde, with reports prescribed by specialists, were submitted to a diffraction technique. The samples were irradiated by the SHIMADZU XRD 7000 powder-specific X-ray diffractometer composed of an X-ray anode of Cu with an energy of Kα= 8.04 keV, used in the reflection mode. The angles of incidence of the photons on the sample ranged from 3° to 37° and, with in this angular variation the beams scattered around the sample were detected in steps of a third of degree with a time of counting of 20 seconds. In order to correct the scattering profile provided by the equipment software and to allow the identification of alterations at the molecular level of the tissues submitted to the technique, correction factors associated to the experimental arrangement were calculated. After corrections for each group of samples, were obtained and molecular changes were identified by the peak positions and relative intensity of the peaks. The findings of this work presented similarities to those found in the literature for humans thus suggesting the possibility for ussing canine tissue as a model for diagnostic and therapy studies. This technique applied to canine neoplasias presents a potential for the study of the woman's breast cancer.

CAPES Em vista do grande número de casos de câncer de mama e sua crescente taxa de incidência, novas técnicas de imagem estão sendo estudadas. No intuito de proporcionar melhores condições de visualização e detecção dessa doença, em complemento às informações obtidas por mamografia, as técnicas de imagem por contraste de fase vêm sendo investigadas. Assim, o objetivo do presente estudo, foi desenvolver um phantom de mama para aplicação em imagens por contraste de fase. Este phantom, é um cilindro com algumas inserções preenchidas por materiais equivalentes a tecidos mamários normais e patológicos, como: polimetilmetacrilato (PMMA), água, etanol, dimetilformamida e glicerol. Estes materiais foram escolhidos pela similaridade nas propriedades de atenuação e espalhamento dos tecidos mamários. Dentre as técnicas para evidenciar contraste de fase, foi utilizada a técnica de propagação. O arranjo experimental foi elaborado levando em consideração os cálculos para obtenção do contraste de fase utilizando a instrumentação para microtomografia de raios X do Instituto Lactec. Imagens radiográficas e microtomográficas foram adquiridas por transmissão e por contraste de fase e posteriormente comparadas. A comparação entre as imagens analisadas apresentaram significativas melhoras no contraste, principalmente nas bordas dos cilindros presentes no phantom. Portanto, o phantom desenvolvido neste trabalho pode ser utilizado para otimizar os parâmetros de aquisição e tratamento de imagens por contraste de fase para aplicação na detecção do câncer de mama. Because of the large number of cases of breast cancer and its increasing incidence rate, new techniques of imaging are being studied. With the aim to provide better conditions for visualization and detection of this disease, in complement of the information obtained by mammography, the techniques of phase contrast imaging have been studied. Thus, the objective of the present study was to develop a breast phantom for application in phase contrast images. This phantom is a cylinder with some inserts filled with equivalent materials to normal and pathological breast tissues, such as: polymethylmethacrylate (PMMA), ethanol, dimethylformamide and glycerol. These materials were chosen due to the similarity in the attenuation and scattering properties of breast tissues. Among the techniques to demonstrate phase contrast, it was used the propagation technique. The experimental arrangement was elaborated taking into account the calculations to obtain the phase contrast using the instrumentation for X-ray microtomography of the Lactec Institute. Radiographic and microtomographic images were acquired by transmission and by phase contrast and then compared. The comparison between the analyzed images showed significant improvements in the contrast, mainly in the edges of the cylinders present in the phantom. Therefore, the phantom developed in this work can be used to optimize the acquisition and treatment parameters of phase contrast images for application in the detection of breast cancer.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2017. Cotidianamente, são tomadas decisões baseadas em informações de medições. A credibilidade dessas decisões poderá depender da informação recebida ser ou não adequada. Inúmeras decisões clínicas são tomadas e baseadas em resultados de medições, que constituem informação fundamental nos cuidados prestados ao paciente, contribuindo diretamente em diagnósticos e tratamentos. Nesta área, o foco em metrologia pós-mercado é incipiente, e, portanto, objeto de sensibilização para o desenvolvimento de novas metodologias de aprendizagem. Considerando este cenário, o estudo apresenta uma proposta para desenvolver e implementar uma metodologia de aprendizagem para o ensino de metrologia em saúde. O público alvo é o perfil da grande maioria dos engenheiros clínicos atuante e a justificativa da proposta decorre da necessidade de desenvolver percepção e conhecimento metrológico a futuros profissionais de engenharia clínica. A metodologia utilizada para esta pesquisa é a metodologia ADDIE do design instrucional, compreendida pelas seguintes etapas: análise, desenho, desenvolvimento, implementação e avaliação do curso. A etapa de análise identificou as carências referentes ao ensino de metrologia em saúde com foco no pós-mercado e o público alvo. A etapa de desenho definiu os conteúdos, o método de avaliação e a duração do curso. A etapa de desenvolvimento tratou da elaboração do material, delineado por vertentes teóricas e práticas. A etapa de implementação se refere à fase de execução do curso, levando em conta a aplicação da avaliação pré e pós-curso. Na etapa de avaliação são analisados o rendimento nos questionários e a eficiência global do curso. Os resultados da proposta demonstraram, para o público-alvo em questão, maior ganho de aprendizagem e efetividade nos conteúdos práticos. As conclusões desta pesquisa demonstram que o conteúdo prático metrológico deve ser inerente e corroborar com o conteúdo teórico, subsidiando na qualidade da disseminação metrológica. A Engenharia Clínica, por ser uma área que desenvolve conhecimentos de engenharia e práticas gerenciais voltadas às tecnologias em saúde, aporta e fundamenta a pesquisa, objetivando a consolidação da cultura metrológica para o engenheiro clínico e para os profissionais dos EAS, impactando diretamente na melhoria de segurança, confiabilidade das medições e efetividade do serviço. Abstract : Every day decisions are made based on measurement information. The credibility of these decisions may depend on whether the information received is appropriate or not. Numerous clinical decisions are made and based on results of measurements that constitute fundamental information in the care given to the patient, this contributes directly to diagnoses and treatments. In the health area, the focus on post-market metrology is incipient, and therefore an object to raise awareness for the development of new learning methodologies. Considering this scenario, the study presents a proposal to develop and implement a learning methodology for the teaching of metrology in health. The target audience is the vast majority of clinical engineers involved and the justification to the proposal comes from the need to develop a metrological knowledge to future clinical engineering professionals. The methodology used for this research is the ADDIE methodology of instructional design, described by the following stages: Analysis, design, development, implementation and evaluation of the course. The analysis stage was focused on post-market and the target public and it identified the deficiencies related to the teaching of metrology in health. The design stage defined the contents, the evaluation method and the duration of the course. The development stage created the material which was delineated by theoretical and practical approaches. The implementation stage refers to the execution of the course, considering the evaluation test made before and after the course. In the evaluation stage, the results of the quizzes and the overall efficiency of the course were analyzed. The results demonstrated to the target audience a better learning and effectiveness in the practical contents. The conclusions of this research demonstrate that the practical metrological content must be inherent and corroborate with theoretical content, giving support to the quality of the metrological dissemination. Because Clinical Engineering is an area that develops engineering knowledge and management practices focused on health technologies, it contributes and supports the research aiming the consolidation of the metrological culture for the clinical engineer and for the EAS professionals. All this directly impacts the improvement of safety and reliability of measurements and effectivity of service.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2017. As doenças crônicas não transmissíveis (DCNT) estão entre as principais causas de internações hospitalares. O custo individual do tratamento de uma doença crônica ainda é bastante alto para o sistema de saúde pública. O Estado de Santa Catarina oferece o serviço de oxigenoterapia domiciliar (SOD), voltado a pacientes com doenças pulmonares obstrutivas crônicas (DPOC). O presente trabalho tem como objetivo compreender como é realizada a gestão da tecnologia em saúde na oxigenoterapia domiciliar e recomendar melhorias na gestão dos equipamentos médico-domiciliares utilizados nesta modalidade de assistência à saúde. A proposta de metodologia simulou um ambiente domiciliar para realizar pesquisas e estudos neste âmbito, analisou as normas e portarias vigentes, realizou um levantamento sobre os registros referentes a gestão de tecnologia no SOD, propôs testes de desempenho para concentradores de oxigênio, desenvolveu protótipos, como ferramenta de gestão para o monitoramento remoto das tecnologias utilizadas em domicílio. Deste modo, foi possível identificar que a tecnologia é fornecida por licitação pública em regime de comodato. Os custos com a oxigenoterapia estão crescendo ao longo dos últimos anos. A validação dos procedimentos para os testes de desempenho e segurança estão em conformidade com as normas. Foram desenvolvidos dois protótipos para monitorar a tecnologia remotamente. O primeiro é para detectar o percentual de oxigênio, o segundo para identificar a localização atual do equipamento, por meio de geoposicionamento. Os resultados alcançados foram promissores, a atenção domiciliar apresenta-se como uma nova área de atuação para Engenharia Clínica. Assim, recomenda-se melhorias na gestão da tecnologia médica, por meio de um modelo de gestão de tecnologia que possibilite acompanhar a empresa utilizando indicadores de desempenho, análise da confiabilidade dos equipamentos, o ciclo de vida útil da tecnologia, e assim determinar o custo benefício. Sendo assim, a engenharia clínica pode ser um agente de transformação no processo tecnológico em saúde da oxigenoterapia domiciliar, realizando ações que promovam a qualidade, segurança e confiabilidade deste processo. Abstract : Chronic non-communicable diseases (CNCDs) are among the main causes of hospital admissions. The individual cost of treatment of a chronic disease is still quite high for the public health system. Santa Catarina State offers the service of home oxygen therapy (HOM) for pacients with Chronic Obstructive Pulmonary Diseases (COPD). This Masters dissertation aims to perceive how the health technology management in home oxygen therapy and recommend improvements in the management of the medical-domiciliary equipment used in this health care modality. The proposed methodology simulated a home environment to perform research and studies in this area, analyzed the current standard, carried out a survey on the records referring to technology management in HOM, proposed performance tests for oxygen concentrators, and developed prototypes as management tools for the remote monitoring of the technologies used in patients' homes. It was possible to indentify that the technology is provided by public bidding on a lending basis. The costs with oxygen therapy are growing over the last few years. The validation of procedures for the performance and safety tests are in compliance with the standards. Two prototypes were developed to remotely monitor the technology. The first one is to detect the percentage of oxygen, the second one was made to identify the current location of the equipment using a GPS. The results achieved were promising, home care is presented as a new area of action for Clinical Engineering. Therefore, improvements are recommended in the management of medical technology by means of a technology management model that allows monitoring the company using performance indicators, evaluate the reliability of the equipment, the durability of technology and thus determine the cost benefit. Therefore clinical engineering can be a transformation agent in the technological process of home oxygen therapy performing actions that promote quality, safety and reliability of the process.

A radiação ionizante possibilitou à medicina a utilização do diagnóstico por imagem, cuja finalidade é obter uma avaliação médica dos tecidos e funções orgânicas do corpo humano. O seu uso, entretanto, trouxe alguns inconvenientes, como o excesso de radiação a que uma pessoa pode ficar exposta, podendo trazer graves consequências a sua saúde. Normas internacionais orientam quanto ao uso de equipamentos que se utilizam de radiação, quanto às doses sobre os pacientes e trabalhadores ocupacionais, bem como fornecem recomendações quanto à utilização dos equipamentos que produzem os raios X. Nos últimos anos, foram implementados programas para a garantia da qualidade para as empresas prestadoras de serviços radiológicos e para os equipamentos utilizados, trazendo assim, o maior benefício possível para aqueles que se utilizam da radiação ionizante. A proposta deste trabalho é promover uma análise sobre a utilização de um circuito simples e barato, capaz de detectar os raios X emitidos por um aparelho de radiodiagnóstico médico. O circuito elétrico utilizado contém um sistema de detecção de raios X utilizando como transdutor um diodo PIN. Através de quatro aparelhos de raios X fixos e um móvel, foram realizadas várias exposições com valores de tensão em kV, corrente em mA e tempo em s, que mostraram que o sensor foi capaz de detectar esta radiação para os diferentes valores ajustados no aparelho. O circuito foi desenvolvido baseado num sensor do tipo diodo PIN, elemento de reduzida dimensão, que pode ser operado à temperatura ambiente, e é capaz de indicar, através do sensor, a interação da junção com fótons de raios X possibilitando a detecção da energia destes fótons emitidos e teste de vazamento de radiação e acessórios radiológicos. Ionizing radiation allowed the medical use of diagnostic imaging, whose purpose is to obtain a medical evaluation of tissues and physiological functions of the human body. Its use, however, brought some problems, such as excessive radiation that a person can be exposed. International standards guide on the use of equipment that use radiation, as the doses on patients and occupational workers, and provide recommendations on the use of equipment that produce the X-rays. In recent years, programs have been implemented to guarantee the quality, thus bringing the greatest benefit to those who use ionizing radiation. The purpose of this work is to promote an analysis of the use of a simple circuit capable of detecting the Xrays emitted by a medical diagnostic radiology apparatus. The electrical circuit used contains an X-ray detection system using as transducer a PIN diode. The circuit is simple and inexpensive. Through a fixed X-ray apparatus, multiple exposures were performed with voltage values in kV, current mA and time s that showed the sensor could detect the presence of this radiation for different values set in the apparatus. The circuit was developed based on a diode type PIN sensor, small size element that can be operated at room temperature, and is able to indicate, via the sensor, the interaction of the junction with X-ray photons enabling the detection of the energy of these emitted photons and test the undesirable radiation emitted and radiological accessories.

Nos últimos anos, o paradigma da Internet das Coisas (IoT) foi introduzido, ganhando relevância como uma tecnologia emergente, composta por redes amplamente conectadas e heterogêneas. No contexto médico essas redes suportam diferentes tipos de processos, sendo compostas por diversos tipos de dispositivos denominados objetos, os quais são capazes de interagir uns com os outros, colaborando para atingir um objetivo comum (diagnóstico, tratamento, monitoramento e reabilitação de pacientes). Este cenário caracteriza-se como Internet de Coisas Médicas (IoMT) e um dos maiores desafios a serem superados é o desenvolvimento de mecanismos de gestão de confiança para assegurar trocas de dados com um certo nível de credibilidade. Este trabalho propõe um modelo para gestão de confiança em redes IoMT a partir de conceitos de redes sociais e critérios de relevância biomédica. O modelo proposto baseia-se em um índice de recomendação calculado por um protocolo determinístico de gestão de confiança. Para avaliar sua eficácia, foram criadas simulações com diferentes cenários de redes IoMT. O modelo demonstrou ser útil para detectar objetos com comportamento suspeito na rede, evitando o estabelecimento de relações com estes objetos e minimizando os danos causados à IoMT durante as trocas de dados. In recent years, the Internet of Things (IoT) paradigm has been introduced, getting attention as an emerging technology, built upon pervasive connectivity of objects in heterogeneous networks. Medical environments are composed by many devices named objects that are able to interact with each other and collaborate in order to achieve a common objective (diagnosis, treatment, monitoring and patient rehabilitation). This scenario is characterized as Internet of Medical Things (IoMT) and one of its greatest challenges is to develop trustworthiness mechanisms to assure data exchanges in a certain level of credibility. This work proposes a model to manage trustworthiness for IoMT networks based on social network concepts and biomedical relevance criteria. The proposed model is based on a trust recommendation index, computed by a deterministic trustworthiness management protocol. To evaluate the model effectiveness, simulations were created with different IoMT scenarios. The model demonstrated to be useful to detect objects with suspicious behavior in the network, avoiding their relationships establishment and minimizing the IoMT damage during the data exchanges.

CAPES Estudos realizados com cães apontam que dos grupos tumorais analisados, os de mama representam cerca de 25% a 50% dos tipos de tumores. Deste total, metade é considerado maligno. Apesar de representar um valor considerável de malignidade, estudos nesta área são poucos representativos e escassos na literatura. É de conhecimento que os tumores são causados por mudanças químicas e bioquímicas que ocorrem na célula. Atualmente, pesquisas são realizadas para entender o comportamento dessas alterações e por este motivo é de grande valia conhecer os elementos traço presentes nestes tecidos. Para esta finalidade a técnica mais empregada é a de ED-XRF (Fluorescência de Raios X de Dispersão de Energia), uma vez que é uma técnica analítica não destrutiva que permite determinar e quantificar a composição elementar das amostras, porém não identifica elementos com baixos números atômicos (menor que Z=10). Foram analisadas 56 amostras de tecido mamário canino benignas e malignas, fixadas em formalina a 10% tamponada e mantida à temperatura ambiente. Primeiramente para a quantificação dos elementos traço Ca, Fe, Cu e Zn foram determinadas as curvas de calibração de padrões diluídos em água, com concentrações de Ca, Fe, Cu e Zn, variando de 400 mg/kg a 35 mg/kg, de 20 mg/kg a 2 mg/kg, de 10 mg/kg a 1 mg/kg e de 100 mg/kg a 9 mg/kg, respectivamente. As medições foram submetidas à técnica de ED-XRF utilizando um tubo de raios X com ânodo de prata e técnica de exposição de 30 kV e 100uA e um tempo de exposição de 1000 segundos (incerteza ≤ 3%). O código XRMC (X-Ray Monte Carlo) foi utilizado para validação do método experimental, que tem o objetivo de simular computacionalmente as respostas esperadas para os ensaios experimentais validando assim a eficácia da metodologia. As concentrações dos elementos traço obtidas foram analisadas estatisticamente onde verificou-se uma variação significativa do elemento Zn, estando este presente em maior concentração no tecido mamário maligno do que no benigno. Este resultado pode estar relacionado à presença deste elemento nas matrizes de metaloproteinases, e em neoplasias malignas estão mais concentradas porque há característica de invasão tumoral neste tipo de neoplasia. Em outra comparação estatística pode-se verificar que os elementos traços Fe, Cu e Zn tem concentração equivalente tanto na região central do tumor tanto quanto na periferia, com exceção do Ca, este concentrando-se mais na região tumoral o que pode se dever às calcificações. Estudos nessa área são de grande potencial por permitir um melhor entendimento do processo patológico em tumores mamários caninos. Studies with dogs show that the breast cancer represent about 25% to 50% of tumor types. Of this total, half is considered malignant. Despite representing a considerable amount of malignancy, studies in this area are few representative and scarce in the literature. It is known that tumors are caused by chemical and biochemical changes that occur in the cell. Currently, surveys are conducted to understand the behavior of these changes and for this reason, it is of great value to know the trace elements present in these tissues. For this purpose, the most common technique is to ED-XRF (X-Ray Fluorescence Energy Dispersion) since it is a non-destructive analytical technique to determine and quantify the elemental composition of the samples, although it doesn’t identify elements with low atomic numbers (less than Z= 10). Were analyzed 56 samples of canine breast tissue benign and malignant, fixed in 10% buffered formalin and kept at ambient temperature. First, for the measurement of trace elements Ca, Fe, Cu and Zn were determined standards for calibration curves diluted in water to concentrations of Ca, Fe, Cu and Zn, ranging from 400 mg/kg to 35 mg/kg, from 20 mg/kg to 2 mg/kg, from 10 mg/kg to 1 mg/kg and from 100 mg/kg to 9 mg/kg, respectively. Measurements were subjected to ED-XRF technique using an X-ray tube with silver anode and exposure technique of 30 kV and 100 uA and exposure time of 1000 seconds (uncertainty ≤ 3%). The XRMC code (X-Ray Monte Carlo) was used for validation of experimental method, which is intended to simulate by computer the expected responses for experimental tests, therefore validating the methodology efficiency. The concentrations of trace elements obtained were analyzed statistically where there was a significant variation of Zn element, the latter being present in higher concentration in malignant breast tissue than benign. This result may be related to the presence of this element in the matrix metalloproteinases, and malignant neoplasms are more concentrated because there are characteristic of tumor invasion in this type of neoplasm. In another statistical comparison it can be seen that the trace elements Fe, Cu and Zn is equivalent concentration both in the central region of the tumor as well as in the periphery, with the exception of Ca, this focusing more on the tumor region may be due to calcifications. Studies in this area are of great potential for allowing a better understanding of the disease process in canine mammary tumors.

CAPES This master thesis presents the further development of a galvanic vestibular stimulator for use in fMRI examinations developed in a previous thesis (MANCZAK, 2012). This thesis amends the GVS by circuits to measure feedback values and implements the stimulation circuit with digital components, such as a microcontroller and flyback integrated circuits. The microcontroller is used in order to control the current source and process the measured values. The communication between the PC, which allows user interaction through a graphical user interface, and the microcontroller is implemented through optical communication, which is defined by a communication protocol specification. The digital circuitry is designed to be placed within the MRI room, meeting the requirements imposed by strong magnetic fields and radio frequency pulses. The underlying hypothesis of the thesis is that the device can be placed within the MRI room without having a negative impact on the MRI image quality. Laboratory tests without the MRI confirmed the correct design of the galvanic vestibular stimulator.

CAPES A acupuntura LASER (LA) é uma técnica da área de saúde que aplica LASER de baixa intensidade em pontos de acupuntura, sendo capaz de produzir uma ação biológica que resulta em efeitos bioquímicos, bioelétricos e bioenergéticos nas células. E36 (Zusanli) é um ponto da acupuntura comumente usado para tratamento de várias alterações patológicas, tais como inflamação, dor aguda e desordens gastrointestinais. Objetivo: Investigar os possíveis mecanismos de ação da LA no acuponto E36 (Zusanli) nas atividades anti-inflamatória e antinociceptiva em modelos agudos e crônicos em camundongos. Método: Os animais foram tratados com LA (830 nm, 4 J/cm2 e 30 mW) no ponto de acupuntura E36. O experimento utilizado para avaliar a ação anti-inflamatória da LA foi o de inflamação aguda induzida pela carragenina no modelo do edema de pata, o qual foi avaliado por micrometria e termografia infravermelha. Depois disso, os níveis de espécies reativas de oxigênio (ROS), hidroperóxidos lipídicos (LOOH) e glutationa reduzida (GSH) foram quantificados. Em outro conjunto de experimentos, o edema da pata foi induzido por bradicinina (BK), histamina (HIST) e prostaglandina E2 (PGE2). A nocicepção foi avaliada pela indução química (glutamato, capsaicina e cinamaldeído). Também foi avaliada a alodínia mecânica no modelo de dor neuropática pelo modelo de Ligadura Parcial do Nervo Ciático (LPNC) e de inflamação crônica induzida pelo Complexo Adjuvante Freund (CFA). Os sistemas muscarínicos, adrenérgicos α1 e α2 e adenosinérgicos foram avaliados após o tratamento com LA no acuponto E36, no pré-tratamento utilizando atropina, prazosina, ioimbina e cafeína, verificado no modelo do glutamato. Resultados: A LA no acuponto E36 inibiu significativamente a formação de edema durante 4 h e reduziu a temperatura da pata em 10%, após a injeção de carragenina. Além disso, a LA também reduziu os níveis de ROS (55%) e LOOH (50%); no entanto, não alterou os níveis de GSH. A aplicação do LA reduziu o edema da pata induzido por BK (30 min: 6%, 60 min: 7%), HIST (30 min: 11%) e de PGE2 (90 min: 10%, 120 min: 16%). No acuponto E36, a LA reduziu a nocicepção induzida pelo glutamato, capsaicina e cinamaldeído com inibição de 44%, 53% e 80%, respectivamente. Uma única aplicação inibiu a ação nociceptiva nos modelos do LPNC e CFA. Em longo prazo, o tratamento com LA, uma vez ao dia, também reduziu a alodínia mecânica durante oito dias de aplicação. Os sistemas muscarínicos, adrenérgicos α2 e adenosinérgicos parecem estar ligados ao efeito da estimulação da LA no acuponto E36, pois a redução do comportamento nociceptivo foi revertido pelos antagonistas utilizados, quando verificado no modelo do glutamato. Porém, o efeito antinociceptivo da LA não foi influenciado pelo antagonista do receptor α1 adrenérgico. Conclusão: Os resultados sugerem uma importante atividade antinociceptiva e anti-inflamatória da LA no acuponto E36 em modelos experimentais de nocicepção e inflamação agudo e crônico em camundongos, por meio dos sistemas muscarínicos, adrenérgicos α2 e adenosinérgicos. LASER acupuncture (LA) is a health care technique in which Low-intensity LASER is yielded in acupuncture points to produce a biological action in order to induce biochemical, bioenergetic and bioelectrical effects in cells. ST36 (Zusanli) is acupuncture point commonly used for treating various pathological changes, such as inflammation, acute pain and gastrointestinal disorders. Objective: To investigate the possible mechanisms of action of LA in ST36 (Zusanli) acupoint on the anti-inflammatory and antinociceptive activities in acute and chronic models in mice. Method: Animals were treated with LA (830 nm, 4 J/cm2, 30 mW) in ST36 acupuncture point. The experiment used to assess the anti-inflammatory action of LA was the model of acute inflammation induced by carrageenan in the rat paw edema model, which was evaluated by micrometry and infrared thermography. After that, the levels of reactive oxygen species (ROS), lipid hydroperoxide (LOOH) and reduced glutathione (GSH) were quantified. In another set of experiments, paw edema was induced by bradykinin (BK), histamine (HIST) and prostaglandin E2 (PGE2). Nociception was evaluated by chemical induction (glutamate, capsaicin and cinnamaldehyde). It was also evaluated the mechanical allodynia in models of neuropathic pain, applying the Partial Sciatic Nerve Ligation model (PSNL) and chronic inflammation by means of Complete Freund's Adjuvant (CFA). Muscarinic, adrenergic α1 and α2 and adenosinergic systems were assessed after treatment of LA in ST36 acupoint with pre-treatment using atropine, prazosin, yombina and caffeine, found in glutamate model. Results: LA in acupoint ST36 significantly inhibited edema formation during 4 h after carrageenan injection in the paw and reduced the temperature by 10%. Moreover, LA also reduced the levels of ROS (55%) and LOOH (50%), however, did not alter levels of GSH. The application of LA reduced paw edema induced by BK (30 min 6%, 60 min: 7%), HIST (30 min: 11%) and PGE2 (90 min: 10%, 120 min: 16%). LA in ST36 acupoint reduced the nociception induced by glutamate, capsaicin and cinnamaldehyde with inhibition of 44%, 53% and 80%, respectively. A single application inhibited the response of mechanical allodynia in models of PSNL and CFA. The long-term treatment with LA, once a day, also reduced mechanical allodynia for eight days of application. Muscarinic, adrenergic α2 and adenosinergic systems appear to be linked to the effect of stimulation of the ST36 acupoint in LA, since reducing the nociceptive behavior was reversed by antagonists used when checked in glutamate model. However, the analgesic effect of LA was not influenced by antagonist α1 adrenergic receptor. Conclusion: The results suggest an important antinociceptive and anti-inflammatory activity of LA in ST36 acupoint in experimental models of nociception and acute and chronic inflammation in mice by means of muscarinic systems, adrenergic α2 and adenosinergic.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2016. Esta proposta está fundamentada em um modelo estrutural para integração de Equipamentos Médico-Assistenciais (EMA) de fabricantes distintos, permitindo a criação de um ambiente clínico integrado em Estabelecimentos Assistenciais de Saúde (EAS). O modelo consiste na incorporação do conceito de interoperabilidade de EMAs na Gestão da Tecnologia Médico- Hospitalar (GTMH), contribuindo para a segurança, confiabilidade e efetividade do Processo Tecnológico em Saúde (PTS). O método consiste em identificar atributos em cada nível da interoperabilidade e relacioná-los aos domínios que suportam o PTS, reforçando a ação de cada domínio pela melhoria da interoperabilidade. O atendimento pleno ou parcial dos atributos de cada nível de interoperabilidade permite classificar o estágio da interoperabilidade de EMAs do EAS e propor melhoria da interoperabilidade e, consequentemente, do PTS. A fim de demonstrar a aplicação da metodologia elaborada, realizou-se estudo de caso em dois EAS de Santa Catarina em estágios diferentes de adoção de interoperabilidade de EMAs. O estudo utilizou-se de questionários para entrevistas realizadas com corpo clínico nos serviços de UTI e profissionais de Engenharia Clínica (EC) e Tecnologia da Informação (TIC). A análise permitiu verificar a tecnologia de EMA de diversos fabricantes em uso, a interação entre o corpo clínico e essa tecnologia e a infraestrutura que suporta essa tecnologia. Outro estudo de caso teve por objetivo avaliar as soluções de integração de EMAs, sob o enfoque de avaliação dos alarmes clínicos e técnicos em ambiente de experimentos controlados no laboratório de Processo Tecnológico em Saúde do IEB-UFSC. Constatou-se que a interoperabilidade de EMAs é um processo abrangente que ultrapassa a fronteira de conectividade de EMAs e depende também de processos bem definidos e recursos humanos bem capacitados, para um perfeito ambiente clínico integrado. O modelo proposto caracteriza-se como uma ferramenta de tomada de decisão a ser incorporada na GTMH, permitindo a EC melhorar a informação para ação dos gestores do EAS e para aumentar a segurança, confiabilidade e efetividade do PTS. Abstract : This proposal is based on a structural model for safe integration of Medical Devices Equipment (MDE) of different manufacturers in Health Delivery Organization (HDO), allowing the creation of an Integrated Clinical Environment (ICE). The model consists in the incorporation of the concept of medical device interoperability in Hospital Medical Technology Management (GTMH), contributing to safety, reliability and effectiveness of Technological Process in Health (TPH). The method consists in the identification of attributes at each level of interoperability and relate them to the areas that support the technological process in health, reinforcing the action of each area by improving interoperability. The full or partial compliance of the attributes of each level of interoperability allows to classifying the stage of interoperability of MDE of HDO and propose improving interoperability and, consequently, Technological Process in Health. In order to demonstrate the application of established methodology, there was a case study in two HDO in Santa Catarina at different stages of MDE interoperability adoption. The study used questionnaires to interviews with medical staff in the ICU and Clinical Engineering (CE) and Technology Information Communication (TIC) professionals. The analysis has shown the MDE technology from multiple vendors in use, the interaction between clinical staff and the technology and infrastructure that supports this technology. Another case study was conducted to evaluate the MDE integration solutions, under the focus of evaluation of clinical alarms and technical experiments in controlled environment in the laboratory of Technological Process in Health of IEB-UFSC. It was found that the MDE interoperability is a comprehensive process that goes beyond the MDE connectivity border and also depends on well-defined processes and well-trained human resources for a perfect ICE. The proposed model is characterized as a decision-making tool to be incorporated in GTMH, allowing the CE to improve information for action in support of HDO` managers and to increase the safety, reliability and effectiveness of TPH.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2016. Este trabalho de pesquisa está baseado no modelo de Gestão da Tecnologia Médico-Hospitalar (GTMH) da Engenharia Clínica e, por meio da aplicação de métodos da engenharia de fator humano (EFH), tem por objetivo desenvolver uma metodologia que permita propor ações para a melhoria da segurança do processo tecnológico em saúde. A segurança é resultante do equilíbrio de três pilares: infraestrutura, tecnologia e recursos humanos. Interações complexas levam à ocorrência de erros que são, muitas vezes, erroneamente atribuídos apenas ao usuário. A EFH estuda a influência da tecnologia e do ambiente de trabalho nos usuários e cria cenários seguros. Para atingir o objetivo traçado, propõe-se uma metodologia composta de 4 etapas: a modelagem do cenário de estudo; a análise do cenário, que, por meio da aplicação de métodos da EFH, permite a identificação de erros desde a perspectiva dos três pilares; a análise dos dados; e, finalmente, a proposta de ações da engenharia clínica para melhoria da segurança. A metodologia foi aplicada a um estudo de caso composto por três hospitais, nestes foram avaliados os serviços de Unidade de Terapia Intensiva com foco em 02 modelos de bomba de infusão e 05 modelos de ventilador pulmonar. Com o método da análise heurística, analisou-se estes equipamentos, resultando na descoberta de 39 problemas de usabilidade. Em seguida, com a aplicação do método shadowing, observou-se a rotina de trabalho do serviço e viu-se que na prática apresentam-se apenas 03 problemas referentes às bombas de infusão. Estes problemas confundem o usuário quanto ao uso, e o design colabora ao surgimento de falhas. Adicionalmente, observou-se que o usuário faz um uso perigoso das tecnologias, o que gera riscos ao paciente. Foram gerados também dados quanto à adequação do ambiente de serviço aos parâmetros ambientais de temperatura, umidade, luminosidade e ruído. A análise destes dados, assim como dos questionários aplicados, apontam uma presença do ruído que gera desconforto; porém, o estudo não é conclusivo quanto a influência disso no desempenho do usuário. Desse modo, conclui-se que, para os cenários estudados, os pilares da tecnologia e dos recursos humanos são os principais elementos que levam à ocorrência de erros. Pretende-se que esta metodologia seja uma ferramenta da engenharia clínica, visando incrementar segurança ao processo tecnológico. Abstract : This research is based on the model of the Medical Technology Management (MTM) of Clinical Engineering and, through the application of methods of human factors engineering (HFE), aims to develop a methodology to propose actions for the safety improvement of the technological process in health. Security is the result of a balance of three pillars: infrastructure, technology and human resources. Complex interactions lead to the occurrence of errors that are often erroneously attributed only to the user. The HFE studies the in uence of technology and the working environment in the users and creates safety scenarios. To achieve the objective traced, it is proposed a methodology composed of 4 systematic steps: the modeling of the scenario of the study; the scenario analysis, which, through the application FHE methods, allows the identification of errors from the perspective of the three pillars; data analysis; and, finally, the proposed actions of Clinical Engineering for the improvement of the safety. The methodology was applied to a case study composed by three hospitals, in these were evaluated the services of Intensive Care Unit with a focus on 02 models of the infusion pump and 05 models of pulmonar ventilator. With the method of analysis heuristic, these devices were analyzed, resulting in the discovery of 39 usability issues. Then, with the application of the shadowing method, was observed the real working routine of the service and it was seen that, in practice, there are only 03 problems relating to the infusion pumps. These problems confuses the user regarding to the use of the technology, and the design collaborates to the emergence of errors. In addition, it was observed that the user makes a dangerous use of technologies generating risks to the patient. Data also were generated in relation to the suitability of the environment of service to the environmental parameters of temperature, humidity, light and noise. The analysis of these data, as well as of the questionnaires applied, indicate a presence of noise that causes discomfort; however, the study is not conclusive regarding the in uence of this noise on the performance of the user. In this way, it is concluded that the pillars of technology and human resources are the main elements which lead to the occurrence of errors. It is intended that this methodology become a tool of Clinical Engineering aiming to provide more security to technological process.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2016. Sistemas de saúde a nível mundial vem enfrentando nas últimas décadas desafios pela mudança demográfica, a prevalência de doenças crônicas, o aumento dos custos e a assistência prestada em domicílio. Esses desafios envolvem processos tecnológicos em saúde personalizados e descentralizados do sistema de saúde. Para otimizar a gestão desses processos, a Engenharia Clínica precisa de uma abordagem com uma perspectiva ampla do serviço e fora dos tradicionais estabelecimentos de assistência à saúde. Desta forma, esta tese desenvolve uma metodologia de gestão ubíqua para tecnologia médico hospitalar (u-GTMH) que atende processos tecnológicos descentralizados e incorpora tecnologias pervasivas que possibilitam atividades de gestão em qualquer lugar. Para obter isto, modelou-se conceitualmente a gestão ubíqua com uma abordagem de sistemas de controle em rede, estabeleceu-se um framework com elementos tecnológicos que possibilitam a conexão e monitoramento dos processos decentralizados. E estruturou-se a abordagem metodológica como uma solução ubíqua integrada por duas categorias: operacional e de decisão. A categoria operacional estabelece a solução tecnológica para o processo tecnológico em saúde com três etapas: análise do processo, estruturação de um ambiente de gestão ubíqua e estratégias de gerenciamento ubíquo. A categoria de decisão avalia a implementação tecnológica para gestão ubíqua com três fases: estruturação da arvore de decisão, construção do modelo global e avaliação da implementação. A metodologia aplicou-se em um serviço de atenção domiciliar e foi obtido, com a categoria operacional, um cenário representativo para desenvolver protótipos tecnológicos que estruturam um ambiente e estratégias de gestão ubíqua. Por outro lado, a categoria de decisão validou a implementação da gestão ubíqua de forma a melhorar a qualidade do processo tecnológico do serviço de atenção domiciliar por meio da análise de decisão multicritério. Além disso, foram estabelecidas variáveis controláveis de retroalimentação que aprimoram a melhora contínua da segurança do paciente, confiabilidade da tecnologia e efetividade do serviço. Assim, a metodologia proposta é um instrumento que auxilia na implementação da u-GTMH estabelecendo ferramentas e gerando condições para que a Engenharia Clínica consolide a sua integração em ambientes descentralizados do sistema de assistência à saúde. Abstract : Health care systems worldwide has been facing in the last decades challenges of demographic change, the prevalence of chronic diseases, increasing costs, and assistance at home. These challenges involves personalized and decentralized health technological processes from the healthcare system. In order to optimize the management of these processes, Clinical Engineering, needs a novel approach within a broad perspective of the service and outside of traditional health care facilities. Thus, this thesis develops a ubiquitous healthcare technology management methodology (u-GTMH) for decentralized technological processes including pervasive technologies in order to enable management activities everywhere. To do this, it was conceptually modeled the ubiquitous management under the networked control systems approach. It was established a framework with technological elements to allow the connection and monitoring of decentralized processes, and it was structured a methodological approach as an integrated ubiquitous solution in two categories: operational and decision. The operational category establishes the technological solution for the health technological process in three stages: process analysis, structuring of a ubiquitous management environment, and ubiquitous management strategies. The decision category assesses the technological implementation for ubiquitous management with three phases: decision tree structuration, global model construction, and implementation assessment. The methodology was applied in a homecare service and was obtained with the operational category, a representative scenario to develop technological prototypes that structure the ubiquitous management environment and strategies. On the other hand, the decision category validates the implementation of the ubiquitous management in order to improve the quality of the health technological process of the homecare service using the multi-criteria decision analysis. Furthermore, controllable feedback variables were established to enhance the continuous improvement of patient safety, reliability technology, and service effectiveness. Therefore, the methodology is an instrument to help the u-GTMH implementation, establishing tools and creating conditions for Clinical Engineering consolidate its integration in healthcare environments decentralized from the healthcare system.

CAPES Pesquisadores têm concentrado esforços, nos últimos 20 anos, aplicando a transformada wavelet no processamento, filtragem, reconhecimento de padrões e na classificação de sinais biomédicos, especificamente em sinais de eletroencefalografia (EEG) contendo eventos característicos da epilepsia, as espículas. Várias famílias de wavelets-mães foram utilizadas, mas sem um consenso sobre qual wavelet-mãe é a mais adequada para essa finalidade. Os sinais utilizados apresentam uma gama muito grande de eventos e não possuem características padronizadas. A literatura relata sinais de EEG amostrados entre 100 a 600 Hz, com espículas variando de 20 a 200 ms. Nesse estudo foram utilizadas 98 wavelets. Os sinais de EEG foram amostrados de 200 a 1 kHz. Um neurologista marcou um conjunto de 494 espículas e um conjunto de 1500 eventos não-espícula. Esse estudo inicia avaliando a quantidade de decomposições wavelets necessárias para a detecção de espículas, seguido pela análise detalhada do uso combinado de wavelets-mães de uma mesma família e entre famílias. Na sequência é analisada a influência de descritores e o uso combinado na detecção de espículas. A análise dos resultados desses estudos indica que é mais adequado utilizar um conjunto de wavelets-mães, com vários níveis de decomposição e com vários descritores, ao invés de utilizar uma única wavelet-mãe ou um descritor específico para a detecção de espículas. A seleção desse conjunto de wavelets, de níveis de decomposição e de descritores permite obter níveis de detecção elevados conforme a carga computacional que se deseje ou a plataforma computacional disponível para a implementação. Como resultado, esse estudo atingiu níveis de desempenho entre 0,9936 a 0,9999, dependendo da carga computacional. Outras contribuições desse estudo referem-se à análise dos métodos de extensão de borda na detecção de espículas; e a análise da taxa de amostragem de sinais de EEG no desempenho do classificador de espículas, ambos com resultados significativos. São também apresentadas como contribuições: uma nova arquitetura de detecção de espículas, fazendo uso da análise de discriminante linear; e a apresentação de um novo descritor, energia centrada, baseado na resposta dos coeficientes das sub-bandas de decomposição da transformada wavelet, capaz de melhorar a discriminação de eventos espícula e não-espícula. Researchers have concentrated efforts in the past 20 years, by applying the wavelet transform in processing, filtering, pattern recognition and classification of biomedical signals, in particular signals of electroencephalogram (EEG) containing events characteristic of epilepsy, the spike. Several families of mother-wavelets were used, but there are no consensus about which mother-wavelet is the most adequate for this purpose. The signals used have a wide range of events. The literature reports EEG signals sampled from 100 to 600 Hz with spikes ranging from 20 to 200 ms. In this study we used 98 wavelets. The EEG signals were sampled from 200 Hz up to 1 kHz. A neurologist has scored a set of 494 spikes and a set 1500 non-spike events. This study starts evaluating the amount of wavelet decompositions required for the detection of spikes, followed by detailed analysis of the combined use of mother-wavelets of the same family and among families. Following is analyzed the influence of descriptors and the combined use of them in spike detection. The results of these studies indicate that it is more appropriate to use a set of mother-wavelets, with many levels of decomposition and with various descriptors, instead of using a single mother-wavelet or a specific descriptor for the detection of spikes. The selection of this set of wavelets, decomposition level and descriptors allows to obtain high levels of detection according to the computational load desired or computing platform available for implementation. This study reached performance levels between 0.9936 to 0.9999, depending on the computational load. Other contributions of this study refer to the analysis of the border extension methods for spike detection; and the influences of the EEG signal sampling rate in the classifier performance, each one with significant results. Also shown are: a new spike detection architecture by making use of linear discriminant analysis; and the presentation of a new descriptor, the centred energy, based on the response of the coefficients of decomposition levels of the wavelet transform, able to improve the discrimination of spike and non-spike events.

Um dos desafios propostos por pesquisadores em neurociência aos engenheiros biomédicos é a interação cérebro-máquina. O sistema nervoso comunica-se interpretando sinais eletroquímicos, e circuitos implantáveis podem tomar decisões de modo a interagir com o meio biológico. Sabe-se também que a doença de Parkinson está relacionada a um déficit do neurotransmissor dopamina. Para controlar a concentração de dopamina diferentes técnicas tem sido empregadas como estimuladores elétricos, magnéticos e drogas. Neste trabalho obteve-se o controle da concentração do neurotransmissor de maneira automática uma vez que atualmente isto não é realizado. Para tanto, projetou-se e desenvolveu-se quatro sistemas: a estimulação cerebral profunda ou deep brain stimulation (DBS), a estimulação transmagnética ou transmagnetic stimulation (TMS), um controle de bomba de infusão ou infusion pump control (IPC) para a entrega de drogas e um sistema de voltametria cíclica de varredura rápida ou fast scan ciclic voltammetry (FSCV) (circuito que detecta variações de concentração de neurotransmissores como a dopamina - DA). Também foi necessário o desenvolvimento de softwares para a visualização de dados e análises em sincronia com acontecimentos ou experimentos correntes, facilitando a utilização destes dispositivos quando emprega-se bombas de infusão e a sua flexibilidade é tal que a DBS ou a TMS podem ser utilizadas de maneira manual ou automática além de outras técnicas de estimulação como luzes, sons, etc. O sistema desenvolvido permite controlar de forma automática a concentração da DA. A resolução do sistema é de 0.4 µmol/L podendo-se ajustar o tempo para correção da concentração entre 1 e 90 segundos. O sistema permite controlar concentrações entre 1 e 10 µmol/L, com um erro de cerca de +/- 0,8 µmol/L. Embora desenhado para o controle da concentração de dopamina o sistema pode ser utilizado para controlar outros neurotransmissores. Propõe-se continuar o desenvolvimento em malha fechada empregando FSCV e DBS (ou TMS, ou infusão), utilizando modelos animais parkinsonianos. One of the challenges to biomedical engineers proposed by researchers in neuroscience is brain machine interaction. The nervous system communicates by interpreting electrochemical signals, and implantable circuits make decisions in order to interact with the biological environment. It is well known that Parkinson’s disease is related to a deficit of dopamine (DA). Different methods has been employed to control dopamine concentration like magnetic or electrical stimulators or drugs. In this work was automatically controlled the neurotransmitter concentration since this is not currently employed. To do that, four systems were designed and developed: deep brain stimulation (DBS), transmagnetic stimulation (TMS), Infusion Pump Control (IPC) for drug delivery, and fast scan cyclic voltammetry (FSCV) (sensing circuits which detect varying concentrations of neurotransmitters like dopamine caused by these stimulations). Some softwares also were developed for data display and analysis in synchronously with current events in the experiments. This allowed the use of infusion pumps and their flexibility is such that DBS or TMS can be used in single mode and other stimulation techniques and combinations like lights, sounds, etc. The developed system allows to control automatically the concentration of DA. The resolution of the system is around 0.4 µmol/L with time correction of concentration adjustable between 1 and 90 seconds. The system allows controlling DA concentrations between 1 and 10 µmol/L, with an error about +/- 0.8 µmol/L. Although designed to control DA concentration, the system can be used to control, the concentration of other substances. It is proposed to continue the closed loop development with FSCV and DBS (or TMS, or infusion) using parkinsonian animals models.

CAPES O cimento Portland é bastante empregado na construção civil e apresenta em sua composição o gesso natural. Para minimizar custos é possível substituir parte do gesso desta composição pelo fosfogesso. O fosfogesso é um resíduo gerado a partir da produção dos fertilizantes e é constituído, essencialmente, por cálcio dihidratado e algumas impurezas, como fluoretos, metais em geral e radionuclídeos. Atualmente, toneladas de fosfogesso são armazenadas à céu aberto próximo das indústrias de fertilizantes, causando a contaminação do meio ambiente. O elemento 226Ra, presente nesses materiais, ao passar pela série de decaimento radioativo, transforma-se em gás 222Rn. Esse gás, ao ser inalado pode decair dentro dos pulmões e neste caso, os seus produtos depositam-se nas paredes pulmonares ocasionando exposição à radiação, podendo ser um potencial causador de câncer pulmonar. Dessa forma, o objetivo desta pesquisa foi medir os níveis de concentração de 222Rn em corpos de prova de argamassa de cimento Portland, de gesso e de fosfogesso provenientes do Estado do Paraná, além de caracterizar o material e estimar a concentração de radônio em um ambiente de convívio humano hipotético construído com paredes destes materiais. Para as medidas de atividade do 222Rn foi utilizado o monitor AlphaGUARD (Saphymo GmbH). A análise qualitativa e quantitativa foi realizada por meio da espectrometria gama e da EDXRF com tubos de alvos de Au e Ag (AMPTEK), e com alvo de Mo (ARTAX) e os ensaios mecânicos com equipamento de raios X (Gilardoni) e com a prensa mecânica (EMIC). Os valores médios da atividade do radônio no ar obtidos pelo estudo dos materiais armazenados no recipiente foram de 854 ± 23 Bq/m3, 60,0 ± 7,2 Bq/m3 e 52,9 ± 5,4 Bq/m3 para argamassas de cimento Portland, de gesso e de fosfogesso, respectivamente. Estes resultados extrapolados para o ambiente hipotético de 36 m3 com paredes revestidas com os materiais foram de 3366 ± 91 Bq/m3, 237 ± 28 Bq/m3 e 208 ± 21 Bq/m3 para argamassas de cimento Portland, gesso e fosfogesso. Considerando o limite de 300 Bq/m3 estabelecido pela ICRP, observa-se que, para o revestimento de cimento Portland a exposição não é segura e requer alguns procedimentos de mitigação específicos. A partir da espectrometria gama foi calculado o valor do rádio equivalente (Raeq) para as argamassas de cimento Portland, gesso e fosfogesso que resultou em 78,2 ± 0,9 Bq/kg; 58,2 ± 0,9 Bq/kg e 68,2 ± 0,9 Bq/kg, respectivamente. Os valores do Raeq das amostras encontram-se inferiores ao limite máximo de 370 Bq/kg. Em relação a análise qualitativa e quantitativa das amostras por EDXRF, os resultados permitiram identificar e quantificar os elementos que compõe as amostras como o Ca, S, Fe, entre outros. Portland cement being very common construction material has in its composition the natural gypsum. To decrease the costs of manufacturing, the cement industry is substituting the gypsum in its composition by small quantities of phosphogypsum, which is the residue generated by the production of fertilizers and consists essentially of calcium dihydrate and some impurities, such as fluoride, metals in general, and radionuclides. Currently, tons of phosphogypsum are stored in the open air near the fertilizer industries, causing contamination of the environment. The 226 Ra present in these materials, when undergoes radioactive decay, produces the 222Rn gas. This radioactive gas, when inhaled together with its decay products deposited in the lungs, produces the exposure to radiation and can be a potential cause of lung cancer. Thus, the objective of this study was to measure the concentration levels of 222Rn from cylindrical samples of Portland cement, gypsum and phosphogypsum mortar from the state of Paraná, as well as characterizer the material and estimate the radon concentration in an environment of hypothetical dwelling with walls covered by such materials. Experimental setup of 222Rn activity measurements was based on AlphaGUARD detector (Saphymo GmbH). The qualitative and quantitative analysis was performed by gamma spectrometry and EDXRF with Au and Ag targets tubes (AMPTEK), and Mo target (ARTAX) and mechanical testing with x- ray equipment (Gilardoni) and the mechanical press (EMIC). Obtained average values of radon activity from studied materials in the air of containers were of 854 ± 23 Bq/m3, 60,0 ± 7,2 Bq/m3 e 52,9 ± 5,4 Bq/m3 for Portland cement, gypsum and phosphogypsum mortar, respectively. These results extrapolated into the volume of hypothetical dwelling of 36 m3 with the walls covered by such materials were of 3366 ± 91 Bq/m3, 237 ± 28 Bq/m3 e 208 ± 21 Bq/m3for Portland cement, gypsum and phosphogypsum mortar, respectively. Considering the limit of 300 Bq/m3 established by the ICRP, it could be concluded that the use of Portland cement plaster in dwellings is not secure and requires some specific mitigation procedure. Using the results of gamma spectrometry there were calculated the values of radium equivalent activity concentrations (Raeq) for Portland cement, gypsum and phosphogypsum mortar, which were obtained equal to 78,2 ± 0,9 Bq/kg; 58,2 ± 0,9 Bq/kg e 68,2 ± 0,9 Bq/kg, respectively. All values of radium equivalent activity concentrations for studied samples are below the maximum level of 370 Bq/kg. The qualitative and quantitative analysis of EDXRF spectra obtained with studied mortar samples allowed to evaluate quantitate and the elements that constitute the material such as Ca, S, Fe, and others.

CNPQ O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um biosensor, utilizando redes de Bragg em fibras óticas, capaz de mensurar deformações em tecido ósseo. Inicialmente foram realizados testes de esterilização e desinfecção com sensores, após o processo completo, os sensores foram testados quanto a sua sensibilidade. Com isso os métodos de esterilização e desinfecção autoclave, óxido etileno, hipoclorito de sódio, cloramina T e ácido peracético, foram eficazes para eliminação e ou inativação dos microrganismos, sem que haja alterações no comportamento das FBGs. Com isso definem-se métodos aplicáveis para possíveis estudos, onde fibras óticas foram implantadas em animais in vivo para estudos de comportamento metabólico com a presença de materiais inorgânicos. Na continuidade dos trabalhos foram realizados testes de compatibilidade de fibras óticas inseridas no tecido subcutâneo de ratos. Baseado na análise descritiva dos cortes histológicos pode-se concluir que as fibras ópticas sem revestimento e com revestimento foram biocompatíveis quando implantadas em subcutâneo de ratos. Sendo assim, foi possível contemplar o desenvolvimento de um sensor baseado em redes de Bragg em fibras óticas para implantação direta no tecido ósseo. Posteriormente foram realizados testes-piloto para o desenvolvimento da metodologia de construção e implante no desenvolvimento de biosensores. Com todo o trabalho feito até à data, o desenvolvimento e construção de um biosensor que foi implantado in vivo foi possível. O biossensor foi fixado na região mandibular de um bovino quatro meses de idade. Uma semana após a implantação, os animais receberam diferentes tipos de alimentos e foi monitorizada durante a ingestão de alimentos. Com as deformações medidas foi possível a análise dos diferentes padrões mastigatórios e diferentes magnitudes de força e frequência mastigatória que o animal desempenhada durante o processo de mastigação. This study aims to develop a biosensor using Bragg gratings in optical fibers, capable of measuring deformation in bone tissue for this took a lot of work. Initially sterilization and disinfection with sensors tests were performed after the entire process, the sensors were tested for their sensitivity. In the same study methods of sterilization and disinfection have been tested to assess its efficiency. Thus methods of sterilization and disinfection autoclave, ethylene oxide, sodium hypochlorite, chloramine T and peracetic acid were effective for removing or inactivating microorganisms and, without changes in the behavior of the FBGs. With this set up methods applicable for possible studies, where optical fibers are implanted in in vivo animal studies metabolic behavior in the presence of inorganic materials. Continuing the work was carried out optical fiber compatibility tests inserted in the subcutaneous tissue of rats. Based on the descriptive analysis of histological sections can be concluded that the optical fiber uncoated and coated were biocompatible when implanted in rat subcutaneous tissue. Thus it is possible to contemplate the development of a sensor based on Bragg gratings in optical fibers for direct implantation into the bone tissue. Following on from the work were carried out pilot tests for development of construction methodology and implant in biosensor development. With all the work done to date, the development and construction of a biosensor that was implanted in vivo was possible. The biosensor was fixed in the mandibular region of a bull four months old. A week after implantation, the animal received different types of food and was monitored during the intake of foods. With the deformations measured parse the different masticatory patterns and different magnitudes of force and masticatory frequency that the animal developed during the chewing process completing the objectives of this study.

CAPES A insuficiência respiratória gerada pela lesão medular, em pessoas com tetraplegia e paraplegia torácica alta, tem sido uma das principais causas de morte desses indivíduos. A paralisação, total ou parcial, dos músculos abdominais e do diafragma dificulta a produção de tosse e diminui o volume corrente da ventilação. Este problema pode ser amenizado por meio do tratamento com estimulação elétrica funcional transcutânea (EEFT), na musculatura diafragmática e abdominal, sincronizada com a respiração espontânea. Poucos estudos têm sido direcionados a esta área e foi constatado que é de grande interesse científico que seja desenvolvido um sistema capaz de automaticamente sincronizar a estimulação elétrica com os eventos de inspiração (estimulação diafragmática) e expiração (estimulação abdominal). Por isso, nesta dissertação, desenvolveu-se um sistema de aquisição de sinal respiratório e detecção dos eventos de inspiração e expiração para sincronismo da EEFT durante a respiração tranquila. O sistema emprega uma cinta elástica acoplada a uma célula de carga baseada em strain gauges para a aquisição do sinal respiratório. Um algoritmo, baseado em análise estatística do sinal, foi desenvolvido para a detecção das fases de inspiração e expiração.Testes foram realizados em oito voluntários hígidos. A cinta foi posicionada na região da última costela, e sinais foram adquiridos com o auxílio de um osciloscópio digital. Um fisioterapeuta ajudou na análise dos sinais. Foi realizada a contagem de inspirações e expirações detectadas corretamente. O resultado dos testes alcançou a taxa de 82% de acerto na detecção dos eventos inspiratórios, e 96% para os eventos expiratórios. Os resultados indicam que o sistema desenvolvido é eficiente para a aquisição de sinais respiratórios e o algoritmo criado pode propiciar a sincronização da EEFT, com o paciente tratado em posição quase estática. The respiratory failure, caused by spinal cord injury in people with high thoracic paraplegia and tetraplegia, has been the major cause of death for those individuals. The total or partial paralysis of the abdominal muscles and the diaphragm hinders the production of cough and decreases tidal volume. This problem can be alleviated by treatment with transcutaneous functional electrical stimulation (TFES), on diaphragm and abdominal muscles synchronized with the spontaneous respiration. Few studies have been conducted on this matter, and it was found that is of great scientific interest the development of a system capable of automatically triggering the electrical stimulation with inspiration (diaphragmatic stimulation) and expiration events (abdominal stimulation). Therefore, in this work, a respiratory signal acquisition system was developed for the detection of inspiration and expiration events for triggering the electrical stimulation during quiet breathing. The system employs an elastic belt attached to a load cell based on strain gauges for acquiring the respiratory signal. An algorithm based on signal statistical analysis was developed for the detection of inspiration and expiration events. Tests were carried out in eight healthy volunteers. The belt was positioned at the last rib region, and signals were obtained with the aid of a digital oscilloscope. A physical therapist helped in the analysis of the signals by counting the inspiratory and expiratory events. The results reached the accuracy of 82% in the detection of inspiratory events, and 96% for expiratory events. The results indicate that the developed system is effective for the acquisition of respiratory signals and the created algorithm can provide synchronization of TFES with the patient in quasi-static situation during treatment.

CAPES A ventilação mecânica invasiva (VMI) corresponde a uma das intervenções mais comuns dentro das Unidades de Terapia Intensiva. Durante o período de internação, aproximadamente 30% dos pacientes experimentam dificuldades na remoção do suporte ventilatório, necessitando de VMI por um período prolongado. Atualmente, a decisão de extubar os pacientes é tomada com base na experiência clínica da equipe médica e em critérios pouco objetivos, o que torna a remoção da VMI uma ação de tentativa e erro. A análise da pressão final de dióxido de carbono expirado (PetCO2) através da capnografia é um método contínuo, não invasivo e permite avaliar a ventilação pulmonar durante todo o ciclo respiratório. Mesmo havendo numerosas indicações da necessidade de mensuração da PetCO2, o capnógrafo não é utilizado durante o processo de desmame da VMI. Assim, o objetivo principal deste estudo foi analisar de forma quantitativa a PetCO2 e os índices extraídos do capnograma em pacientes recém-nascidos e pediátricos, como índice preditivo de sucesso na extubação da VMI no período pós-operatório de cirurgia cardíaca. Inicialmente, o desempenho do capnógrafo, utilizado neste trabalho, foi comparado com outros dois equipamentos de capnografia comercializados e obteve: altos índices de correlação (r = 0,994 e 0,975; p < 0,001), e uma média de diferença obtida no teste de Bland-Altman de -0,56 e -1 mmHg, comprovando a sua aplicação com segurança e acurácia. Na segunda etapa, a amostra composta de 254 pacientes foi avaliada durante a pré e pós-extubação da VMI. Houve sucesso na extubação em 70,47% (179) e falha em 29,53% (75), sendo necessário retornar o paciente à prótese ventilatória dentro de um período de 48 horas após a extubação. Comparando-se o grupo de pacientes em que houve sucesso com o grupo em que houve falha, foi encontrada diferença estatística significativa (p < 0,001) quanto à idade (15,51 versus 3,16 meses), peso (8,17 versus 4,5 kg) e tempo de ventilação mecânica (2,34 versus 6,3 dias). Em relação aos parâmetros ventilatórios, não houve diferença significativa para os valores de PetCO2 e pressão arterial de dióxido de carbono (PaCO2) entre os dois grupos (sucesso e falha). A análise de Receiver Operating Characteristic (ROC) mostrou que os valores de PaCO2 e PetCO2 apresentaram uma baixa sensibilidade e especificidade para predizer a falha na extubação. No entanto, o índice P(a-et)CO2 apresentou diferença significativa entre os grupos sucesso e falha da extubação (0,42 versus 1,27 mmHg, p < 0,001) no período pré-extubação e apresentou uma área sob a curva (area under curve – AUC) de 0,707, que indica um desempenho aceitável para discriminar o desfecho na extubação. Além disso, oito índices extraídos do capnograma apresentaram diferença significativa entre ambos os grupos (p < 0,001), valores de AUC superiores a 0,8 e uma alta sensibilidade e especificidade para predizer a falha na extubação, indicando uma excelente discriminação entre os grupos com elevada significância clínica, sendo eles: tempo expiratório, tempo total do ciclo respiratório, slope 1, slope 2, slope ratio, ângulo α, ângulo ascendente e de inclinação. O estudo mostrou que a análise dos parâmetros ventilatórios é relevante no processo de retirada do paciente da prótese ventilatória, aumentando a segurança da equipe interprofissional quanto à decisão de extubar ou não um paciente. Invasive mechanical ventilation (IMV) corresponds to one of the most common intervention in the intensive care unit; approximately 30% of hospitalized patients have difficulty in the removal of ventilatory support requiring IMV for a prolonged period. Currently, the decision to extubate patients is based on clinical experience of the medical staff and in poor criteria, which makes the decision for IMV remotion harder. The analysis of end-tidal carbon dioxide pressure (PetCO2) by capnography is a continuous method, noninvasive and capable to evaluate the ventilation during the entire respiratory period. Although there are numerous indications to measure the PetCO2, the capnograph is not used during the process of weaning from IMV. Thus, the main objective of this study was to examine quantitatively PetCO2 and indexes extracted from the capnogram in neonates and pediatric patients, as a predictor of successful extubation of IMV in the postoperative period of cardiac surgery. Initially, the capnograph was compared to other commercialized equipment and it showed high levels of correlation (r2 = 0.9872 and 0.9513, p < 0.001), and a mean difference obtained by Bland- Altman test close to zero (-0.56 and -1 mmHg), demonstrating its reliability and accuracy application. In the second phase, a sample consisted of 254 patients were evaluated during the pre and pos-extubation from IMV. There were weaning success in 70.47% (179) and failure in 29.53% (75), being necessary return the patient to ventilatory prosthesis before 48 hours after extubation. Comparing the successful group with the group of patients who have failed, a significant statistically difference (p < 0.001) was found for age (15.51 versus 3.16 months), weight (8.17 versus 4.5 kg) and duration of mechanical ventilation (2.34 versus 6.3 days). Considering ventilatory parameters, no significant difference was observed in the values of PetCO2 and arterial carbon dioxide pressure (PaCO2) between the two groups (success and failure). The Receiver Operating Characteristic (ROC) analysis showed that the mean values of PaCO2 and PetCO2 had low sensitivity and specificity to predict extubation failure. However, P(a-et)CO2 showed a significant difference between the success and failure group of extubation (0.42 versus 1.27 mmHg; p < 0.001) in the pre-extubation period; and it presented area under curve (AUC) of 0.707 which indicates acceptable performance to discriminate the extubation outcome. Furthermore, eight indexes extracted from capnogram presented significant difference between groups (p < 0.001), AUC values greater than 0.8 and high sensitivity and specificity to predict extubation failure, indicating excellent discrimination between groups with high clinical significance, these were: expiratory time, respiratory cycle total time, slope 1, slope 2, slope ratio, α angle, ascending angle and inclination angle. The study has shown that the analysis of ventilatory parameters is relevant in the process of removing the patient from IMV, increasing the safety for the multidisciplinary team on the decision to extubate a patient.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015. A engenharia clínica precisa constantemente avaliar a condição do processo tecnológico em saúde gerenciado. O serviço de tomografia representa um processo complexo que fornece diagnóstico através de imagens médicas em estabelecimentos assistenciais à saúde. Visando colaborar com a melhoria da qualidade desses serviços a proposta apresenta uma procedimento simplificado para avaliação de serviços de tomografia por raios X a ser realizado pela engenharia clínicaA metodologia está dividida em três etapas: (I) identificação, (II) avaliação do serviço de tomografia e (III) ações da engenharia clínica. Nessas etapas encontram-se englobadas as atividades de planejamento das atividades, a realização delas, a verificação mediante um estudo de caso e as ações de realimentação propostas da engenharia clínica no serviço avaliado. Essas etapas baseiam-se no modelo de gestão de tecnologia médico- hospitalar do processo tecnológico em saúde. Como síntese das evidências coletadas, a proposta contribui para identificar os serviços, os parâmetros mínimos aceitáveis de funcionamento segundo as normas e portarias. Foram desenvolvidos protocolos e formulários necessários para uma avaliação simplificada do serviço de tomografia computadorizada. Para validar a metodologia foi realizado um estudo de caso em quatro estabelecimentos assistenciais à saúde. Verificou-se que os estabelecimentos H1 e H2 atendem com 67% dos parametros aceitáveis quanto a avaliação da tecnologia e o H3 com 58%.Na avaliação da infraestrutura, os estabelecimentos assistenciais à saúde H1 e H2 atendem com 89% e H3 83% dos itens avaliados, e nos recursos humanos, os memos atendem com 80% no H1, 67% no H2, 50% no H3 e 83% no H4.Com a análise dos dados é possível ter uma avaliação mínima da situação dos serviços de tomografia computadorizada, que permite programar ações preventivas e ou corretivas nos programas de gerenciamento das estruturas da engenharia clínica. Isto resulta na adição de qualidade ao processo tecnológico em saúde representado pelo serviço de tomografia computadorizada por raios X , gerenciados pela engenharia clínica. Abstract : Clinical engineering needs to constantly evaluate the condition of the technological process in health. The computed tomography service is a complex process that provides medical diagnosis images for health care facilities. Aiming to contribute to the improvement of the quality of imaging services a simplified methodology is presented to evaluate the X-ray computed tomography service, to be accomplished by clinical engineering.The methodology consists of three stages: (I) identification, (ii) evaluation of computed tomography service and (iii) clinical engineering actions. These stages include planning of the activities to conduct them, verification through a case study and the actions propose feedback of clinical engineering in the service evaluated. These stages are based on the healthcare technology management model of the technological process in health. As syntheses of the evidence collected, the proposal helps to identify the services and operating minimum parameters to be evaluated to ensure the performing according to norms and ordinances. Protocols and forms for a simplified assessment of computed tomography service were developed. To validate the methodology a case study was conducted in four health care facilities. It was found that H1 and H2 establishments are in accordance with 67% of the acceptable parameters as technology assessment and the H3 with 58%.In assessing the service infrastructure, health care facilities H1 and H2 are in accordance with 89% and 83% in H3 of the evaluated items, and human resources, in health care facilities are in accordance with 80% in H1, H2 with 67%, 50% and 83% for H3 H4.It is possible, with the analysis of the data, to have a minimum assessment of the situation of computed tomography services. This allows scheduling preventive or corrective actions in management programs of clinical engineering structures. This results in addition of quality improvement in health technological process represented by computed tomography service managed by clinical engineering.

CAPES A dosimetria em tomografia computadorizada (TC) envolve desde a determinação de grandezas dosimétricas específicas de TC até a estimativa de dose absorvida e dose efetiva. Entretanto, deve-se considerar que por envolver radiação ionizante no seu processo, este procedimento apresenta riscos inerentes e sua utilização deve ponderar o custo e o benefício propiciado pelo procedimento. A proteção de pacientes submetidos a exames radiológicos, de uma maneira geral, é determinada pelos princípios da “justificação” e “otimização”. Desta forma, torna-se importante o conhecimento dos níveis de radiação nas exposições durante um procedimento tomográfico. Estes níveis foram observados através da estimativa das grandezas específicas para tomografia computadorizada, tais como o Índice de kerma no ar (C100,ar), o Índice de kerma ponderada (Cw) e o produto kerma comprimento (PKL,CT), e em estimados os níveis de dose efetiva e risco para o estudo tomográfico computadorizado de crânio, tórax e abdômen realizado com múltipla varredura. Os valores obtidos foram comparados com os obtidos por simulação computacional por Monte Carlo. Eles foram utilizados, neste estudo, no cálculo da Dose Efetiva e risco e para comparação com o nível de referência de dose estabelecido pela Comunidade Européia. Utilizando-se o programa de simulação computacional Dosecal X_CT e o protocolo ICRP 103, foram determinadas as grandezas de radioproteção relevantes para o estudo que são os valores de dose efetiva referente ao procedimento. O nível do Produto kerma comprimento (PKL,CT), utilizando-se o C100,ar previamente estabelecido, foi também obtido e comparado com o nível de referência de dose estabelecido pela comunidade europeia. Os valores encontrados até agora estão dentro dos limites dos Níveis de Referência. The computed tomography (CT) dosimetry involves measurements of specific quantities of CT, which are part of CT quality control procedures, as well as calculation of absorbed and effective doses to a patient submitted to CT examinations. Since CT uses ionizing radiation, it should be considered that a precise balance between risks and benefits must be achieved in order to justify the adoption of such technique. Radiation protection of patients undergoing radiological exams is established based on the justification and optimization principles. Nowadays, it is important to know the dose radiation levels to which a patient is exposed during a tomographic procedure. Those are given by the estimation of specific dosimetric quantities called the computed tomography kerma index in air, C100,air, the weighted computed tomography kerma index Cw, kerma length product, PKL,CT and then the levels of effective dose and risk to the computerized CT scan study of skull, thorax and abdomen with a multiple scanning. The values obtained were compared with those obtained by computer simulation using Monte Carlo method. The protection quantities organ absorbed dose, effective dose and risk for comparison with the reference dose level established by the European Community. Using computational simulation program of the Dosecal X_CT and the ICRP 103 Protocol, were certain quantities of radiation protection relevant to study which are the values of effective dose for the procedure. The dose length product PKL,CT level was calculated from the C100,air and compared to the reference dose level established by the European Community. The values found so far are within the limits of the reference levels.

O presente trabalho analisou numericamente e experimentalmente as características mecânicas de alças ortodônticas com geometria delta, com e sem helicóide superior. Estudos dessa natureza sobre alças delta sem o helicóide superior ainda não se encontram na literatura. O material utilizado na confecção das alças foi uma liga formada por titânio-molibdênio, comum em aplicações ortodônticas. As simulações numéricas foram realizadas através do método dos elementos finitos (MEF) utilizando elementos tridimensionais e análise para grandes deslocamentos, diferentemente das análises encontradas até o momento para este tipo de alça que são exclusivamente bidimensionais. As alças foram simuladas de acordo com uma situação real de uso clínico, com ativação horizontal (direção x). Nas análises experimentais, onde foram obtidas as forças e momentos reativos, utilizou-se uma plataforma com extensômetros montados em ponte completa de Wheatstone, os quais fornecem valores de tensões elétricas de saída correspondentes à deformação aplicada na alça (corpo de prova). Para a leitura das variações de tensões elétricas foi utilizado um sistema de aquisição de dados da National Instruments, o qual, através do programa Labview, fornece valores de tensões elétricas que são convertidos em forças e momentos calibrando-se a plataforma. Cada valor de força e momento reativo foi tabulado desde a ativação nula até seu valor máximo de ativação, isto é, um pouco antes de atingir o escoamento do material da alça. Além de forças e momentos reativos, foram determinadas as relações momento força (M/F). Tais relações, segundo a literatura, definem o tipo de movimentação dentária em um caso clínico. Os resultados obtidos mostraram que as forças reativas no eixo x nas alças sem helicóide são maiores que nas alças com helicóide. Já as forças reativas de intrusão/extrusão dentária atuantes no eixo y apresentaram valores similares para os dois tipos de alças, sendo muito pequenas e por isso desconsideras nesta pesquisa devido à sua pouca influência nos resultados. Obteve-se uma curva da variação de tensões ao longo das alças em função da ativação, e observou-se que alças sem helicóide apresentam tensões mais altas em um mesmo valor de ativação e consequentemente maior tendência a plastificação. A relação M/F predominante neste trabalho foi a relação Mz/Fx a qual estabelece a maioria dos tipos de movimentos dentários encontrados na literatura e a única para o tipo delta até então. Os tipos de movimentos dentários originados com o uso das alças delta com e sem helicóide, de acordo com a relação Mz/Fx, no plano xy são de rotação de raiz, rotação de coroa e de translação. Partindo-se dos valores de My/Fx infere-se que não há movimentação dentária para este tipo de alça. Outro fator não explorado na literatura e presente nesta pesquisa é a variação angular entre as extremidades e seu impacto nos resultados finais de forças, momentos e relação M/F. This study analyzed numerically and experimentally the mechanical characteristics of orthodontic springs with delta geometry with and without an upper loop. To our knowledge this kind of study of delta springs without an upper loop has not yet been described in the literature. The material used to make the springs was a titanium-molybdenum alloy commonly used in orthodontic applications. Numerical simulations were performed with finite element modeling (FEM) using three-dimensional elements and large-displacement analysis, unlike the analyses found in the literature to date for this type of spring, which are exclusively two-dimensional. The springs were simulated to reflect a real clinical situation with horizontal activation (in the x direction). In the experimental analysis to determine the reactive forces and moments, a platform with strain gauges mounted on a full Wheatstone bridge whose output voltages corresponded to the strain applied to the spring (the test specimen) was used. The voltage variations were read with the aid of a National Instruments data acquisition system, which, when used with the LabVIEW program, provides voltage values which are converted into forces and moments to calibrate the platform. Each value of force and reactive moment was recorded in a table, from zero activation to the maximum value, i.e., just before the yield strength of the material was reached. In addition to the reactive forces and moments, the moment-to-force ratios (M:F) were measured. According to the literature, these ratios define the type of tooth movement in a clinical case. The results show that the reactive forces along the x-axis in the springs without a loop were greater than in the springs with a loop. In contrast, the reactive intrusive/extrusive forces in the y-axis, which were very small and could be neglected in this study because they had little influence on the results, were similar for both types of spring. A curve showing the change in stress along the spring as a function of activation was plotted. This showed that springs without a loop had higher stresses for a given activation value and therefore a greater tendency to deform plastically. The predominant M:F ratio in this study was the Mz/Fx ratio, which is the moment-to-force ratio that produces most types of tooth movements described in the literature and is to date the only moment-to-force ratio described in the literature for the delta spring. The tooth movements in the xy-plane as a result of the Mz/Fx moment-to-force ratio produced by delta springs with and without a loop are root rotation, crown rotation and translation. Based on the values of My/Fx observed, it can be inferred that this type of spring does not produce any tooth movement in the xz-plane. Another factor that is not explored in the literature but that was considered here is the variation in the angle between the extremities of the spring and its impact on the final forces, moments and M:F ratio.

CAPES O objetivo do presente estudo foi analisar os efeitos de um protocolo de tratamento com o ultrassom terapêutico de alta potência sobre a lipodistrofia ginóide (LDG). Essa análise foi feita através da Escala de Ulrich, de registros fotográficos, da perimetria, da bioimpedância e da realização de um questionário de satisfação específico para LDG. Participaram do estudo 20 voluntárias, que foram submetidas à anamnese, exame físico, perimetria, bioimpedância, registros fotográficos e realização de questionário de satisfação específico para LDG; antes e depois do tratamento. Foram realizadas 12 aplicações do ultrassom Avatar Cuatro® 3 MHz com gel neutro, no modo contínuo, com intensidade de 2,8 W/cm² e potência de 42 W. Os testes foram realizados na frequência de 3 vezes por semana, totalizando 4 semanas para cada voluntária. A comparação entre as variáveis analisadas pré e pós-intervenção foi feita pelos testes ANOVA e t. Student. Foram consideradas estatisticamente significativas as diferenças com p ≤ 0,05. A média de idade do grupo foi de 34 ± 10 anos. Não houve variação estatisticamente significativa nas variáveis de peso (p = 0,764), de percentual de gordura (p = 0,864), de percentual de líquido (p = 0,883), de Índice de Massa Corporal (IMC) (p = 0,718), de todas as variáveis de perimetria (p > 0,05). Porém, houve variação estatisticamente significativa no grau da LDG aferido pela Escala de Ulrich (p = 0,007) e do item nota do seu corpo pré e pós-intervenção, indicado no questionário de satisfação (p = 0,003). No que diz respeito à gordura localizada, mesmo havendo diminuição da perimetria na grande maioria das voluntárias, não se pode concluir, estatisticamente, que o ultrassom é eficaz em reduzir medidas. No entanto, pode-se concluir que o protocolo de tratamento fisioterapêutico proposto neste trabalho foi eficaz em promover a melhora do aspecto da LDG. The objective of this study was to analyze the effects of a treatment protocol with high power therapeutic ultrasound on the gynoid lipodystrophy (GLD). The analysis was done using the Ulrich's scale, photographic records, perimetry, bioimpedance and through the application of a specific GLD satisfaction questionnaire to the research volunteers. The study included 20 female volunteers who were submitted to anamnesis, physical examination, perimetry, bioimpedance, photographic records and answered the specific GLD satisfaction questionnaire, before and after the treatment. Twelve applications of ultrasound Avatar Cuatro ® 3 MHz with neutral gel were carried out in continuous mode, with an intensity of 2.8 W/cm² and 42 W of power. The tests were accomplished in the frequency of 3 times a week, totaling 4 weeks for each volunteer. The comparison between the variables analyzed pre and post intervention was performed by ANOVA and Student's t-test. The differences were considered statistically significant at p ≤ 0.05. The mean age of the volunteers group was 34 ± 10 years. There was no statistically significant variation in the variables of weight (p = 0.764), fat percentage (p = 0.864), percentage of liquid (p = 0.883), the body mass index (BMI) (p = 0.718), the perimetry (p > 0.05). However, there was statistically significant variation in the degree of GLD measured by Ulrich's scale (p = 0.007) and in the satisfaction questionnaire results pre and post-intervention (p = 0.003). It was not possible to conclude, statistically, that the ultrasound is effective in reducing localized fat, even with a decrease in the perimetry of most of the volunteers. However, it was possible to conclude that the physiotherapy treatment protocol proposed in this work was effective in promoting the improvement of the appearance of GLD.

Exames radiográficos do tórax são frequentemente solicitados para pacientes recém-nascidos internados na Unidade de Terapia Intensiva (UTI) Neonatal. Entretanto, as crianças são mais radiossensíveis quanto menor a idade que possuem e devido ao maior número de células em processo de replicação. Essa característica acaba despertando uma maior preocupação da comunidade científica em conhecer a dose de radiação a que são expostos esses pacientes pediátricos. Este trabalho descreve a metodologia aplicada para a execução de uma análise dosimétrica em pediatria neonatal no Hospital Infantil Pequeno Príncipe, em Curitiba. Inicialmente, o trabalho propõe a construção de um objeto simulador de um recém-nascido para consequentes medidas de dose de radiação recebida pelo paciente neonato, através do uso de TLDs (Dosímetros Termoluminescentes) para medidas de ESAK (Kerma-ar na Superfície de Entrada) sob a região torácica e medida de kerma-ar na profundidade do pulmão, na água, com o uso de uma câmara de ionização. Também foi avaliada a dose de radiação espalhada recebida pelo paciente internado próximo ao paciente examinado. Os resultados da pesquisa mostraram, em geral, níveis de dose abaixo dos valores de referência para as medidas de ESAK. Para as medidas de kerma-ar na profundidade do pulmão, os valores encontrados e comparados com cálculos de dose-órgão por meio de um software mostraram-se abaixo dos valores obtidos com os TLDs. As medidas de radiação espalhada mostraram que os pacientes próximos ao paciente examinado recebem uma pequena faixa de contribuição de dose durante os exames. Chest radiographic examinations are frequently requested for newborn patients hospitalized in a Intensive Care Unit (ICU) Neonatal. However, children are more radiosensitive the younger they are and due to the higher number of cells in replication process. This feature arises greater concern in the scientific community to know the dose of radiation that these pediatric patients are exposed. This paper describes the methodology used for the implementation of a dosimetric analysis in neonatal pediatrics at the Children's Hospital Pequeno Príncipe, in Curitiba. Initially, the work proposes the construction of a phantom of a newborn to subsequent measurement of the radiation dose received by the neonate patient, through the use of TLDs (Thermoluminescent Dosimeters) for measures ESAK (Entrance Surface Air-Kerma) in the thoracic region and measure kerma-air in the deep lung, in water, with the use of an ionization chamber. The scattered radiation dose received by another patient near the patient under examination was also evaluated. The results showed, in general, dose levels below the reference values for the measures ESAK. For the kerma- air in the deep lung, and the values obtained compared to organ dose calculations through software is shown to be below the values obtained with TLDs. The measurements showed that the scattered radiation near the patient examined receive a small contribution of dose during examinations.

A busca pela qualidade radiográfica com a menor dose de radiação absorvida é uma constante na comunidade radiológica. Juntamente com o princípio ALARA (As Low As Reasonably Achievable), os filtros de alumínio são peças fundamentais para barrar os fótons de baixa energia que não contribuem para a imagem e depositam dose de radiação para o paciente. De acordo com a Portaria n°453, a Agência Nacional de Vigilância Sanitária decretou que todos os equipamentos de raios X odontológicos intrabucais devem possuir a filtração adicional. Nesse sentido, os filtros são peças fundamentais para a proteção radiológica do paciente. Este estudo tem por objetivo caracterizar a composição elementar dos filtros de raios X de equipamentos de raios X odontológicos intrabucais. O estudo também relaciona a composição elementar com a qualidade das imagens radiográficas. A análise dos filtros foi realizada por meio do método de Espectroscopia de Fluorescência de raios X por Energia Dispersiva (EDXRF). Foram analisados, qualitativa e quantitativamente, dez filtros de alumínio. Para avaliar a qualidade das imagens, foram realizadas 30 radiografias periapicais dos dentes molares com 0,3 s de tempo de exposição (dez radiografias) e incisivos com 0,2 s e 0,3 s (vinte radiografias) com os diferentes filtros em um equipamento com os parâmetros de 66 kV e 6,5 mA. Os filtros e as radiografias foram identificadas, para que fosse possível distinguir a que filtro cada radiografia pertencia no momento das avaliações. Todas as radiografias foram feitas sob as mesmas condições. As radiografias foram submetidas à análise das densidades óticas por um densitômetro e posteriormente, enviadas a cirurgiões dentistas radiologistas que fizeram a análise subjetiva. Foram selecionadas três regiões para análise do densitômetro (diferenciadas entre dentes molares e incisivos) e uma região para análise subjetiva (diferentes regiões para dentes molares e incisivos). Os dados obtidos foram correlacionados com a avaliação dos efeitos da composição elementar dos filtros na qualidade das imagens radiográficas. Os elementos encontrados na análise dos filtros foram: Al, S, Cl, Ti, Mn, Fe, Cu, Zn e Zr. Os filtros apresentaram maiores concentrações de alumínio, com mais de 96% sendo os outros elementos contaminantes ou elementos que foram adicionados para melhorar a estabilidade mecânica do filtro. As densidades óticas das radiografias seguiram um padrão nas regiões analisadas, exceto as regiões enegrecidas do filme. A análise subjetiva revelou que muitas das radiografias realizadas poderiam ser aceitas para diagnóstico. Porém, imagens consideradas com baixo contraste obtiveram o mesmo valor de densidade ótica. Os resultados mostraram que a composição elementar dos filtros não modificou a qualidade da imagem. Por conseguinte, os filtros convencionais pesquisados oferecem uma opção aceitável para a produção de imagens de qualidade em radiologia odontológica, apesar das diferenças na composição das ligas. The quest for radiographic quality with the lowest dose of radiation absorbed is a constant in the radiology community. Along with the ALARA principle (As Low As Reasonably Achievable), the aluminum filters are essential parts to bar the low energy photons do not contribute to the image and cause radiation dose to the patient. According to standard Portaria No. 453, the Agência Nacional de Vigilância Sanitária decreed that all equipment intraoral dental X-rays must have an additional filtration. Acording this, the filters are essential parts to radiological protection of patients. This study aims to characterize the elemental composition of filters used in intraoral X-ray equipment. We also intend to relate them to the quality of the radiographic images. The analysis of the filters was made using the method Energy Dispersive X-ray Fluorescence (EDXRF). Ten aluminum filters were analyzed (qualitatively and quantitatively). To evaluate the quality of images, 30 periapical radiographs of molars to 0.3 s (ten radiographs) and the incisor teeth 0.2 and 0.3 s (twenty radiographs) were performed with different filters. All filters and all radiographs were identified, it was possible to distinguish which folder each radiograph belonged at the time of the evaluations. All radiographs were performed under the same conditions. Radiographs were subjected to analysis of optical density by a densitometer and later, two dentists radiologists realized a subjective analysis. Three regions for analysis of the densitometer (differentiated between molars and incisors) and a region for subjective analysis (for different regions molars and incisors) were selected. The data were correlated with the assessment of the effects of the elemental composition of all filters in the quality of radiographic images. From the results, the elements of the filters in the analysis were: Al, S, Cl, Ti, Mn, Fe, Cu, Zn and Zr. The filters had higher aluminum concentrations (over 96%), other elements were contaminants or components that are added to improve the mechanical stability of the filter. The optical densities of radiographs followed a pattern for the regions analyzed except blackened regions of the film. Subjective analysis revealed that many of the radiographs were accepted for diagnosis. But considered low-contrast images obtained the same value of optical density. Therefore, it is concluded that the elemental composition of filters do not change the image quality. Consequently, conventional filters were evaluated option to produce an acceptable image quality in dental radiology, despite differences in the composition of the alloys.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014 O número de estudos e pesquisas sobre o comportamento postural de indivíduos é crescente, principalmente o estudo em crianças. Este fato é uma grande preocupação entre os pesquisadores, pois os danos da má postura podem gerar problemas graves na adolescência e persistem por toda a vida. O uso de instrumentos, baseados no Método de Cobb, que são capazes de medir as curvaturas fisiológicas da coluna são frequentemente usados pelos profissionais da área para o acompanhamento do quadro de um paciente. Estes instrumentos, na maior parte, são imprecisos e demandam aplicação de cálculos e desenhos manuais, ou, utilizam um sistema próprio, o que demanda um alto custo de investimento. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um instrumento que auxilie no diagnóstico e na correção postural com base nas medições das curvaturas fisiológicas da coluna vertebral nos planos sagital e coronal. Utiliza Unidades de Medidas Inerciais e, adicionalmente, alerta o indivíduo para corrigir a postura quando uma má postura é detectada, dessa forma, o instrumento deve ser de fácil manuseio, de custo acessível e portátil. A motivação deste projeto encontra-se no alto custo de implementação de um sistema de câmeras e/ou de radiografias, pois este é um método invasivo e prejudicial para a saúde, e como um método de inovação para analisar e corrigir a postura utilizando o método de Cobb, facilitando diagnóstico do paciente com o feedback do sistema e promovendo a reeducação postural. Este trabalho apresenta o projeto e a prototipação de um sistema para avaliar e corrigir a postura, desde a etapa de concepção teórica até a execução de testes em voluntários. O aparelho é composto de uma veste que suporta um dispositivo eletrônico portátil, alimentado por bateria, com sensores tri-axiais conectado a um microprocessador e firmware dedicado ao processamento dos sinais dos sensores e envio através de um módulo Bluetooth para um computador, e um software que permite a visualização e armazenamento dos ângulos de curvaturas da coluna vertebral. Os testes foram realizados para o modo analisador da dinâmica postural, pois o modo de correção postural não possui teste que represente a aplicação. Portanto, os testes demonstraram que o sistema possui um alto índice de correlação e concordância com relação ao sistema de vídeo comercial Optitrack®. O protótipo desenvolvido não requer cálculos manuais e apresenta simplicidade no manuseio, sem necessidade de capacitações especiais dos profissionais de saúde. Abstract: The number of studies and research on postural behavior of individuals is in growing ascendancy, especially for the study of children postural behaviour. This fact is a major concern among researchers because the damage from bad posture can lead to serious problems as adolescents and persist throughout life. The use of instruments, based on the method of Cobb, which are able to measure the physiological curvature of the spine are often used by professionals to monitor a patient. These instruments, generally, are imprecise and require application of manual calculations and drawings, or a proprietary system which requires a high investment cost. The objective of this work is the development of a new tool to assist in the diagnosis and postural correction able to measure the physiological curvature of the spine in the sagittal and coronal planes. It uses Inertial Measurements Units and additionally alert the subject to correct posture when a poor posture is detected, it is easy to use, portable and affordable cost. The motivation of this project is the high cost of implementing a system of cameras and/or radiographs, because this is an invasive and very harmful to health, and as a method of innovation method to analyze and correct posture using Cobb method, facilitating diagnosis of the patient with the feedback system and promoting postural rehabilitation. This paper presents the design and prototyping of a system to assess and correct posture, from the stage of theoretical conception to execution of tests on volunteers. The instrument consists of a wearable vest which supports a portable electronic device, battery powered, with tri-axial sensors connected to a microprocessor and firmware dedicated to process the signals from the sensors and send via Bluetooth to a computer, and software that allows viewing and storage of the curvature angles of the spine. The tests were performed for the analyzer mode of the dynamic postural because the posture correction mode does not have that represents the test application. Therefore, the tests demonstrated that the system has a high correlation and agreement in relation to the commercial video system Optitrack®. The prototype does not need manual calculations, simple to handle, without the need for special training of health professionals.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. Os sinais biomédicos transportam informações que representam o estado dos sistemas vivos. Deste modo, a monitorização e interpretação destes sinais têm valor significativo para o diagnóstico médico e para a pesquisa clínica. Entretanto, para extrair as informações de interesse dos sinais é fundamental submetê-los a etapas de processamento pois, em sua maioria, estão contaminados por ruídos. Estes ruídos são oriundos das mais variadas fontes de interferência e impossibilitam uma análise imediata dos sinais. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma plataforma computacional de processamento digital de sinais para uso em ensino e pesquisa em sinais biomédicos. Trata-se de uma ferramenta gráfica interativa, dinâmica e de simples utilização que faz uso de figuras geométricas, denominadas blocos funcionais. Através do ambiente gráfico da plataforma é possível criar diagramas em blocos, que irão descrever o fluxo de dados entre as funções, para realizar o processamento digital do(s) sinal(is) de interesse. Cada bloco realiza uma determinada função que pode ser modificada/controlada através de seus parâmetros, que estão acessíveis ao usuário para configuração. O processamento do projeto desenvolvido é realizado automaticamente a medida que informações são inseridas/excluídas do projeto e ferramentas permitem a visualização gráfica dos sinais em todos os pontos do projeto. Sinais estes que podem ser gerados pela própria plataforma ou exportados a partir de arquivos que contenham sinais anteriormente digitalizados. Através da plataforma é possível, por exemplo, projetar filtros digitais por meio de diferentes técnicas a fim de obter o melhor resultado. A plataforma surge também como aliada nas atividades de ensino, pois pode ser utilizada em disciplinas de processamento digital de sinais, auxiliando na apresentação dos conceitos fundamentais de processamento de sinais. Ao final do trabalho, foi realizado um questionário para avaliar a satisfação do usuário em relação a aspectos específicos do sistema desenvolvido. Onze usuários responderam ao questionário no qual obteve-se em 60,7% das perguntas notas consideradas ótimas, corroborando para uma boa aceitação da ferramenta. Abstract : The biomedical signals carry information that represent the state of living systems. Thus, monitoring and interpretation of these signals have significant value for the medical diagnosis and clinical research. However, to extract the information of interest signals is fundamental submitting them to processing steps because, in most cases, are contaminated by noise. These noises are coming from the most diverse sources of interference and make it impossible an immediate analysis of the signals. This paper presents the development of a computational platform for digital signal processing for use in teaching and research in biomedical signals. It is an interactive, dynamic and easy to use graphical tool that makes use of geometric figures, called functional blocks. Through the graphical environment of the platform is possible to create block diagrams that will describe the data flow between functions, to perform digital processing of the signals of interest. Each block performs a specific function that can be modified/controlled by its parameters that are accessible to the user for configuration. The processing of the project developed is automatically performed as the information is entered/deleted from the project and tools allow the graphical display of signs at all points of the project. These signals can be generated by the platform itself or exported from files that containing previously digitized signals. Through the platform is possible, for example, designing digital filters through of different techniques in order to get the best result. The platform also arises as an ally in teaching activities, since it can be used in courses in digital signal processing, assisting in the presentation of the fundamental concepts of signal processing. At the end of the work, a questionnaire was conducted to evaluate user satisfaction in relation to specific aspects of the developed system. Eleven users answered the questionnaire in which it was found in 60.7% of the questions notes considered optimal, corroborating a good acceptance of the tool.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. As ações e tendências da Engenharia Clínica (EC) são fortemente influenciadas pelo processo tecnológico em saúde. Por meio da gestão da tecnologia médico-hospitalar a EC pode contribuir com metodologias para todas as fases do ciclo de vida das tecnologias. No propósito de atender às variações do ciclo de vida foi elaborada uma metodologia para o gerenciamento de equipamentos médico-assistenciais (EMAs) em fase de utilização. Esta proposta está fundamentada em um modelo estrutural para analisar a confiabilidade de EMAs. O modelo constitui-se de três módulos: coleta dos dados, análise estatística e apoio à tomada de decisão. Para demonstrar a aplicação da metodologia elaborada, um estudo de caso foi realizado em sete estabelecimentos assistenciais à saúde. Este estudo foi direcionado à aplicação de um questionário para avaliar as condições de uso e de gerenciamento dos EMAs, na perspectiva dos atores em saúde, e a implementação do modelo estrutural. Como síntese das evidências operacionais, o estudo de caso contribuiu na identificação de treinamentos periódicos aos atores em saúde e na necessidade de padronização das informações em nível assistencial. A utilização de modelos de probabilidade sob o enfoque paramétrico mostrou-se adequado para compreender o intervalo e a política de manutenção mais adequada ao comportamento das taxas de falha de cada equipamento, em que a distribuição Weibull comprovou ser adequada a diversas situações práticas. O modelo proposto caracteriza-se numa ferramenta prática e objetiva para apoiar a tomada de decisão dos gestores em saúde, fornecendo múltiplos indicadores de confiabilidade e de desempenho ao processo tecnológico que, em conjunto, contribuem para o aumento da confiabilidade, disponibilidade e redução de custos operacionais. Abstract : Actions and trends of Clinical Engineering (CE) are strongly influenced by the technological process in health. Through of health technology management the CE can contribute with methodologies for all phases of life cycle of the technologies. In order to meet changes in the lifecycle, it has been created a model for medical equipment management in the use phase. This proposal is based on a structural model to analyze the reliability of medical equipments. The model consists of three modules: data collection, statistical analysis and support in decision making. To test the application of the methodology, a case study was performed in seven establishment assistencial the health. This study was focused to the application of a survey to assess the management and use conditions of medical equipment from the point of view of healthcare professionals, and the implementation of structural model. As a synthesis of operational evidence, a case study contributed in identification of periodical training of healthcare professionals and the necessity of standardization on assistance level. The use of probability models under the parametric approach are capable to understand the interval and the most appropriate maintenance policy to behavior of failures rates of each medical equipment, where the Weibull distribution proved to be suitable for many practical situations. The proposed model is characterized in a practical and objective tool to support decision making of health managers by providing multiple indicators of reliability and performance of the technological processes, which contribute to increase reliability, availability, and reduce operating costs.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. A Engenharia Clínica (EC) por meio da gestão de Equipamentos Médico-Assistenciais (EMA) pode aportar na elaboração e aplicação de metodologias destinadas a investigação do ciclo de vida de EMA. Esta proposta apresenta uma metodologia para obter indicador de prioridade como ferramenta de apoio à decisão de incorporação de EMA. O modelo apresentado está estruturado nos níveis estratégico, tático e operacional. No nível estratégico são considerados três domínios: tomada de decisão, avaliação tecnológica e incorporação de EMA. Esses domínios se relacionam por meio de múltiplos parâmetros e atores envolvidos no processo de incorporação. Em nível tático é realizado um detalhamento da proposta, apresentando os critérios e as relações entre os domínios do nível estratégico. Para o nível operacional foi elaborada uma estrutura que permite documentar e avaliar os EMA a serem incorporados. Isso, contemplando cinco fases: problema em saúde, elegibilidade da avaliação, ciclo de vida, avaliação de tecnologia em saúde e indicador de prioridade de incorporação. Cada fase possui suas atribuições, em particular, na fase de avaliação de tecnologias em saúde devem ser avaliados alguns critérios essenciais ao processo de incorporação. Essa proposta é potencializada pela adaptação da avaliação de tecnologias em saúde focada em EMA, utilizando evidências científicas e evidências do processo tecnológico. Depois de estruturada a metodologia foram realizados estudos de caso no contexto do ministério da saúde do Brasil e Secretaria de Estado da Saúde de Santa Catarina. Os estudos de caso permitiram verificar relevantes contribuições no processo de incorporação de EMA, avaliando critérios essenciais nesse desafio. Com isso é observada a pertinência de buscar evidências do processo tecnológico que conjuntamente com as evidências clínicas fortalecem o aporte a geração de indicadores objetivos inerentes ao processo de incorporação de EMA. A realização da pesquisa permitiu concluir que a metodologia desenvolvida pode direcionar novas políticas em saúde, diante da identificação de alternativas tecnológicas seguras, efetivas e não onerosas ao sistema de saúde. Essa contribuição, também promove as ações de gestão e gerenciamento desenvolvidas pela EC que busca inovação compartilhada entre as necessidades clínicas, técnicas e operacionais. Abstract : Clinical Engineering (CE) through the management of Medical Equipment (ME) can contribute to the development and application of methodologies for investigating the life cycle of the ME. This proposal presents a methodology for obtaining priority indicator as a tool to support the decision-making of ME incorporation. The model is structured at the strategic, tactical, and operational levels. At the strategic level, three domains are considered: decision-making, technology assessment, and incorporation of ME. These domains are related through multiple parameters and players involved in the merger process. At the tactical level, a detailed proposal is performed, presenting the criteria and the relationships between the domains of strategic level. For the operational level, there was an elaborate structure for documenting and evaluating the ME to be incorporated. Thus, five stages are considered: problem in health, eligibility assessment, life cycle, technology assessment, and health priority indicator of incorporation. Each phase has its responsibilities; in particular, during the health technology assessment, a number of criteria essential to the process of incorporation should be evaluated. This proposal is strengthened by the adaptation of health technology assessment focused on ME, using scientific evidence and technological process evidences. Case studies were conducted in the context of The Brazilian Ministry of Health and the Health Department of Santa Catarina State. The case studies allowed one to verify relevant contributions in the incorporation process of ME, evaluating key criteria in this challenge. The relevance of seeking evidences of the technological process is observed. These evidences, in conjunction with clinical evidence, strengthen the generation of objective indicators inherent in the incorporation process of ME. Our study showed that the methodology developed can direct new policies in health, toward the identification of technological alternatives, which are safe, effective, and not costly to the health system. Also, this contribution promotes the actions of management developed by the CE, seeking innovation shared between clinical, technical, and operational needs.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. Eletroporação é o aumento da permeabilidade e condutividade elétrica da membrana plasmática, causada pela aplicação de um campo elétrico externo. Como resultado, tem-se o aparecimento temporário de poros em escala manométrica em sua membrana, permitindo o transporte de moléculas, genes e até mesmo fármacos para o interior da célula. Tal fenômeno ainda é passível de estudos para entendimentos da dinâmica de abertura e crescimento destes poros. Os experimentos com membranas planares elucidam os mecanismos envolvidos na eletroporação, mas mascaram a situação real do comportamento da membrana. Neste contexto, realizaram-se estudos diretamente em uma célula isolada, com o auxílio de eletrodos microcapilares estirados, repletos com eletrólito (EFC). Esta metodologia reduz as influências externas, no entanto, mantém a integridade fisiológica da membrana celular. Neste trabalho, realizaram-se três estudos numéricos para avaliar a influência de parâmetros elétricos e mecânicos envolvidos neste arranjo da eletroporação. No primeiro estudo, com a pipeta distante da célula, observou-se que o raio da célula, a condutividade elétrica do meio e a distância dos pulsos aplicados afetaram a eficiência da eletroporação. A não linearidade da distribuição do potencial elétrico transmembrana, induzido pelo campo elétrico externo, provoca poros concentrados em pequenas regiões. No módulo seguinte, confirmou-se a elevação de reatância capacitiva nos microcapilares estirados com a variação da frequência, comparando-se estes resultados com resultados experimentais. O algoritmo desenvolvido para compensação desta reatância mostrou-se eficiente em aplicação de pulsos de nanossegundos (ns). No terceiro e último módulo, com a pipeta tocando a membrana celular, são fatores relevantes: a deformação mecânica, a distribuição das tensões de von Mises e o tensor de Maxwell. O potencial elétrico transmembrana apresentou uma elevação significativa na presença destes fatores. Os estudos da eletrodeformação e dos modelos matemáticos mecânicos trazem um novo panorama na eletroporação em arranjos utilizando células isoladas com EFC tocando a membrana. Abstract : Electroporation is the increase in the electrical conductivity and permeability of the plasma membrane caused by application of an external electric field. As a result, there is the temporary appearance of nanoscale pores in its membrane, allowing the transport of molecules, genes and even drugs into the cell. This phenomenon still requires studies to understand the dynamics of opening and growth of these pores. The experiments with planar membrane elucidate the mechanisms involved in electroporation, masking the real situation of the behavior of the membrane. In this context, studies were made directly on a single-cell, with the aid of electrolyte-filled capillary (EFC). This methodology reduces external influences, however maintains the integrity of the physiological cell membrane. In this work, there were three numerical studies to evaluate the influence of electrical and mechanical parameters involved in this arrangement of electroporation. In the first study, with the pipette distant from the cell, it was observed that the radius of the cell, the electrical conductivity and the distance of the applied pulses affect the efficiency of electroporation. The non-linearity of the distribution of the transmembrane electric potential induced by an external electric field causes pores concentration in small regions. In the next module, confirmed the lifting capacitive reactance in electrolyte-filled capillary with the frequency variation, by comparing these results with experimental results. The algorithm developed for this reactance compensation was efficient in the application of nanosecond pulses (ns). In the third and last module, with the pipette touching the cell membrane, are relevant factors: a mechanical deformation, the distribution of von Mises stress tensor and Maxwell. The electric potential transmembrane showed a significant increase in the presence of these factors. Studies of eletrodeformation and mechanical mathematical models bring a new scenario for electroporation in arrangements using isolated cells with EFC touching the membrane.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. O foco deste trabalho é a análise e o projeto de um receptor super-regenerativo voltado para aplicações biomédicas. Primeiramente, apresenta-se a fundamentação teórica da recepção super-regenerativa e, em seguida, mostra-se um circuito projetado segundo essa arquitetura, a qual incorpora um amplificador de baixo ruído, um oscilador e um detector de envoltória, além de um conversor balanceado-desbalanceado entre estes dois últimos. O projeto demonstra a vantagem dessa técnica para projetar receptores de baixa potência e elevada sensibilidade. Como o oscilador tende a ser o circuito com maior consumo elétrico em um receptor super-regenerativo, esta dissertação também apresenta uma técnica de projeto de osciladores para aplicações de baixa potência. O circuito é baseado no clássico oscilador Colpitts de porta comum com uma segunda fonte de realimentação positiva, a qual é fornecida por uma degeneração indutiva de porta. Esta técnica diminui a transcondutância requerida para originar as oscilações, o que faz com que seja possível reduzir a corrente de polarização e, consequentemente, o consumo de potência. Um protótipo foi produzido em uma tecnologia CMOS padrão de 0,18 µm para servir de prova de conceito. Simulações pós-leiaute demonstraram uma frequência de oscilação de 2,5 GHz com um ruído de fase de -112.9 dBc/Hz a uma frequência deslocada de 1 MHz da portadora, consumindo 124 µW a partir de uma tensão de alimentação de 0,575 V. Abstract : The goal of this work is the analysis and the design of a super-regenerative receiver aimed for biomedical applications. Firstly the theoretical foundation of the super-regenerative reception is presented and afterwards it is shown a circuit designed according such an architecture, which incorporates a lownoise amplifier, an oscillator, and an envelope detector, besides a balancedto- unbalanced converter between the last two. This project demonstrates the advantage of that technique to design low-power and high-sensitivity receivers. Since the oscillator tends to be the circuit with the highest power consumption in a super-regenerative receiver, this dissertation also presents an oscillator design technique for low-power applications. The circuit is based on the common-gate Colpitts oscillator with additional positive feedback provided by an inductive gate degeneration. This technique decreases the required transconductance to start-up oscillations, which makes possible to reduce the bias current and hence the power consumption. A prototype was designed in a standard 0.18 mm CMOS technology as a proof of concept. Post-layout simulations present an oscillating frequency of 2.5 GHz with a phase noise of -112.9 dBc/Hz at a 1 MHz offset frequency and consuming 124 mW from a 0.575-V supply voltage.

Este trabalho apresenta um estudo sobre interferência eletromagnética, emissões radiada e conduzida, gerados pelo sistema de iluminação e pela unidade de eletrocirurgia (bisturi eletrônico) numa sala cirúrgica de um hospital da cidade de Pato Branco/PR. O trabalho consistiu em medidas de emissões conduzidas e radiadas de sistemas de iluminação fluorescentes em laboratório e de emissões conduzidas e radiadas “in loco” da unidade de eletrocirurgia. Além disso, foi feito estudo de referenciais sobre as normas, nacionais e internacionais, que incidem sobre estes dois sistemas. Como resultado do trabalho tem-se um panorama sobre a situação das emissões conduzidas e radiadas, pelos sistemas de iluminação fluorescente e unidade eletrocirúrgica utilizados no hospital. This work presents a study on electromagnetic interference radiated and conducted emissions generated by the lighting system and the electrosurgery unit (eletric scalpel) in na operating room of a hospital in Pato Branco / PR. The work consisted of measurements of conducted and radiated emission of fluorescent lighting systems in the laboratory of conducted and radiated “in loco” electrosurgery unit emissions. Futhermore, a study was made of references on standarts, national and international, that focus on these two systems. Because of the work, has an overview on the situation of conducted and radiated emissions, the fluorecent lighting used in electrosurgical unit and hospital systems.