Paralelização do algoritmo FDK para reconstrução 3D de imagens tomográficas usando unidades gráficas de processamento e CUDA-C

A obtenção de imagens usando tomografia computadorizada revolucionou o diagnóstico de doenças na medicina e é usada amplamente em diferentes áreas da pesquisa científica. Como parte do processo de obtenção das imagens tomográficas tridimensionais um conjunto de radiografias são processadas por um algoritmo computacional, o mais usado atualmente é o algoritmo de Feldkamp, David e Kress (FDK). Os usos do processamento paralelo para acelerar os cálculos em algoritmos computacionais usando as diferentes tecnologias disponíveis no mercado têm mostrado sua utilidade para diminuir os tempos de processamento. No presente trabalho é apresentada a paralelização do algoritmo de reconstrução de imagens tridimensionais FDK usando unidades gráficas de processamento (GPU) e a linguagem CUDA-C. São apresentadas as GPUs como uma opção viável para executar computação paralela e abordados os conceitos introdutórios associados à tomografia computadorizada, GPUs, CUDA-C e processamento paralelo. A versão paralela do algoritmo FDK executada na GPU é comparada com uma versão serial do mesmo, mostrando maior velocidade de processamento. Os testes de desempenho foram feitos em duas GPUs de diferentes capacidades: a placa NVIDIA GeForce 9400GT (16 núcleos) e a placa NVIDIA Quadro 2000 (192 núcleos).

Integrando multiagentes em ambientes 3D: um serious game para estimulação cognitiva

Sistemas Multiagentes estão recebendo cada vez mais a atenção de pesquisadores e desenvolvedores de jogos virtuais. O uso de agentes permite controlar o desempenho do usuário, adaptando a interface e alterando automaticamente o nível de dificuldade das tarefas. Este trabalho descreve uma estratégia de integração de sistemas multiagentes e ambientes virtuais tridimensionais e exemplifica a viabilidade dessa integração através do desenvolvimento de um jogo com características de Serious game. Este jogo visa estimular as funções cognitivas, tais como atenção e memória e é voltado para pessoas portadoras de diferentes distúrbios neuropsiquiátricos. A construção do jogo foi apoiada em um processo de desenvolvimento composto por várias etapas: estudos teóricos sobre as áreas envolvidas, estudo de tecnologias capazes de apoiar essa integração, levantamento de requisitos com especialistas, implementação e avaliação com especialistas. O produto final foi avaliado por especialistas da área médica, que consideraram os resultados como positivos.

Investigação da microarquitetura óssea através de microtomografia 3D

A microtomografia computadorizada (uCT) é uma técnica de ensaio não destrutivo, frequentemente utilizada no estudo da estrutura interna de ossos, com uma resolução espacial da ordem de mícrons. Neste trabalho, seis pares de amostras ósseas (fêmur de rato) foram estudados através da uCT. Os ensaios foram conduzidos na presença ou não de filtros de alumínio (espessura de 0,25; 0,50 e 0,75 mm), utilizando-se três níveis de resolução (33,3; 15,0 e 9,5 um). Os parâmetros de arquitetura óssea BS (área óssea da amostra), BV (volume ósseo da amostra), TS (área superficial da amostra), TV (volume da amostra), BV/TV (razão entre o volume ósseo e o volume da amostra), BS/BV (razão entre a área óssea da amostra e o volume ósseo da amostra), Tb.N (densidade trabecular), Tb.Th (espaçamento entre as trabéculas), Tb.Sp (separação trabecular), conectividade e anisotropia foram determinados através das análises em duas (2D) e/ou três (3D) dimensões. A comparação entre os valores dos parâmetros obtidos através dessas análises foi realizada através do teste t pareado e da correlação de Pearson. Com base nos resultados, foi possível determinar a influência da resolução da imagem na qualidade dos parâmetros da arquitetura óssea obtidos através das análises 2D e/ou 3D. Os dados mostram que a presença de filtro de alumínio também afeta a qualidade desses parâmetros. Assim, os melhores resultados são obtidos com resolução máxima e filtro de alumínio com espessura de 0,25 ou 0,50 mm.

Sistemas deposicionais aptianos da margem sudeste da Bacia Potiguar

A deposição aptiana da margem continental brasileira é caracterizada por dois elementos principais: 1) a presença de evaporitos (halita e/ou anidrita) num ambiente definido como lago-mar (de acordo com HSÜ, 1987); e 2) uma configuração tectonossedimentar do tipo sag. A chegada do mar às bacias, antes puramente continentais, é um evento que afeta toda a margem continental do Brasil, bem como tem ocorrência global. A sua presença nas bacias da margem equatorial , em particular, na Bacia Potiguar, possui um forte relacionamento com a existência de petróleo e gás (Bertani et al., 1989). A margem sudeste da Bacia Potiguar possui um razoável cobertura sísimica tanto 2D como 3D. As unidades estratigráficas compõe esta porção da bacia são a Formação Pendência, na base, a Formação Alagamar, a Formação Açu e no topo, a Formação Jandaíra. A Formação Pendência, na realidade mais um grupo do que formação, engloba as rochas depositadas na fase riftee da bacia (Della Favera et al., 1994). A Formação Alagamar envolve os sedimentos depositados no Aptiano, os quais estarão no foco deste trabalho; é formada por três membros: Upanema, Camadas Ponta de Tubarão e Galinhos (Della Favera, 1990). A Formação Açu, do Cretáceo Superior, separa-se discordantemente da seção da Formação Alagamar e é formada principalmente por arenitos fluviais. Esta formação transiciona para a Formação Jandaíra, denatureza carbonática, que constitui o topo da sequência sedimentar. Neste trabalho serão definidos os sistemas deposicionais e respectivos controles da sequência aptiana ao longo da borda sudeste da Bacia Potiguar a partir da identificação de eletrofácies e sismofácies. Sendo assim, nesta dissertação são mostradas as sequências de 3 e 4 ordem que representam, em conjunto, a Fm. Alagamar. Foram identificadas, em perfis elétricos de diferentes poços na área de estudo pelo menos 6 sequências de 4 ordem e 3 sequências de 3 ordem, que também foram identificadas em seções sísmicas arbitrária de direção SW-NE e SE-NW interligando os poços de etudo. A partir da análise dos dados e sequências identificadas, a reconstituiçãopaleoambiental apontou para ambiente de borda de lago (lago-mar) próxima a escarpa de falha, com depósitos de leques aluviais a delta de rios entrelaçados, praias com tempestitosareno-calcíferos, laguna salgada com formação de estromatólitos e eventuais solos carbonáticos. Sendo assim, as sequências de 3 ordem identificadas representariam cada um dos membros da Fm. Alagamar (Mb. Upanema, Mb. Ponta de Tubarão e Mb. Galinhos, da base para o topo). A correlação das sequências de 4 ordem identificadas pode ser aplicada no rastreamento de corpos arenosos, reservatórios de petróleo nessa porção da bacia.

Aplicando modelos 3D em realidade virtual para inclusão de requisitos de acessibilidade em projetos arquitetônicos

Este trabalho apresenta uma proposta que oferece ao arquiteto uma metodologia e um conjunto de ferramentas que auxiliará na representação gráfica de projetos de acessibilidade. O elemento base da proposta constitui-se em uma biblioteca de modelos 3D onde os equipamentos de acessibilidade, necessários em um projeto, estão modelados de acordo com a norma NBR9050. Para organizar o conhecimento da norma e guiar o arquiteto no uso da metodologia, a abordagem inclui uma taxonomia dos equipamentos de acessibilidade, utilizada para induzir o uso correto dos mesmos na modelagem 3D e para a construção de um Help integrado às ferramentas providas, auxiliando o arquiteto em suas tomadas de decisão, indicando quais são as melhores soluções propostas pela NBR9050. Para validar a proposta, um protótipo foi desenvolvido e, com este suporte, foi realizada uma avaliação com estudantes de arquitetura onde se verificou a necessidade de novas ferramentas para representação gráfica e de consulta à norma NBR9050 e a aceitação as ferramentas propostas nesta dissertação.

Inversão gravimétrica 3D e interpretação integrada dos métodos CSAMT, gravimétrico e magnetométrico no estudo do kimberlito Régis, MG, Brasil

Os diamantes são minerais raros e de alto valor econômico. Estes minerais se formam em condições mantélicas, numa profundidade aproximada de 150 a 200 km e ascendem à superfície englobada em magmas alcalinos e carbonatíticos, nos kimberlitos e lamproitos (depósitos primários). No presente trabalho objetivou-se o estudo da geometria do Kimberlito Régis, o qual pertence à província alcalina do Brasil Meridional, localizado no estado de Minas Gerais, na cidade de Carmo do Paranaíba. Para este estudo foi realizada uma inversão gravimétrica 3D e uma modelagem utilizando dados de gravimetria e os resultados dos estudos de magnetometria (Menezes e La Terra, 2011) e CSAMT (La Terra e Menezes, 2012). As anomalias Bouguer e magnética foram então modeladas a partir de um resultado CSAMT, apresentando como resultado um conduto vulcânico com cerca de 2800 metros de profundidade e 200 metros de largura. Já o resultado da inversão mapeou um corpo com forma de cone invertido, apresentando contrastes de densidade negativos. A metodologia de integração de métodos geofísicos mostrou-se eficiente para estudos exploratórios de kimberlitos, apresentando rapidez e baixo custo quando comparados com os métodos tradicionais.

Avaliação Comparativa dos Scanners 3D Artec MHT e Cyberware WBX para aplicações em Antropometria e Ergonomia

A partir das dimensões dos indivíduos pode-se definir dimensionamentos adequados para os produtos e postos de trabalho, proporcionando segurança e conforto aos usuários. Com o avanço da tecnologia de digitalização de imagens (escaneamento) 3D, é possível tirar algumas medidas de maneira mais rápida e com a redução da presença do entrevistado durante o processo. No entanto, faltam estudos que avaliem estas tecnologias no Brasil, sendo necessária a realização de uma comparação das tecnologias e das respectivas precisões para que seu uso em pesquisas. Com o objetivo de oferecer métodos comparativos para escolha dos marcadores e equipamentos a serem utilizados em uma pesquisa antropométrica tridimensional da população brasileira, no presente estudo estão comparadas duas tecnologias de escaneamento: o sistema a laser WBX da empresa norte americana Cyberware e o sistema MHT da empresa russa Artec Group. O método para avaliação da precisão dimensional dos dados advindos desses equipamentos de digitalização de imagens 3D teve cinco etapas: Estudo dos processos de escaneamento; Escaneamento dos marcadores de pontos anatômicos; Escaneamento utilizando um corpo de prova cilíndrico; Escaneamento de um manequim; Escaneamento de um voluntário que teve seus pontos anatômicos marcados para a retirada de medidas. Foi feita uma comparação entre as medidas retiradas manualmente, por meio de antropômetro e virtualmente, com o auxílio do software de modelagem tridimensional Rhinoceros. Em relação aos resultados obtidos na avaliação do manequim e do voluntário, concluiu-se que a magnitude do erro absoluto é semelhante para ambos os scanners, e permanece constante independentemente das dimensões sob análise. As principais diferenças são em relação às funcionalidades dos equipamentos.

Perfil das pacientes submetidas a gluteoplastia

Durante nossas frequentes apresentações em cursos, congressos e jornadas e mesmo em nossas publicações, existiam constantes perguntas sobre o perfil dessas pacientes. O crescente interesse da mídia e das pacientes a este respeito e também a crescente procura pela cirurgia nos estimulou a realizar este trabalho. Segundo dados da Sociedade Brasileira de Cirurgia Plástica (SBPC) e da American Society of Plastic Surgery (ASPS), referem que 20.000 pacientes foram submetidas a esta cirurgia. Em 2012, 40.000 pares de implantes glúteos foram produzidos. Existe um crescimento da cirurgia de 20% nos últimos três anos e no Brasil houve aumento de 42% em 2011. Esta tese tem como objetivo estabelecer o perfil epidermiologico das pacientes que se submetem a gluteoplastia de aumento utilizando implantes de silicone, avaliar o grau de satisfação com resultado e a correlação deste com o volume dos implantes utilizados. Cinquenta pacientes responderam a um questionário e foram examinadas pelo cirurgião e outro médico. Outras 37 pacientes foram avaliadas prospectivamente com tomografia computadorizada e volumetria, avaliação de resultado por oito cirurgiões plásticos, medidas antropométricas e correlação destas variáveis. A análise destes dados evidenciou tratar-se de cirurgia com baixo índice de complicação e alto índice de satisfação com resultado (96%). A maior procura foi por pacientes brancas (62%) e pardas (34%). Não percebemos relação de profissão ou nível socioeconômico com a procura pela cirurgia. Observou-se um alto número de pacientes que referiram naturalidade do resultado, sendo que em 94% dos casos, ninguém notou que a paciente havia se submetido à cirurgia, sem que a própria desse esta informação. As queixas, quando existiram, 4% foram referentes a terem achado as próteses pequenas. O tempo de recuperação da maioria (60%) para atividades normais foi de até 45 dias. Houve grande influência positiva na vida sexual e afetiva das pacientes que se submeteram a esta cirurgia. A correlação entre o volume dos implantes utilizados e das medidas antropométricas com o resultado estético da operação não demonstrou significância estatística. Conclui-se que as pacientes que desejam a gluteoplastia são predominantemente brancas e na quarta década de vida. A operação alcança altos índices de satisfação e o volume dos implantes apresenta correlação positiva com a renda mensal, a idade e a satisfação das pacientes, porém com maior tempo de recuperação. Quando o resultado é avaliado por cirurgiões plásticos, este não apresenta correlação com o volume dos implantes ou com as medidas antropométricas das pacientes.

Estudo clínico prospectivo das modificações da borda alveolar inferior após projeção ortodôntica em tomografia computadorizada de feixe cônico

A projeção de incisivos e expansão dos arcos dentários são uma alternativa valiosa à extração dentária, especialmente quando se considera a estética facial em pacientes adultos. O efeito da projeção ortodôntica dos incisivos inferiores sobre o periodonto é controverso devido às avaliações em exames bidimensionais e os aspectos multi-fatoriais que envolvem as recessões gengivais. O objetivo deste estudo foi comparar as modificações na altura da borda alveolar dos dentes ântero-inferiores de pacientes, que foram submetidos à projeção ortodôntica, com pacientes tratados sem projeção; e correlacionar estas modificações com o grau de inclinação dentária, com as alterações da distância bicanina e com o biotipo gengival. Pacientes adultos com mais de 3 mm de falta de espaço no arco inferior e curva de Spee moderada ou acentuada compuseram o grupo experimental (n=15). O grupo controle (n=7) consistiu de pacientes com bons arcos inferiores, que não necessitavam de grandes movimentos dentários. Estes pacientes foram submetidos a alinhamento e nivelamento dentário até o fio de aço .020". Tomografias computadorizadas de feixe cônico (TCFC) foram obtidas antes do tratamento e ao final da fase de alinhamento e nivelamento. As alturas das bordas alveolares (BA) de incisivos e caninos inferiores foram medidas nas TCFC em reconstruções 3D e comparadas entre os grupos e entre os tempos pelos testes-t de Student não pareado e pareado, respectivamente. As BA foram correlacionadas com o grau de inclinação dentária (IMPA), com a distância intercaninos (DIC) e com o biotipo gengival (BG) pelo teste de correlação de Pearson. Os resultados demonstraram que os caninos inferiores do grupo experimental apresentaram perda óssea significativa (p<0,005), quando comparados com o grupo controle, em média 2,5 mm. As BA dos dentes 43, 33 e 32 ao final do alinhamento e nivelamento eram significativamente maiores do que ao início do tratamento no grupo experimental (p<0,001). Não foram encontradas diferenças significativas entre as medidas iniciais e finais das BA de todos os dentes do grupo controle. Apesar destes resultados, não foram encontradas correlações entre a remodelação da BA e o IMPA, a DIC e o BG. Pode-se concluir que o aumento no comprimento do arco inferior com arcos ortodônticos contínuos aumenta a inclinação dos incisivos inferiores e a DIC. O aumento da DIC parece exercer maior efeito sobre a BA dos caninos inferiores do que a inclinação de incisivos sobre a BA dos incisivos inferiores. No entanto, as modificações da BA não estão associadas ao grau de inclinação dos incisivos, a quantidade de expansão do arco inferior e ao biotipo gengival.

Avaliação volumétrica e funcional do músculo glúteo máximo submetido a gluteoplastia de aumento com implantes de silicone

A operação para aumento de glúteos com implantes teve início no fim da década de 1960, entretanto a técnica intramuscular, considerada padrão atualmente, foi descrita cerca de 30 anos depois. Cirurgiões e pacientes apresentam crescente interesse na realização do aumento de glúteos haja vista que sua frequência apresenta aumento nos últimos anos. A utilização de implantes intramusculares que superam o volume do músculo em mais de cinquenta por cento configura uma situação nova que deve ser estudada. O tecido muscular estriado esquelético apresenta grande suscetibilidade para atrofia secundariamente à compressão, e sendo o glúteo máximo um músculo importante na manutenção da postura ereta, deambulação, corrida e salto, é necessário pesquisar possíveis alterações musculares decorrentes da operação. O objetivo deste estudo é avaliar o volume e força do músculo glúteo máximo ao longo de 12 meses após a introdução de implantes intramusculares, o posicionamento destes implantes no interior da musculatura e mudanças antropométricas obtidas com a operação. Foram selecionadas 48 mulheres, 24 candidatas a gluteoplastia de aumento com implantes compuseram o grupo de estudo e 24 candidatas a mamoplastia de aumento compuseram o grupo controle de acordo com os critérios de inclusão e exclusão. As pacientes foram avaliadas em quatro momentos diferentes: pré-operatório e após três, seis e 12 meses da operação. Em todas as etapas foi realizada avaliação clínica nutricional, tomografia computadorizada com reconstrução 3D e teste isocinético. Todas as pacientes permaneceram afastadas de atividades físicas durante três meses após a operação. Foram utilizados implantes glúteos em gel coesivo de base oval e superfície lisa com volumes de 350 cm3 e 400 cm3. O nível de significância estatística foi mantido em 5%. As pacientes candidatas a gluteoplastia apresentaram valores da relação entre as medidas da cintura e do quadril maiores que aquelas do grupo controle. A operação de aumento glúteo com implantes demonstrou eficácia na melhora desta relação. Os implantes apresentaram posição obliqua com inclinação semelhante à das fibras musculares após três meses da operação, independente da posição em que foram inseridos. As pacientes do grupo de estudo apresentaram atrofia muscular após 12 meses em 6,14% à esquerda e 6,43% à direita, as pacientes do grupo controle não apresentaram atrofia. A força muscular apresentou redução do valor de torque máximo durante a flexão do quadril a 30 /s em ambos os grupos e aumento do torque máximo durante a adução a 60 /s apenas no grupo de estudo. Concluímos que a introdução de implante de silicone no interior do músculo glúteo máximo causa atrofia muscular após 12 meses. As variações na força deste músculo nesse período não podem ser atribuídas primariamente à operação ou à presença dos implantes em seu interior. Os implantes permaneceram em posição obliqua. O aumento de glúteos com implantes gera mudanças antropométricas nas mulheres submetidas a esta operação.