Surgical correction of scoliosis: Numerical analysis and optimization of the procedure

A previously developed model is used to numerically simulate real clinical cases of the surgical correction of scoliosis. This model consists of one-dimensional finite elements with spatial deformation in which (i) the column is represented by its axis; (ii) the vertebrae are assumed to be rigid; and (iii) the deformability of the column is concentrated in springs that connect the successive rigid elements. The metallic rods used for the surgical correction are modeled by beam elements with linear elastic behavior. To obtain the forces at the connections between the metallic rods and the vertebrae geometrically, non-linear finite element analyses are performed. The tightening sequence determines the magnitude of the forces applied to the patient column, and it is desirable to keep those forces as small as possible. In this study, a Genetic Algorithm optimization is applied to this model in order to determine the sequence that minimizes the corrective forces applied during the surgery. This amounts to find the optimal permutation of integers 1, ... , n, n being the number of vertebrae involved. As such, we are faced with a combinatorial optimization problem isomorph to the Traveling Salesman Problem. The fitness evaluation requires one computing intensive Finite Element Analysis per candidate solution and, thus, a parallel implementation of the Genetic Algorithm is developed.

Simula����o num��rica do comportamento de lajes: aplica����o do m��todo dos elementos finitos a problemas tridimensionais de elasticidade linear usando o freeFEM++

O presente trabalho entende a dedu����o das Equa����es de Compatibilidade, Equil��brio, bem como as Leis Constitutivas, de modo a resolver numericamente problemas de Elasticidade Linear formulados para Lajes de Bet��o. A solu����o num��rica �� obtida usando o M��todo dos Elementos Finitos, implementado em freeFEM++, e comparada com os resultados conseguidos no SAP2000 e com os dados tabelados nas Tabelas de Bar��s, validando-se desta forma os modelos implementados atrav��s do freeFEM++.

Sistema de movimenta����o linear extens��vel com accionamentos electromec��nicos sincronizados

Esta disserta����o tem como objectivo estudar uma solu����o mec��nica e el��ctrica que permita anular o tempo de uma opera����o de n��o produ����o numa linha de prensagem instalada numa f��brica de ind��stria autom��vel, a Autoeuropa. No in��cio desta disserta����o come��a-se por encontrar uma solu����o de movimentadores telesc��picos compat��veis com as restri����es de espa��o, os requisitos de sincronismo entre ambos e os objectivos de anula����o do tempo de n��o opera����o. Seguidamente passou-se a uma fase de modela����o do sistema mec��nico, para permitir estudar o comportamento din��mico do sistema proposto. Encontrado o movimentador mec��nico adequado e feita a sua modela����o foram estudadas poss��veis solu����es para o accionar, bem como formas de o controlar. Este sistema multim��quina foi estudado com dois tipos de m��quinas el��ctricas e m��todos de controlo devido a necessitar de uma din��mica bastante r��pida, com exig��ncia de grande sincronismo entre os dois movimentadores separados, e ainda com vista a tentar explorar a possibilidade de ter menor n��mero de variadores electr��nicos do que de m��quinas el��ctricas. Para tal recorreu-se ao ambiente Matlab para modelar e simular todo o sistema proposto nas suas variantes. Por fim s��o extra��das diversas conclus��es, procurando-se clarificar a viabilidade da ideia e escolher a melhor op����o de accionamento. No caso estudado, como o objectivo futuro �� aplicar a solu����o proposta num ambiente industrial definido, h�� que ter em aten����o n��o s�� a melhor op����o t��cnica mas tamb��m o pre��o.

Projecto de execu����o de funda����es e estruturas de uma ponte em bet��o armado pr��-esfor��ado

Este Trabalho refere-se ao Projecto de Execu����o de Funda����es e Estruturas de uma Ponte Rodovi��ria em bet��o armado pr��-esfor��ado, realizado no ��mbito do Trabalho Final de Mestrado em Engenharia Civil ��� Especializa����o em Estruturas, do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. O Projecto de Execu����o �� composto de Pe��as Escritas e Pe��as Desenhadas. Nas Pe��as Escritas est��o inclu��dos: Mem��ria Justificativa e Descritiva; C��lculos Justificativos e Anexos. A ponte �� composta por dois tabuleiros paralelos com 10,28m de largura cada um e afastados entre si de 0,10m. A obra �� constitu��da de 8 tramos; os tramos correntes com 31m de comprimento e os tramos extremos com 25 e 20m de comprimento, perfazendo um comprimento total de 231m. A obra foi parcialmente isolada dos sismos pela introdu����o, em todos os pilares, de aparelhos de apoio de elevado amortecimento s��smico do tipo HDRB (High Damping Rubber Bearings). Encontram-se particularmente discriminadas e detalhadas neste projecto as seguintes situa����es: - C��lculo do Pr��-esfor��o e respectivas perdas; - Ac����o das sobrecargas rodovi��rias; - Diferen��a de comportamento da obra na entrada em servi��o e no longo prazo; - An��lise s��smica e do isolamento s��smico; - Estudo dos efeitos diferidos: retrac����o e flu��ncia. Tendo as abordagens de c��lculo e as verifica����es de seguran��a seguido a regulamenta����o nacional em vigor, nomeadamente RSA e REBAP, foi no entanto feita uma aproxima����o ��s regras do ���Capacity Design��� previstas no EC8, em que se privilegia a actua����o do projectista sobre o comportamento da estrutura, procurando uma resposta n��o linear da mesma, visando garantir que: - A rotura n��o ocorrer�� nos elementos de funda����o; - Nos pilares a dissipa����o de energia se faz atrav��s de r��tulas pl��sticas, evitando-se roturas associadas a esfor��os transversos. A aplica����o destas regras neste Projecto demonstrou haver um agravamento substancial na defini����o dos esfor��os a que devem resistir alguns dos componentes da estrutura, designadamente os pilares e as funda����es, originando solu����es de sec����es de bet��o e armaduras bem mais exigentes do que aqueles que resultariam da simples verifica����o de seguran��a, pela compara����o entre esfor��os actuante e esfor��os resistentes ���sec����o a sec����o���, imposta pela actual regulamenta����o nacional.

Toplological Entropy in the Syncronization of Piecewise Linear and Monotone Maps. Coupled Duffing Oscillators

In this paper is presented a relationship between the synchronization and the topological entropy. We obtain the values for the coupling parameter, in terms of the topological entropy, to achieve synchronization of two unidirectional and bidirectional coupled piecewise linear maps. In addition, we prove a result that relates the synchronizability of two m-modal maps with the synchronizability of two conjugated piecewise linear maps. An application to the unidirectional and bidirectional coupled identical chaotic Duffing equations is given. We discuss the complete synchronization of two identical double-well Duffing oscillators, from the point of view of symbolic dynamics. Working with Poincare cross-sections and the return maps associated, the synchronization of the two oscillators, in terms of the coupling strength, is characterized.

Projecto de um regulador linear de tens��o: LDO

Os reguladores de tens��o LDO s��o utilizados intensivamente na actual ind��stria de electr��nica, s��o uma parte essencial de um bloco de gest��o de pot��ncia para um SoC. O aumento de produtos port��teis alimentados por baterias levou ao crescimento de solu����es totalmente integradas, o que degrada o rendimento dos blocos anal��gicos que o constituem face ��s perturba����es introduzidas na alimenta����o. Desta forma, surge a necessidade de procurar solu����es cada vez mais optimizadas, impondo assim novas solu����es, e/ou melhoramentos dos circuitos de gest��o de pot��ncia, tendo como objectivo final o aumento do desempenho e da autonomia dos dispositivos electr��nicos. Normalmente este tipo de reguladores tem a corrente de sa��da limitada, devido a problemas de estabilidade associados. Numa tentativa de evitar a instabilidade para as correntes de carga definidas e aumentar o PSRR do mesmo, �� apresentado um m��todo de implementa����o que tem como objectivo melhorar estas caracter��sticas, em que se pretende aumentar o rendimento e melhorar a resposta �� varia����o da carga. No entanto, a t��cnica apresentada utiliza polariza����o adaptativa do est��gio de pot��ncia, o que implica um aumento da corrente de consumo. O regulador LDO foi implementado na tecnologia CMOS UMC 0.18��m e ocupa uma ��rea inferior a 0,2mm2. Os resultados da simula����o mostram que o mesmo suporta uma transi����o de corrente 10��A para 100mA, com uma queda de tens��o entre a tens��o de alimenta����o e a tens��o de sa��da inferior a 200mV. A estabilidade �� assegurada para todas as correntes de carga. O tempo de estabelecimento �� inferior a 6��s e as varia����es da tens��o de sa��da relativamente a seu valor nominal s��o inferiores a 5mV. A corrente de consumo varia entre os 140��A at�� 200��A, o que permite atingir as especifica����es proposta para um PSRR de 40dB@10kHz.

Quantifica����o da difus��o na resson��ncia magn��tica da mama: ADC e Kurtosis

Mestrado em Radia����es Aplicadas ��s Tecnologias da Sa��de. ��rea de especializa����o: Resson��ncia Magn��tica

Angular and linear accelerations of a rolling cylinder acted by an external force

The dynamics of a cylinder rolling on a horizontal plane acted on by an external force applied at an arbitrary angle is studied with emphasis on the directions of the acceleration of the centre-of-mass and the angular acceleration of the body. If rolling occurs without slipping, there is a relationship between the directions of these accelerations. If the linear acceleration points to the right, then the angular acceleration is clockwise. On the other hand, if it points to the left, then the angular acceleration is counterclockwise. In contrast, if rolling and slipping occurs, the direction of the linear acceleration does not determine the direction of the angular acceleration. For example, the linear acceleration may point to the right and the angular acceleration clockwise or counterclockwise depending on the external force orientation and point of application.

An��lise da estrutura de um edif��cio em bet��o armado usando um m��todo dos elementos finitos: aplica����o do m��todo dos elementos finitos a problemas tridimensionais de elasticidade linear usando o freeFEM++

Pretende-se, utilizando o Modelo da Elasticidade Linear em freeFEM++, determinar os esfor��os e deslocamentos de um edif��cio alto submetido apenas �� ac����o do peso pr��prio da estrutura e, efectuar estudos comparativos dos resultados obtidos com o SAP2000. O trabalho inicia-se com a introdu����o da teoria da elasticidade linear, onde s��o feitas as dedu����es das Equa����es de Compatibilidade, Equil��brio e as Leis Constitutivas, de modo a resolver numericamente o problema de Elasticidade Linear mencionado. O m��todo de elementos finitos ser�� implementado em freeFEM++ com aux��lio do GMSH que �� uma poderosa ferramenta com capacidade de gerar automaticamente malhas tridimensionais de elementos finitos e com relativa facilidade de pr�� e p��s-processamento.

PHYLOViZ: phylogenetic inference and data visualization for sequence based typing methods

Background: With the decrease of DNA sequencing costs, sequence-based typing methods are rapidly becoming the gold standard for epidemiological surveillance. These methods provide reproducible and comparable results needed for a global scale bacterial population analysis, while retaining their usefulness for local epidemiological surveys. Online databases that collect the generated allelic profiles and associated epidemiological data are available but this wealth of data remains underused and are frequently poorly annotated since no user-friendly tool exists to analyze and explore it. Results: PHYLOViZ is platform independent Java software that allows the integrated analysis of sequence-based typing methods, including SNP data generated from whole genome sequence approaches, and associated epidemiological data. goeBURST and its Minimum Spanning Tree expansion are used for visualizing the possible evolutionary relationships between isolates. The results can be displayed as an annotated graph overlaying the query results of any other epidemiological data available. Conclusions: PHYLOViZ is a user-friendly software that allows the combined analysis of multiple data sources for microbial epidemiological and population studies. It is freely available at http://www.phyloviz.net.

Modela����o em regime el��stico-linear de pavimentos rodovi��rios

Neste trabalho apresenta-se o desenvolvimento de um programa de elementos finitos tridimensionais denominado AE3D1.0, concebido especificamente para a an��lise de pavimentos rodovi��rios, partindo do pressuposto de que todos os materiais incorporados possuem comportamento el��stico-linear. Por compara����o dos resultados do programa AE3D1.0 com as solu����es anal��ticas da teoria da elasticidade para o semi-espa��o homog��neo e multiestratificado, confirma-se que �� poss��vel estabelecer uma analogia pr��xima entre ambas as abordagens. Tirando partindo das potencialidades do m��todo dos elementos finitos, e da capacidade do programa de registar os resultados de c��lculo em ficheiros digitais que possibilitam a posterior aprecia����o visual e tratamento dos dados obtidos, comparam-se pavimentos r��gidos expostos a carregamentos de canto e de bordo, e �� evidenciado o efeito prejudicial que a eros��o da estrutura de apoio subjacente �� laje de bet��o tem na longevidade e integridade estrutural do pavimento. S��o tamb��m aplicadas for��as de frenagem a pavimentos r��gidos em sec����es confinadas e n��o confinadas. Elege-se um modelo de pneu para ve��culos pesados representativo das caracter��sticas do eixo padr��o de 130 kN, e analisa-se o efeito que a correspondente impress��o ovalizada e distribui����o de press��es verticais n��o uniforme tem na estrutura de um pavimento semi-r��gido. Adapta-se e �� aplicada uma malha de elementos finitos ao estudo da avalia����o da capacidade de carga de pavimentos atrav��s de ensaios com o deflet��metro de impacto.

Unified min-max and interlacing theorems for linear operators

There exist striking analogies in the behaviour of eigenvalues of Hermitian compact operators, singular values of compact operators and invariant factors of homomorphisms of modules over principal ideal domains, namely diagonalization theorems, interlacing inequalities and Courant-Fischer type formulae. Carlson and Sa [D. Carlson and E.M. Sa, Generalized minimax and interlacing inequalities, Linear Multilinear Algebra 15 (1984) pp. 77-103.] introduced an abstract structure, the s-space, where they proved unified versions of these theorems in the finite-dimensional case. We show that this unification can be done using modular lattices with Goldie dimension, which have a natural structure of s-space in the finite-dimensional case, and extend the unification to the countable-dimensional case.

Les��es da subst��ncia branca por resson��ncia magn��tica: uma avalia����o entre as pondera����es DWI e T2 FLAIR

RESUMO: Objetivos ��� Determinar a sensibilidade e especificidade das pondera����es Difus��o (DWI) e T2 Fluid-Attenuated Inversion Recovery (FLAIR) na avalia����o de les��es da subst��ncia branca (SB) e verificar em que medida se complementam, por forma a criar um conjunto de boas pr��ticas na RM cranioencef��lica de rotina. Metodologia ��� Recorrendo-se a uma metodologia quantitativa, efetuou-se uma an��lise retrospetiva da qual foram selecionados 30 pacientes, 10 sem patologia e 20 com patologia (2 com EM, 7 com Leucoencefalopatia, 6 com doen��a microangiop��tica e 5 com patologia da subst��ncia branca indefinida). Obteve-se uma amostra de 60 imagens, nomeadamente: 30 imagens ponderadas em DWI e 30 em T2 FLAIR. Recorrendo ao programa Viewdex��, tr��s observadores avaliaram um conjunto de imagens segundo sete crit��rios: visibilidade, dete����o, homogeneidade, localiza����o, margens e dimens��es da les��o e capacidade de diagn��stico. Com os resultados obtidos recorreu-se ao c��lculo de sensibilidade e especificidade pelas Curvas ROC, bem como �� an��lise estat��stica, nomeadamente, Teste-T, ��ndice de Concord��ncia Kappa e coeficiente de correla����o de Pearson entre as vari��veis em estudo. Resultados ��� Os resultados de sensibilidade e de especificidade obtidos para a pondera����o T2 FLAIR foram superiores (0,915 e 0,038, respetivamente) aos da pondera����o DWI (0,08 e 0,100, respetivamente). N��o se verificaram vari��ncias populacionais significativas. Obteve-se uma elevada correla����o linear entre as vari��veis com um valor r situado entre 0,8 e 0,99. Verificou-se tamb��m uma variabilidade consider��vel entre os observadores. Conclus��es ��� Dados os baixos valores de sensibilidade e especificidade obtidos para a DWI, sugere-se que esta deva ser inclu��da no protocolo de rotina de cr��nio como auxiliar no diagn��stico diferencial com outras patologias.

Compara����o de diferentes t��cnicas de irradia����o de mama em radioterapia com recurso a acelerador linear em modo de fot��es

RESUMO: Introdu����o ��� A Radioterapia (RT) �� uma abordagem terap��utica para tratamento de neoplasia de mama. Contudo, diferentes t��cnicas de irradia����o (TI) podem ser usadas. Objetivos ��� Comparar 4 TI, considerando a irradia����o dos volumes alvo (PTV) e dos ��rg��os de risco (OAR). Metodologia ��� Selecionaram-se 7 pacientes com indica����o para RT de mama esquerda. Sobre tomografia computorizada foram feitos os contornos do PTV e dos OAR. Foram calculadas 4 planimetrias/paciente para as TI: conformacional externa (EBRT), intensidade modulada com 2 (IMRT2) e 5 campos (IMRT5) e arco din��mico (DART). Resultados ��� Histogramas de dose volume foram comparados para todas as TI usando o software de an��lise estat��stica, IBM SPSS v20. Com IMRT5 e DART, os OAR recebem mais doses baixas. No entanto, IMRT5 apresenta melhores ��ndices de conformidade e homogeneidade para o PTV. Conclus��es ��� IMRT5 apresenta o melhor ��ndice de conformidade; EBRT e IMRT2 apresentam melhores resultados que DART. H�� d.e.s entre as TI, sobretudo em doses mais baixas nos OAR.

The complete sequence of a 9000 bp fragment of the right arm of Saccharomyces cerevisiae chromosome VII contains four previously unknown open reading frames

We report the sequence of a 9000 bp fragment from the right arm of Saccharomyces cerevisiae chromosome VII. Analysis of the sequence revealed four complete previously unknown open reading frames, which were named G7587, G7589, G7591 and G7594 following standard rules for provisional nomenclature. Outstanding features of some of these proteins were the homology of the putative protein coded by G7589 with proteins involved in transcription regulation and the transmembrane domains predicted in the putative protein coded by G7591.