Caracterização de regiões encefálicas no cérebro normal por tensor de difusão e aplicação à epilepsia pós-traumática

Mestrado em Radiações Aplicadas às Tecnologias da Saúde.

Arrow plot and CA maps on microarray preprocessing methods

Microarray allow to monitoring simultaneously thousands of genes, where the abundance of the transcripts under a same experimental condition at the same time can be quantified. Among various available array technologies, double channel cDNA microarray experiments have arisen in numerous technical protocols associated to genomic studies, which is the focus of this work. Microarray experiments involve many steps and each one can affect the quality of raw data. Background correction and normalization are preprocessing techniques to clean and correct the raw data when undesirable fluctuations arise from technical factors. Several recent studies showed that there is no preprocessing strategy that outperforms others in all circumstances and thus it seems difficult to provide general recommendations. In this work, it is proposed to use exploratory techniques to visualize the effects of preprocessing methods on statistical analysis of cancer two-channel microarray data sets, where the cancer types (classes) are known. For selecting differential expressed genes the arrow plot was used and the graph of profiles resultant from the correspondence analysis for visualizing the results. It was used 6 background methods and 6 normalization methods, performing 36 pre-processing methods and it was analyzed in a published cDNA microarray database (Liver) available at http://genome-www5.stanford.edu/ which microarrays were already classified by cancer type. All statistical analyses were performed using the R statistical software.

Statistical classification of road pavements using near field vehicle rolling noise measurements

Low noise surfaces have been increasingly considered as a viable and cost-effective alternative to acoustical barriers. However, road planners and administrators frequently lack information on the correlation between the type of road surface and the resulting noise emission profile. To address this problem, a method to identify and classify different types of road pavements was developed, whereby near field road noise is analyzed using statistical learning methods. The vehicle rolling sound signal near the tires and close to the road surface was acquired by two microphones in a special arrangement which implements the Close-Proximity method. A set of features, characterizing the properties of the road pavement, was extracted from the corresponding sound profiles. A feature selection method was used to automatically select those that are most relevant in predicting the type of pavement, while reducing the computational cost. A set of different types of road pavement segments were tested and the performance of the classifier was evaluated. Results of pavement classification performed during a road journey are presented on a map, together with geographical data. This procedure leads to a considerable improvement in the quality of road pavement noise data, thereby increasing the accuracy of road traffic noise prediction models.

Statistical motion learning for improved transform domain Wyner-Ziv video coding

Wyner - Ziv (WZ) video coding is a particular case of distributed video coding (DVC), the recent video coding paradigm based on the Slepian - Wolf and Wyner - Ziv theorems which exploits the source temporal correlation at the decoder and not at the encoder as in predictive video coding. Although some progress has been made in the last years, WZ video coding is still far from the compression performance of predictive video coding, especially for high and complex motion contents. The WZ video codec adopted in this study is based on a transform domain WZ video coding architecture with feedback channel-driven rate control, whose modules have been improved with some recent coding tools. This study proposes a novel motion learning approach to successively improve the rate-distortion (RD) performance of the WZ video codec as the decoding proceeds, making use of the already decoded transform bands to improve the decoding process for the remaining transform bands. The results obtained reveal gains up to 2.3 dB in the RD curves against the performance for the same codec without the proposed motion learning approach for high motion sequences and long group of pictures (GOP) sizes.

Projecto timecloud: software de gestão de tempo laboral numa plataforma cloud

O presente projecto tem como objectivo a disponibilização de uma plataforma de serviços para gestão e contabilização de tempo remunerável, através da marcação de horas de trabalho, férias e faltas (com ou sem justificação). Pretende-se a disponibilização de relatórios com base nesta informação e a possibilidade de análise automática dos dados, como por exemplo excesso de faltas e férias sobrepostas de trabalhadores. A ênfase do projecto está na disponibilização de uma arquitectura que facilite a inclusão destas funcionalidades. O projecto está implementado sobre a plataforma Google App Engine (i.e. GAE), de forma a disponibilizar uma solução sob o paradigma de Software as a Service, com garantia de disponibilidade e replicação de dados. A plataforma foi escolhida a partir da análise das principais plataformas cloud existentes: Google App Engine, Windows Azure e Amazon Web Services. Foram analisadas as características de cada plataforma, nomeadamente os modelos de programação, os modelos de dados disponibilizados, os serviços existentes e respectivos custos. A escolha da plataforma foi realizada com base nas suas características à data de iniciação do presente projecto. A solução está estruturada em camadas, com as seguintes componentes: interface da plataforma, lógica de negócio e lógica de acesso a dados. A interface disponibilizada está concebida com observação dos princípios arquitecturais REST, suportando dados nos formatos JSON e XML. A esta arquitectura base foi acrescentada uma componente de autorização, suportada em Spring-Security, sendo a autenticação delegada para os serviços Google Acounts. De forma a permitir o desacoplamento entre as várias camadas foi utilizado o padrão Dependency Injection. A utilização deste padrão reduz a dependência das tecnologias utilizadas nas diversas camadas. Foi implementado um protótipo, para a demonstração do trabalho realizado, que permite interagir com as funcionalidades do serviço implementadas, via pedidos AJAX. Neste protótipo tirou-se partido de várias bibliotecas javascript e padrões que simplificaram a sua realização, tal como o model-view-viewmodel através de data binding. Para dar suporte ao desenvolvimento do projecto foi adoptada uma abordagem de desenvolvimento ágil, baseada em Scrum, de forma a implementar os requisitos do sistema, expressos em user stories. De forma a garantir a qualidade da implementação do serviço foram realizados testes unitários, sendo também feita previamente a análise da funcionalidade e posteriormente produzida a documentação recorrendo a diagramas UML.

Relatório de projeto Milk Run Software

Em suma este trabalho de projeto visa a criação de uma ferramenta que permita a gestão dos transportes para a recolha de matéria-prima necessária ao bom funcionamento da fábrica de produção automóvel Volkswagen Autoeuropa num ambiente dinâmico, sendo esta desenvolvida para responder às necessidades da empresa. Assim foi desenvolvido o protótipo Milk Run Software que consiste basicamente na integração de informação fornecida pela empresa relativa a consumos de materiais provenientes de ordens de produção, fornecedores e transportes. Com base nestes dados e recurso a sistemas externos é efetuada a georreferenciação de fornecedores para que exista a noção de proximidade entre estes, além disso foi construído um sistema de decisão, para que com base nos consumos (peças, pesos e volumes), se consigam determinar e gerir as rotas de transportes da empresa Volkswagen Autoeuropa com base no conceito Milk Run, que consiste na otimização do transporte de peças para montagem de veículos, no qual tem em conta a localização geográfica, o volume ou peso a transportar, as limitações físicas dos veículos de transporte, bem como o número de paragens máximas (cargas a efetuar no percurso). Neste projeto são utilizadas diversas técnicas de análise protagonizadas para a construção de ferramentas com o recurso à Engenharia de Software, e a algumas técnicas na área de pesquisa em espaços de estado para auxiliar o conceito Milk Run para resolução dos problemas encontrados.

Estudo da percepção dos problemas de usabilidade de um software relacionados com o desempenho dos processos cognitivos

Dissertação apresentada à Escola Superior de Comunicação Social como parte dos requisitos para obtenção de grau de mestre em Audiovisual e Multimédia.

Comparação de diferentes técnicas de irradiação de mama em radioterapia com recurso a acelerador linear em modo de fotões

RESUMO: Introdução – A Radioterapia (RT) é uma abordagem terapêutica para tratamento de neoplasia de mama. Contudo, diferentes técnicas de irradiação (TI) podem ser usadas. Objetivos – Comparar 4 TI, considerando a irradiação dos volumes alvo (PTV) e dos órgãos de risco (OAR). Metodologia – Selecionaram-se 7 pacientes com indicação 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 dinâmico (DART). Resultados – Histogramas de dose volume foram comparados para todas as TI usando o software de análise estatística, IBM SPSS v20. Com IMRT5 e DART, os OAR recebem mais doses baixas. No entanto, IMRT5 apresenta melhores índices de conformidade e homogeneidade para o PTV. Conclusões – IMRT5 apresenta o melhor índice de conformidade; EBRT e IMRT2 apresentam melhores resultados que DART. Há d.e.s entre as TI, sobretudo em doses mais baixas nos OAR.

Arrow Plot: a new graphical tool for selecting up and down regulated genes and genes differentially expressed on samples subgroups

Background: A common task in analyzing microarray data is to determine which genes are differentially expressed across two (or more) kind of tissue samples or samples submitted under experimental conditions. Several statistical methods have been proposed to accomplish this goal, generally based on measures of distance between classes. It is well known that biological samples are heterogeneous because of factors such as molecular subtypes or genetic background that are often unknown to the experimenter. For instance, in experiments which involve molecular classification of tumors it is important to identify significant subtypes of cancer. Bimodal or multimodal distributions often reflect the presence of subsamples mixtures. Consequently, there can be genes differentially expressed on sample subgroups which are missed if usual statistical approaches are used. In this paper we propose a new graphical tool which not only identifies genes with up and down regulations, but also genes with differential expression in different subclasses, that are usually missed if current statistical methods are used. This tool is based on two measures of distance between samples, namely the overlapping coefficient (OVL) between two densities and the area under the receiver operating characteristic (ROC) curve. The methodology proposed here was implemented in the open-source R software. Results: This method was applied to a publicly available dataset, as well as to a simulated dataset. We compared our results with the ones obtained using some of the standard methods for detecting differentially expressed genes, namely Welch t-statistic, fold change (FC), rank products (RP), average difference (AD), weighted average difference (WAD), moderated t-statistic (modT), intensity-based moderated t-statistic (ibmT), significance analysis of microarrays (samT) and area under the ROC curve (AUC). On both datasets all differentially expressed genes with bimodal or multimodal distributions were not selected by all standard selection procedures. We also compared our results with (i) area between ROC curve and rising area (ABCR) and (ii) the test for not proper ROC curves (TNRC). We found our methodology more comprehensive, because it detects both bimodal and multimodal distributions and different variances can be considered on both samples. Another advantage of our method is that we can analyze graphically the behavior of different kinds of differentially expressed genes. Conclusion: Our results indicate that the arrow plot represents a new flexible and useful tool for the analysis of gene expression profiles from microarrays.

Comparison of different breast planning techniques and algorithms for radiation therapy treatment

This work aims at investigating the impact of treating breast cancer using different radiation therapy (RT) techniques – forwardly-planned intensity-modulated, f-IMRT, inversely-planned IMRT and dynamic conformal arc (DCART) RT – and their effects on the whole-breast irradiation and in the undesirable irradiation of the surrounding healthy tissues. Two algorithms of iPlan BrainLAB treatment planning system were compared: Pencil Beam Convolution (PBC) and commercial Monte Carlo (iMC). Seven left-sided breast patients submitted to breast-conserving surgery were enrolled in the study. For each patient, four RT techniques – f-IMRT, IMRT using 2-fields and 5-fields (IMRT2 and IMRT5, respectively) and DCART – were applied. The dose distributions in the planned target volume (PTV) and the dose to the organs at risk (OAR) were compared analyzing dose–volume histograms; further statistical analysis was performed using IBM SPSS v20 software. For PBC, all techniques provided adequate coverage of the PTV. However, statistically significant dose differences were observed between the techniques, in the PTV, OAR and also in the pattern of dose distribution spreading into normal tissues. IMRT5 and DCART spread low doses into greater volumes of normal tissue, right breast, right lung and heart than tangential techniques. However, IMRT5 plans improved distributions for the PTV, exhibiting better conformity and homogeneity in target and reduced high dose percentages in ipsilateral OAR. DCART did not present advantages over any of the techniques investigated. Differences were also found comparing the calculation algorithms: PBC estimated higher doses for the PTV, ipsilateral lung and heart than the iMC algorithm predicted.

Risk factors for metabolic bone disease in Crohn's disease patients

Background: The aim was to evaluate the presence of metabolic bone disease (MBD) in patients with Crohn’s disease (CD) and to identify potential etiologic factors. Methods: The case–control study included 99 patients with CD and 56 controls with a similar age and gender distribution. Both groups had dual-energy x-ray absorptionmetry and a nutritional evaluation. Single nucleotide polymorphisms at the IL1, TNF-a, LTa, and IL-6 genes were analyzed in patients only. Statistical analysis was performed using SPSS software. Results: The prevalence of MBD was significantly higher in patients (P ¼ 0.006). CD patients with osteoporosis were older (P < 0.005), small bowel involvement and surgical resections were more frequent (P < 0.005), they more often exhibited a penetrating or stricturing phenotype (P < 0.05), duration of disease over 15 years (P < 0.005), and body mass index (BMI) under 18.5 kg/m2 (P < 0.01) were more often found. No association was found with steroid use. Patients with a Z-score < 2.0 more frequently had chronic active disease (P < 0.05). With regard to diet, low vitamin K intake was more frequent (P ¼ 0.03) and intake of total, monounsaturated, and polyunsaturated fat was higher in patients with Z-score < 2.0 (P < 0.05). With respect to genetics, carriage of the polymorphic allele for LTa252 A/G was associated with a higher risk of osteoporosis (P ¼ 0.02). Regression analysis showed that age over 40 years, chronic active disease, and previous colonic resections were independently associated with the risk of developing MBD. Conclusions: The prevalence of MBD was significantly higher in CD patients. Besides the usual risk factors, we observed that factors related to chronic active and long-lasting disease increased the risk of MBD.

Simulação, em software adequado, da sintomatologia vibracional de avarias mecânicas de máquinas rotativas

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica na Área de Manutenção e Produção

10 kVp rule – An anthropomorphic pelvis phantom imaging study using a CR system: impact on image quality and effective dose using AEC and manual mode

Purpose - This study aims to investigate the influence of tube potential (kVp) variation in relation to perceptual image quality and effective dose (E) for pelvis using automatic exposure control (AEC) and non-AEC in a Computed Radiography (CR) system. Methods and materials - To determine the effects of using AEC and non-AEC by applying the 10 kVp rule in two experiments using an anthropomorphic pelvis phantom. Images were acquired using 10 kVp increments (60–120 kVp) for both experiments. The first experiment, based on seven AEC combinations, produced 49 images. The mean mAs from each kVp increment were used as a baseline for the second experiment producing 35 images. A total of 84 images were produced and a panel of 5 experienced observers participated for the image scoring using the two alternative forced choice (2AFC) visual grading software. PCXMC software was used to estimate E. Results - A decrease in perceptual image quality as the kVp increases was observed both in non-AEC and AEC experiments, however no significant statistical differences (p > 0.05) were found. Image quality scores from all observers at 10 kVp increments for all mAs values using non-AEC mode demonstrates a better score up to 90 kVp. E results show a statistically significant decrease (p = 0.000) on the 75th quartile from 0.37 mSv at 60 kVp to 0.13 mSv at 120 kVp when applying the 10 kVp rule in non-AEC mode. Conclusion - Using the 10 kVp rule, no significant reduction in perceptual image quality is observed when increasing kVp whilst a marked and significant E reduction is observed.

Variabilidade introduzida pelo operador no processamento dos estudos Gated-SPECT do miocárdio

Introdução – Os estudos Gated – Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT) são uma das técnicas de imagiologia cardíaca que mais evoluiu nas últimas décadas. Para a análise das imagens obtidas, a utilização de softwares de quantificação leva a um aumento da reprodutibilidade e exatidão das interpretações. O objetivo deste estudo consiste em avaliar, em estudos Gated-SPECT, a variabilidade intra e interoperador de parâmetros quantitativos de função e perfusão do miocárdio, obtidos com os softwares Quantitative Gated SPECT (QGS) e Quantitative Perfusion SPECT (QPS). Material e métodos – Recorreu-se a uma amostra não probabilística por conveniência de 52 pacientes, que realizaram estudos Gated-SPECT do miocárdio por razões clínicas e que integravam a base de dados da estação de processamento da Xeleris da ESTeSL. Os cinquenta e dois estudos foram divididos em dois grupos distintos: Grupo I (GI) de 17 pacientes com imagens com perfusão do miocárdio normal; Grupo II (GII) de 35 pacientes que apresentavam defeito de perfusão nas imagens Gated-SPECT. Todos os estudos foram processados 5 vezes por 4 operadores independentes (com experiência de 3 anos em Serviços de Medicina Nuclear com casuística média de 15 exames/semana de estudos Gated-SPECT). Para a avaliação da variabilidade intra e interoperador foi utilizado o teste estatístico de Friedman, considerando α=0,01. Resultados e discussão – Para todos os parâmetros avaliados, os respectivos valores de p não traduziram diferenças estatisticamente significativas (p>α). Assim, não foi verificada variabilidade intra ou interoperador significativa no processamento dos estudos Gated-SPECT do miocárdio. Conclusão – Os softwares QGS e QPS são reprodutíveis na quantificação dos parâmetros de função e perfusão avaliados, não existindo variabilidade introduzida pelo operador.

Relação entre função ventricular esquerda e os índices de captação miocárdio/pulmão em estudos Gated-SPECT

Introdução – A tomografia de emissão de fotão simples sincronizada com o sinal eletrocardiográfico (Gated-SPECT) é essencial para a avaliação conjunta da perfusão e da função ventricular esquerda (VE) do miocárdio. Objetivo – Investigar a relação entre a função VE e o índice de captação (IC) miocárdio/pulmão direito (M/PD) e M/P esquerdo (M/PE) nos estudos Gated-SPECT com 99mTc-Tetrofosmina. Metodologia – Amostra de 32 pacientes que realizaram estudos Gated-SPECT por indicação clínica, sendo subdividida em dois grupos: Grupo I (GI) – pacientes com a informação clínica de enfarte agudo do miocárdio (EAM); Grupo II (GII) – pacientes com a informação clínica de isquemia. Por cada paciente adquiriram-se imagens estáticas torácico-abdominais e dois estudos Gated-SPECT do miocárdio (protocolo de um dia esforço/repouso). Nas imagens estáticas definiram-se regiões de interesse (Regions of interest – ROI) para calcular os IC. Nos estudos Gated-SPECT utilizou-se o software Quantitative Gated SPECT/Quantitative Perfusion SPECT para calcular a Fração de Ejeção do Ventrículo Esquerdo (FEVE). Efetuou-se análise estatística descritiva para caracterização da amostra. Aplicou-se o teste de Spearman para avaliar a correlação entre a FEVE e os IC por grupo de pacientes. O Teste de Willcoxon foi usado para comparar FEVE em repouso e em esforço. Resultados – Nos estudos Gated-SPECT em esforço não se verificou correlação estatisticamente significativa entre a FEVE e os IC, para GI e GII; em repouso existe correlação positiva estatisticamente significativa entre a FEVE e os IC, para GI; para GII não se verificou correlação. Na comparação dos valores de FEVE em esforço e repouso nos dois grupos constatou-se a existência de diferenças estatisticamente significativas, sendo a FEVE em Esforço