Development of a fundus camera for analysis of photoreceptor directionality in the healthy retina

The Stiles-Crawford effect (SCE) is the well-known phenomenon in which the brightness of light perceived by the human eye depends upon its entrance point in the pupil. This physiological characteristic is due to the directional sensitivity of the cone photoreceptors in the retina and it displays an approximately Gaussian dependency which is altered in a number of pathologies. Retinal imaging, a widely spread clinical practice, may be used to evaluate the SCE and thus serve as diagnostic tool. Nonetheless, its use for such a purpose is still underdeveloped and far from the clinical reality. In this project a fundus camera was built and used to assess the cone photoreceptor directionality by reflective imaging of the retina in healthy individuals. The physical and physiological implications of its development are addressed in detail in the text: the optical properties of the human eye, illumination issues, acquiring a retinal image formed by the eye, among others. A full description of the developmental process that led to the final measuring method and results is also given. The developed setup was successfully used to obtain high quality images of the eye fundus and in particular the parafoveal cone photoreceptors. The SCE was successfully observed and characterized. Even though considerable improvements could be done to the measurement method, the project showed the feasibility of using retinal imaging to evaluate the SCE thus motivating its usage in a clinical environment.

Compaction quality control on site of earthworks - A comparative study

The capacity to use geologic materials (soil and rock) that are available in the surrounding environment is inherent to the human civilization and has contributed to the evolution of societies throughout the course of history. The use of these materials in the construction of structures such as houses, roads, railways or dams, stirred the improvement of socioeconomic and environmental conditions. Several reports of structural problems on embankments can be found throughout history. A considerable number of those registers can be linked to inadequate compaction, demonstrating the importance of guaranteeing a suitable quality of soil compaction. Various methodologies and specifications of compaction quality control on site of earthworks, based on the fill moisture content and dry unit weight, were developed during the 20th century. Two widely known methodologies are the conventional and nuclear techniques. The conventional methods are based on the use of the field sand cone test (or similar) and sampling of material for laboratory-based testing to evaluate the fill dry unit weight and water content. The nuclear techniques measure both parameters in the field using a nuclear density gauge. A topic under discussion in the geotechnical community, namely in Portugal, is the comparison between the accuracy of the nuclear gauge and sand cone test results for assessing the compaction and density ratio of earth fills, particularly for dams. The main purpose of this dissertation is to compare both of them. The data used were acquired during the compaction quality control operations at the Coutada/Tamujais dam trial embankment and core construction. This is a 25 m high earth dam located in Vila Velha de Rodão, Portugal. To analyse the spatial distribution of the compaction parameters (water content and compaction ratio), a 3D model was also developed. The main results achieved are discussed and finally some considerations are put forward on the suitability of both techniques to ensure fill compaction quality and on additional research to complement the conclusions obtained.

Influência das alterações do envolvimento ambiental e organizacional na redução das quedas em doentes em meio hospitalar

RESUMO - As quedas têm na sua grande maioria uma causa multifatorial. As investigações são substancialmente direcionadas na identificação dos fatores de risco intrínsecos ao doente. Os principais fatores do envolvimento físico e organizacional são frequentemente segregados, ignorando-se as contribuições que estes podem ter na ocorrência de quedas. O propósito desta investigação foi perceber a influência de alterações do envolvimento ambiental e organizacional na redução das quedas em doentes em meio hospitalar. De forma a alcançar este objetivo, analisou-se a informação de uma base de dados referente às quedas ocorridas num hospital da zona da Grande Lisboa, que mudou de instalações a meio do período em estudo. Entre 2012-2014 verificou-se um total 361 notificações de quedas. Nos 3 anos existiu uma redução de 55%. As quedas relacionadas com os fatores do Estado de Saúde do Doente reduziram em 46%, não apresentando significância estatística. Relativamente às quedas devido aos fatores de risco do envolvimento Ambiental e Organizacional, houve uma redução de 67%, considerada estatisticamente significativa. Ao analisar em detalhe os doentes com Nível de risco Elevado (escala de Morse), constata-se que a redução das quedas ao longo do período em estudo não é estatisticamente relevante. Conclui-se que as mudanças de instalações e a renovação de equipamentos poderão ter contribuído positivamente para uma redução das quedas durante o período em estudo. A nível organizacional, a aplicação das medidas preventivas, específicas para doentes com elevado risco de queda, aparentemente não foram suficientemente efetivas.

A iconicidade de representações arquitectónicas em mosaicos pavimentais romanos

«Quando... se verificar o requisito da salubridade dos recintos urbanos a levantar, ... deverão ser construídos, então, os fundamentos das torres e das muralhas...» (De architectura, 1,5,1). A evocação vitruviana é sugerida pelas linhas de torres e aparelho isódomo que molduram composições de superficie de tesselados pavimentos de Hispânia, Itália, ou de outros lugares do Império romano. Qual a iconicidade de tais representações? Imagens urbanas? Que cidades específicas representam? Ou serão símbolos visuais da limitação, da finitude humana vertidas em voluntária conexão a um mundo olímpico? Ícones urbanos ou imagens-signo?

Quadratic programming versus second order con programming in portfolio optimization

Despite the extensive literature in finding new models to replace the Markowitz model or trying to increase the accuracy of its input estimations, there is less studies about the impact on the results of using different optimization algorithms. This paper aims to add some research to this field by comparing the performance of two optimization algorithms in drawing the Markowitz Efficient Frontier and in real world investment strategies. Second order cone programming is a faster algorithm, appears to be more efficient, but is impossible to assert which algorithm is better. Quadratic Programming often shows superior performance in real investment strategies.

Otimização de esquemas terapêuticos do carcinoma da próstata envolvendo braquiterapia de baixa taxa de dose e radioterapia externa : abordagens física e radiobiológica

RESUMO: Este trabalho teve como objetivo a determinação de esquemas de tratamento alternativos para o carcinoma da próstata com radioterapia externa (EBRT) e braquiterapia de baixa taxa de dose (LDRBT) com implantes permanentes de Iodo-125, biologicamente equivalentes aos convencionalmente usados na prática clínica, com recurso a modelos teóricos e a métodos de Monte Carlo (MC). Os conceitos de dose biológica efetiva (BED) e de dose uniforme equivalente (EUD) foram utilizados, com o modelo linear-quadrático (LQ), para a determinação de regimes de tratamento equivalentes. Numa primeira abordagem, utilizou-se a BED para determinar: 1) esquemas hipofracionados de EBRT mantendo as complicações retais tardias de regimes convencionais com doses totais de 75,6 Gy, 77,4 Gy, 79,2 Gy e 81,0 Gy; e 2) a relação entre as doses totais de EBRT e LDRBT de modo a manter a BED do regime convencional de 45 Gy de EBRT e 110 Gy de LDRBT. Numa segunda abordagem, recorreu-se ao código de MC MCNPX para a simulação de distribuições de dose de EBRT e LDRBT em dois fantomas de voxel segmentados a partir das imagens de tomografia computorizada de pacientes com carcinoma da próstata. Os resultados das simulações de EBRT e LDRBT foram somados e determinada uma EUD total de forma a obterem-se: 1) esquemas equivalentes ao tratamento convencional de 25 frações de 1,8 Gy de EBRT em combinação com 110 Gy de LDRBT; e 2) esquemas equivalentes a EUD na próstata de 67 Gy, 72 Gy, 80 Gy, 90 Gy, 100 Gy e 110 Gy. Em todos os resultados nota-se um ganho terapêutico teórico na utilização de esquemas hipofracionados de EBRT. Para uma BED no reto equivalente ao esquema convencional, tem-se um aumento de 2% na BED da próstata com menos 5 frações. Este incremento dá-se de forma cada vez mais visível à medida que se reduz o número de frações, sendo da ordem dos 10-11% com menos 20 frações e dos 35-45% com menos 40 frações. Considerando os resultados das simulações de EBRT, obteve-se uma EUD média de 107 Gy para a próstata e de 42 Gy para o reto, com o esquema convencional de 110 Gy de LDRBT, seguidos de 25 frações de 1,8 Gy de EBRT. Em termos de probabilidade de controlo tumoral (igual EUD), é equivalente a este tratamento a administração de EBRT em 66 frações de 1,8 Gy, 56 de 2 Gy, 40 de 2,5 Gy, 31 de 3 Gy, 20 de 4 Gy ou 13 de 5 Gy. Relativamente à administração de 66 frações de 1,8 Gy, a EUD generalizada no reto reduz em 6% com o recurso a frações de 2,5 Gy e em 10% com frações de 4 Gy. Determinou-se uma BED total de 162 Gy para a administração de 25 frações de 1,8 Gy de EBRT em combinação com 110 Gy de LDRBT. Variando-se a dose total de LDRBT (TDLDRBT) em função da dose total de EBRT (TDEBRT), de modo a garantir uma BED de 162 Gy, obteve-se a seguinte relação:.......... Os resultados das simulações mostram que a EUD no reto diminui com o aumento da dose total de LDRBT para dose por fração de EBRT (dEBRT) inferiores a 2, Gy e aumenta para dEBRT a partir dos 3 Gy. Para quantidades de TDLDRBT mais baixas (<50 Gy), o reto beneficia de frações maiores de EBRT. À medida que se aumenta a TDLDRBT, a EUD generalizada no reto torna-se menos dependente da dEBRT. Este trabalho mostra que é possível a utilização de diferentes regimes de tratamento para o carcinoma da próstata com radioterapia que possibilitem um ganho terapêutico, quer seja administrando uma maior dose biológica com efeitos tardios constantes, quer mantendo a dose no tumor e diminuindo a toxicidade retal. A utilização com precaução de esquemas hipofracionados de EBRT, para além do benefício terapêutico, pode trazer vantagens ao nível da conveniência para o paciente e economia de custos. Os resultados das simulações deste estudo e conversão para doses de efeito biológico para o tratamento do carcinoma da próstata apresentam linhas de orientação teórica de interesse para novos ensaios clínicos. --------------------------------------------------ABSTRACT: The purpose of this work was to determine alternative radiotherapy regimens for the treatment of prostate cancer using external beam radiotherapy (EBRT) and low dose-rate brachytherapy (LDRBT) with Iodine-125 permanent implants which are biologically equivalent to conventional clinical treatments, by the use of theoretical models and Monte Carlo techniques. The concepts of biological effective dose (BED) and equivalent uniform dose (EUD), together with the linear-quadratic model (LQ), were used for determining equivalent treatment regimens. In a first approach, the BED concept was used to determine: 1) hypofractionated schemes of EBRT maintaining late rectal complications as with the conventional regimens with total doses of 75.6 Gy, 77.4 Gy, 79.2 Gy and 81.0 Gy; and 2) the relationship between total doses of EBRT and LDRBT in order to keep the BED of the conventional treatment of 45 Gy of EBRT and 110 Gy of LDRBT. In a second approach, the MC code MCNPX was used for simulating dose distributions of EBRT and LDRBT in two voxel phantoms segmented from the computed tomography of patients with prostate cancer. The results of the simulations of EBRT and LDRBT were added up and given an overall EUD in order to obtain: 1) equivalent to conventional treatment regimens of 25 fraction of 1.8 Gy of EBRT in combination with 110Gy of LDRBT; and 2) equivalent schemes of EUD of 67 Gy, 72 Gy, 80 Gy, 90 Gy, 100 Gy, and 110Gy to the prostate. In all the results it is noted a therapeutic gain using hypofractionated EBRT schemes. For a rectal BED equivalent to the conventional regimen, an increment of 2% in the prostate BED was achieved with less 5 fractions. This increase is visibly higher as the number of fractions decrease, amounting 10-11% with less 20 fractions and 35-45% with less 20 fractions. Considering the results of the EBRT simulations an average EUD of 107 Gy was achieved for the prostate and of 42 Gy for the rectum with the conventional scheme of 110 Gy of LDRBT followed by 25 fractions of 1.8 Gy of EBRT. In terms of tumor control probability (same EUD) it is equivalent to this treatment, for example, delivering the EBRT in 66 fractions of 1.8 Gy, 56 fractions of 2 Gy, 40 fractions of 2.5 Gy, 31 fractions of 3 Gy, 20 fractions of 4 Gy or 13 fractions of 5 Gy. Regarding the use of 66 fractions of 1.8 Gy, the rectum EUD is reduced to 6% with 2.5 Gy per fraction and to 10% with 4 Gy. A total BED of 162 Gy was achieved for the delivery of 25 fractions of 1.8 Gy of EBRT in combination with 110 Gy of LDRBT. By varying the total dose of LDRBT (TDLDRBT) with the total dose of EBRT (TDEBRT) so as to ensure a BED of 162 Gy, the following relationship was obtained: ....... The simulation results show that the rectum EUD decreases with the increase of the TDLDRBT, for EBRT dose per fracion (dEBRT) less than 2.5 Gy and increases for dEBRT above 3 Gy. For lower amounts of TDLDRBT (< 50Gy), the rectum benefits of larger EBRT fractions. As the TDLDRBT increases, the rectum gEUD becomes less dependent on the dEBRT. The use of different regimens which enable a therapeutic gain, whether deivering a higher dose with the same late biological effects or maintaining the dose to the tumor and reducing rectal toxicity is possible. The use with precaution of hypofractionated regimens, in addition to the therapeutic benefit, can bring advantages in terms of convenience for the patient and cost savings. The simulation results of this study together with the biological dose conversion for the treatment of prostate cancer serve as guidelines of interest for new clinical trials.

Desenvolvimento de um quadro situacional para a cibersegurança em Portugal

Hoje em dia, as ameaças são cada vez mais frequentes e sofisticadas, do que alguma vez registado. Todo o tipo de empresas/organizações e informação estão sujeitas a estas ameaças. Estes ataques são cada vez mais recorrentes, deixando para trás um rasto de várias quebras de segurança. Existem uma serie de ciberataques que já deixaram a sua marca na historia. Uma das mais notórias, foi o caso da Estónia em 2007, por um grupo pro-kremlin de Transnístria em que vários servidores governamentais, fornecedores de serviço, servidores da banca, entre outros foram alvo de uma serie de ataques, na sua maioria de DDoS (Distributed Denial of Service1),e botnets2. O seu método era tao complicado que o governo da Estónia achava que estavam a ser apoiados pelo governo russo. Isto resultou na paragem de um país ate que o problema fosse normalizado. Considerado um ato de hacktivismo3 pelo que representava algo muito importante para a população russa, um ícone, “the Bronze Soldier of Tallinn”, um elaborado cemitério da altura soviética que o governo da Estónia queria recolocar. Hoje em dia, não só enfrentamos adversários mais sofisticados, como a informação que valorizam é cada vez mais alargada. Estes grupos conseguem fazer coisas inimagináveis com os bits4 mais aparentemente inócuos de informações recolhidas. Como tal, é preciso tomar medidas para garantir a segurança dos cidadãos quando navegam no ciberespaço, no qual as fronteiras são desconhecidas, onde a regulação é insuficiente e a segurança é ainda muito precoce. No plano nacional pode-se afirmar que Portugal possui as capacidades necessárias à proteção do seu ciberespaço. Com a criação do Centro Nacional de Cibersegurança (CNCS), Portugal atingiu um dos objetivos principais da sua estratégia nacional de cibersegurança, em assegurar um ciberespaço livre e seguro e em implementar as medidas e instrumentos necessários à antecipação, deteção, reação e recuperação de situações que, face à iminência ou ocorrência de incidentes ou ciberataques, ponham em causa o funcionamento dos organismos do estado, das infraestruturas críticas e dos interesses nacionais. Partindo de uma analise à estrutura organizacional da cibersegurança em Portugal este trabalho pretende dar um contributo para o que se considera ser uma necessidade, o desenvolvimento de um quadro situacional para a cibersegurança com o objetivo de melhorar o nível de awareness nacional contribuindo assim para o desenvolvimento do modelo de maturidade do CNCS relativamente á prevenção e deteção de incidentes no ciberespaço nacional. Neste sentido foram formulados um conjunto de estudos com o objetivo de dar a entender ao leitor toda a estrutura de um centro de cibersegurança na qual se destaca a proposta de desenvolvimento de um quadro situacional para a cibersegurança em Portugal.

Metodologias de Sistemas de Informação Geográfica em sistemas de produção florestal : uma aplicação geoestatística

As florestas são uma fonte importante de recursos naturais, desempenhando um papel fulcral na sustentabilidade ambiental. A sua gestão quer territorial quer económica, conduz a uma maximização da produção, sem alteração da qualidade da matéria-prima. Portugal apresenta mais de um terço do seu território coberto por floresta, apresentando uma possibilidade de aplicação de sistemas de gestão, territorial e económica que maximizem a sua produção. Os Sistemas de Informação Geográfica (SIG) são modelos da realidade em que é possível integrar toda a informação disponível sobre um assunto tendo por base um campo comum a todos as variáveis, a localização geográfica. Os SIG podem contribuir de diversas formas para um maior desenvolvimento das rotinas e ferramentas de planeamento e gestão florestal. A sua integração com modelos quantitativos para planeamento e gestão de florestas é uma mais-valia nesta área. Nesta dissertação apresentam-se modelos geoestatísticos, com recurso a Sistemas de Informação Geográfica, de apoio e suporte à produção de pinha em Pinheiro-manso (Pinus pinea L.). Procurando estimar as áreas com melhor propensão à produção, a partir de dados amostrais. Estes foram previamente estudados tendo sido selecionadas quatro variáveis: largura da copa, área basal, altura da árvore e produção de pinha. A geoestatística aplicada, inclui modelos de correlação espacial: kriging, onde são atribuídos pesos às amostras a partir de uma análise espacial baseada no variograma experimental. Foi utilizada a extensão Geostatistical Analyst do ArcGis da ESRI, para realizar 96 krigings para as quatro variáveis em estudo, com diferentes parametrizações, destes foram selecionados 8 krigings. Com base nos critérios de adequação dos modelos e da análise de resultados da predição dos erros - cross validation. O resultado deste estudo é apresentado através de mapas de previsão para a produção de pinha em Pinheiro manso, em que foram analisadas áreas com maior e menor probabilidade de produção tendo-se realizado análises de comparação de variáveis. Através da interseção de todas as variáveis com a produção, podemos concluir que os concelhos com maiores áreas de probabilidade de produção de pinha em Pinheiro manso, da área de estudo, são Alcácer do Sal, Montemor-o-Novo, Vendas Novas, Coruche e Chamusca. Com a realização de um cruzamento de dados entre os resultados obtidos dos krigings, e a Carta de Uso e Ocupação do Solo de Portugal Continental para 2007 (COS2007), realizaram-se mapas de previsão para a expansão do Pinheiro manso. Nas áreas de expansão conseguimos atingir aumentos mínimos na ordem dos 11% e máximo na ordem dos 61%. No total consegue-se atingir aproximadamente 128 mil ha para área de expansão do Pinheiro manso. Superando, os valores esperados pelos Planos Regionais de Ordenamento Florestal, abrangidos pela área da amostra em estudo, em que é esperado um incremento de cerca de 130 mil hectares de área de Pinheiro manso para 2030.