Conceitos de viscoelasticidade na modelação da fluência em estruturas mistas aço-betão

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil - Perfil Estruturas

Influência de agregados provenientes de RCD e cinzas volantes não-conformes no desempenho de argamassas de cimento

Dissertação para obtenção do Grau Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Construção

Extensão do SDK do Kinect: criação de uma biblioteca de gestos

As interfaces naturais têm ganho atenção crescente por parte da comunidade científica. Esta interação, nomeadamente baseada em gestos e voz, tem sido progressivamente mais usada para estabelecer a comunicação entre o homem e a máquina de forma natural. Em paralelo, têm surgido no marcado alguns novos dispositivos com o objetivo de suportar estas formas naturais de interface, entre eles, sensores de movimento. Esta dissertação tem como objetivo a proposta de algoritmos projetados para auxiliar o programador no reconhecimento de gestos, especificamente em dispositivos conhecidos como sensores de movimentos. Atualmente o programador tem o trabalho de desenvolver todo o código para adicionar reconhecimento de gestos à sua aplicação. A solução apresentada neste documento propõe um novo conjunto de métodos que visam a criação de uma biblioteca de gestos e a consequente capacidade de reconhecimento de gestos anteriormente armazenados. A validação deste trabalho consistiu na extensão do Software Development Kit (SDK) do dispositivo Kinect, de forma a adicionar ferramentas complementares, que permitam simplificar a definição e reconhecimento de gestos. A primeira parte consiste na captação e armazenamento de gestos, através do mapeamento de pontos, modelando os gestos e armazenando tal modelo. Esta primeira fase permite no desenvolvimento de um sistema a criação de uma biblioteca de gestos pré-definidos, como por exemplo os gestos da Língua Gestual Portuguesa. Numa segunda fase, a extensão do SDK auxilia também as tarefas de reconhecimento de gestos em tempo real, isto é, deteção do gesto que o utilizador de uma aplicação esteja a fazer e procura desse gesto na biblioteca.

Aferição do spastiMed em contexto clínico

A espasticidade é uma alteração motora provocada por uma lesão do Sistema Nervoso Central. Esta alteração evidencia-se quando há um movimento passivo do membro afectado e há uma resistência associada, a contrariar o movimento. Esta resistência deve-se à hiperexcitabilidade do reflexo de estiramento tónico e é tanto maior, quanto maior a velocidade do movimento. Uma vez que tem um grande impacto na qualidade de vida do indivíduo, nomeadamente na sua independência, é imperativo um melhor diagnóstico para maior entendimento desta condição e melhor possibilidade de reabilitação do indivíduo. Para tal é necessário maior objectividade e robustez na quantificação da espasticidade. Actualmente não há consenso quanto à metodologia de avaliação, havendo várias abordagens, destacando-se os métodos clínicos, neurofisiológicos e biomecânicos. Destas abordagens, a mais comum é a utilização de métodos clínicos que se fundamentam na capacidade subjectiva do clínico sentir a resistência ao estiramento passivo do membro afectado. Os métodos neurofisiológicos são de difícil execução, uma vez que se baseiam em dados de electromiografia, não sendo exequível em contexto clínico, com a rapidez necessária. Nos métodos biomecânicos existentes ainda subsiste grande dificuldade em criar instrumentação adequada para aplicação clínica e os resultados obtidos revelam grande dependência humana do executante que efectua o diagnóstico. O protótipo desenvolvido, SpastiMed, tenta quantificar esta disfunção, rectificando esta subjectividade, para um maior rigor e objectividade no seu diagnóstico. Trata-se de um dispositivo motorizado e controlado electronicamente. O objectivo deste projecto é comprovar a fiabilidade do protótipo na detecção e quantificação da espasticidade biomecanicamente. Para tal, foi necessário efectuar alguns melhoramentos na configuração electromecânica, redesenhou-se a interface para ser aplicado em contexto clínico e adquiriu-se dados em indivíduos que não apresentam diagnóstico de espasticidade. Também foram recolhidos alguns dados de indivíduos com esta disfunção, para posterior criação de algoritmos automáticos de avaliação. Agregando estes factores a um instrumento de reduzidas dimensões e fácil aplicação no indivíduo, simplifica-se a sua utilização em ambiente clínico, reduzindo também a dependência humana para avaliação da espasticidade.

Análise comparada da classificação “pixel a pixel” e orientada por objecto de uma imagem WorldView 2 de Maputo, Moçambique

O desenvolvimento das tecnologias associadas à Detecção Remota e aos Sistemas de Informação Geográfica encontram-se cada vez mais na ordem do dia. E, graças a este desenvolvimento de métodos para acelerar a produção de informação geográfica, assiste-se a um crescente aumento da resolução geométrica, espectral e radiométrica das imagens, e simultaneamente, ao aparecimento de novas aplicações com o intuito de facilitar o processamento e a análise de imagens através da melhoria de algoritmos para extracção de informação. Resultado disso são as imagens de alta resolução, provenientes do satélite WorldView 2 e o mais recente software Envi 5.0, utilizados neste estudo. O presente trabalho tem como principal objectivo desenvolver um projecto de cartografia de uso do solo para a cidade de Maputo, com recurso ao tratamento e à exploração de uma imagem de alta resolução, comparando as potencialidades e limitações dos resultados extraídos através da classificação “pixel a pixel”, através do algoritmo Máxima Verossimilhança, face às potencialidades e eventuais limitações da classificação orientada por objecto, através dos algoritmos K Nearest Neighbor (KNN) e Support Vector Machine (SVM), na extracção do mesmo número e tipo de classes de ocupação/uso do solo. Na classificação “pixel a pixel”, com a aplicação do algoritmo classificação Máxima Verosimilhança, foram ensaiados dois tipos de amostra: uma primeira constituída por 20 classes de ocupação/uso do solo, e uma segunda por 18 classes. Após a fase de experimentação, os resultados obtidos com a primeira amostra ficaram aquém das espectativas, pois observavam-se muitos erros de classificação. A segunda amostra formulada com base nestes erros de classificação e com o objectivo de os minimizar, permitiu obter um resultado próximo das espectativas idealizadas inicialmente, onde as classes de interesse coincidem com a realidade geográfica da cidade de Maputo. Na classificação orientada por objecto foram 4 as etapas metodológicas utilizadas: a atribuição do valor 5 para a segmentação e 90 para a fusão de segmentos; a selecção de 15 exemplos sobre os segmentos gerados para cada classe de interesse; bandas diferentemente distribuídas para o cálculo dos atributos espectrais e de textura; os atributos de forma Elongation e Form Factor e a aplicação dos algoritmos KNN e SVM. Confrontando as imagens resultantes das duas abordagens aplicadas, verificou-se que a qualidade do mapa produzido pela classificação “pixel a pixel” apresenta um nível de detalhe superior aos mapas resultantes da classificação orientada por objecto. Esta diferença de nível de detalhe é justificada pela unidade mínima do processamento de cada classificador: enquanto que na primeira abordagem a unidade mínima é o pixel, traduzinho uma maior detalhe, a segunda abordagem utiliza um conjunto de pixels, objecto, como unidade mínima despoletando situações de generalização. De um modo geral, a extracção da forma dos elementos e a distribuição das classes de interesse correspondem à realidade geográfica em si e, os resultados são bons face ao que é frequente em processamento semiautomático.

Comparação dos programas Cypeterm e RCCTE-STE no âmbito da simulação dinâmica de edifícios

A presente dissertação tem como objetivo primordial realizar a comparação entre o programa de simulação monozona RCCTE-STE do LNEG e o programa de simulação dinâmica multizona Cypeterm que permite utilizar o motor de cálculo do EnergyPlus de forma a executar a simulação térmica de edifícios. Para tal foram considerados dois casos de estudo diferentes. O primeiro caso de estudo considerado foi um edifício de escritórios que funciona em open-space. É feita uma descrição detalhada dos dados inseridos nos dois programas, em particular os referentes aos elementos construtivos do edifício, aos sistemas de climatização e ventilação e aos perfis de ocupação, equipamentos e iluminação. Por fim realizou-se uma comparação crítica e exaustiva dos resultados entre os dois programas sendo que o Cypeterm foi designado como o melhor, devido às suas qualidades de cálculo do EnergyPlus e pela sua interface gráfica bastante intuitiva, que o torna bastante rápido e eficaz na introdução e alteração de dados. No segundo caso de estudo foi delineado um edifício com mais de 1000 m2 com múltiplos espaços no seu interior. Deste modo procedeu-se a uma comparação monozona face a uma simulação multizona que permitiu demonstrar que esta última é mais vantajosa e capaz, particularmente no dimensionamento do equipamento de climatização do edifício e análise energética de cada espaço. Foram também efetuadas alterações estruturais num dos edifícios estudados, de modo a perceber a sua influência a nível energética em qualquer edifício. De salientar ainda que todo este trabalho teve como base os regulamentos RCCTE e RSECE.

O Castelo de Alenquer. O contributo da arqueologia da arquitectura

A fortificação de Alenquer, localizada na estremadura portuguesa, é um dos castelos de época medieval que fez parte do sistema defensivo do reino e de Lisboa. Os trabalhos anteriormente efetuados sobre este sítio, circunscreveram-se à análise histórica, alimentada pelo facto de ter sido um castelo pertencente ao património das rainhas. As intervenções arqueológicas realizadas por Hipólito Cabaço, na década de 20 e de 30 do século XX, poucos dados trouxeram que permitam uma melhor compreensão do castelo em termos da sua funcionalidade, arquitetura e cronologia. Não obstante, traduziram-se num precioso apoio à definição das estruturas existentes. O presente trabalho pretende utilizar uma das ferramentas da arqueologia, a arqueologia da arquitetura, de forma a tentar compreender a evolução arquitetónica, bem como os modos construtivos utilizados nas várias fases da vida deste castelo. A área de estudo limitou-se à alcáçova, pois trata-se de uma das zonas menos investigadas. Curiosamente, esta parte central do castelo não foi sujeita a nenhuma reconstrução no âmbito da recuperação dos castelos efetuada pela Direcção-Geral dos Edifícios e Monumentos Nacionais na década de 40 do século passado, que apenas interviu na área circundante à Porta da Conceição. Pretende-se assim com a presente dissertação desvendar um pouco mais da história deste estrutura militar que tem sido tão negligenciada ao longo dos tempos. Contribuir para o seu conhecimento é impedir que o seu abandono, e que não caia no esquecimento.

Reordenação de documentos através de técnicas de aprendizagem automática

Sistemas de gestão documental e de recuperação de informação são hoje ferramentas essenciais para aceder aos grandes volumes de informação disponíveis. O exemplo mais popular deste cenário é o motor de pesquisa Google, que se estimava possuir cerca de 45 milhares de milhões de páginas Web, em Março de 2013 [14]. Uma vez que a maioria das pessoas, apenas consultam os primeiros dez resultados duma pesquisa, torna-se crucial conseguir uma boa ordenação das respostas, de forma a permitir que o utilizador veja os resultados contendo informação diversificada, de acordo com as suas preferências e indo ao encontro daquilo que escreveu na pesquisa. Além do objetivo de ordenação segundo a query escrita pelo utilizador, também foi tido como objetivo a remoção de documentos similares do topo dos resultados das pesquisas. Nesta tese, pretendemos investigar o uso de algoritmos de aprendizagem de ordenação de resultados, por forma a aumentar a qualidade dos resultados de topo das pesquisas e analisar algumas maneiras para aumentar a diversidade de informação no topo dos resultados das pesquisas. Uma aplicação foi desenvolvida no contexto desta tese e foi aplicada a um sistema de pesquisa que foi desenvolvido em contexto empresarial com a Quidgest S.A, sendo que posteriormente irá ser integrada numa plataforma de desenvolvimento rápido de aplicações.

Desenvolvimento de métodos de espetroscopia NIR. Quantificação de grupos hidróxilo em polímeros

O objetivo deste estudo é o desenvolvimento e validação de métodos espectroscópicos (espectroscopia NIR) que possam vir a substituir os métodos químicos convencionais, para quantificação de grupos hidróxilo em resinas alquídicas. As resinas alquídicas estudadas neste trabalho são normalmente utilizadas em sistemas de revestimento de dois componentes, em que os seus grupos hidróxilo reagem com pré-polímeros de isocianato para formar revestimentos de alta dureza. Por este motivo e por questões processuais ligadas à estequiometria da reação existente na aplicação referida, é extremamente importante a quantificação destes grupos. O método mais comum de quantificação de grupos hidróxilo é conhecido como método de titulação. Este é um método demorado, pois cada medição implica um procedimento experimental de cerca de duas horas, para além de ser muito dispendioso, a nível económico. Foram estudadas as influências da temperatura, heterogeneidade e nível de enchimento da célula na recolha do espectro. As conclusões dos estudos mencionados levaram à fixação de um tempo ideal de permanência da célula dentro da câmara do espectrofotómetro antes da medição do espectro. Para além disto, conclui-se que para lotes standard, a heterogeneidade não é uma variável significativa. O nível da célula deve ser mantido constante. Os métodos desenvolvidos, baseados na norma de qualidade ISO 15063:2011, foram construídos a partir de algoritmos de Partial Least Squares Regression (PLS), utilizando um equipamento NIRVIS, Büchi©. Foram obtidos bons coeficientes de regressão linear para a Resina A (R2>0,9). Quanto aos restantes resultados, estes indicam a possibilidade de aplicação em resinas do mesmo tipo. Este método proporciona resultados 8 vezes mais rápidos e com custos em material que representam 1% do método standard.

Desenvolvimento de métodos de espetroscopia NIR. Quantificação de grupos hidróxilo em polímeros

O objetivo deste estudo é o desenvolvimento e validação de métodos espectroscópicos (espectroscopia NIR) que possam vir a substituir os métodos químicos convencionais, para quantificação de grupos hidróxilo em resinas alquídicas. As resinas alquídicas estudadas neste trabalho são normalmente utilizadas em sistemas de revestimento de dois componentes, em que os seus grupos hidróxilo reagem com pré-polímeros de isocianato para formar revestimentos de alta dureza. Por este motivo e por questões processuais ligadas à estequiometria da reação existente na aplicação referida, é extremamente importante a quantificação destes grupos. O método mais comum de quantificação de grupos hidróxilo é conhecido como método de titulação. Este é um método demorado, pois cada medição implica um procedimento experimental de cerca de duas horas, para além de ser muito dispendioso, a nível económico. Foram estudadas as influências da temperatura, heterogeneidade e nível de enchimento da célula na recolha do espectro. As conclusões dos estudos mencionados levaram à fixação de um tempo ideal de permanência da célula dentro da câmara do espectrofotómetro antes da medição do espectro. Para além disto, conclui-se que para lotes standard, a heterogeneidade não é uma variável significativa. O nível da célula deve ser mantido constante. Os métodos desenvolvidos, baseados na norma de qualidade ISO 15063:2011, foram construídos a partir de algoritmos de Partial Least Squares Regression (PLS), utilizando um equipamento NIRVIS, Büchi©. Foram obtidos bons coeficientes de regressão linear para a Resina A (R2>0,9). Quanto aos restantes resultados, estes indicam a possibilidade de aplicação em resinas do mesmo tipo. Este método proporciona resultados 8 vezes mais rápidos e com custos em material que representam 1% do método standard.

Agentes de saúde comunitária: formar ou reformar? Estudo longitudinal de avaliação do impacto da formação no desempenho dos agentes da Saúde Comunitária da Região Sanitária de Bolama, Guiné - Bissau

A escassez de recursos humanos da saúde é um problema que afecta especialmente os países em desenvolvimento que recorrem frequentemente a programas baseados no trabalho de Agentes de Saúde Comunitária (ASC). Os ASC são pessoas escolhidas dentro das suas comunidades que são treinadas para dar resposta a pequenas enfermidades. Na Guiné-Bissau, as doenças diarreicas na infância são um dos principais problemas de saúde, tendo os ASC um papel fundamental no diagnóstico e tratamento destas doenças nas zonas mais rurais como a Região Sanitária de Bolama (RSB). O presente estudo focou-se especificamente numa população de ASC da RSB, tendo participado 22 dos 28 ASC existentes na Região. Pretendia-se perceber qual o impacto que a formação realizada sobre doenças diarreicas tinha sobre a efectividade do diagnóstico e tratamento deste tipo de doenças realizado pelos ASC em crianças com menos de 5 anos. Para isso, realizou-se um estudo longitudinal tendo sido efectuadas três avaliações em três momentos distintos – uma avaliação antes da realização de uma formação sobre doenças diarreicas, uma avaliação um mês após a formação e uma última avaliação 3 meses após a formação. Foi aplicada uma grelha de observação da consulta do ASC sempre que havia uma suspeita de uma criança com diarreia, em que se avaliou quais os Sinais e Sintomas, o Diagnóstico e os Tratamentos identificados pelo ASC. Uma grelha igual foi entregue ao médico, que funcionou como padrão de verificação externo. Foi aplicado ainda um questionário de identificação de características sócio-demográficas dos ASC em estudo. Os dados recolhidos foram alvo de tratamento estatístico, tendo sido aplicada a análise de Variância de Friedman e o teste Q-Cochran para comparação dos sucessos obtidos pelos ASC na identificação de itens, nos diferentes momentos de avaliação. Foi ainda aplicado um modelo de regressão logística para averiguar a possível influência de algumas características sócio-demográficas dos ASC sobre a efectividade do diagnóstico. Os resultados obtidos revelam que os ASC melhoram significativamente o seu desempenho imediatamente após a formação mas, 3 meses depois, a efectividade de diagnóstico e tratamento de doenças diarreicas diminui também de forma significativa. Não foi encontrada evidência estatística de que haja influência de alguma característica sócio-demografica sobre a melhoria na efectividade do diagnóstico e tratamento de doenças diarreicas. Os resultados obtidos demonstram que a formação feita aos ASC é, de facto, uma mais-valia para o seu desempenho mas, o impacto da formação acaba por se desvanecer 3 meses após a formação. Este facto pode ser justificável pela perda de competências e pela redução da utilização de algoritmos por parte dos ASC ao longo do tempo, e por factores relacionados com o suporte logístico e material que lhes é dado. A falta de acompanhamento, suporte e formação contínua podem ser também uma razão justificativa da diminuição da efectividade três meses após a formação. É fundamental ter sempre em conta que a selecção, o acompanhamento dos ASC, o suporte logístico e material e a formação continua destes Agentes é tão importante para o sucesso dos programas quanto a formação inicial ministrada.

Dinâmica de osciladores acoplados

Nesta dissertação pretende-se dar em primeiro lugar uma teoria geral sobre a chamada sincronização generalizada entre osciladores acoplados. Este conceito mais geral de sincronização revela uma estrutura mais complexa da interacção de osciladores acoplados, sendo por esta razão o passo natural a ser dado face ao conceito mais tradicional de sincronização idêntica. A sincronização generalizada tem uma forte componente geométrica através dos trabalhos de Wazewski e de Russel Smith. Esta teoria geral permite estudar de uma forma mais eficiente as condições de sincronização (generalizada) para sistemas com perturbações não-lineares. Neste trabalho vemos que os resultados referentes a sincronização idêntica saem como caso particular do conceito mais geral. Por outro lado, no caso estudado, as perturbações não-lineares ocorrem dentro de domínios bem determinados. Abordamos também a possibilidade de adaptar algoritmos computacionais a estes domínios, de forma a podermos transmitir de uma maneira mais intuitiva as condições mais gerais de sincronização. Por último, e como projecto futuro, apresentamos uma discussão de sincronização idêntica em sistemas de segunda ordem, que pretendem reproduzir a situação original de identificação de sincronização por Huygens.

Impact of using different radiation therapy techniques in breat cancer: contralateral breast dose

RESUMO: O cancro de mama e o mais frequente diagnoticado a indiv duos do sexo feminino. O conhecimento cientifico e a tecnologia tem permitido a cria ção de muitas e diferentes estrat egias para tratar esta patologia. A Radioterapia (RT) est a entre as diretrizes atuais para a maioria dos tratamentos de cancro de mama. No entanto, a radia ção e como uma arma de dois canos: apesar de tratar, pode ser indutora de neoplasias secund arias. A mama contralateral (CLB) e um orgão susceptivel de absorver doses com o tratamento da outra mama, potenciando o risco de desenvolver um tumor secund ario. Nos departamentos de radioterapia tem sido implementadas novas tecnicas relacionadas com a radia ção, com complexas estrat egias de administra ção da dose e resultados promissores. No entanto, algumas questões precisam de ser devidamente colocadas, tais como: E seguro avançar para tecnicas complexas para obter melhores indices de conformidade nos volumes alvo, em radioterapia de mama? O que acontece aos volumes alvo e aos tecidos saudaveis adjacentes? Quão exata e a administração de dose? Quais são as limitações e vantagens das técnicas e algoritmos atualmente usados? A resposta a estas questões e conseguida recorrendo a m etodos de Monte Carlo para modelar com precisão os diferentes componentes do equipamento produtor de radia ção(alvos, ltros, colimadores, etc), a m de obter uma descri cão apropriada dos campos de radia cão usados, bem como uma representa ção geometrica detalhada e a composição dos materiais que constituem os orgãos e os tecidos envolvidos. Este trabalho visa investigar o impacto de tratar cancro de mama esquerda usando diferentes tecnicas de radioterapia f-IMRT (intensidade modulada por planeamento direto), IMRT por planeamento inverso (IMRT2, usando 2 feixes; IMRT5, com 5 feixes) e DCART (arco conformacional dinamico) e os seus impactos em irradia ção da mama e na irradia ção indesejada dos tecidos saud aveis adjacentes. Dois algoritmos do sistema de planeamento iPlan da BrainLAB foram usados: Pencil Beam Convolution (PBC) e Monte Carlo comercial iMC. Foi ainda usado um modelo de Monte Carlo criado para o acelerador usado (Trilogy da VARIAN Medical Systems), no c odigo EGSnrc MC, para determinar as doses depositadas na mama contralateral. Para atingir este objetivo foi necess ario modelar o novo colimador multi-laminas High- De nition que nunca antes havia sido simulado. O modelo desenvolvido est a agora disponí vel no pacote do c odigo EGSnrc MC do National Research Council Canada (NRC). O acelerador simulado foi validado com medidas realizadas em agua e posteriormente com c alculos realizados no sistema de planeamento (TPS).As distribui ções de dose no volume alvo (PTV) e a dose nos orgãos de risco (OAR) foram comparadas atrav es da an alise de histogramas de dose-volume; an alise estati stica complementar foi realizadas usando o software IBM SPSS v20. Para o algoritmo PBC, todas as tecnicas proporcionaram uma cobertura adequada do PTV. No entanto, foram encontradas diferen cas estatisticamente significativas entre as t ecnicas, no PTV, nos OAR e ainda no padrão da distribui ção de dose pelos tecidos sãos. IMRT5 e DCART contribuem para maior dispersão de doses baixas pelos tecidos normais, mama direita, pulmão direito, cora cão e at e pelo pulmão esquerdo, quando comparados com as tecnicas tangenciais (f-IMRT e IMRT2). No entanto, os planos de IMRT5 melhoram a distribuição de dose no PTV apresentando melhor conformidade e homogeneidade no volume alvo e percentagens de dose mais baixas nos orgãos do mesmo lado. A t ecnica de DCART não apresenta vantagens comparativamente com as restantes t ecnicas investigadas. Foram tamb em identi cadas diferen cas entre os algoritmos de c alculos: em geral, o PBC estimou doses mais elevadas para o PTV, pulmão esquerdo e cora ção, do que os algoritmos de MC. Os algoritmos de MC, entre si, apresentaram resultados semelhantes (com dferen cas at e 2%). Considera-se que o PBC não e preciso na determina ção de dose em meios homog eneos e na região de build-up. Nesse sentido, atualmente na cl nica, a equipa da F sica realiza medi ções para adquirir dados para outro algoritmo de c alculo. Apesar de melhor homogeneidade e conformidade no PTV considera-se que h a um aumento de risco de cancro na mama contralateral quando se utilizam t ecnicas não-tangenciais. Os resultados globais dos estudos apresentados confirmam o excelente poder de previsão com precisão na determinação e c alculo das distribui ções de dose nos orgãos e tecidos das tecnicas de simulação de Monte Carlo usados.---------ABSTRACT:Breast cancer is the most frequent in women. Scienti c knowledge and technology have created many and di erent strategies to treat this pathology. Radiotherapy (RT) is in the actual standard guidelines for most of breast cancer treatments. However, radiation is a two-sword weapon: although it may heal cancer, it may also induce secondary cancer. The contralateral breast (CLB) is a susceptible organ to absorb doses with the treatment of the other breast, being at signi cant risk to develop a secondary tumor. New radiation related techniques, with more complex delivery strategies and promising results are being implemented and used in radiotherapy departments. However some questions have to be properly addressed, such as: Is it safe to move to complex techniques to achieve better conformation in the target volumes, in breast radiotherapy? What happens to the target volumes and surrounding healthy tissues? How accurate is dose delivery? What are the shortcomings and limitations of currently used treatment planning systems (TPS)? The answers to these questions largely rely in the use of Monte Carlo (MC) simulations using state-of-the-art computer programs to accurately model the di erent components of the equipment (target, lters, collimators, etc.) and obtain an adequate description of the radiation elds used, as well as the detailed geometric representation and material composition of organs and tissues. This work aims at investigating the impact of treating left breast cancer using di erent radiation therapy (RT) techniques f-IMRT (forwardly-planned intensity-modulated), inversely-planned IMRT (IMRT2, using 2 beams; IMRT5, using 5 beams) and dynamic conformal arc (DCART) RT and their e ects on the whole-breast irradiation and in the undesirable irradiation of the surrounding healthy tissues. Two algorithms of iPlan BrainLAB TPS were used: Pencil Beam Convolution (PBC)and commercial Monte Carlo (iMC). Furthermore, an accurate Monte Carlo (MC) model of the linear accelerator used (a Trilogy R VARIANR) was done with the EGSnrc MC code, to accurately determine the doses that reach the CLB. For this purpose it was necessary to model the new High De nition multileaf collimator that had never before been simulated. The model developed was then included on the EGSnrc MC package of National Research Council Canada (NRC). The linac was benchmarked with water measurements and later on validated against the TPS calculations. The dose distributions in the planning 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 the techniques provided adequate coverage of the PTV. However, statistically significant dose di erences 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, heart and even the left lung than tangential techniques (f-IMRT and IMRT2). 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. Di erences were also found comparing the calculation algorithms: PBC estimated higher doses for the PTV, ipsilateral lung and heart than the MC algorithms predicted. The MC algorithms presented similar results (within 2% di erences). The PBC algorithm was considered not accurate in determining the dose in heterogeneous media and in build-up regions. Therefore, a major e ort is being done at the clinic to acquire data to move from PBC to another calculation algorithm. Despite better PTV homogeneity and conformity there is an increased risk of CLB cancer development, when using non-tangential techniques. The overall results of the studies performed con rm the outstanding predictive power and accuracy in the assessment and calculation of dose distributions in organs and tissues rendered possible by the utilization and implementation of MC simulation techniques in RT TPS.

Filtragem de nuvens de pontos para geração de modelos digitais do terreno

As cartas topográficas são representações planas, generalizadas e reduzidas à escala, de zonas da superfície terrestre, contendo símbolos e informação textual para a descrição dos objectos. A forma mais comum de as produzir é por intermédio de fotografias aéreas, principalmente pela afinidade entre o conteúdo destas e aquilo que se convencionou representar na carta. O Instituto Geográfico do Exército (IGeoE) é uma entidade produtora de cartografia que provê, com informação geográfica, as Forças Armadas e a comunidade civil. A caracterização do relevo é parte da informação existente na carta, concretizada através das curvas de nível: linhas curvas que representam uma cota pré-definida (convencionado de 10 em 10 m nas cartas à escala 1/25 000), constante em toda a sua extensão. Estas acompanham as formas do terreno e indicam a altitude do nível do solo, independentemente de se cruzarem com outros objectos à superfície terrestre (como edifícios ou arvoredo). A informação do relevo é bastante completa, abrangendo a área de toda a carta. As curvas de nível são, por norma, restituídas, manualmente, por um operador numa estação fotogramétrica, numa tarefa compreensivelmente morosa. Uma das alternativas para a representação do relevo é por intermédio da correlação automática de fotografias aéreas, daí resultando uma nuvem de pontos cotados numa grelha regular, cada um com uma coordenada tridimensional. Alguns desses pontos contêm “ruído”, visto representarem não a cota ao nível do solo, mas a cota de objectos sobre a superfície terrestre. O processo de eliminação desse “ruído”, que permite corrigir a cota do topo do objecto para o solo, designa-se por filtragem. Há diversos processos de filtragem de nuvens de pontos, embora nenhum consiga obter resultados totalmente satisfatórios, apresentando mais ou menos dificuldades em algumas zonas de terreno específicas (zonas urbanizadas ou vegetação baixa, por exemplo). Um dos caminhos apontados para auxiliar a filtragem é a utilização de outros recursos que forneçam mais informação, para além da simples coordenada tridimensional do ponto a corrigir, bem como uma mistura de algoritmos, tentando conciliar os pontos fortes de cada uma destas abordagens. O presente trabalho desenvolveu uma metodologia automática para representar o relevo a partir de uma nuvem de pontos cotados, para ser integrada na cadeia de produção do IGeoE. A partir de uma nuvem de pontos primária, e utilizando como dados de entrada ortofotos e informação vectorial dos objectos da edição anterior e da edição de trabalho da carta (excepto relevo) da mesma região, efectua quatro filtragens: filtragem de edifícios, filtragem de áreas de arvoredo superiores a 150 m x 150 m, filtragem de áreas de arvoredo inferiores a 150 m x 150 m e árvores isoladas (envolvendo a detecção de árvores em ortofotos, ao nível do pixel, por algoritmo de aprendizagem automática), e filtragem por declives.

Validação de protocolo em programas de rastreio

A Retinopatia Diabética (RD) é uma patologia ocular, consequência da Diabetes Mellitus, e que pode levar à perda de visão. Dado que nos primeiros estágios da doença, não ocorre manifestação sintomática, é de máxima importância a existência de programas estruturados de rastreio. Para diminuir a carga laboral que estes programas acarretam, pode-se recorrer à utilização de sistemas de deteção e classificação automática de RD que têm vindo a ser desenvolvidos. No entanto, estes demonstram algumas falhas, sendo que na origem destas pode estar a existência de imagens com qualidade não adequada. De maneira a reduzir as falhas destes sistemas, potenciando a sua utilização em programas de rastreio e automatizando assim todo o processo, foi conduzido este estudo, no qual se teve diretamente em consideração a qualidade das imagens, avaliada também de forma automática, utilizando a sua informação como parâmetro de entrada nos classificadores automáticos de RD. A avaliação automática da qualidade é constituída por 4 classificadores das características desta: Cor, Focagem, Contraste e Iluminação, sendo que a combinação destes dá origem a um último classificador, denominado Qualidade Geral. Desta forma, foi efetuada a fusão destes classificadores com os algoritmos de classificação automática de RD para todas as imagens, numa primeira abordagem, e desconsiderando as imagens marcadas pelo classificador Qualidade Geral como inadequadas, numa última abordagem. Os resultados obtidos mostraram uma melhoria no conjunto dos indicadores sensibilidade e especificidade dos métodos de classificação automática de RD quando se procedeu à combinação destes com a Qualidade Geral. Mostraram ainda uma melhoria mais acentuada quando se usou informação de cada um dos classificadores das características que contribuem para a avaliação da Qualidade, em vez de uma informação única sobre qualidade. A presença de imagens de má qualidade mostrou ser prejudicial para o desempenho dos classificadores automáticos de RD, não tendo tanta influência no classificador resultante da fusão que produziu os melhores resultados do conjunto sensibilidade e especificidade.