Probabilistic maintenance and optimization strategies for deteriorating civil infrastructures

In developed countries, civil infrastructures are one of the most significant investments of governments, corporations, and individuals. Among these, transportation infrastructures, including highways, bridges, airports, and ports, are of huge importance, both economical and social. Most developed countries have built a fairly complete network of highways to fit their needs. As a result, the required investment in building new highways has diminished during the last decade, and should be further reduced in the following years. On the other hand, significant structural deteriorations have been detected in transportation networks, and a huge investment is necessary to keep these infrastructures safe and serviceable. Due to the significant importance of bridges in the serviceability of highway networks, maintenance of these structures plays a major role. In this paper, recent progress in probabilistic maintenance and optimization strategies for deteriorating civil infrastructures with emphasis on bridges is summarized. A novel model including interaction between structural safety analysis,through the safety index, and visual inspections and non destructive tests, through the condition index, is presented. Single objective optimization techniques leading to maintenance strategies associated with minimum expected cumulative cost and acceptable levels of condition and safety are presented. Furthermore, multi-objective optimization is used to simultaneously consider several performance indicators such as safety, condition, and cumulative cost. Realistic examples of the application of some of these techniques and strategies are also presented.

A utilização de actos complementares de diagnóstico: uma análise económica

Dissertação submetida para obtenção do grau de Doutor em Saúde Pública Especialidade de Economia da Saúde

Hospital-acquired infections: a cost estimation for CLABSI in Portugal

A Work Project, presented as part of the requirements for the Award of a Masters Degree in Economics from the NOVA – School of Business and Economics

On international cost-sharing of pharmaceutical R&D

Ramsey pricing has been proposed in the pharmaceutical industry as a principle to price discriminate among markets while allowing to recover the (fixed) R&D cost. However, such analyses neglect the presence of insurance or the fund raising costs for most of drug reimbursement. By incorporating these new elements, we aim at providing some building blocks towards an economic theory incorporating Ramsey pricing and insurance coverage. We show how coinsurance affects the optimal prices to pay for the R&D investment. We also show that under certain conditions, there is no strategic incentive by governments to set coinsurance rates in order to shift the financial burden of R&D. This will have important implications to the application of Ramsey pricing principles to pharmaceutical products across countries.

Low cost inertial-based localization system for a service robot

Dissertation presented at Faculty of Sciences and Technology of the New University of Lisbon to attain the Master degree in Electrical and Computer Science Engineering

Positive Epistasis Drives the Acquisition of Multidrug Resistance

The evolution of multiple antibiotic resistance is an increasing global problem. Resistance mutations are known to impair fitness, and the evolution of resistance to multiple drugs depends both on their costs individually and on how they interact-epistasis. Information on the level of epistasis between antibiotic resistance mutations is of key importance to understanding epistasis amongst deleterious alleles, a key theoretical question, and to improving public health measures. Here we show that in an antibiotic-free environment the cost of multiple resistance is smaller than expected, a signature of pervasive positive epistasis among alleles that confer resistance to antibiotics. Competition assays reveal that the cost of resistance to a given antibiotic is dependent on the presence of resistance alleles for other antibiotics. Surprisingly we find that a significant fraction of resistant mutations can be beneficial in certain resistant genetic backgrounds, that some double resistances entail no measurable cost, and that some allelic combinations are hotspots for rapid compensation. These results provide additional insight as to why multi-resistant bacteria are so prevalent and reveal an extra layer of complexity on epistatic patterns previously unrecognized, since it is hidden in genome-wide studies of genetic interactions using gene knockouts.

Os custos das fracturas de etiologia osteoporótica em mulheres : institucionalização na Rede Nacional de Cuidados Continuados (RNCCI) e lares de 3ª idade

RESUMO - Contexto: A osteoporose é uma doença sistémica associada à diminuição da resistência óssea que condiciona o aparecimento de fracturas por traumatismos de baixa energia as quais reduzem em muitos casos a esperança e a qualidade de vida, implicando um elevado número de horas de dedicação dos cuidadores e conduzindo, em muitos casos, à necessidade de institucionalização dos doentes. Em Portugal, ocorrem cerca de 40.000 fracturas anualmente, das quais 8.500 do fémur proximal, que se estima consumirem mais de 50 milhões de euros só em cuidados hospitalares1. Objectivo: Avaliar o impacto económico da institucionalização na Rede Nacional de Cuidados Continuados Integrados e Lares da 3ª idade por fractura de etiologia osteoporótica em mulheres no ano 2009, em Portugal. Métodos: O estudo começa por analisar sucintamente os aspectos clínicos, sociais e epidemiológicos da osteoporose, focando a perda de autonomia e qualidade de vida dos doentes vítimas deste episódio e a subsequente necessidade de institucionalização. Descrevem-se os custos associados à institucionalização na RNCCI, em Portugal, ano 2009, utilizando como fonte principal a base de dados da instituição “Gestcare CCI”, complementada com dados da literatura. Apuram-se os custos totais associados ao encaminhamento dos doentes para Lares de 3ª Idade em Portugal no ano 2009, utilizando-se informação proveniente de um painel de Delphi modificado e dados da literatura. A valorização dos recursos tem por base os preços em vigor no território nacional, expressos nos decretos-lei devidamente referenciados. Resultados: No ano 2009 em Portugal foram empregues cerca de 2,5 milhões de euros no internamento das mulheres na RNCCI, na perspectiva da sociedade, sendo cerca de 2,2 milhões atribuíveis à osteoporose (90%). Cerca de 91% dos custos totais são alocados à fractura osteoporótica da anca (2 milhões €). Para a fractura vertebral, úmero e punho os custos foram mais baixos - 7,1%, 1,3% e 1% dos custos totais da osteoporose, respectivamente. Nos Lares de 3ª idade, estimou-se a admissão de aproximadamente 14.372 doentes com fractura osteoporótica em diferentes localizações, em 2009, Portugal, com um custo que oscilou entre os 19 e os 21,6 milhões de euros. A fractura osteoporótica da anca foi a mais incidente e a que representou custos mais elevados para a Segurança Social – entre 17,5 e 19,7 milhões de euros. Considerando como referência os 52 milhões de euros gastos em 2006 no tratamento hospitalar da fractura da anca (DGS, 2006), o encaminhamento das mulheres para a RNCCI e Lares da 3ª Idade corresponde a 42% do bolo total. Assim, os resultados nacionais enquadram-se no que se encontra descrito na literatura internacional - os custos atribuíveis à hospitalização oscilaram entre 17%50 e 63%29 da despesa total da doença e das institucionalizações entre os 16%58 e os 59%51. Conclusões: Em Portugal o impacto económico da institucionalização por fractura osteoporótica, sobretudo por fractura da anca, não é desprezável e mostra que existiriam poupanças significativas se fosse possível reduzir a prevalência da doença em Portugal. Face às alterações demográficas associadas ao envelhecimento da população, é expectável que a incidência e custos com o tratamento das fracturas do colo do fémur, mais associadas à osteoporose, venham a subir nos próximos anos, pelo que o combate à doença deve ser considerada uma prioridade nacional. A decisão pela opção por determinados programas de prevenção da doença ou da comparticipação ou não de determinada terapêutica necessita contudo de ser complementada com a medição da dimensão dos benefícios terapêuticos. --- ABSTRACT - Background: Osteoporosis is a systemic disease associated with the loss off the bone strength and it is one of the major causes of low energy fractures, which in many cases reduce life hope and quality. This happens because it has associated extensive treatments and it usually carries loss of independence, implying many hours of caregivers dedication and leading, in many cases, to the institutionalization of the patients. In Portugal, about 40,000 fractures occur annually, which 8,500 are proximal femur, and that are estimated to consume over 50 million euros only in hospital care. Objective: Evaluate the economic impact of institutionalization on the Integrated Continued Care National Network (RNCCI) and Care Homes associated to osteoporotic fractures in women, in the year 2009 in Portugal. Methods: The study begins by reviewing briefly the clinical, social, and epidemiological studies of osteoporosis and osteoporotic fractures, focusing on the patient autonomy loss and life quality. The total and average costs per episode associated with the institutionalization in RNCCI are described, in Portugal, year 2009, using as main data source the application "Gestcare CCI", complemented with literature data. The total costs associated with the patients referral for the Care Homes in Portugal in 2009 is also calculated, using information from a modified Delphi panel and some literature data. The resources valuation is based on prices prevailing in Portugal. Results: In 2009, women relocation in RNCCI consumed approximately 2.5 million euros, which 2.2 million are attributable to osteoporosis (90%). About 91% of the total costs are allocated to osteoporotic hip fracture (€ 2 million). For vertebral, humerus, and wrist fracture, the associated costs were lower, 7.1%, 1.3%, and 1% of total costs of osteoporosis treatment, respectively. In Care Homes, an intake of approximately 14 372 patients with osteoporotic fracture was estimated, at a cost that is between 19 and 21.6 million euros. The osteoporotic hip fracture was the most frequent and represented higher costs for Social Security - between 17.5 and 19.7 million euros. Taking as reference the 52 million spent in 2006 with hospital treatment of hip fracture (DGS, 2006), referring women to RNCCI and Care Homes represents 42% of the total costs. The results are in accordance with the international literature - costs attributable to hospitalization ranged between 17% and 63% of total expenditure of illness and institutionalization between 16% and 59%. Conclusions: In Portugal, the economic impact of institutionalization for osteoporotic fracture, particularly for hip fracture, is not negligible. It was shown that there would be significant savings if it were possible to reduce the prevalence of the disease in Portugal. Femoral fractures were the second most frequent diagnosis in RNCCI in 2008 and 2009 (16% of all episodes recorded). The execution of RNCCI in 2008 was 75 million euros, and 2.7% consumed by hip fracture and 0.3% by wrist, humerus, and spine fractures. The average cost per episode in 2009, from the perspective of society, for hip fracture, vertebral, humerus, and wrist (or non-osteoporotic) was € 5,195, € 5,160, € 5,030, and € 4,854 respectively. Thus, considering an average cost per episode in RNCCI from January to March of 3230€, the expense related to the treatment of these patients in RNCCI in 2009 was higher. For the Care Homes, an intake of approximately 14 372 patients with osteoporotic fracture in 2009 was estimated, at a cost to Social Security that ranged from 19 to 21.6 million €. The osteoporotic hip fracture was the most frequent and it was shown to absorve higher resources from Social Security - between 17.5 and 19.7 million €. This was followed by the analysis of vertebral and humerus fracture and the results showed that these fractures have a low incidence and low proportion of institutionalization, with a significantly lower cost - only about 4.7% and 3.3% of total expenditure, respectively. With demographic changes associated to ageing, it is expected that the incidence and treatment cost of the femoral neck fractures, more commonly associated with osteoporosis, will climb in coming years, so the fight against the disease should be considered a national priority. The decision to choose a certain disease prevention program or to reimburse a certain drug not should only account about the costs, but also the benefits of it. In fact, the size and impact of this problem, makes it necessary to focus all interventions in the prevention of these episodes either by using an appropriate therapy, either through real programs for disease prevention. Once the problem is installed, we must measure the health gains associated with the patient institutionalization by conducting additional research.

Economias de escala em centros hospitalares

RESUMO - Perante o actual contexto de contenção de gastos no sector da saúde e consequente preocupação com a eficiência do sistema, tem‐se assistido a mudanças várias no modelo de gestão e organizacional do sistema de saúde. Destaca‐se a alteração da estrutura hospitalar, com vista à racionalização dos seus recursos internos, onde as fusões hospitalares têm assumido um papel determinante. Em Portugal, nos últimos 10 anos, assistiu‐se a uma significativa redução do número de hospitais (de sensivelmente 90 para 50 unidades), exclusivamente através das fusões e sem quaisquer alterações no número de estruturas físicas existentes. Não obstante os argumentos justificativos desta reforma, a avaliação dos objectivos implícitos é insuficiente. Neste âmbito, pretendeu‐se com este estudo contribuir para a análise do impacte da criação de centros hospitalares na redução de gastos, isto é, verificar se a consolidação e consequente reengenharia dos processos produtivos teve consequencias ao nível da obtenção de economias de escala. Para esta análise usou‐se uma base de dados em painel, onde se consideraram 75 hospitais durante 7 anos (2003‐2009), número que foi reduzindo ao longo do período em análise devido às inúmeras fusões já referidas. Para avaliar os ganhos relativos às fusões hospitalares, ao nível da eficiência técnica e das economias de escala, recorreu‐se à fronteira estocástica especificada função custo translog. Estimada a fronteira, foi possível analisar três centros hospitalares específicos, onde se comparou o período pré‐fusão (2005‐2006) com o período após a fusão (2008‐2009). Como variáveis explicativas, relativas à produção hospitalar, considerou‐se o número de casos tratados e os dias de internamento (Vita, 1990; Schuffham et al., 1996), o número de consultas e o número de urgências, sendo estas variáveis as mais comuns na literatura (Vita, 1990; Fournier e Mitchell, 1992; Carreira, 1999). Quanto à variável dependente usou‐se o custo variável total, que compreende o total de custos anuais dos hospitais excepto de imobilizado. Como principais conclusões da investigação, em consequência da criação dos centros hospitalares, são de referir os ganhos de escala na fusão de hospitais de reduzida dimensão e com mais serviços complementares. --------ABSTRACT - Driven by the current pressure on resources induced by budgetary cuts, the Portuguese Ministry of Health is imposing changes in the management model and organization of NHS hospitals. The most recent change is based on the creation of Hospital Centres that are a result of administrative mergers of existing hospitals. In less than 10 years the number of hospitals passed from around 90 to around 50, only due to the mergers and without any change in the existing number of physical institutions. According to the political discourse, one of the main goals expected from this measure is the creation of synergies and more efficiency in the use of available resources. However, the merger of the hospitals has been a political decision without support or evaluation of the first experiments. The aim of this study is to measure the results of this policy by looking at economies of scale namely through reductions in the expenditures, as expected and sought by the MoH. Data used covers 7 years (2003‐2009) and 75 hospitals, number that has been reduced my the enoumerous mergers during the last decade. This work uses a stochastic frontier analysis through the translog cost function to examine the gains from mergers, which were decomposed into technical efficiency and economies of scale. It was analised these effects by the creation of three specific hospital centers, using a longitudinal approach to compare the period pre‐merger (2003‐2006) with the post‐merger period (2007‐09). To measure changes in inpatient hospital production volume and length of stay are going to be considered as done by Vita (1990) and Schuffham et al. (1996). For outpatient services the number of consultations and emergencies are going to be considered (Vita, 1990; Fournier e Mitchell, 1992; Carreira, 1999). Total variable cost is considered as the dependent variable explained the aforementioned ones. After a review of the literature results expected point to benefits from the mergers, namely a reduction in total expenditures and in the number of duplicated services. Results extracted from our data point in the same direction, and thus for the existence of some economies of scale only for small hospitals.

Robustness of corroded reinforced concrete structures

Short Term Scienti c Mission, COST ACTION TU-0601

Three transducers for one photodetector: essays for optical communications

Dissertation presented to obtain the PhD degree in Electrical and Computer Engineering - Electronics

Aircraft Engines Maintenance Costs and Reliability: An Appraisal of the Decision Process to Remove an Engine for a Shop Visit Aiming at Minimum Maintenance Unit Cost

Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Estatística e Gestão de Informação.

The optimum size of the portuguese public hospital

A Work Project, presented as part of the requirements for the Award of a Masters Degree in Economics from the NOVA – School of Business and Economics

A relação entre eficiência e efectividade : aplicação ao internamento por doença cerebrovascular

RESUMO - Contexto: O estudo da relação entre eficiência e efectividade é relevante na investigação dos serviços de saúde, pois pretende-se conhecer os mecanismos que ligam os recursos investidos na prestação aos resultados em saúde experienciados pelos doentes e decorrentes desses mesmos cuidados. Os objectivos definidos para este trabalho consistiram, genericamente, no estudo da efectividade e da eficiência dos cuidados prestados em internamento a uma doença em particular – a doença cerebrovascular – e da relação entre ambas, tanto ao nível do episódio como do hospital. Pretendia-se ainda conhecer a consistência destes resultados, nomeadamente de que forma a relação entre efectividade e eficiência era influenciada pelas características dos hospitais. Metodologia: Foram seguidas duas abordagens: (1) conhecer o impacte dos diferentes níveis de recursos investidos no tratamento (eficiência medida pelos custos) sobre os resultados ao nível da mortalidade; (2) estimar o montante de recursos (medidos pelos custos) associados ao tratamento das complicações potencialmente evitáveis. A análise foi realizada para os episódios de internamento de doença cerebrovascular com alta no período 2005/07. Usou-se a informação da base de dados dos resumos de alta, da contabilidade analítica e da Matriz de Maryland. O estudo considerou medidas de resultados – mortalidade, complicações e custos – e o desempenho foi avaliado a partir da comparação entre os valores observados e esperados. Para o ajustamento pelo risco recorreu-se ao Disease Staging recalibrado aos dados em estudo. Na primeira abordagem usou-se a regressão logística: a mortalidade medida pela efectividade constituiu a variável dependente; a eficiência medida pelos custos, os atributos do hospital e o ano as independentes. O modelo foi também testado em subconjuntos da população. Ao nível do hospital, foram definidos quartis de desempenho na efectividade medida pela mortalidade, analisando-se o comportamento da eficiência medida pelos custos em cada um deles. Estudou-se ainda a análise da correlação entre medidas e os hospitais nos extremos do desempenho. Na segunda abordagem, procedeu-se à comparação entre os custos dos doentes com complicações e sem complicações em doentes de gravidade semelhante. A análise foi realizada para o conjunto de todas as complicações, por tipo de complicação e por hospital. Resultados: Os principais resultados encontrados quanto ao impacte dos diferentes níveis de recursos investidos no tratamento (eficiência medida pelos custos) sobre os resultados ao nível da mortalidade indicaram que, ao nível do episódio, não existia uma relação geral entre eficiência e efectividade, pois o uso de mais recursos traduzia-se quer em melhores quer em piores resultados na mortalidade, quer na ausência de efeito sobre os mesmos, com resultados consistentes ao longo dos anos em estudo. Ao nível do hospital, as conclusões foram consistentes com o encontrado ao nível do episódio – o comportamento dos prestadores na eficiência foi distinto e não acompanhou o que apresentaram na efectividade. Relativamente à estimativa dos custos adicionais decorrentes de complicações dos cuidados, o custo de tratamento dos doentes com complicações foi entre 2,2 a 2,8 vezes o valor dos doentes sem complicações. Estes resultados foram consistentes com a análise por tipo de complicação e por hospital. Foi ainda de assinalar a grande disparidade na frequência de complicações entre hospitais. Conclusão: Os resultados encontrados mostram a importância de uma gestão criteriosa dos recursos actuais e adicionais dedicados à prestação de cuidados de saúde, uma vez que em algumas situações se verifica que o seu acréscimo não se traduz numa melhoria dos resultados em saúde estudados. Sugerem ainda um conjunto de matérias que deverão ser alvo de investigação futura, para conhecer em maior profundidade os mecanismos da relação entre eficiência e efectividade e identificar as circunstâncias em que é possível prosseguir na melhoria quer da eficiência quer da efectividade.

A flexible navigation system for autonomous robots operating in heterogeneous environments

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Environmental remediation project of Cunha Baixa mining area cost benefit analysis

A Work Project, presented as part of the requirements for the Award of a Masters Degree in Economics from the NOVA – School of Business and Economics