Imagem de tensor de difusão em alzheimer

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Paleoambiental reconstruction based on mineralogical data of quaternary littoral deposits occuring at Cortegaça and Maceda beaches (Ovar, Portugal)

The main goal of the present work is the use of mineralogical data corresponding to sediment fine fractions (silt and clay) of Quaternary littoral deposits for the definition of a more detailed vertical zonography and to discriminate the most significant morphoclimatic changes concerned with sediment source areas and sediment deposition areas. The analysis of the available mineralogical data reveals a vertical evolution of the mineral composition. The following aspects deserve particular reference: 1) fine fractions (<38 nm) are composed of quartz and phyllosilicates associated to feldspars, prevailing over other minerals; however in certain sections iron hydroxides and evaporitic minerals occur in significant amounts; 2) clay fractions (<2 nm) show a general prevalence of illite associated with kaolinite and oscillations, in relative terms, of kaolinite and illite contents. Qualitative and quantitative lateral and vertical variations of clay and non clay minerals allow the discrimination of sedimentary sequences and the establishment of the ritmicity and periodicity of the morphoclimatic Quaternary episodes that occurred in the Cortegaça and Maceda beaches. To each one of the sedimentary sequences corresponds, in a first stage, a littoral environment that increasingly became more continental. Climate would be mild to cold, sometimes with humidity - aridity oscillations. Warmer and moister episodes alternated with cooler and dryer ones.

Characterization and surface reconstruction of objects in tomographic images of composite materials

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Optimization of breast tomosynthesis image reconstruction using parallel computing

Breast cancer is the most common cancer among women, being a major public health problem. Worldwide, X-ray mammography is the current gold-standard for medical imaging of breast cancer. However, it has associated some well-known limitations. The false-negative rates, up to 66% in symptomatic women, and the false-positive rates, up to 60%, are a continued source of concern and debate. These drawbacks prompt the development of other imaging techniques for breast cancer detection, in which Digital Breast Tomosynthesis (DBT) is included. DBT is a 3D radiographic technique that reduces the obscuring effect of tissue overlap and appears to address both issues of false-negative and false-positive rates. The 3D images in DBT are only achieved through image reconstruction methods. These methods play an important role in a clinical setting since there is a need to implement a reconstruction process that is both accurate and fast. This dissertation deals with the optimization of iterative algorithms, with parallel computing through an implementation on Graphics Processing Units (GPUs) to make the 3D reconstruction faster using Compute Unified Device Architecture (CUDA). Iterative algorithms have shown to produce the highest quality DBT images, but since they are computationally intensive, their clinical use is currently rejected. These algorithms have the potential to reduce patient dose in DBT scans. A method of integrating CUDA in Interactive Data Language (IDL) is proposed in order to accelerate the DBT image reconstructions. This method has never been attempted before for DBT. In this work the system matrix calculation, the most computationally expensive part of iterative algorithms, is accelerated. A speedup of 1.6 is achieved proving the fact that GPUs can accelerate the IDL implementation.

Estimação da permeabilidade em reservatórios fraturados - Comparação entre o método do tensor e o método de upscaling

A simulação dinâmica de reservatórios de petróleo requer a alocação de permeabilidades equivalentes para todos os blocos. A determinação da permeabilidade equivalente em reservatórios fraturados é uma questão complexa e crítica no fluxograma de modelação, porque é totalmente dependente da geometria 3D sistema de fraturas, e respetivas aberturas, que muitas vezes são mal conhecidos. Para avaliar a permeabilidade equivalente de blocos fraturados, o método do tensor ou de Oda é um dos mais utilizados. É expedito e eficiente mesmo para a sistemas com vários milhões de fraturas. Todavia, na literatura são apontadas algumas críticas, por exemplo, sobrestima a permeabilidade em blocos pouco fraturados e subestima-a em blocos muito fraturados. Este trabalho tem como objetivos, revisitar a problemática da caracterização da permeabilidade equivalente em blocos de reservatórios fraturados. Recorreu-se a um pacote de programas informáticos FROM3D-K (fractures object model – permeability evaluation) desenvolvidos e/ ou adaptados no contexto deste trabalho e que permitem as funcionalidades: (1) simulação estocástica 3D de fraturas; (2) determinação da permeabilidade equivalente pelo método do tensor; (3) determinação da permeabilidade equivalente pelo método de upscaling de microblocos. Estas funções permitem que a mesma rede de fraturas seja avaliada pelos dois métodos. Para a demonstração de resultados mostram-se dois exemplos, o primeiro onde são simuladas fraturas condicionadas a estatísticas sintéticas de orientação, intensidade e abertura e o segundo onde se utilizam dados FMI de poço de um reservatório fraturado.

Estudo da variabilidade dos parâmetros derivados do tensor de difusão na doença de Parkinson e no tremor essencial

A Doença de Parkinson (PD) e o Tremor Essencial (ET) são duas doenças neurológicas, crónicas e progressivas. Mundialmente, estima-se que a PD afete cerca de 1% da populaçãom com mais de 65 anos e que o ET afete até 5% da população com mais de 40 anos. A PD é o principal diagnóstico diferencial do ET, sendo que o diagnóstico se baseia em critérios clínicos cuja sensibilidade e especificidade em fase precoce da doença pode ser baixa. Como tal, é necessário descobrir biomarcadores que auxiliem o diagnóstico destas doenças e a sua diferenciação. Com recurso à técnica de imagem de RM com tensores de difusão (DTI) e à análise com regiões de interesse, este estudo teve como principal objetivo avaliar se os valores de anisotropia fracional (FA) e de difusibilidade média (MD) medidos em 11 regiões neuroanatómicas, podem ser biomarcadores precoces da PD e do ET. Teve também como objetivos estudar a reprodutibilidade destas medições, a sua evolução no espaço de 1 ano e se nos doentes com diagnóstico inicial de PD esses valores eram influenciados pela medicação anti-parkinsónica. Como resultado deste estudo foram encontradas alterações nos valores de FA ao nível do pedúnculo cerebeloso médio e nos valores de MD ao nível do núcleo lenticular (NL), pedúnculo cerebeloso superior e núcleo dentado. Foi também verificado que na substantia nigra, núcleo caudado e NL, os valores de FA e MD são satisfatoriamente reprodutíveis, não se alteram com o início da medicação anti-parkinsónica e que de uma forma geral não variam significativamente no espaço de 1 ano. Estes resultados comprovam que os valores de FA e MD medidos nas referidas regiões neuroanatómicas podem constituir potenciais biomarcadores que auxiliem os clínicos no diagnóstico precoce e diferencial da PD e do ET, bem como na monitorização da progressão destas doenças.

Genome-scale metabolic network reconstruction of Polaromonas sp. strain JS666: analysis of cDCE degradation rates and design of experiments for bioremediation improvement

Release of chloroethene compounds into the environment often results in groundwater contamination, which puts people at risk of exposure by drinking contaminated water. cDCE (cis-1,2-dichloroethene) accumulation on subsurface environments is a common environmental problem due to stagnation and partial degradation of other precursor chloroethene species. Polaromonas sp. strain JS666 apparently requires no exotic growth factors to be used as a bioaugmentation agent for aerobic cDCE degradation. Although being the only suitable microorganism found capable of such, further studies are needed for improving the intrinsic bioremediation rates and fully comprehend the metabolic processes involved. In order to do so, a metabolic model, iJS666, was reconstructed from genome annotation and available bibliographic data. FVA (Flux Variability Analysis) and FBA (Flux Balance Analysis) techniques were used to satisfactory validate the predictive capabilities of the iJS666 model. The iJS666 model was able to predict biomass growth for different previously tested conditions, allowed to design key experiments which should be done for further model improvement and, also, produced viable predictions for the use of biostimulant metabolites in the cDCE biodegradation.

Alinhamento e continuação de volumes de imagem de tensor de difusão da perna

A imagem por tensor difusão (DTI) é uma extensão da imagem por ressonância magnética que permite a caraterização microestrutural dos tecidos, sendo um destes, os músculos esqueléticos. No entanto, dadas as grandes dimensões dos mesmos, a aquisição de volumes DTI deste tipo de tecidos é comumente realizada em mais que uma sessão. A não linearidade dos gradientes de codificação espacial e a presença de magnetizações parasitas levam a que ocorram distorções que impossibilitam, quando unidos, a continuação de volumes na sua transição. No mercado já existem sotwares que permitem estas correções, no entanto, o seu objetivo tem como fim estudos populacionais aplicados na neurologia, não estando preparados para o alinhamento e união de volumes contíguos. Ao recorrer a algoritmos aplicados nestes softwares, com a devida preparação, é possível garantir a continuidade de volumes. Um desses algoritmos, demons, foi aplicado em pontos de sobreposição de imagens de volumes contíguos. A transformada resultante deste algoritmo foi aplicado ao volume considerado a transformar e unido ao volume de referência. Mostra-se ser possível a aplicação destes algoritmos para a continuação de volumes, sendo observada a preservação da coerência anatómica das fibras quando comparadas aos grupos de controlo. Numa versão futura, recomenda-se a utilização de algoritmos mais robustos, que tomam partido da informação direcional que a imagem por tensor de difusão fornece.

Genetic algorithm for shipping route estimation with long-range tracking data : automatic reconstruction of shipping routes based on the historical ship positions for maritime safety applications

Ship tracking systems allow Maritime Organizations that are concerned with the Safety at Sea to obtain information on the current location and route of merchant vessels. Thanks to Space technology in recent years the geographical coverage of the ship tracking platforms has increased significantly, from radar based near-shore traffic monitoring towards a worldwide picture of the maritime traffic situation. The long-range tracking systems currently in operations allow the storage of ship position data over many years: a valuable source of knowledge about the shipping routes between different ocean regions. The outcome of this Master project is a software prototype for the estimation of the most operated shipping route between any two geographical locations. The analysis is based on the historical ship positions acquired with long-range tracking systems. The proposed approach makes use of a Genetic Algorithm applied on a training set of relevant ship positions extracted from the long-term storage tracking database of the European Maritime Safety Agency (EMSA). The analysis of some representative shipping routes is presented and the quality of the results and their operational applications are assessed by a Maritime Safety expert.