Estimativa de dose nos pulmões para procedimentos de tomografia computadorizada

Desde o seu desenvolvimento na década de 1970 a tomografia computadorizada (TC) passou por grandes mudanças tecnológicas, tornando-se uma importante ferramenta diagnóstica para a medicina. Consequentemente o papel da TC em diagnóstico por imagem expandiu-se rapidamente, principalmente devido a melhorias na qualidade da imagem e tempo de aquisição. A dose de radiação recebida por pacientes devido a tais procedimentos vem ganhando atenção, levando a comunidade científica e os fabricantes a trabalharem juntos em direção a determinação e otimização de doses. Nas últimas décadas muitas metodologias para dosimetria em pacientes têm sido propostas, baseadas especialmente em cálculos utilizando a técnica Monte Carlo ou medições experimentais com objetos simuladores e dosímetros. A possibilidade de medições in vivo também está sendo investigada. Atualmente as principais técnicas para a otimização da dose incluem redução e/ou modulação da corrente anódica. O presente trabalho propõe uma metodologia experimental para estimativa de doses absorvidas pelos pulmões devido a protocolos clínicos de TC, usando um objeto simulador antropomórfico adulto e dosímetros termoluminescentes de Fluoreto de Lítio (LiF). Sete protocolos clínicos diferentes foram selecionados, com base em sua relevância com respeito à otimização de dose e frequência na rotina clínica de dois hospitais de grande porte: Instituto de Radiologia do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (InRad) e Instituto do Câncer do Estado de São Paulo Octávio Frias de Oliveira (ICESP). Quatro protocolos de otimização de dose foram analisados: Auto mA, Auto + Smart mA, Baixa Dose (BD) e Ultra Baixa Dose (UBD). Os dois primeiros protocolos supracitados buscam redução de dose por meio de modulação da corrente anódica, enquanto os protocolos BD e UBD propõem a redução do valor da corrente anódica, mantendo-a constante. Os protocolos BD e UBD proporcionaram redução de dose de 72,7(8) % e 91(1) %, respectivamente; 16,8(1,3) % e 35,0(1,2) % de redução de dose foram obtidas com os protocolos Auto mA e Auto + Smart mA, respectivamente. As estimativas de dose para os protocolos analisados neste estudo são compatíveis com estudos similares publicados na literatura, demonstrando a eficiência da metodologia para o cálculo de doses absorvidas no pulmão. Sua aplicabilidade pode ser estendida a diferentes órgãos, diferentes protocolos de CT e diferentes tipos de objetos simuladores antropomórficos (pediátricos, por exemplo). Por fim, a comparação entre os valores de doses estimadas para os pulmões e valores de estimativas de doses dependentes do tamanho (Size Specific Dose Estimates SSDE) demonstrou dependência linear entre as duas grandezas. Resultados de estudos similares exibiram comportamentos similares para doses no reto, sugerindo que doses absorvidas pelos uma órgãos podem ser linearmente dependente dos valores de SSDE, com coeficientes lineares específicos para cada órgão. Uma investigação mais aprofundada sobre doses em órgãos é necessária para avaliar essa hipótese.

Simulación de procesos químicos (curso 2011-2012)

Apuntes en formato html que incluyen los siguientes temas de la parte de simulación en la asignatura «simulación y optimización de procesos químicos» TEMA 1. Introducción 1.1 Introducción. 1.2 Desarrollo histórico de la simulación de procesos. Relación entre simulación optimización y síntesis de procesos. 1.3 Tipos de simuladores: Modular secuencial. Modular simultáneo. Basada en ecuaciones. TEMA 2. Simulación Modular Secuencial 2.1 Descomposición de diagramas de flujo (flowsheeting) 2.2 Métodos basados en las matrices booleanas Localización de redes cíclicas máximas. Algoritmo de Sargent y Westerberg. Algoritmo de Tarjan. 2.3 Selección de las corrientes de corte: 2.3.1 Caso general planteamiento como un "set-covering problem" (algoritmo de Pho y Lapidus) 2.3.2 Número mínimo de corrientes de corte (algoritmo de Barkley y Motard) 2.3.3 Conjunto de corrientes de corte no redundante (Algoritmo de Upadhye y Grens) TEMA 3. Simulación Modular Simultánea 3.1 Efecto de las estrategias tipo cuasi Newton sobre la convergencia de los diagramas de flujo. TEMA 4. Simulación Basada en Ecuaciones 4.1 Introducción. Métodos de factorización de matrices dispersas. Métodos a priori y métodos locales. 4.2 Métodos locales: Criterio de Markowitz. 4.3 Métodos a priori: 4.3.1 Triangularización por bloques: a. Base de salida admisible (transversal completo). b. Aplicación de los algoritmos de Sargent y Tarjan a matrices dispersas. c. Reordenación. 4.3.2 Transformación en matriz triangular bordeada. 4.4 Fase numerica. Algoritmo RANKI 4.5 Comparación entre los diferentes sistemas de simulación. Ventajas e Inconvenientes. TEMA 5. Grados de libertad y variables de diseño de un diagrama de flujo 5.1 Teorema de Duhem y regla de las fases 5.2 Grados de libertad de un equipo 5.3 Grados de libertad de un diagrama de flujo 5.4 Elección de las variables de diseño.

Recursos y herramientas didácticas para el aprendizaje de la robótica

Este artículo analiza diferentes experiencias docentes que tienen como finalidad el aprendizaje de la robótica en el mundo universitario. Estas experiencias se plasman en el desarrollo de varios cursos y asignaturas sobre robótica que se imparten en la Universidad de Alicante. Para el desarrollo de estos cursos, los autores han empleado varias plataformas educativas, algunas de implementación propia, otras de libre distribución y código abierto. El objetivo de estos cursos es enseñar el diseño e implementación de soluciones robóticas a diversos problemas que van desde el control, programación y manipulación de brazos robots de ámbito industrial hasta la construcción y/o programación de mini-robots con carácter educativo. Por un lado, se emplean herramientas didácticas de última generación como simuladores y laboratorios virtuales que flexibilizan el uso de brazos robots y, por otro lado, se hace uso de competiciones y concursos para motivar al alumno haciendo que ponga en práctica las destrezas aprendidas, mediante la construcción y programación de mini-robots de bajo coste.

Recursos didácticos online para el aprendizaje Redes de Computadores en el grado de Informática

En este trabajo se analiza el uso que se hace de un conjunto de recursos multimedia incluidos en un curso en línea de acceso libre y gratuito sobre Redes de Computadores. Este estudio se lleva a cabo a partir de la interacción que un grupo de estudiantes de ingenierías tienen con estos recursos durante su proceso de aprendizaje. Estos recursos educacionales se basan en una aproximación Web 2.0 y por si solos forman parte de una metodología docente fundamentada en el autoaprendizaje a distancia. Entre estos recursos destaca el uso de un blogs, OCW, videos y simulaciones. Estos recursos educativos ‘open-free’ han sido diseñados como elementos que facilitan la aplicación de una metodología de enseñanza a distancia basada en muchos casos en el auto-aprendizaje y en potenciar el aprendizaje autónomo. Además, la percepción que se tiene sobre estos recursos juega un papel relevante en la aceptación de estos por parte del estudiante. Cualquier nuevo recurso educativo que se diseñe, además de didáctico, tiene que ser atractivo y de un uso sencillo e interactivo para el estudiante. El trabajo que aquí se presenta, busca analizar la usabilidad de estos recursos por parte del estudiante para desarrollar futuras mejoras.

Uma estratégia para otimizar a geração de arranjos em subestações virtuais de energia elétrica

The Virtual Reality techniques applied in Electricity Environments provide a new supervisory control paradigm. The fact of existing a virtual environment (VE), geometrically similar to a real substation, reduces the difference of mental models built by field operators compared with those built by system center operation improving the communication. Beside this, those systems can be used as visualization interfaces for electricity system simulators, training systems for professors and undergraduate students, field operators and maintenance professionals. However, the development process of these systems is quite complex, combining several activities such as implementation, 3D modeling, virtual sceneries construction, usability assessment and management project techniques. In this context, this work present a GUI strategy to build field arrangements based on scene graphs, to reduce time in Virtual Electricity Substations Arrangement development. Through this, mistakes during the VE building can be avoided making this process more reliable. As an concept proof, all toolkits developed in this work were applied in the virtualization of the substations from a Brazilian power concessionary named CEMIG.

Aula de juegos para el fomento del aprendizaje autónomo y la creatividad

El juego como modo de aprendizaje es algo inherente no sólo al ser humano sino, en general, al reino animal. Para cualquier mamífero el juego constituye la forma de aprendizaje fundamental. A través del juego se aprende a luchar, a defenderse y las normas básicas de convivencia en la manada. Sin embargo en el ser humano, juego y aprendizaje se han ido desligando progresivamente, excepto en las etapas iniciales de crecimiento, en las que los niños siguen aprendiendo los comportamientos más básicos a través de juegos. A medida que vamos avanzando en la escuela, se va abandonando el juego, contraponiendo las actividades lúdicas a las estrictamente relacionadas con el trabajo, con un aprendizaje más costoso. De esta forma al llegar a la etapa universitaria, el juego se ha abandonado por completo como forma de aprendizaje. No es fácil definir lo que es el juego o cuáles son sus características. Tiene una fuerte componente cultural, actividades que unas culturas pueden considerar eminentemente lúdicas, no lo serán en contextos culturales distintos. No obstante, una vez admitida la importancia del juego en el desarrollo de la personalidad, sí podemos establecer algunas de las funciones básicas que el juego desempeña en el ser humano, en relación con el perfeccionamiento y adquisición de habilidades tanto cognitivas como sociales o conductuales. El juego facilita la integración de experiencias en la conducta, contribuye a inhibir conductas no admitidas socialmente y a reforzar aquéllas con una mayor aceptación dentro del marco cultural de referencia. Mejora considerablemente la interacción social y la adquisición de las habilidades básicas necesarias para que se produzca dicha interacción de modo satisfactorio. En el caso de juegos competitivos, enseña a manejar situaciones desfavorables, a soportar y superar la frustración. Tradicionalmente, los juegos se han usado en los niveles iniciales de enseñanza, sin embargo son una poderosa herramienta también en el nivel universitario, especialmente para promover el aprendizaje activo y la adquisición de variadas competencias profesionales. En este proyecto se plantea la elaboración de una herramienta para la creación de simuladores de juegos de mesa con fines didácticos.

Transposição didática da interação do laser com sistmas biológicos no ensino médio: uma proposta de guia didático para professores

In this dissertation was elaborated an interdisciplinary didactic sequence for the development of Physical concepts involved in the interaction of laser radiation with biological matter in order to make a relation between Physics and other fields of knowledge aiming to enlarge the contextualization of scientific knowledge. The objective was to develop an educational product which theme is “Laser’s Interaction with Biological Tissues”. In this work, basic physical concepts related to laser radiation were presented, its interaction with matter and applicability in the student's daily life, with emphasis on Public Health. The inclusion of the subject in schools was effected through didactic transposition as theoretical foundation and the three pedagogical moments as teaching support. The development of the project involved discussions of scientific knowledge applied in society’s daily life. In the product's design the didactic sequence was projected and the use of varied teaching resources has been proposed, such as videos, texts, experiments, simulators and de Software “Tracker”. The construction of paradidactic material was performed considering different stages of equal importance for a teacher's reflection process. The work prioritizes the alternative conceptions of student, transforming him in a direct agent of the construction of knowledge and this aspect is based on the profile of the Student's Material. Another important point is the evaluation's proposal, this was systematized to be done class after class through building texts, essay questions, presentation of papers, among others activities. The didactic sequence guides the introduction of relevant topics of the students and society’s daily life, the ideas are not closed and in many times the teacher make changes which deem relevant to the teaching for better development of their practice.

Deteção da simulação em indivíduos com e sem diagnóstico de depressão

A simulação consiste na produção voluntária de sintomas físicos e psicológicos para obter compensações externas. O presente estudo tem como objetivo avaliar a eficácia de um conjunto de instrumentos utilizados na identificação de situações de simulação, bem como averiguar se esses instrumentos são sensíveis a sintomas psicopatológicos. Deste modo, espera-se que os resultados obtidos pelos grupos com depressão e sem depressão honestos difiram significativamente dos resultados obtidos pelo grupo sem depressão simulador. Para tal, foi recolhida uma amostra de 59 sujeitos, todos do sexo feminino, divididos por três grupos: com diagnóstico de depressão (n=19), sem diagnóstico de depressão simuladores (n=20) e sem diagnóstico de depressão honestos (n=20). O protocolo de avaliação incluiu o Test of Memory Malingering (TOMM: Tombaugh, 1996), o Structured Inventory Malingered Symptomatology (SIMS: Widows & Smith), os subtestes de Memória de Dígitos e dos Cubos da WAIS-III, (Wechsler, 1997) e a Figura Complexa de Rey (FCR: Rey, 1988). Os resultados não sugerem diferenças significativas no primeiro e segundo ensaios de aprendizagem do TOMM entre os grupos em estudo. No ensaio de retenção, o grupo sem diagnóstico de depressão simulador difere significativamente do grupo sem diagnóstico de depressão honesto. No SIMS, apenas a subescala Psicose (P) difere significativamente entre os grupos com diagnóstico de depressão e sem diagnóstico de depressão simulador. As subescalas Défices Neurológicos (NI), Perturbações Afetivas (AF), P e Perturbações Mnésicas (AM), com exceção da escala Capacidade Intelectual Reduzida (LI) diferem significativamente entre os grupos com diagnóstico de depressão e sem diagnóstico de depressão honesto e entre este e o grupo sem diagnóstico de depressão simulador. No subteste de Memória de Dígitos verifica-se diferenças significativas entre os grupos sem diagnóstico de depressão simulador e honesto. No subteste dos Cubos não foram encontradas diferenças significativas entre os grupos estudados e na cópia da FCR foram encontradas diferenças significativas entre os grupos com diagnóstico de depressão e sem diagnóstico de depressão simulador. Este estudo contribui para o enriquecimento da literatura nacional e internacional, uma vez que inclui um grupo clínico e alguns instrumentos que não são habitualmente utilizados numa avaliação de simulação. Para além disso, estes resultados têm implicações no contexto clínico e forense, no sentido preventivo e de conhecimento da doença mental.

Handling Heterogeneity in Collaborative Networked Surgical Simulators

Stand-alone and networked surgical virtual reality based simulators have been proposed as means to train surgical skills with or without a supervisor nearby the student or trainee -- However, surgical skills teaching in medicine schools and hospitals is changing, requiring the development of new tools to focus on: (i) importance of mentors role, (ii) teamwork skills and (iii) remote training support -- For these reasons, a surgical simulator should not only allow the training involving a student and an instructor that are located remotely, but also the collaborative training of users adopting different medical roles during the training sesión -- Collaborative Networked Virtual Surgical Simulators (CNVSS) allow collaborative training of surgical procedures where remotely located users with different surgical roles can take part in the training session -- To provide successful training involving good collaborative performance, CNVSS should handle heterogeneity factors such as users’ machine capabilities and network conditions, among others -- Several systems for collaborative training of surgical procedures have been developed as research projects -- To the best of our knowledge none has focused on handling heterogeneity in CNVSS -- Handling heterogeneity in this type of collaborative sessions is important because not all remotely located users have homogeneous internet connections, nor the same interaction devices and displays, nor the same computational resources, among other factors -- Additionally, if heterogeneity is not handled properly, it will have an adverse impact on the performance of each user during the collaborative sesión -- In this document, the development of a context-aware architecture for collaborative networked virtual surgical simulators, in order to handle the heterogeneity involved in the collaboration session, is proposed -- To achieve this, the following main contributions are accomplished in this thesis: (i) Which and how infrastructure heterogeneity factors affect the collaboration of two users performing a virtual surgical procedure were determined and analyzed through a set of experiments involving users collaborating, (ii) a context-aware software architecture for a CNVSS was proposed and implemented -- The architecture handles heterogeneity factors affecting collaboration, applying various adaptation mechanisms and finally, (iii) A mechanism for handling heterogeneity factors involved in a CNVSS is described, implemented and validated in a set of testing scenarios

Nuevo simulador híbrido cadavérico/sintético para la enseñanza de técnicas intervencionistas para tratamiento del dolor refractario

Se presenta un nuevo simulador para el entrenamiento y evaluación de técnicas intervencionistas bajo visión fluoroscópica en medicina del dolor que permite realizar los procedimientos más utilizados a nivel de cabeza y cuello, tronco, región lumbosacra y pelvis. En el trabajo se desarrolló una inclusión de material óseo cadavérico en material sintético versión no transparente color piel y transparente para entrenamiento en bloqueos bajo visión ecográfica y fluoroscópica combinados. El Nuevo Simulador Híbrido se basó en la inclusión artesanal de material óseo cadavérico dentro de un tejido de material sintético emulando, con elevado realismo, el modelo humano. En la experiencia de los educandos que realizaron los talleres durante el año 2014 expresaron alta satisfacción comparando a pacientes reales, cadáveres frescos y simuladores sintéticos. Este desarrollo permite, como características principales: a) repetir cada procedimiento las veces necesarias para que cada educando alcance un estándar mínimo exigible y disminuya el número y tipo de errores posibles propios de cada técnica; b) entrenar adecuadamente para los procesos de certificación; c) facilitar evaluar la eficacia de entrenar con estos modelos frente al entrenamiento en pacientes reales u otras formas de entrenamiento (simuladores o cadáveres frescos); d) mejorar la accesibilidad por su bajo costo evitando la complejidad de la preservación de tejidos, y e) permitir, en opinión del autor, reducir la curva de aprendizaje en un medio seguro para paciente, educando, docente y el sistema de salud y universitario.

Analizar y comparar el lenguaje de alto nivel SystemC frente a los de HDL. aplicación al diseño de sistemas de computo

La complejidad de los sistemas actuales de computación ha obligado a los diseñadores de herramientas CAD/CAE a acondicionar lenguajes de alto nivel, tipo C++, para la descripción y automatización de estructuras algorítmicas a sus correspondientes diseños a nivel físico. Los proyectos a realizar se encuadran dentro de una línea de trabajo consistente en estudiar la programación, funcionamiento de los lenguajes SystemC y SystemVerilog, sus herramientas asociadas y analizar cómo se adecuan a las restricciones temporales y físicas de los componentes (librerías, IP's, macro-celdas, etc) para su directa implementación. En una primera fase, y para este TFG, se estudiarán los componentes que conforman el framework elegido que es SystemC y su inclusión en herramientas de diseño arquitectural. Este conocimiento nos ayudará a entender el funcionamiento y capacidad de dicha herramienta y proceder a su correcto manejo. Analizaremos y estudiaremos unos de los lenguajes de alto nivel de los que hace uso dicha herramienta. Una vez entendido el contexto de aplicación, sus restricciones y sus elementos, diseñaremos una estructura hardware. Una vez que se tenga el diseño, se procederá a su implementación haciendo uso, si es necesario, de simuladores. El proyecto finalizará con una definición de un conjunto de pruebas con el fin de verificar y validar la usabilidad y viabilidad de nuestra estructura hardware propuesta.

Simulación en tiempo acelerado de una red de autobuses metropolitana usando un CAS

Se ha realizado una aplicación para simular en tiempo acelerado una red de autobuses metropolitana y de metro usando un CAS. Con esta aplicación se pretende optimizar estos medios de transporte de forma que el uso de estos sea la primera posibilidad a elegir y no la última alternativa. Esta aplicación permite la representación de cualquier mapa descrito por el usuario, para ello se han desarrollado una serie de algoritmos capaces de representarlos y registrar la información necesaria para el correcto movimiento de los autobuses y del metro. La generación de personas en las paradas de autobuses y metro, modificación del tiempo que se tarda en recorrer la distancia entre dos paradas en función del tráfico que exista y la generación de posibles averías tanto en los autobuses como en los metros se ha realizado usando funciones de distribución como la Exponencial, Poisson y Normal. Estas funciones varían dependiendo de los parámetros que se introduzcan mediante la interfaz de usuario. El CAS encargado de realizar la simulación es Maxima y tanto para la representación gráfica de la simulación como para mostrar los resultados se ha usado JAVA.

Mejoras en los proyectos de simulación de flujo de tráfico en tiempo acelerado

Se han desarrollado cuatro mejoras en los proyectos de simulación de flujo de tráfico en tiempo acelerado. Los proyectos [1] y [2] realizan una simulación de flujo de tráfico en un CAS, Maxima, y usan Java, para realizar la GUI. Ambos usan Jacomax para realizar la comunicación Java-Maxima. La primera ha sido implementar un algoritmo Dijkstra difuso en [2] que simule (de forma más real que el algoritmo Dijkstra), el camino que sigue un vehículo entre un origen y un destino, dentro de un mapa (un grafo) que representa una zona de Málaga. Además, se ha personalizado el grafo inicial asociando uno ponderado a cada vehículo, en el cual, las aristas (las calles) tienen un peso calculado con una uniforme o una normal. Para ganar en rendimiento en [1] y [2], se ha permitido al usuario decidir cada cuantos pasos en Maxima se comunica con Java, eliminando así muchas comunicaciones que resultaban lentas. Además, se ha creado un programa con Java, el cual crea un paquete Maxima con las funciones de distribución, densidad, masa, variables aleatorias, que el usuario desee, dando la posibilidad de elegir entre las más usuales ya implementadas. Este paquete puede ser cargado en [1] y [2] permitiendo al usuario elegir la función de distribución que más se asemeje al fenómeno que se desea simular. La última ha sido conseguir que funcionen los proyectos [1] y [2] en una máquina Mac.

Análisis de las simulaciones del proceso de deshidratación del gas natural con Aspen Hysys y Aspen Plus

El gas natural ha tomado un rol estratégico importante en el suministro de energía a nivel mundial como consecuencia de la creciente demanda global de energía. El agua es probablemente el componente indeseable más común en el gas natural no tratado ya que su presencia puede ocasionar la formación de hidratos y problemas de corrosión. Debido a las potenciales consecuencias costosas, el gas debe ser sometido a procesos de acondicionamiento a fin de alcanzar las especificaciones requeridas para su venta, transporte hacia los centros de distribución y consumo final. En los últimos años, la simulación de procesos está jugando un papel muy importante en la industria del gas y petróleo como una herramienta adecuada y oportuna para el diseño, caracterización, optimización y monitoreo del funcionamiento de procesos industriales. En el presente trabajo se describe el desarrollo de dos simulaciones estacionarias del proceso de deshidratación de gas natural por absorción con trietilenglicol (TEG), empleando los simuladores comerciales de procesos Aspen HYSYS V8.3 y Aspen PLUS V8.2. La composición del gas natural, la configuración del proceso y las condiciones de operación empleadas en los cálculos y la simulación son típicas de los yacimientos y plantas de acondicionamiento de la provincia de Salta (Argentina).

Simulador cinemático de un robot manipulador industrial

Este trabajo fin de grado trata sobre la implementación de un simulador cinemático de un robot manipulador industrial, orientado al aprendizaje de los principios de programación y desarrollado mediante la herramienta de software matemático MATLAB, dicho simulador debe tener como características principales ser capaz de emular las características de programación que incorporan los lenguajes a nivel robot y resultar fácilmente accesible a los alumnos de las ingenierías. Asimismo, el simulador tendrá la capacidad de definir los objetos que integran el entorno físico que rodean al robot con el objeto de simular la interacción cinemática del brazo manipulador con dicho entorno. Para ello, primero se realizará un estudio de los lenguajes de nivel robot, en este caso concreto V+, con el objeto de elaborar un catálogo de funciones y estructuras relevantes, concretamente se trataran las estructuras de datos, funciones del robot, etc. A partir de estos, se elaborarán las especificaciones que debe cumplir el simulador cinemático. Por último se realizarán unas prácticas sobre el simulador orientadas al aprendizaje y elaboración de los manuales de usuario del mismo.