Automatic segmentation and 3D feature extraction of protein aggregates in Caenorhabditis Elegans

In the last years, it has become increasingly clear that neurodegenerative diseases involve protein aggregation, a process often used as disease progression readout and to develop therapeutic strategies. This work presents an image processing tool to automatic segment, classify and quantify these aggregates and the whole 3D body of the nematode Caenorhabditis Elegans. A total of 150 data set images, containing different slices, were captured with a confocal microscope from animals of distinct genetic conditions. Because of the animals’ transparency, most of the slices pixels appeared dark, hampering their body volume direct reconstruction. Therefore, for each data set, all slices were stacked in one single 2D image in order to determine a volume approximation. The gradient of this image was input to an anisotropic diffusion algorithm that uses the Tukey’s biweight as edge-stopping function. The image histogram median of this outcome was used to dynamically determine a thresholding level, which allows the determination of a smoothed exterior contour of the worm and the medial axis of the worm body from thinning its skeleton. Based on this exterior contour diameter and the medial animal axis, random 3D points were then calculated to produce a volume mesh approximation. The protein aggregations were subsequently segmented based on an iso-value and blended with the resulting volume mesh. The results obtained were consistent with qualitative observations in literature, allowing non-biased, reliable and high throughput protein aggregates quantification. This may lead to a significant improvement on neurodegenerative diseases treatment planning and interventions prevention

Improving The Robustness Of Interventional 4D Ultrasound Segmentation Through The Use Of Personalized Shape Priors

While fluoroscopy is still the most widely used imaging modality to guide cardiac interventions, the fusion of pre-operative Magnetic Resonance Imaging (MRI) with real-time intra-operative ultrasound (US) is rapidly gaining clinical acceptance as a viable, radiation-free alternative. In order to improve the detection of the left ventricular (LV) surface in 4D ultrasound, we propose to take advantage of the pre-operative MRI scans to extract a realistic geometrical model representing the patients cardiac anatomy. This could serve as prior information in the interventional setting, allowing to increase the accuracy of the anatomy extraction step in US data. We have made use of a real-time 3D segmentation framework used in the recent past to solve the LV segmentation problem in MR and US data independently and we take advantage of this common link to introduce the prior information as a soft penalty term in the ultrasound segmentation algorithm. We tested the proposed algorithm in a clinical dataset of 38 patients undergoing both MR and US scans. The introduction of the personalized shape prior improves the accuracy and robustness of the LV segmentation, as supported by the error reduction when compared to core lab manual segmentation of the same US sequences.

Computer-aided recognition of dental implants in X-ray images

Dental implant recognition in patients without available records is a time-consuming and not straightforward task. The traditional method is a complete user-dependent process, where the expert compares a 2D X-ray image of the dental implant with a generic database. Due to the high number of implants available and the similarity between them, automatic/semi-automatic frameworks to aide implant model detection are essential. In this study, a novel computer-aided framework for dental implant recognition is suggested. The proposed method relies on image processing concepts, namely: (i) a segmentation strategy for semi-automatic implant delineation; and (ii) a machine learning approach for implant model recognition. Although the segmentation technique is the main focus of the current study, preliminary details of the machine learning approach are also reported. Two different scenarios are used to validate the framework: (1) comparison of the semi-automatic contours against implant’s manual contours of 125 X-ray images; and (2) classification of 11 known implants using a large reference database of 601 implants. Regarding experiment 1, 0.97±0.01, 2.24±0.85 pixels and 11.12±6 pixels of dice metric, mean absolute distance and Hausdorff distance were obtained, respectively. In experiment 2, 91% of the implants were successfully recognized while reducing the reference database to 5% of its original size. Overall, the segmentation technique achieved accurate implant contours. Although the preliminary classification results prove the concept of the current work, more features and an extended database should be used in a future work.

Multi-centre validation of an automatic algorithm for fast 4D myocardial segmentation in cine CMR datasets

Quantitative analysis of cine cardiac magnetic resonance (CMR) images for the assessment of global left ventricular morphology and function remains a routine task in clinical cardiology practice. To date, this process requires user interaction and therefore prolongs the examination (i.e. cost) and introduces observer variability. In this study, we sought to validate the feasibility, accuracy, and time efficiency of a novel framework for automatic quantification of left ventricular global function in a clinical setting.

Processo de trabalho e grupos semi-autônomos: a evolução da experiência sueca de Kalmar aos anos 90

Este trabalho visa a apresentar o desenvolvimento recente de novas formas de organização da produção e do trabalho na Suécia, em especial no que se refere ao setor automotivo (ônibus, caminhões e automóveis). Apresentam-se em detalhes as características da mais recente planta do grupo Volvo, denominada Uddevalla, projetada segundo o conceito de dock-assembly. É introduzida também uma discussão sucinta acerca de semelhanças e diferenças entre esse caso e outros como, por exemplo, o da planta da Toyota no Japão. Por fim, procurase reforçar a importância da consideração de soluções novas - e adaptadas - ao caso brasileiro, no que diz respeito a formas de organização do trabalho que contribuam para aumento da produtividade (em um sentido amplo) dos sistemas de produção.

A supervised versus home-based program effects on liver transplanted familial amyloidotic polyneuropathy patients: walking, fatigue and quality of life

Purpose: To evaluate the effects of a six months exercise training program on walking capacity, fatigue and health related quality of life (HRQL). Relevance: Familial amyloidotic polyneuropathy disease (FAP) is an autossomic neurodegenerative disease, related with systemic deposition of amyloidal fibre mainly on peripheral nervous system and mainly produced in the liver. FAP often results in severe functional limitations. Liver transplantation is used as the only therapy so far, that stop the progression of some aspects of this disease. Transplantation requires aggressive medication which impairs muscle metabolism and associated to surgery process and previous possible functional impairments, could lead to serious deconditioning. Reports of fatigue are common feature in transplanted patients. The effect of supervised or home-based exercise training programs in FAP patients after a liver transplant (FAPTX) is currently unknown.

A supervised versus home-based program effects on liver transplanted familial amyloidotic polyneuropathy patients: walking, fatigue and quality of life

Familial amyloidotic polyneuropathy is a systemic deposition of amyloidal fibre mainly on peripheral nervous system (but also in other systems like heart, gastrointestinal tract, kidneys, etc) and mainly produced in the liver. Purpose of this study: to evaluate the effects of a six months exercise training program(supervised or home-based) on walking capacity, fatigue and health related quality of life (HRQL) on Familial Amyloidotic Polyneuropathy patients submitted to a liver transplant.

Prática do aleitamento materno em comunidades rurais do semi-árido baiano

Com o objetivo de conhecer p estabelecimento e duração do aleitamento materno total e exclusivo em comunidades rurais do Semi-Árido Baiano, Brasil, foram estudadas 226 crianças de O a 2 anos de idade, filhas de pequenos produtores rurais que vivem numa das regiões mais secas do nordeste brasileiro, de pobreza absoluta. Os dados referem-se a todas as crianças da família que à data do estudo tinham até 2 anos de idade. Os dados foram coletados por meio de formulários aplicados às mães ou responsáveis pelo menor, no período de 1988 a 1989. A tábua de vida foi o recurso estatístico utilizado para o cálculo da duração mediana do evento. Das 226 crianças que integraram o estudo, 91,6 iniciaram a amamentação ao peito. A duração mediana do aleitamento total foi de 90,28 dias e o aleitamento exclusivo apresentou duração mediana de 0,1 dia. Ainda que o estabelecimento da amamentação ao peito possa ser considerado alto, a duração mediana do aleitamento total foi extrememente curta, e o aleitamento exclusivo foi desprezível.

Hipovitaminose A em crianças de áreas rurais do semi-árido baiano

Objetivou-se avaliar a distribuição e a magnitude da deficiência de vitamina A e o consumo dietético de 161 crianças de 6 a 72 meses de idade, de áreas rurais do Município de Cansanção-Bahia, Brasil. Os níveis de retinol sérico foram medidos pelo método espectrofotométrico (Bessey-Lowry modificado por Araújo e Flores, 1978). A média do retinol sérico distribuiuse homogeneamente entre as diferentes faixas etárias. Níveis inadequados de retinol sérico (deficiente <10,0 µg/dl e baixos <20,0 µg/dl) foram detectados em 44,7% das crianças, caracterizando a deficiência como problema de saúde pública. Os níveis de retinol sérico não mostraram associação estatisticamente significante com sexo e idade das crianças, contudo as menores de 24 meses apresentaram prevalência mais alta de níveis inadequados. A principal fonte de vitamina A, disponível para essas crianças, é representada pelos carotenóides, em especial beta-caroteno. Foi observada maior diversificação no consumo dos alimentos de conteúdos moderado e baixo em vitamina A no grupo de 24 a 72 meses de idade, sem contudo assegurar níveis adequados de retinol sérico para este grupo etário.

Situação nutricional e alimentar de pré-escolares no semi-árido da Bahia (Brasil): I.Avaliação antropométrica

Foram estudados 754 pré-escolares de áreas urbanas de sete municípios do semi-árido da Bahia, Brasil. Os objetivos foram determinar a prevalência de déficit ponderal e estatural, indicativos de desnutrição atual e/ou pregressa e sua associação com a idade, sexo, renda em salário-mínimo (SM), escolaridade materna e adequação do consumo alimentar. Encontrou-se 22,9% de crianças com altura/idade abaixo de -2,0 DP (desnutrição pregressa), 19,1% com peso/idade e 3,6% com peso/altura abaixo de -2,0 DP (desnutrição atual). Em relação ao inquérito dietético somente 6,8% das crianças haviam consumido no dia anterior uma dieta que suprisse os requerimentos energéticos para sua faixa etária. Houve forte associação entre os indicadores A/l e P/l inadequados com renda familiar per capita (p=0,001 e p=0,000, respectivamente); crianças de famílias com renda per capita < 1/4 SM tinham duas vezes mais chance de estar desnutridas se comparadas com as do estrato de renda >1/2 SM. Em relação ao P/A como também P/l, os pré-escolares estudados no semi-árido apresentaram prevalências significativamente superiores às encontradas por pesquisa nacional realizada na mesma época (p=0,047 e p=0,000, respectivamente). Esses achados surpreendem, já que nas últimas décadas tem sido demonstrada no Brasil uma melhoria signifivativa na desnutrição e mortalidade infantil e parecem indicar que as crianças do semi-árido não lograram ainda alcançar os mesmos benefícios que o restante da população infantil brasileira.

Situação nutricional e alimentar de pré-escolares no semi-árido da Bahia (Brasil): II ­ Hipovitaminose A

Foram estudados 754 pré-escolares de áreas urbanas de sete municípios do semi-árido do Estado Bahia, Brasil, com o objetivo de determinar a prevalência da hipovitaminose A e sua associação com a idade, sexo, renda em salário-mínimo, escolaridade materna e adequação dietética em vitamina A. Na amostra estudada não se registrou nenhum caso de sinais e/ou sintomas de xeroftalmia durante o exame clínico-oftalmológico. Em 563 crianças foi possível a coleta de sangue para determinação de retinol sérico; encontrou-se um valor médio de 20,3 µg/dl (DP=10,8µg/dl) e uma prevalência de 15,3% de níveis deficientes (abaixo de 10,0 µg/dl). Em todos os sete municípios estudados a prevalência de retinol sérico deficiente foi superior a 5,0% que é nível crítico proposto pela OMS para considerar a hipovitaminose A como problema de saúde pública. A distribuição de retinol sérico encontrada não teve relação com o sexo das crianças, mas com a idade, diminuindo a prevalência de níveis deficientes e baixos na medida em que a idade aumenta. Não se encontrou associação entre renda familiar per capita ou escolaridade materna e a prevalência de níveis de retinol deficiente. Os resultados de consumo alimentar provenientes do inquérito recordatório de 24h mostraram que apenas 8% das crianças consumiram quantidades adequadas de retinol ou de seus precursores; 66% ingeriam abaixo da metade e quase 35% delas não chegaram a ingerir nem um quarto da quantidade recomendada para sua faixa etária. A carência de vitamina A deve ser considerada como problema de saúde pública severo, tanto pela alta prevalência de níveis deficientes de retinol em todos os municípios como também pela dimensão da inadequação dietética.

Membrane selectivity versus sensor response in hydrogenated amorphous silicon CHEMFETs using a semi-empirical model

Toxic amides, such as acrylamide, are potentially harmful to Human health, so there is great interest in the fabrication of compact and economical devices to measure their concentration in food products and effluents. The CHEmically Modified Field Effect Transistor (CHEMFET) based onamorphous silicon technology is a candidate for this type of application due to its low fabrication cost. In this article we have used a semi-empirical modelof the device to predict its performance in a solution of interfering ions. The actual semiconductor unit of the sensor was fabricated by the PECVD technique in the top gate configuration. The CHEMFET simulation was performed based on the experimental current voltage curves of the semiconductor unit and on an empirical model of the polymeric membrane. Results presented here are useful for selection and design of CHEMFET membranes and provide an idea of the limitations of the amorphous CHEMFET device. In addition to the economical advantage, the small size of this prototype means it is appropriate for in situ operation and integration in a sensor array.

Reposição do sistema semi-automático Pyxis® num Hospital Central Universitário: avaliação do número de unidades repostas

Introdução: No Centro Hospitalar de São João, EPE a partir de 2008, foi implementado o sistema semi-automático de reposição de stocks nivelados de medicamentos, Pyxis®, atualmente implementado em 16 serviços clínicos. Atendendo ao crescimento verificado na implementação deste sistema automatizado na instituição, este trabalho pretende dar a conhecer a realidade de preparação da medicação para reposição no sistema semi-automático Pyxis®, por avaliação do número de unidades de medicamentos repostos diariamente e por dia da semana. Material e Métodos: Desenvolveu-se um estudo longitudinal retrospetivo onde se analisou a totalidade de serviços com implementação Pyxis® através do registo diário de reposição dos diferentes Serviços Clínicos num período de 41 dias consecutivos. Numa segunda fase, os dados foram sintetizados sob a forma de tabelas em Microsoft Office Excel®, tendo posteriormente sido construídos os respetivos gráficos para análise. Resultados: Os resultados, representados graficamente, mostram que a segunda-feira é o dia da semana com maior número de reposições de medicamentos, sendo os serviços com maior número de reposições totais UCI Geral, UCI Neurocríticos, Cirurgia Cardiotorácica e UCIPU. Discussão / Conclusões: Os resultados obtidos permitiram verificar uma sobrecarga de referências de medicamentos e unidades repostas às segundas-feiras, atingindo, em muitos serviços, valores de unidades repostas duas vezes superior à média de reposições do serviço (por ex. UCI Neurocíticos). Contudo, apesar do reduzido período de análise, os dados parecem evidenciar que o facto de haver reposições ao domingo agiliza o processo de reposição dos Pyxis® às segundas-feiras.

Navegação de um robô autónomo semi-industrial usando diferentes técnicas sensoriais

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Agrupamento de dados com restrições

Mestrado em Engenharia Informática