Ophthalmic engineering:the development of novel instrumentation to further research in the field

The principle theme of this thesis is the advancement and expansion of ophthalmic research via the collaboration between professional Engineers and professional Optometrists. The aim has been to develop new and novel approaches and solutions to contemporary problems in the field. The work is sub divided into three areas of investigation; 1) High technology systems, 2) Modification of current systems to increase functionality, and 3) Development of smaller more portable and cost effective systems. High Technology Systems: A novel high speed Optical Coherence Tomography (OCT) system with integrated simultaneous high speed photography was developed achieving better operational speed than is currently available commercially. The mechanical design of the system featured a novel 8 axis alignment system. A full set of capture, analysis, and post processing software was developed providing custom analysis systems for ophthalmic OCT imaging, expanding the current capabilities of the technology. A large clinical trial was undertaken to test the dynamics of contact lens edge interaction with the cornea in-vivo. The interaction between lens edge design, lens base curvature, post insertion times and edge positions was investigated. A novel method for correction of optical distortion when assessing lens indentation was also demonstrated. Modification of Current Systems: A commercial autorefractor, the WAM-5500, was modified with the addition of extra hardware and a custom software and firmware solution to produce a system that was capable of measuring dynamic accommodative response to various stimuli in real time. A novel software package to control the data capture process was developed allowing real time monitoring of data by the practitioner, adding considerable functionality of the instrument further to the standard system. The device was used to assess the accommodative response differences between subjects who had worn UV blocking contact lens for 5 years, verses a control group that had not worn UV blocking lenses. While the standard static measurement of accommodation showed no differences between the two groups, it was determined that the UV blocking group did show better accommodative rise and fall times (faster), thus demonstrating the benefits of the modification of this commercially available instrumentation. Portable and Cost effective Systems: A new instrument was developed to expand the capability of the now defunct Keeler Tearscope. A device was developed that provided a similar capability in allowing observation of the reflected mires from the tear film surface, but with the added advantage of being able to record the observations. The device was tested comparatively with the tearscope and other tear film break-up techniques, demonstrating its potential. In Conclusion: This work has successfully demonstrated the advantages of interdisciplinary research between engineering and ophthalmic research has provided new and novel instrumented solutions as well as having added to the sum of scientific understanding in the ophthalmic field.

A study of the behaviour of the single phase induction type energy meter and the design of an instrumentation system for its calibration

DUE TO COPYRIGHT RESTRICTIONS ONLY AVAILABLE FOR CONSULTATION AT ASTON UNIVERSITY LIBRARY AND INFORMATION SERVICES WITH PRIOR ARRANGEMENT

Management of remote field instrumentation via the Internet

Supervisory Control & Data Acquisition (SCADA) systems are used by many industries because of their ability to manage sensors and control external hardware. The problem with commercially available systems is that they are restricted to a local network of users that use proprietary software. There was no Internet development guide to give remote users out of the network, control and access to SCADA data and external hardware through simple user interfaces. To solve this problem a server/client paradigm was implemented to make SCADAs available via the Internet. Two methods were applied and studied: polling of a text file as a low-end technology solution and implementing a Transmission Control Protocol (TCP/IP) socket connection. Users were allowed to login to a website and control remotely a network of pumps and valves interfaced to a SCADA. This enabled them to sample the water quality of different reservoir wells. The results were based on real time performance, stability and ease of use of the remote interface and its programming. These indicated that the most feasible server to implement is the TCP/IP connection. For the user interface, Java applets and Active X controls provide the same real time access.

A Methodology to Emulate Single Event Upsets in Flip-Flops using FPGAs through Partial Reconfiguration and Instrumentation

This paper presents a methodology to emulate Single Event Upsets (SEUs) in FPGA flip-flops (FFs). Since the content of a FF is not modifiable through the FPGA configuration memory bits, a dedicated design is required for fault injection in the FFs. The method proposed in this paper is a hybrid approach that combines FPGA partial reconfiguration and extra logic added to the circuit under test, without modifying its operation. This approach has been integrated into a fault-injection platform, named NESSY (Non intrusive ErrorS injection SYstem), developed by our research group. Finally, this paper includes results on a Virtex-5 FPGA demonstrating the validity of the method on the ITC’99 benchmark set and a Feed-Forward Equalization (FFE) filter. In comparison with other approaches in the literature, this methodology reduces the resource consumption introduced to carry out the fault injection in FFs, at the cost of adding very little time overhead (1.6 �μs per fault).

Étude de modélisation de stratégies opératoires d'instrumentation du rachis scoliotique à l'aide de la logique floue

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Étude de modélisation de stratégies opératoires d'instrumentation du rachis scoliotique à l'aide de la logique floue

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Sistemas auxiliares de desinfeção em Endodontia

Introdução: O objetivo da terapia endodôntica é eliminar a infeção presente nos canais radiculares e prevenir a reinfeção dos mesmos, criando assim as condições para a manutenção da peça dentária em função e livre de patologia pulpar ou peri-apical. A complexa anatomia dos canais faz com que seja impossível uma limpeza completa dos mesmos. Para se conseguir um bom resultado clínico é de extrema importância utilizarmos técnicas e procedimentos que visem uma utilização combinada de instrumentação mecânica e desinfeção com soluções de irrigação. Objetivo: Revisão bibliográfica sobre sistemas auxiliares de desinfeção em Endodontia, abordando as suas principais vantagens e limitações e apresentando estudos que provam a sua importância para o sucesso do tratamento endodôntico. Materiais e métodos: Realizou-se uma pesquisa eletrónica nos principais motores de busca online tais como PubMed, B-On, Scielo e Science Direct e em livros científicos sobre a temática, utilizando palavras-chave em inglês tais como “irrigation techniques”, “sonic irrigation”, “EndoVac”, “EDTA”, “hypoclorite sodium”, “passive ultrasonic irrigation”, “apical negative pressure irrigation”, “root canal irrigation”, “EndoAtivator”, e ainda alguns termos em português tais como “insucesso em endodontia”, “hipoclorito de sódio” “ácido cítrico” e “irrigação sónica e ultrasónica”. Da pesquisa efectuada entre Junho e Novembro de 2015 e cujo critério de inclusão foram artigos datados de 2001 a 2015, escolheu-se 65 artigos em inglês, 4 em português e 1 em espanhol, dos quais se utilizaram 44 artigos. Além dos artigos analisou-se 2 livros, dos quais se utilizou 1. Resultados: Os artigos analisados apresentam como principais resultados que a combinação de instrumentação mecânica e a irrigação reduz mas não elimina totalmente as bactérias. Até à data não existem soluções de irrigação ideais. Têm-se desenvolvido técnicas capazes de combater as dificuldades encontradas e aumentar as potencialidades da irrigação, cada uma apresentando suas vantagens e desvantagens. Dos resultados constatados, a literatura científica aparenta reconhecer o Sistema EndoVac como o melhor em termos de biossegurança e o sistema de irrigação ultrasónica passiva como o melhor em termos de desinfecção e limpeza. Conclusão: Uma combinação de soluções com uma sequência específica é aparentemente necessária para atingir o sucesso endodôntico, bem como uma escolha adequada da técnica. As novas técnicas desenvolvidas tais como a ativação dinâmica manual, irrigação ultrasónica passiva, ativação sónica e sistemas de pressão apical negativa apresentam melhores resultados quando associados a irrigantes adequados como o hipoclorito, EDTA, ácido cítrico, clorohexidina e álcool. No entanto, concluiu-se que mais investigação é necessária para melhorar o sucesso do tratamento endodôntico não-cirúrgico.

Aferição das dificuldades/competências na área da Endodontia percepcionadas pelos alunos do 4º e 5º anos da FCS-UFP

Introdução: Com uma consciencialização cada vez maior das populações para a preservação dos dentes naturais, a Endodontia tem assumido uma importância crescente, tendo por objectivo principal a manutenção de dentes funcionais, sem prejudicar a saúde dos pacientes. Estes devem beneficiar de um tratamento segundo o “standard of care”, proporcionado por profissionais competentes. Vários estudos demonstram que a Endodontia é considerada uma área difícil e stressante para os estudantes, exibindo um sentimento de menor confiança na prática clínica, sobretudo no que diz respeito a procedimentos mais complexos, nomeadamente, no tratamento de dentes posteriores. Em 2010, na tentativa de homogeneizar as competências adquiridas pelos Médicos Dentistas (MD), a Associação para a Educação Dentária Europeia (AEDE) definiu critérios para a sua formação pré-graduada, indicando que o MD recém-graduado deve ter adquirido competências e capacidades técnicas que lhe permita começar a sua prática clínica de forma independente. Objectivos: Analisar os conhecimentos adquiridos e as dificuldades sentidas na área da Endodontia pelos alunos do 4º e 5º anos do Mestrado Integrado em Medicina Dentária da Faculdade de Ciências de Saúde (FCS) da Universidade Fernando Pessoa (UFP), fazendo, igualmente, uma abordagem ao ensino ministrado na área da Endodontia face aos resultados obtidos. Materiais e Métodos: Este trabalho está dividido em duas partes: revisão bibliográfica e investigação científica. A revisão bibliográfica do tema engloba o ensino graduado em Medicina Dentária, o uso de isolamento absoluto (IA) na prática clínica de Endodontia, a instrumentação manual versus rotatória, a influência no sucesso do tratamento endodôntico (TE) da sua execução por estudantes do 4º e 5º ano, as Guidelines para o TE e o ensino de Endodontia na UFP. A pesquisa bibliográfica foi efectuada através da base de dados PubMed, tendo sido utilizadas, em diferentes combinações, as seguintes palavras-chave: ”Endodontics”, “teaching”; “pre-clinical”; “undergraduate”; “Clinical”; “treatment” e “Europe”. O trabalho de investigação consistiu na elaboração, aprovação pela Comissão de Ética da UFP e posterior aplicação de um questionário destinado aos alunos do 4º e 5º ano do Mestrado Integrado em Medicina Dentária da FCS-UFP. A população estimada de alunos do 4º ano foi de 190 alunos e a de 5º ano de 150 alunos, o que perfaz um total de 340 alunos. Dos inquéritos respondidos, apenas foram considerados 338, uma vez que dois foram anulados pois continham respostas inválidas. Resultados: A “condição socioeconómica do paciente” foi considerada a causa menos relevante para avaliar um caso endodôntico, tendo sido apontada por 34,3% dos alunos. Assinala-se que 92% dos alunos de 4º ano e 93,3% dos alunos de 5º ano consideram que os molares superiores são os dentes mais difíceis de tratar, sendo a visibilidade uma das principais razões para esta opinião. O grau de dificuldade para a colocação do IA é definido como “Elevado” para a maioria dos alunos de 4º ano. A maior parte dos alunos de 5º ano considera que o grau de dificuldade para a “Determinação do tipo de reconstrução/prótese fixa mais indicada” é “Elevado”. O passo do TE onde os alunos do 4º ano se sentem mais confiantes é no “Diagnóstico de cárie”, sendo que os alunos do 5º ano se sentem mais confiantes ao realizar o “TE em dentes com 1 ou 2 canais”. O “Conteúdo leccionado nas aulas teóricas” foi considerado o principal aspecto positivo do ensino endodôntico. Por outro lado, o “Número de actos clínicos realizados” foi considerado o principal aspecto negativo, tanto para alunos de 4º como de 5º ano. Em ambos os anos, os principais pontos que os alunos acham que devem ser melhorados são o “Número de pacientes nas aulas clínicas” e a “Aprendizagem da técnica de instrumentação mecanizada/obturação termoplástica”. As principais preocupações referidas, tanto por alunos de 4º como de 5º anos, foram a “Insegurança na prática clínica” e a “Dificuldade em encontrar ofertas profissionais”. Relativamente à qualidade dos seus TE existe um número significativo de alunos do 5º ano que já se auto-avaliam como “Bons” (33,6%), por comparação com os do 4º ano (21,2%), sendo a auto-avaliação de “Razoável” dominante em ambos os anos de formação. Conclusões: Conclui-se que na disciplina de Endodontia na FCS-UFP, são seguidas as Guidelines da European Society of Endodontology (ESE), sendo que estas indicam o protocolo mais correcto a seguir durante o Tratamento Endodôntico Não-Cirúrgico (TENC). Contudo, o reduzido número de actos clínicos e a consequente falta de prática faz com que os alunos se sintam pouco confiantes ao iniciar a sua actividade profissional.

Novas tecnologias associadas ao retratamento endodôntico não cirúrgico

Introdução: O trabalho elaborado desenvolve o tema seguinte: Novas tecnologias associadas ao retratamento endodôntico não cirúrgico. Desde o início da medicina dentária que somos deparados com o insucesso nos tratamentos realizados, na endodôntia sendo um acontecimento regular na prática diária. Quando o tratamento Endodontico não cirúrgico não é eficaz na resolução de patologias pulpares e ocorre recidiva da patologia, é necessário a realização do retratamento endodôntico não cirúrgico. Uma vez que o retratamento endodôntico, respeita os mesmos princípios do tratamento Endodontico, sendo estes a desinfeção do sistema de canais radiculares, a sua instrumentação e obturação. Esta prática está indicada por vários motivos, anatómicos, microbiológicos, erros de instrumentação, erros de obturação e as próprias limitações dos materiais. Objetivos: Esta dissertação tem como objetivo analisar, e verificar as razões que levam a necessidade da realização de retratamentos endodônticos não cirúrgicos, aos métodos utilizados na realização de retratamentos comparando-os entre si. Tendo sido realizada uma revisão bibliográfica de modo a verificar: as causas de insucesso, limitações dos materiais, técnicas de obturação, agentes químicos e sistemas de instrumentação. Materiais e Métodos: Para a obtenção da informação necessária para a elaboração da presente dissertação, foi realizada uma pesquiza bibliográfica nas bases de dados da Pubmed, B-on, Scielo, Science Direct e no Google Académico. Através das seguintes palavras-chave: “Root canal treatment”, “Endodontic sucess”, “Endodontic retreatment”, “Endodontic Failure causes”, “Root canal retreatment materials”, “Endodontic retreatment metods”, “Chloroform”, “ProTaper, Reciproc”, “Haloten”, “Orange oil”, “Eucaliptol”, “Ultrassonic instrumentation”, “obturation material”, “root filling”. Conclusão: No trabalho realizado é possível concluir que o insucesso tem múltiplas causas, que hoje em dia existem novos métodos e técnicas que nos permitem a resolução das falhas nos tratamentos primários, sendo que estes novos métodos e técnicas se revelaram mais eficazes que os tradicionais, demonstrando uma maior probabilidade de eliminação dos fatores causais das reinfeções.

Uma abordagem sobre infecções endodônticas

As infeções endodônticas envolvem a invasão e multiplicação de microrganismos na polpa dentária e tecidos periapicais sendo responsáveis por dois tipos de patologias: as patologias pulpares e as patologias periapicais. Relativamente às patologias pulpares destacam-se a pulpite reversível, a pulpite irreversível e a necrose pulpar. Quanto às patologias periapicais, destacam-se o abcesso apical agudo, o abcesso apical crónico, a periodontite apical aguda, a periodontite apical crónica, o granuloma perirradicular e o quisto perirradicular. As doenças pulpares e periapicais apresentam manifestações clínicas diferentes que, em conjunto com os sinais e sintomas manifestados pelo paciente permitem diagnosticar o tipo de infeção endodôntica. As infeções endodônticas estão associadas a uma elevada diversidade de bactérias, sendo frequentemente intituladas de infeções endodônticas polimicrobianas. Sabe-se que os microrganismos são a causa principal das doenças pulpares e periapicais e, por esse motivo, o objetivo principal do Tratamento Endodôntico consiste na eliminação dos microrganismos e prevenção da re-infeção. O tratamento das infeções endodônticas baseia-se na preparação químico-mecânica do sistema de canais radiculares – instrumentação e irrigação – seguida da obturação e culminando com a restauração definitiva ou tratamento reabilitador. Este trabalho tem como objetivos adquirir um conhecimento mais amplo relativamente aos tipos de infeções endodônticas, à realização dos diversos diagnósticos e, principalmente, às várias opções de tratamento, disponíveis na área da Endodontia. Para tal foi realizada uma pesquisa bibliográfica baseada em artigos científicos, publicados nas bases de dados PubMed, Scielo e Science Direct bem como em alguns livros relacionados com o tema.

Selamento coronário em Endodontia

Introdução: A Endodontia é a especialidade da Medicina Dentária responsável pelo estudo e tratamento da câmara pulpar, de todo o sistema de canais radiculares e dos tecidos periapicais, bem como das doenças que os afetam. O selamento da porção coronária dos dentes alvo de tratamento endodôntico apresenta-se como um critério determinante no sucesso ou insucesso do tratamento. São vários os fatores que podem proporcionar um correto selamento coronário evitando assim a microinfiltração de microorganismos no sistema de canais radiculares. Entre estes fatores destacam-se o tratamento pré-endodôntico, a correta e eficaz instrumentação e desinfeção dos canais radiculares, a aplicação de materiais de selamento imediato, o número de sessões em que é concluído o tratamento e ainda a restauração provisória e definitiva do dente tratado endodonticamente. Objetivos: A elaboração deste trabalho de revisão teve como principais objetivos aprofundar o conhecimento sobre o selamento coronário tendo em conta as consequências deste processo no prognóstico de dentes alvo de tratamento endodôntico, bem como, os meios a utilizar pelo clínico para prevenir a microinfiltração através da porção coronária e os materiais mais indicados para que o selamento seja alcançado. Materiais e Métodos: Foi realizada uma pesquisa bibliográfica de artigos científicos disponíveis nas bases de dados eletrónicas MEDLINE/Pubmed, Science Direct, Scielo e B-on. As palavras-chave utilizadas nesta pesquisa foram: Coronal Seal, Coronal Microleakage, Coronal Leakage, Temporary Restauration, Temporary Filling Materials, Restauration in Endodontics, Post and Core Restauration, Restorative Materials. Esta pesquisa foi realizada entre Março de 2016 e Maio do mesmo ano e dela resultou a seleção de 132 artigos publicados entre 1985 e 2016, primeiramente pela leitura do titulo e do abstract. Após a leitura completa dos artigos excluíram-se 94 por não se terem considerado relevantes para a elaboração desta revisão bibliográfica, obtendo-se um total de 38 artigos utilizados. Foi também realizada uma pesquisa bibliográfica na biblioteca da Universidade Fernando Pessoa, na secção dedicada à Endodontia, da qual resultou a seleção dos manuais que se encontram descritos pormenorizadamente na bibliografia. Conclusão: O Médico Dentista deve estar sensibilizado para as implicações que o selamento coronário tem para o sucesso do tratamento endodôntico, uma vez que este pode afetar o resultado de todo o tratamento.

Instrumentation studies for plasma jet and hypersonic wind tunnel,

"This research was supported by the McDonnell Aircraft Corporation under Contract no. 6140-20 P.O. 7S4899-R."