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Resumo:
Histopathology is the clinical standard for tissue diagnosis. However, histopathology has several limitations including that it requires tissue processing, which can take 30 minutes or more, and requires a highly trained pathologist to diagnose the tissue. Additionally, the diagnosis is qualitative, and the lack of quantitation leads to possible observer-specific diagnosis. Taken together, it is difficult to diagnose tissue at the point of care using histopathology.
Several clinical situations could benefit from more rapid and automated histological processing, which could reduce the time and the number of steps required between obtaining a fresh tissue specimen and rendering a diagnosis. For example, there is need for rapid detection of residual cancer on the surface of tumor resection specimens during excisional surgeries, which is known as intraoperative tumor margin assessment. Additionally, rapid assessment of biopsy specimens at the point-of-care could enable clinicians to confirm that a suspicious lesion is successfully sampled, thus preventing an unnecessary repeat biopsy procedure. Rapid and low cost histological processing could also be potentially useful in settings lacking the human resources and equipment necessary to perform standard histologic assessment. Lastly, automated interpretation of tissue samples could potentially reduce inter-observer error, particularly in the diagnosis of borderline lesions.
To address these needs, high quality microscopic images of the tissue must be obtained in rapid timeframes, in order for a pathologic assessment to be useful for guiding the intervention. Optical microscopy is a powerful technique to obtain high-resolution images of tissue morphology in real-time at the point of care, without the need for tissue processing. In particular, a number of groups have combined fluorescence microscopy with vital fluorescent stains to visualize micro-anatomical features of thick (i.e. unsectioned or unprocessed) tissue. However, robust methods for segmentation and quantitative analysis of heterogeneous images are essential to enable automated diagnosis. Thus, the goal of this work was to obtain high resolution imaging of tissue morphology through employing fluorescence microscopy and vital fluorescent stains and to develop a quantitative strategy to segment and quantify tissue features in heterogeneous images, such as nuclei and the surrounding stroma, which will enable automated diagnosis of thick tissues.
To achieve these goals, three specific aims were proposed. The first aim was to develop an image processing method that can differentiate nuclei from background tissue heterogeneity and enable automated diagnosis of thick tissue at the point of care. A computational technique called sparse component analysis (SCA) was adapted to isolate features of interest, such as nuclei, from the background. SCA has been used previously in the image processing community for image compression, enhancement, and restoration, but has never been applied to separate distinct tissue types in a heterogeneous image. In combination with a high resolution fluorescence microendoscope (HRME) and a contrast agent acriflavine, the utility of this technique was demonstrated through imaging preclinical sarcoma tumor margins. Acriflavine localizes to the nuclei of cells where it reversibly associates with RNA and DNA. Additionally, acriflavine shows some affinity for collagen and muscle. SCA was adapted to isolate acriflavine positive features or APFs (which correspond to RNA and DNA) from background tissue heterogeneity. The circle transform (CT) was applied to the SCA output to quantify the size and density of overlapping APFs. The sensitivity of the SCA+CT approach to variations in APF size, density and background heterogeneity was demonstrated through simulations. Specifically, SCA+CT achieved the lowest errors for higher contrast ratios and larger APF sizes. When applied to tissue images of excised sarcoma margins, SCA+CT correctly isolated APFs and showed consistently increased density in tumor and tumor + muscle images compared to images containing muscle. Next, variables were quantified from images of resected primary sarcomas and used to optimize a multivariate model. The sensitivity and specificity for differentiating positive from negative ex vivo resected tumor margins was 82% and 75%. The utility of this approach was further tested by imaging the in vivo tumor cavities from 34 mice after resection of a sarcoma with local recurrence as a bench mark. When applied prospectively to images from the tumor cavity, the sensitivity and specificity for differentiating local recurrence was 78% and 82%. The results indicate that SCA+CT can accurately delineate APFs in heterogeneous tissue, which is essential to enable automated and rapid surveillance of tissue pathology.
Two primary challenges were identified in the work in aim 1. First, while SCA can be used to isolate features, such as APFs, from heterogeneous images, its performance is limited by the contrast between APFs and the background. Second, while it is feasible to create mosaics by scanning a sarcoma tumor bed in a mouse, which is on the order of 3-7 mm in any one dimension, it is not feasible to evaluate an entire human surgical margin. Thus, improvements to the microscopic imaging system were made to (1) improve image contrast through rejecting out-of-focus background fluorescence and to (2) increase the field of view (FOV) while maintaining the sub-cellular resolution needed for delineation of nuclei. To address these challenges, a technique called structured illumination microscopy (SIM) was employed in which the entire FOV is illuminated with a defined spatial pattern rather than scanning a focal spot, such as in confocal microscopy.
Thus, the second aim was to improve image contrast and increase the FOV through employing wide-field, non-contact structured illumination microscopy and optimize the segmentation algorithm for new imaging modality. Both image contrast and FOV were increased through the development of a wide-field fluorescence SIM system. Clear improvement in image contrast was seen in structured illumination images compared to uniform illumination images. Additionally, the FOV is over 13X larger than the fluorescence microendoscope used in aim 1. Initial segmentation results of SIM images revealed that SCA is unable to segment large numbers of APFs in the tumor images. Because the FOV of the SIM system is over 13X larger than the FOV of the fluorescence microendoscope, dense collections of APFs commonly seen in tumor images could no longer be sparsely represented, and the fundamental sparsity assumption associated with SCA was no longer met. Thus, an algorithm called maximally stable extremal regions (MSER) was investigated as an alternative approach for APF segmentation in SIM images. MSER was able to accurately segment large numbers of APFs in SIM images of tumor tissue. In addition to optimizing MSER for SIM image segmentation, an optimal frequency of the illumination pattern used in SIM was carefully selected because the image signal to noise ratio (SNR) is dependent on the grid frequency. A grid frequency of 31.7 mm-1 led to the highest SNR and lowest percent error associated with MSER segmentation.
Once MSER was optimized for SIM image segmentation and the optimal grid frequency was selected, a quantitative model was developed to diagnose mouse sarcoma tumor margins that were imaged ex vivo with SIM. Tumor margins were stained with acridine orange (AO) in aim 2 because AO was found to stain the sarcoma tissue more brightly than acriflavine. Both acriflavine and AO are intravital dyes, which have been shown to stain nuclei, skeletal muscle, and collagenous stroma. A tissue-type classification model was developed to differentiate localized regions (75x75 µm) of tumor from skeletal muscle and adipose tissue based on the MSER segmentation output. Specifically, a logistic regression model was used to classify each localized region. The logistic regression model yielded an output in terms of probability (0-100%) that tumor was located within each 75x75 µm region. The model performance was tested using a receiver operator characteristic (ROC) curve analysis that revealed 77% sensitivity and 81% specificity. For margin classification, the whole margin image was divided into localized regions and this tissue-type classification model was applied. In a subset of 6 margins (3 negative, 3 positive), it was shown that with a tumor probability threshold of 50%, 8% of all regions from negative margins exceeded this threshold, while over 17% of all regions exceeded the threshold in the positive margins. Thus, 8% of regions in negative margins were considered false positives. These false positive regions are likely due to the high density of APFs present in normal tissues, which clearly demonstrates a challenge in implementing this automatic algorithm based on AO staining alone.
Thus, the third aim was to improve the specificity of the diagnostic model through leveraging other sources of contrast. Modifications were made to the SIM system to enable fluorescence imaging at a variety of wavelengths. Specifically, the SIM system was modified to enabling imaging of red fluorescent protein (RFP) expressing sarcomas, which were used to delineate the location of tumor cells within each image. Initial analysis of AO stained panels confirmed that there was room for improvement in tumor detection, particularly in regards to false positive regions that were negative for RFP. One approach for improving the specificity of the diagnostic model was to investigate using a fluorophore that was more specific to staining tumor. Specifically, tetracycline was selected because it appeared to specifically stain freshly excised tumor tissue in a matter of minutes, and was non-toxic and stable in solution. Results indicated that tetracycline staining has promise for increasing the specificity of tumor detection in SIM images of a preclinical sarcoma model and further investigation is warranted.
In conclusion, this work presents the development of a combination of tools that is capable of automated segmentation and quantification of micro-anatomical images of thick tissue. When compared to the fluorescence microendoscope, wide-field multispectral fluorescence SIM imaging provided improved image contrast, a larger FOV with comparable resolution, and the ability to image a variety of fluorophores. MSER was an appropriate and rapid approach to segment dense collections of APFs from wide-field SIM images. Variables that reflect the morphology of the tissue, such as the density, size, and shape of nuclei and nucleoli, can be used to automatically diagnose SIM images. The clinical utility of SIM imaging and MSER segmentation to detect microscopic residual disease has been demonstrated by imaging excised preclinical sarcoma margins. Ultimately, this work demonstrates that fluorescence imaging of tissue micro-anatomy combined with a specialized algorithm for delineation and quantification of features is a means for rapid, non-destructive and automated detection of microscopic disease, which could improve cancer management in a variety of clinical scenarios.
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Does art connect the individual psyche to history and culture? Psyche and the Arts challenges existing ideas about the relationship between Jung and art, and offers exciting new dimensions to key issues such as the role of image in popular culture, and the division of psyche and matter in art form. Divided into three sections - Getting into Art, Challenging the Critical Space and Interpreting Art in the World - the text shows how Jungian ideas can work with the arts to illuminate both psychological theory and aesthetic response. Psyche and the Arts offers new critical visions of literature, film, music, architecture and painting, as something alive in the experience of creators and audiences challenging previous Jungian criticism. This approach demonstrates Jung’s own belief that art is a healing response to collective cultural norms. This diverse yet focused collection from international contributors invites the reader to seek personal and cultural value in the arts, and will be essential reading for Jungian analysts, trainees and those more generally interested in the arts. [From the Publisher]
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Isentropic compressibilities ?S, excess isentropic compressibilities image, excess molar volumes VE, viscosity deviations ??, and excess Gibbs energy of activation of viscous flow ?G*E for nine binary mixtures of C4H8O with CCl4, CHCl3, CHCl2CHCl2, 1-C6H13Cl, 1-C6H13Br, CH3CO2CH3, CH3CO2C2H5, CH3CO2C4H9, and CH3CO2C5H11 at 303.15 K have been derived from experimental densities ?, speeds of sound u, refractive indexes nD and viscosities ?. The limiting values of excess partial molar volumes of C4H8O at infinite dilution image in different solvents have been estimated. The results obtained for dynamic viscosity of binary mixtures were used to test the semi-empirical relations of Grunberg–Nissan, Tamura–Kurata, Hind–McLaughlin–Ubbelohde, Katti–Chaudhri, McAllister, Heric, and Auslaender. Finally, the experimental refractive indexes were compared with the predicted results for Lorentz–Lorenz, Dale–Gladstone, Eykman, Arago–Boit, Newton, Oster, Heller, and Wiener equations.
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An area-efficient high-throughput architecture based on distributed arithmetic is proposed for 3D discrete wavelet transform (DWT). The 3D DWT processor was designed in VHDL and mapped to a Xilinx Virtex-E FPGA. The processor runs up to 85 MHz, which can process the five-level DWT analysis of a 128 x 128 x 128 fMRI volume image in 20 ms.
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This paper presents a practical algorithm for the simulation of interactive deformation in a 3D polygonal mesh model. The algorithm combines the conventional simulation of deformation using a spring-mass-damping model, solved by explicit numerical integration, with a set of heuristics to describe certain features of the transient behaviour, to increase the speed and stability of solution. In particular, this algorithm was designed to be used in the simulation of synthetic environments where it is necessary to model realistically, in real time, the effect on non-rigid surfaces being touched, pushed, pulled or squashed. Such objects can be solid or hollow, and have plastic, elastic or fabric-like properties. The algorithm is presented in an integrated form including collision detection and adaptive refinement so that it may be used in a self-contained way as part of a simulation loop to include human interface devices that capture data and render a realistic stereoscopic image in real time. The algorithm is designed to be used with polygonal mesh models representing complex topology, such as the human anatomy in a virtual-surgery training simulator. The paper evaluates the model behaviour qualitatively and then concludes with some examples of the use of the algorithm.
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Apparatus for scanning a moving object includes a visible waveband sensor oriented to collect a series of images of the object as it passes through a field of view. An image processor uses the series of images to form a composite image. The image processor stores image pixel data for a current image and predecessor image in the series. It uses information in the current image and its predecessor to analyse images and derive likelihood measures indicating probabilities that current image pixels correspond to parts of the object. The image processor estimates motion between the current image and its predecessor from likelihood weighted pixels. It generates the composite image from frames positioned according to respective estimates of object image motion. Image motion may alternatively be detected be a speed sensor such as Doppler radar sensing object motion directly and providing image timing signals
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No actual contexto de competitividade, os destinos turísticos podem diferenciar-se pela imagem que os turistas e residentes têm sobre eles enquanto espaços alternativos de lazer e turismo (Baloglu & Mangaloglu, 2001). A imagem dos destinos constitui um conceito central na literatura em turismo porque está fortemente relacionada com o comportamento dos residentes e dos turistas (Baloglu & McCleary, 1999). A imagem afecta o comportamento de escolha e avaliação do destino, da viagem e da participação e experiência turísticas (Echtner and Ritchie 1991; Lee & Lee, 2009). Por outro lado, os residentes têm, também eles, uma imagem sobre o local onde residem que pode e deve ser analisada, afectando, por sua vez, a percepção que os turistas têm desses espaços (Gallarza, Saura & García, 2001). Alguns destinos turísticos possuem características simbólicas que exercem forte influência na formação da sua imagem, como são o caso dos espaços de montanha. De facto, as montanhas constituem um dos mais profundos arquétipos da Humanidade simbolizando poder, liberdade e eternidade (Smethurst, 2000, p.36). As regiões de montanha têm-se tornado num dos mais atractivos destinos turísticos constituindo a sua procura, actualmente, 20% dos fluxos turísticos globais com 500 milhões de turistas anualmente (UNEP, 2002; Thomas et al., 2006). Mas até muito recentemente, os estudos sobre os espaços de montanha limitavam-se, maioritariamente, às suas características físicas, ecológicas e ambientais (Smethurst, 2000). Uma abordagem do ponto de vista do turismo de montanha, no contexto da imagem, pode revelar-se, assim, essencial. Neste contexto, o presente estudo pretende analisar, de uma forma holística e multidisciplinar, a imagem que os residentes e turistas têm dos espaços de montanha, bem como o respectivo gap. O objectivo central é construir uma escala MDI - Mountain Destination Image Scale - no sentido de medir os parâmetros da imagem do destino, incluindo factores cognitivos e afectivos e tendo em conta os grupos populacionais turistas e residentes. Com base numa extensa revisão da literatura em imagem dos destinos turísticos e nos significados sociais e culturais da montanha ao longo do tempo, e no âmbito do trabalho empírico realizado a 315 turistas e 315 residentes na Serra da Estrela (Portugal), Alpes (França, Áustria e Suiça) e Picos da Europa (Espanha), os resultados indicam que a escala multidimensional MDI integra cinco dimensões de imagem de montanha pelos turistas: (1) histórico-cultural, (2) natural/ecológica, (3) social e prestígio, (4) lazer e desporto e (5) afectiva; e três dimensões percepcionadas pelos residentes: (1) mística/sagrada, (2) histórico-cultural e (3) afectiva. A discussão é centrada nas implicações teóricas e práticas da escala MDI no planeamento, gestão e marketing dos destinos turísticos de montanha. São igualmente apresentadas as limitações do presente estudo e traçadas algumas linhas orientadoras para investigações futuras.
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A temática da violência (e do bullying) nas escolas em Portugal tem vindo, nos anos mais recentes, a assumir uma crescente visibilidade fruto de variados fatores, entre os quais podemos destacar o aparente aumento no número de incidentes reportados envolvendo alunos, professores e pessoal não docente ou, ainda, como resultado da maior atenção dispensada ao(s) fenómeno(s) pela comunicação social. Na relação que se estabelece entre alunos, o bullying (e ultimamente o cyberbullying) tem igualmente ocupado um maior espaço de discussão no contexto português pela elevada complexidade que o carateriza e pelas diversas consequências negativas e irreversíveis que acarreta para vítimas, agressores, famílias e escolas. Para que sejam encontradas estratégias e soluções eficazes na abordagem ao(s) fenómeno(s), torna-se necessário aprofundar – e partilhar – o(s) conhecimento(s) em torno dos fatores e das dinâmicas que caraterizam o fenómeno e que contribuem para a sua (re)ocorrência. Procurámos, portanto, refletir sobre o papel que a escola, enquanto organização com uma missão muito própria ‒ e todos os demais elementos que a integram (diretores, docentes, assistentes operacionais, alunos e respetivas famílias) ‒ devem efetivamente desempenhar no sentido de serem promovidas e implementadas políticas e medidas que possam acautelar e solucionar quaisquer manifestações de violência, com especial incidência nos episódios de bullying. Sobressai, em primeira instância, a necessidade de sensibilizar e de mobilizar toda a comunidade escolar, prestando especial atenção ao papel vital que cada sujeito desempenha. Destaque-se, por outro lado, a aposta que deve ser feita na vertente da (in)formação de professores, não docentes, alunos e pais com o claro propósito de serem criados climas de escola positivos e seguros. Dividimos o trabalho empírico da nossa investigação em dois momentos. Do estudo comparativo (resultante da recolha de informação baseada na pesquisa e análise documental) que levámos a cabo na primeira parte a um conjunto de doze programas de prevenção e de intervenção de bullying implementados (e igualmente avaliados) em países anglo-saxónicos, procurámos identificar os seus componentes fundamentais (princípios teóricos subjacentes às intervenções, objetivos pretendidos, destinatários, níveis/fases de ação, componentes/estratégias de atuação e materiais de apoio disponibilizados). Pudemos verificar que essas iniciativas assentaram numa perspetiva sistémica da problemática do bullying que sublinha a necessidade de mudanças persistentes e contibuadas ao nível da sensibilização, da consciencialização e de transformações nas atitudes da população escolar no seu todo. Este exercício possibilitou, por outro lado, a identificação e a assimiliação de algumas das boas práticas experimentadas com esses programas. Na segunda parte, desenvolvemos um projeto-piloto numa escola Secundária com o 3.º Ciclo do Ensino Básico ao longo do ano letivo de 2010/2011 (envolvendo diretamente na iniciativa duas turmas ‒ uma do 7.º e outra do 10.º ano ‒ e os respetivos professores), sendo de destacar que a temática se tornou mais familiar para a maior parte dos participantes (por via da mobilização, da sensibilização e da formação desses atores). Na sequência da aplicação de dois questionários a 190 alunos no âmbito do projeto-piloto, foi ainda possível apurar que as percentagens de vitimação de bullying presencial moderado se situam abaixo dos 10%, sendo que para as ofensas sofridas de modo mais intenso esses níveis não ultrapassam os 5% para qualquer uma das formas de agressão apresentadas. Os dados indicaram igualmente as ofensas diretas verbais e indiretas como sendo as mais frequentes entre os inquiridos, surgindo em terceiro lugar as de pendor direto físico. Os índices de vitimação apresentam valores superiores junto dos alunos mais novos, independentemente do seu género. Perto de 45% dos sujeitos objeto de agressão admitiu não ter reportado o sucedido a uma terceira pessoa. Cerca de 27% dos jovens confessou assumir uma atitude passiva ou de indiferença perante uma agressão testemunhada. Foi, por outro lado, possível constatar que um conjunto significativo de jovens admitiu conhecer um colega da escola que tenha sido já gozado ou ameaçado no ciberespaço.
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Com o objetivo de sublinhar a habilidade e o direito à criação do indivíduo com necessidades especiais este projeto deriva da beleza do território da arte e dos paradigmas de interação e imersão, hoje potencializados pelo feedback multimodal e multissensorial dos ambientes multimédia responsivos. Enfatizando o atual contexto da escola inclusiva, este estudo teve lugar num estabelecimento de ensino, em Portugal, envolvendo um grupo de alunos com Necessidades Educativas Especiais — NEE — de Currículo Específico Individual — CEI. Num contexto real, intentámos avaliar que tipo de impacto poderão ter os ambientes artísticos interativos nestes alunos, enquanto meio de autoexpressão e de inclusão. O estudo realizado assumiu um carácter exploratório. Special INPUT foi o conceito proposto por diferentes ambientes e abordagens de interação, implementados em sessões individuais com os participantes, que permitiu observar e promover, sob um contexto artístico, as habilidades intelectual, emocional, de personalidade, interpessoal, intrapessoal, psicomotora e, artística. Conceptualizámos, prototipámos e implementámos oito ambientes interativos, artísticos e lúdicos, que enfatizaram de formas diversas a experiência imersiva mediada pela técnica. Daí emergiram três grupos de ambientes – Special SOUND, Special MOVEMENT e Special ME – que intentaram promover nestes alunos a descoberta de si mesmos através do input de som, movimento e/ou vídeo processados em tempo real. O feedback visual e/ou sonoro visou o “engajamento lúdico” e a “ressonância estética” enquanto meios de descoberta e desenvolvimento da habilidade e valor pessoais. Numa perspetiva de diferenciação e individualização curricular, reconhecemos as vantagens dos ambientes artísticos interativos na inclusão de alunos com NEE, tendo-se observado um impacto positivo derivado da autoria e do controlo propiciados aos participantes nestes contextos. Hoje, a possibilidade de recorrer ao multimédia e a toda uma panóplia de interfaces não invasivas, explorando a poética de som e imagem interativos, em contexto artístico, inspira abordagens originais, centradas na pessoa, atentando às potencialidades e plasticidades das vigentes ferramentas de autor para a programação de interação, promovendo a dignificação da diferença, a autoexpressão e sensibilidade individuais, e os processos de autoobservação, autodescoberta e autoconsciência da capacidade expressiva que promovem a ideia positiva do “self” e o desenvolvimento de diferentes aptidões pessoais.
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Este trabalho descreve o desenvolvimento e aplicação de sistemas baseados em detetores gasosos microestruturados, para imagiologia de fluorescência de raios-X por dispersão em energia (EDXRF). A técnica de imagiologia por fluorescência de raios-X assume-se como uma técnica poderosa, não-destrutiva, em análises da distribuição espacial de elementos em materiais. Os sistemas para imagiologia de EDXRF desenvolvidos são constituídos por: um tubo de raios-X, usado para excitar os elementos da amostra; um detetor gasoso microestruturado; e uma lente pinhole que foca a radiação de fluorescência no plano do detetor formando assim a imagem e permitindo a sua ampliação. Por outro lado é estudada a influência do diâmetro da abertura do pinhole bem como do fator de ampliação obtido para a imagem, na resolução em posição do sistema. Foram usados dois conceitos diferentes de detetores gasosos microestruturados. O primeiro, baseado na microestrutura designada por 2D-Micro-Hole & Strip Plate (2D-MHSP) com uma área ativa de 3 3 cm2, enquanto que o segundo, baseado na estrutura 2D-Thick-COBRA (2D-THCOBRA) apresenta uma área ativa de deteção de 10 10 cm2. Estes detetores de raios-X de baixo custo têm a particularidade de funcionar em regime de fotão único permitindo a determinação da energia e posição de interação de cada fotão que chega ao detetor. Deste modo permitem detetar a energia dos fotões X de fluorescência, bem como obter imagens 2D da distribuição desses fotões X para o intervalo de energias desejado. São por isso adequados a aplicações de imagiologia de EDXRF. Os detetores desenvolvidos mostraram resoluções em energia de 17% e 22% para fotões incidentes com uma energia de 5.9 keV, respectivamente para o detetor 2D-MHSP e 2D-THCOBRA e resoluções em posição adequadas para um vasto número de aplicações. Ao longo deste trabalho é detalhado o desenvolvimento, o estudo das características e do desempenho de cada um dos detetores, e sua influência na performance final de cada sistema proposto. Numa fase mais avançada apresentam-se os resultados correspondentes à aplicação dos dois sistemas a diversas amostras, incluindo algumas do nosso património cultural e também uma amostra biológica.
Resumo:
Tese de doutoramento, Educação (História da Educação), Universidade de Lisboa, Instituto de Educação, 2014
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Tese de doutoramento, História (Arqueologia), Universidade de Lisboa, Faculdade de Letras, 2014
Resumo:
Dissertação Apresentada ao Instituto Politécnico do Porto para obtenção do Grau de Mestre em Gestão das Organizações, Ramo Gestão de Empresas Orientada pelo Professor Doutor José de Freitas Santos
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Relatório de estágio apresentado à Escola Superior de Comunicação Social como parte dos requisitos para obtenção de grau de mestre em Gestão Estratégica das Relações Públicas.