981 resultados para data-fitting
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
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In this work we study a model for the breast image reconstruction in Digital Tomosynthesis, that is a non-invasive and non-destructive method for the three-dimensional visualization of the inner structures of an object, in which the data acquisition includes measuring a limited number of low-dose two-dimensional projections of an object by moving a detector and an X-ray tube around the object within a limited angular range. The problem of reconstructing 3D images from the projections provided in the Digital Tomosynthesis is an ill-posed inverse problem, that leads to a minimization problem with an object function that contains a data fitting term and a regularization term. The contribution of this thesis is to use the techniques of the compressed sensing, in particular replacing the standard least squares problem of data fitting with the problem of minimizing the 1-norm of the residuals, and using as regularization term the Total Variation (TV). We tested two different algorithms: a new alternating minimization algorithm (ADM), and a version of the more standard scaled projected gradient algorithm (SGP) that involves the 1-norm. We perform some experiments and analyse the performance of the two methods comparing relative errors, iterations number, times and the qualities of the reconstructed images. In conclusion we noticed that the use of the 1-norm and the Total Variation are valid tools in the formulation of the minimization problem for the image reconstruction resulting from Digital Tomosynthesis and the new algorithm ADM has reached a relative error comparable to a version of the classic algorithm SGP and proved best in speed and in the early appearance of the structures representing the masses.
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This study is aimed to determine the properties of Nantes carrots while drying by hot air at three different temperatures (50, 60 and 70 ºC). The chemical properties evaluated were: moisture, pro- tein, fibre, ash, sugars and water activity, and the physical properties were: texture, color, density and porosity. The results showed that the drying at 70 ºC affected mostly the chemical properties analyzed. Regarding the texture, similar changes were recorded in terms of hardness, gumminess and chewiness at the temperature of 70 ºC that affected these properties the most. Regarding color, in general the vari- ations in a* and b* along drying were not meaningful, although some discoloration was observed (in- crease in L*). The porosity increased due to the decrease in humidity. The final porosity measured for the carrots dried at 70 ºC was; however, lower than those for 50 and 60 ºC.
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Biomolecular interactions, including protein-protein, protein-DNA, and protein-ligand interactions, are of special importance in all biological systems. These interactions may occer during the loading of biomolecules to interfaces, the translocation of biomolecules through transmembrane protein pores, and the movement of biomolecules in a crowded intracellular environment. The molecular interaction of a protein with its binding partners is crucial in fundamental biological processes such as electron transfer, intracellular signal transmission and regulation, neuroprotective mechanisms, and regulation of DNA topology. In this dissertation, a customized surface plasmon resonance (SPR) has been optimized and new theoretical and label free experimental methods with related analytical calculations have been developed for the analysis of biomolecular interactions. Human neuroglobin (hNgb) and cytochrome c from equine heart (Cyt c) proteins have been used to optimize the customized SPR instrument. The obtained Kd value (~13 µM), from SPR results, for Cyt c-hNgb molecular interactions is in general agreement with a previously published result. The SPR results also confirmed no significant impact of the internal disulfide bridge between Cys 46 and Cys 55 on hNgb binding to Cyt c. Using SPR, E. coli topoisomerase I enzyme turnover during plasmid DNA relaxation was found to be enhanced in the presence of Mg2+. In addition, a new theoretical approach of analyzing biphasic SPR data has been introduced based on analytical solutions of the biphasic rate equations. In order to develop a new label free method to quantitatively study protein-protein interactions, quartz nanopipettes were chemically modified. The derived Kd (~20 µM) value for the Cyt c-hNgb complex formations matched very well with SPR measurements (Kd ~16 µM). The finite element numerical simulation results were similar to the nanopipette experimental results. These results demonstrate that nanopipettes can potentially be used as a new class of a label-free analytical method to quantitatively characterize protein-protein interactions in attoliter sensing volumes, based on a charge sensing mechanism. Moreover, the molecule-based selective nature of hydrophobic and nanometer sized carbon nanotube (CNT) pores was observed. This result might be helpful to understand the selective nature of cellular transport through transmembrane protein pores.
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La diminution des doses administrées ou même la cessation complète d'un traitement chimiothérapeutique est souvent la conséquence de la réduction du nombre de neutrophiles, qui sont les globules blancs les plus fréquents dans le sang. Cette réduction dans le nombre absolu des neutrophiles, aussi connue sous le nom de myélosuppression, est précipitée par les effets létaux non spécifiques des médicaments anti-cancéreux, qui, parallèlement à leur effet thérapeutique, produisent aussi des effets toxiques sur les cellules saines. Dans le but d'atténuer cet impact myélosuppresseur, on administre aux patients un facteur de stimulation des colonies de granulocytes recombinant humain (rhG-CSF), une forme exogène du G-CSF, l'hormone responsable de la stimulation de la production des neutrophiles et de leurs libération dans la circulation sanguine. Bien que les bienfaits d'un traitement prophylactique avec le G-CSF pendant la chimiothérapie soient bien établis, les protocoles d'administration demeurent mal définis et sont fréquemment déterminés ad libitum par les cliniciens. Avec l'optique d'améliorer le dosage thérapeutique et rationaliser l'utilisation du rhG-CSF pendant le traitement chimiothérapeutique, nous avons développé un modèle physiologique du processus de granulopoïèse, qui incorpore les connaissances actuelles de pointe relatives à la production des neutrophiles des cellules souches hématopoïétiques dans la moelle osseuse. À ce modèle physiologique, nous avons intégré des modèles pharmacocinétiques/pharmacodynamiques (PK/PD) de deux médicaments: le PM00104 (Zalypsis®), un médicament anti-cancéreux, et le rhG-CSF (filgrastim). En se servant des principes fondamentaux sous-jacents à la physiologie, nous avons estimé les paramètres de manière exhaustive sans devoir recourir à l'ajustement des données, ce qui nous a permis de prédire des données cliniques provenant de 172 patients soumis au protocol CHOP14 (6 cycles de chimiothérapie avec une période de 14 jours où l'administration du rhG-CSF se fait du jour 4 au jour 13 post-chimiothérapie). En utilisant ce modèle physio-PK/PD, nous avons démontré que le nombre d'administrations du rhG-CSF pourrait être réduit de dix (pratique actuelle) à quatre ou même trois administrations, à condition de retarder le début du traitement prophylactique par le rhG-CSF. Dans un souci d'applicabilité clinique de notre approche de modélisation, nous avons investigué l'impact de la variabilité PK présente dans une population de patients, sur les prédictions du modèle, en intégrant des modèles PK de population (Pop-PK) des deux médicaments. En considérant des cohortes de 500 patients in silico pour chacun des cinq scénarios de variabilité plausibles et en utilisant trois marqueurs cliniques, soient le temps au nadir des neutrophiles, la valeur du nadir, ainsi que l'aire sous la courbe concentration-effet, nous avons établi qu'il n'y avait aucune différence significative dans les prédictions du modèle entre le patient-type et la population. Ceci démontre la robustesse de l'approche que nous avons développée et qui s'apparente à une approche de pharmacologie quantitative des systèmes (QSP). Motivés par l'utilisation du rhG-CSF dans le traitement d'autres maladies, comme des pathologies périodiques telles que la neutropénie cyclique, nous avons ensuite soumis l'étude du modèle au contexte des maladies dynamiques. En mettant en évidence la non validité du paradigme de la rétroaction des cytokines pour l'administration exogène des mimétiques du G-CSF, nous avons développé un modèle physiologique PK/PD novateur comprenant les concentrations libres et liées du G-CSF. Ce nouveau modèle PK a aussi nécessité des changements dans le modèle PD puisqu’il nous a permis de retracer les concentrations du G-CSF lié aux neutrophiles. Nous avons démontré que l'hypothèse sous-jacente de l'équilibre entre la concentration libre et liée, selon la loi d'action de masse, n'est plus valide pour le G-CSF aux concentrations endogènes et mènerait en fait à la surestimation de la clairance rénale du médicament. En procédant ainsi, nous avons réussi à reproduire des données cliniques obtenues dans diverses conditions (l'administration exogène du G-CSF, l'administration du PM00104, CHOP14). Nous avons aussi fourni une explication logique des mécanismes responsables de la réponse physiologique aux deux médicaments. Finalement, afin de mettre en exergue l’approche intégrative en pharmacologie adoptée dans cette thèse, nous avons démontré sa valeur inestimable pour la mise en lumière et la reconstruction des systèmes vivants complexes, en faisant le parallèle avec d’autres disciplines scientifiques telles que la paléontologie et la forensique, où une approche semblable a largement fait ses preuves. Nous avons aussi discuté du potentiel de la pharmacologie quantitative des systèmes appliquées au développement du médicament et à la médecine translationnelle, en se servant du modèle physio-PK/PD que nous avons mis au point.
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La diminution des doses administrées ou même la cessation complète d'un traitement chimiothérapeutique est souvent la conséquence de la réduction du nombre de neutrophiles, qui sont les globules blancs les plus fréquents dans le sang. Cette réduction dans le nombre absolu des neutrophiles, aussi connue sous le nom de myélosuppression, est précipitée par les effets létaux non spécifiques des médicaments anti-cancéreux, qui, parallèlement à leur effet thérapeutique, produisent aussi des effets toxiques sur les cellules saines. Dans le but d'atténuer cet impact myélosuppresseur, on administre aux patients un facteur de stimulation des colonies de granulocytes recombinant humain (rhG-CSF), une forme exogène du G-CSF, l'hormone responsable de la stimulation de la production des neutrophiles et de leurs libération dans la circulation sanguine. Bien que les bienfaits d'un traitement prophylactique avec le G-CSF pendant la chimiothérapie soient bien établis, les protocoles d'administration demeurent mal définis et sont fréquemment déterminés ad libitum par les cliniciens. Avec l'optique d'améliorer le dosage thérapeutique et rationaliser l'utilisation du rhG-CSF pendant le traitement chimiothérapeutique, nous avons développé un modèle physiologique du processus de granulopoïèse, qui incorpore les connaissances actuelles de pointe relatives à la production des neutrophiles des cellules souches hématopoïétiques dans la moelle osseuse. À ce modèle physiologique, nous avons intégré des modèles pharmacocinétiques/pharmacodynamiques (PK/PD) de deux médicaments: le PM00104 (Zalypsis®), un médicament anti-cancéreux, et le rhG-CSF (filgrastim). En se servant des principes fondamentaux sous-jacents à la physiologie, nous avons estimé les paramètres de manière exhaustive sans devoir recourir à l'ajustement des données, ce qui nous a permis de prédire des données cliniques provenant de 172 patients soumis au protocol CHOP14 (6 cycles de chimiothérapie avec une période de 14 jours où l'administration du rhG-CSF se fait du jour 4 au jour 13 post-chimiothérapie). En utilisant ce modèle physio-PK/PD, nous avons démontré que le nombre d'administrations du rhG-CSF pourrait être réduit de dix (pratique actuelle) à quatre ou même trois administrations, à condition de retarder le début du traitement prophylactique par le rhG-CSF. Dans un souci d'applicabilité clinique de notre approche de modélisation, nous avons investigué l'impact de la variabilité PK présente dans une population de patients, sur les prédictions du modèle, en intégrant des modèles PK de population (Pop-PK) des deux médicaments. En considérant des cohortes de 500 patients in silico pour chacun des cinq scénarios de variabilité plausibles et en utilisant trois marqueurs cliniques, soient le temps au nadir des neutrophiles, la valeur du nadir, ainsi que l'aire sous la courbe concentration-effet, nous avons établi qu'il n'y avait aucune différence significative dans les prédictions du modèle entre le patient-type et la population. Ceci démontre la robustesse de l'approche que nous avons développée et qui s'apparente à une approche de pharmacologie quantitative des systèmes (QSP). Motivés par l'utilisation du rhG-CSF dans le traitement d'autres maladies, comme des pathologies périodiques telles que la neutropénie cyclique, nous avons ensuite soumis l'étude du modèle au contexte des maladies dynamiques. En mettant en évidence la non validité du paradigme de la rétroaction des cytokines pour l'administration exogène des mimétiques du G-CSF, nous avons développé un modèle physiologique PK/PD novateur comprenant les concentrations libres et liées du G-CSF. Ce nouveau modèle PK a aussi nécessité des changements dans le modèle PD puisqu’il nous a permis de retracer les concentrations du G-CSF lié aux neutrophiles. Nous avons démontré que l'hypothèse sous-jacente de l'équilibre entre la concentration libre et liée, selon la loi d'action de masse, n'est plus valide pour le G-CSF aux concentrations endogènes et mènerait en fait à la surestimation de la clairance rénale du médicament. En procédant ainsi, nous avons réussi à reproduire des données cliniques obtenues dans diverses conditions (l'administration exogène du G-CSF, l'administration du PM00104, CHOP14). Nous avons aussi fourni une explication logique des mécanismes responsables de la réponse physiologique aux deux médicaments. Finalement, afin de mettre en exergue l’approche intégrative en pharmacologie adoptée dans cette thèse, nous avons démontré sa valeur inestimable pour la mise en lumière et la reconstruction des systèmes vivants complexes, en faisant le parallèle avec d’autres disciplines scientifiques telles que la paléontologie et la forensique, où une approche semblable a largement fait ses preuves. Nous avons aussi discuté du potentiel de la pharmacologie quantitative des systèmes appliquées au développement du médicament et à la médecine translationnelle, en se servant du modèle physio-PK/PD que nous avons mis au point.
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In the context of this work we evaluated a multisensory, noninvasive prototype platform for shake flask cultivations by monitoring three basic parameters (pH, pO2 and biomass). The focus lies on the evaluation of the biomass sensor based on backward light scattering. The application spectrum was expanded to four new organisms in addition to E. coli K12 and S. cerevisiae [1]. It could be shown that the sensor is appropriate for a wide range of standard microorganisms, e.g., L. zeae, K. pastoris, A. niger and CHO-K1. The biomass sensor signal could successfully be correlated and calibrated with well-known measurement methods like OD600, cell dry weight (CDW) and cell concentration. Logarithmic and Bleasdale-Nelder derived functions were adequate for data fitting. Measurements at low cell concentrations proved to be critical in terms of a high signal to noise ratio, but the integration of a custom made light shade in the shake flask improved these measurements significantly. This sensor based measurement method has a high potential to initiate a new generation of online bioprocess monitoring. Metabolic studies will particularly benefit from the multisensory data acquisition. The sensor is already used in labscale experiments for shake flask cultivations.
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Understanding the fluctuations in population abundance is a central question in fisheries. Sardine fisheries is of great importance to Portugal and is data-rich and of primary concern to fisheries managers. In Portugal, sub-stocks of Sardina pilchardus (sardine) are found in different regions: the Northwest (IXaCN), Southwest (IXaCS) and the South coast (IXaS-Algarve). Each of these sardine sub-stocks is affected differently by a unique set of climate and ocean conditions, mainly during larval development and recruitment, which will consequently affect sardine fisheries in the short term. Taking this hypothesis into consideration we examined the effects of hydrographic (river discharge), sea surface temperature, wind driven phenomena, upwelling, climatic (North Atlantic Oscillation) and fisheries variables (fishing effort) on S. pilchardus catch rates (landings per unit effort, LPUE, as a proxy for sardine biomass). A 20-year time series (1989-2009) was used, for the different subdivisions of the Portuguese coast (sardine sub-stocks). For the purpose of this analysis a multi-model approach was used, applying different time series models for data fitting (Dynamic Factor Analysis, Generalised Least Squares), forecasting (Autoregressive Integrated Moving Average), as well as Surplus Production stock assessment models. The different models were evaluated, compared and the most important variables explaining changes in LPUE were identified. The type of relationship between catch rates of sardine and environmental variables varied across regional scales due to region-specific recruitment responses. Seasonality plays an important role in sardine variability within the three study regions. In IXaCN autumn (season with minimum spawning activity, larvae and egg concentrations) SST, northerly wind and wind magnitude were negatively related with LPUE. In IXaCS none of the explanatory variables tested was clearly related with LPUE. In IXaS-Algarve (South Portugal) both spring (period when large abundances of larvae are found) northerly wind and wind magnitude were negatively related with LPUE, revealing that environmental effects match with the regional peak in spawning time. Overall, results suggest that management of small, short-lived pelagic species, such as sardine quotas/sustainable yields, should be adapted to a regional scale because of regional environmental variability.
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Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFRPs) display high specific mechanical properties, allowing the creation of lightweight components and products by metals replacement. To reach outstanding mechanical performances, the use of stiff thermoset matrices, like epoxy, is preferred. Laminated composites are commonly used for their ease of manipulation during object manufacturing. However, the natural anisotropic structure of laminates makes them vulnerable toward delamination. Moreover, epoxy-based CFRPs are very stiff materials, thus showing low damping capacity, which results in unwanted vibrations and structure-borne noise that may contribute to delamination triggering. Hence, searching for systems able to limit these drawbacks is of primary importance for safety reasons, as well as for economic ones. In this experimental thesis, the production and integration of innovative rubbery nanofibrous mats into CFRP laminates are presented. A smart approach, based on single-needle electrospinning of rubber-containing blends, is proposed for producing dimensionally stable rubbery nanofibers without the need for rubber crosslinking. Nano-modified laminates aim at obtaining structural composites with improved delamination resistance and enhanced damping capacity, without significantly lowering other relevant mechanical properties. The possibility of producing nanofibers nano-reinforced with graphene to be applied for reinforcing composite laminates is also investigated. Moreover, the use of piezoelectric nanofibrous mats in hybrid composite laminates for achieving self-sensing capability is presented too as a different approach to prevent the catastrophic consequences of possible structural laminate failure. Finally, an accurate, systematic, and critical study concerning tensile testing of nonwovens, using electrospun Nylon 66 random nanofibrous mats as a case study, is proposed. Nanofibers diameter and specimen geometry were investigated to thoroughly describe the nanomat tensile behaviour, also considering the polymer thermal properties, and the number of nanofibers crossings as a function of the nanofibers diameter. Stress-strain data were also analysed using a phenomenological data fitting model to interpret the tensile behaviour better.
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When the data consist of certain attributes measured on the same set of items in different situations, they would be described as a three-mode three-way array. A mixture likelihood approach can be implemented to cluster the items (i.e., one of the modes) on the basis of both of the other modes simultaneously (i.e,, the attributes measured in different situations). In this paper, it is shown that this approach can be extended to handle three-mode three-way arrays where some of the data values are missing at random in the sense of Little and Rubin (1987). The methodology is illustrated by clustering the genotypes in a three-way soybean data set where various attributes were measured on genotypes grown in several environments.
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We compare Bayesian methodology utilizing free-ware BUGS (Bayesian Inference Using Gibbs Sampling) with the traditional structural equation modelling approach based on another free-ware package, Mx. Dichotomous and ordinal (three category) twin data were simulated according to different additive genetic and common environment models for phenotypic variation. Practical issues are discussed in using Gibbs sampling as implemented by BUGS to fit subject-specific Bayesian generalized linear models, where the components of variation may be estimated directly. The simulation study (based on 2000 twin pairs) indicated that there is a consistent advantage in using the Bayesian method to detect a correct model under certain specifications of additive genetics and common environmental effects. For binary data, both methods had difficulty in detecting the correct model when the additive genetic effect was low (between 10 and 20%) or of moderate range (between 20 and 40%). Furthermore, neither method could adequately detect a correct model that included a modest common environmental effect (20%) even when the additive genetic effect was large (50%). Power was significantly improved with ordinal data for most scenarios, except for the case of low heritability under a true ACE model. We illustrate and compare both methods using data from 1239 twin pairs over the age of 50 years, who were registered with the Australian National Health and Medical Research Council Twin Registry (ATR) and presented symptoms associated with osteoarthritis occurring in joints of the hand.
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Investigators interested in whether a disease aggregates in families often collect case-control family data, which consist of disease status and covariate information for families selected via case or control probands. Here, we focus on the use of case-control family data to investigate the relative contributions to the disease of additive genetic effects (A), shared family environment (C), and unique environment (E). To this end, we describe a ACE model for binary family data and then introduce an approach to fitting the model to case-control family data. The structural equation model, which has been described previously, combines a general-family extension of the classic ACE twin model with a (possibly covariate-specific) liability-threshold model for binary outcomes. Our likelihood-based approach to fitting involves conditioning on the proband’s disease status, as well as setting prevalence equal to a pre-specified value that can be estimated from the data themselves if necessary. Simulation experiments suggest that our approach to fitting yields approximately unbiased estimates of the A, C, and E variance components, provided that certain commonly-made assumptions hold. These assumptions include: the usual assumptions for the classic ACE and liability-threshold models; assumptions about shared family environment for relative pairs; and assumptions about the case-control family sampling, including single ascertainment. When our approach is used to fit the ACE model to Austrian case-control family data on depression, the resulting estimate of heritability is very similar to those from previous analyses of twin data.
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Dr. Rossi discusses the common errors that are made when fitting statistical models to data. Focuses on the planning, data analysis, and interpretation phases of a statistical analysis, and highlights the errors that are commonly made by researchers of these phases. The implications of these commonly made errors are discussed along with a discussion of the methods that can be used to prevent these errors from occurring. A prescription for carrying out a correct statistical analysis will be discussed.
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Assessment of diastolic chamber properties of the right ventricle by global fitting of pressure-volume data and conformational analysis of 3D + T echocardiographic sequences