Algorithm for the Parkinson’s disease behavioural models characterization using a biosensor

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Multicore Scheduling of Real-Time Irregular Parallel Algorithms in Linux

Face à estagnação da tecnologia uniprocessador registada na passada década, aos principais fabricantes de microprocessadores encontraram na tecnologia multi-core a resposta `as crescentes necessidades de processamento do mercado. Durante anos, os desenvolvedores de software viram as suas aplicações acompanhar os ganhos de performance conferidos por cada nova geração de processadores sequenciais, mas `a medida que a capacidade de processamento escala em função do número de processadores, a computação sequencial tem de ser decomposta em várias partes concorrentes que possam executar em paralelo, para que possam utilizar as unidades de processamento adicionais e completar mais rapidamente. A programação paralela implica um paradigma completamente distinto da programação sequencial. Ao contrário dos computadores sequenciais tipificados no modelo de Von Neumann, a heterogeneidade de arquiteturas paralelas requer modelos de programação paralela que abstraiam os programadores dos detalhes da arquitectura e simplifiquem o desenvolvimento de aplicações concorrentes. Os modelos de programação paralela mais populares incitam os programadores a identificar instruções concorrentes na sua lógica de programação, e a especificá-las sob a forma de tarefas que possam ser atribuídas a processadores distintos para executarem em simultâneo. Estas tarefas são tipicamente lançadas durante a execução, e atribuídas aos processadores pelo motor de execução subjacente. Como os requisitos de processamento costumam ser variáveis, e não são conhecidos a priori, o mapeamento de tarefas para processadores tem de ser determinado dinamicamente, em resposta a alterações imprevisíveis dos requisitos de execução. `A medida que o volume da computação cresce, torna-se cada vez menos viável garantir as suas restrições temporais em plataformas uniprocessador. Enquanto os sistemas de tempo real se começam a adaptar ao paradigma de computação paralela, há uma crescente aposta em integrar execuções de tempo real com aplicações interativas no mesmo hardware, num mundo em que a tecnologia se torna cada vez mais pequena, leve, ubíqua, e portável. Esta integração requer soluções de escalonamento que simultaneamente garantam os requisitos temporais das tarefas de tempo real e mantenham um nível aceitável de QoS para as restantes execuções. Para tal, torna-se imperativo que as aplicações de tempo real paralelizem, de forma a minimizar os seus tempos de resposta e maximizar a utilização dos recursos de processamento. Isto introduz uma nova dimensão ao problema do escalonamento, que tem de responder de forma correcta a novos requisitos de execução imprevisíveis e rapidamente conjeturar o mapeamento de tarefas que melhor beneficie os critérios de performance do sistema. A técnica de escalonamento baseado em servidores permite reservar uma fração da capacidade de processamento para a execução de tarefas de tempo real, e assegurar que os efeitos de latência na sua execução não afectam as reservas estipuladas para outras execuções. No caso de tarefas escalonadas pelo tempo de execução máximo, ou tarefas com tempos de execução variáveis, torna-se provável que a largura de banda estipulada não seja consumida por completo. Para melhorar a utilização do sistema, os algoritmos de partilha de largura de banda (capacity-sharing) doam a capacidade não utilizada para a execução de outras tarefas, mantendo as garantias de isolamento entre servidores. Com eficiência comprovada em termos de espaço, tempo, e comunicação, o mecanismo de work-stealing tem vindo a ganhar popularidade como metodologia para o escalonamento de tarefas com paralelismo dinâmico e irregular. O algoritmo p-CSWS combina escalonamento baseado em servidores com capacity-sharing e work-stealing para cobrir as necessidades de escalonamento dos sistemas abertos de tempo real. Enquanto o escalonamento em servidores permite partilhar os recursos de processamento sem interferências a nível dos atrasos, uma nova política de work-stealing que opera sobre o mecanismo de capacity-sharing aplica uma exploração de paralelismo que melhora os tempos de resposta das aplicações e melhora a utilização do sistema. Esta tese propõe uma implementação do algoritmo p-CSWS para o Linux. Em concordância com a estrutura modular do escalonador do Linux, ´e definida uma nova classe de escalonamento que visa avaliar a aplicabilidade da heurística p-CSWS em circunstâncias reais. Ultrapassados os obstáculos intrínsecos `a programação da kernel do Linux, os extensos testes experimentais provam que o p-CSWS ´e mais do que um conceito teórico atrativo, e que a exploração heurística de paralelismo proposta pelo algoritmo beneficia os tempos de resposta das aplicações de tempo real, bem como a performance e eficiência da plataforma multiprocessador.

Ventilação de Alta Frequência Oscilatória Exclusiva com Optimização do Volume Pulmonar no Recém-Nascido de Extremo Baixo Peso (Estudo Comparativo com Ventilação de Alta Frequência Oscilatória após Ventilação Convencional)

Objectivo: A Ventilação de Alta Frequência Oscilatória (VAFO) tem ainda poucos anos de utilização em Portugal. Os seus resultados pouco uniformes têm sido relacionados com o tipo de estratégia utilizada. A optimização do volume pulmonar com utilização de uma estratégia de alto volume, tem vindo a definir-se como a estratégia mais eficaz. Considerámos como objectivos prioritários, a avaliação dos benefícios desta técnica na redução da mortalidade e na redução da morbilidade respiratória precoce e tardia, na retinopatia da prematuridade (ROP) e na hemorragia intraperiventricular (HIPV). Doentes e Métodos: Desde 1 de Janeiro de 1999 até 31 de Março de 2000 (15 meses), usámos esta estratégia ventilatória no Recém Nascido de Muito Baixo Peso (RN MBP). Utilizámos VAFO como modalidade ventilatória exclusiva e imediatamente após intubação traqueal ou após chegada do RN à Unidade de Cuidados Intensivos neonatais (UCIN). Iniciámos de imediato a Optimização do Volume Pulmonar (OPT). A administração de surfactante só foi efectuada após critério de pulmão optimizado. Foram ventilados com esta técnica, 154 RN com idade gestacional < 34 semanas com DMH/SDR e necessitando de ventilação mecânica. Destes RN, o grupo com peso de nascimento (PN) < 950 gramas e idade gestacional entre 25-29 semanas (Coorte VAFO/OPT = 36 RN) foi comparado com uma Coorte histórica de VAFO após curto período de ventilação convencional (VC) de 1997-1998 (grupo VC + VAFO = 27 RN). Ambos os grupos tiveram a Doença das Membranas Hialinas(DMH) como diagnóstico primário. Local de Estudo: Unidade de Cuidados Intensivos Neonatais da Maternidade Dr. Alfredo da Costa (12 postos de ventilação permanente). Resultados: Os dois grupos comparados (VAFO/OPT e VC + VAFO) foram semelhantes nos dados demográficos (peso, idade gestacional, sexo), corticoterapia pré-natal e gravidade radiológica da DMH. Apesar da gravidade radiológica de ambos os grupos ser semelhante, o tipo de estratégia ventilatória utilizada no grupo VAFO/OPT, ou seja, a optimização do volume pulmonar, permitiu uma menor administração do surfactante. O tempo de ventilação e o tempo de oxigenação (dias de 02) foi estatisticamente inferior no grupo VAFO/OPT (respectivamente p=0,000 e p=0.003), tal como a HIPV, ROP e mortalidade (respectivamente p=0,0029, p=0,009 e p=0,031). A Doença Pulmonar Crónica (DPC) foi percentualmente bastante inferior neste grupo (p=0,051). Conclusão: A VAFO como modalidade ventilatória exclusiva, iniciada imediatamente após intubação traqueal e/ou chegada do RN à UCIN e com optimização do volume pulmonar, encurtou a necessidade de suporte respiratório e de oxigenação e melhorou a morbilidade pulmonar no RN MBP com DMH.

Ventilação de Alta Frequência Oscilatória como Método Ventilatório Único e Exclusivo e com Estratégia de Optimização do Volume Pulmonar no Recém-Nascido de Muito Baixo Peso

Objectivo: A Ventilação de Alta Frequência Oscilatória(VAFO) tem resultados promissores na ventilação de RN de pré-termo com Doença das Membranas Hialinas (DMH), embora os resultados dos estudos publicados não sejam uniformes. Esta diferença dos resultados poderá ser atribuída à falta de uniformidade das estratégias utilizadas e à forma de utilização desta técnica de ventilação. A utilização de VAFO precoce com optimização precoce do volume pulmonar, tem sido a estratégia mais eficaz, levando a uma menor incidência de morbilidade pulmonar. Considerámos como objectivos prioritários, a avaliação dos benefícios desta técnica na redução da morbilidade respiratória precoce e tardia, na incidência da retinopatia da prematuridade (ROP) e da hemorragia intraperiventricular (HIPV) e na redução da mortalidade. Desenho do Estudo: Estudo descritivo prospectivo. Os Recém-nascidos (RN) foram seguidos periodicamente desde a altura do nascimento até ao momento da alta hospitalar. Local do estudo: Unidade de Cuidados Intensivos Neonatais(UCIRN) da Maternidade Dr. Alfredo da Costa (Unidade Terciária com 12 postos de ventilação permanentes). Doentes: 424 RN com peso de nascimento inferior ou igual a 1500gr (RN MBP), nascidos na Maternidade entre 1 de Janeiro de 1999 e 1 de Janeiro de 2003 (4 anos). O grupo de extremo baixo peso(peso de nascimento < 1000 gr) foi analisado separadamente. Foram excluídos RN com hidrópsia fetal, anomalias congénitas cardíacas, pulmonares ou da parede abdominal (incluindo hérnia diafragmática) e também RN com pneumonia congénita e aqueles nascidos fora da maternidade ("Outborn"). Foram também excluídos RN optimizados mas sem o critério de optimização definido pelo estudo. Métodos: Em todos os RN MBP foi utilizada VAFO como modalidade ventilatória única e exclusiva e imediatamente após intubação traqueal na Unidade de Cuidados Intensivos Neonatais(UCIN) ou após chegada do RN à UCIN vindo da sala de partos ou do bloco operatório. Iniciámos de imediato a Optimização do Volume Pulmonar (OPT). A administração de surfactante só foi efectuada após optimização do volume pulmonar (1°- critério de pulmão optimizado: definido como a CDP (MAP) que permitiu reduzir o Fi02 para valores < 40%, 2°- critérios de administração de surfactante; CDP X Fi02 > 3 - 4, a / A 02 < 0.22 - 0.17 e / ou evidência radiológica de DMH de grau III - IV). A Doença pulmonar Crónica(DPC) foi definida como a necessidade de suplementação com 02 às 36 semanas de idade pós-concepcional. Resultados: O total da população de RN MBP, nascidos na MAC, correspondeu a 424; destes, 57 RN faleceram (13,4%) e 367 sobreviveram (86,5 %). A mediana do peso de nascimento foi de 989 gr e a da idade gestacional de 28 semanas. Dos sobreviventes a mediana do tempo de ventilação e de suplementação com 02 foi respectivamentre de 2,5 dias (min/Max = 6 horas/70 dias) e 23 dias (min / Max = 2 / 130 dias). A incidência de DPC foi de 9.0 % (33 / 367). Nenhum RN teve alta hospitalar submetido a terapêutica com 02. A incidência de HIPV grau III - IV (grupo total de RN) foi de 9.9% (42 / 424) e a de ROP 3 de 7.7% (24 / 310). A população total de extremo baixo peso, nascida na MAC (RN < 1000 gr), correspondeu a 210 RN; 46 faleceram (21.9%), 164 RN sobreviveram(78.1%). Dos sobreviventes a mediana do tempo de ventilação e do tempo de suplementação com 02 foi respectivamente de 5 dias (min/ Max = 12 horas / 70 dias) e de 40 dias (min / Max = 4 / 130 dias). A incidência de DPC foi neste grupo de 15.9% (26 / 164). Nenhum RN teve alta hospitalar submetido a terapêutica com 02. A incidência de HIPV de grau III - IV (grupo total < 1000 gr) foi de 13.8 %(29 / 210) e a de ROP 3 foi de 13.1 % (20 / 153). Conclusão: A VAFO como modalidade ventilatória única e exclusiva, iniciada imediatamente após intubação traqueal e/ou chegada do RN à UCIN e com optimização precoce do volume pulmonar, melhorou as trocas gasosas, encurtou a necessidade do suporte respiratório e do tempo de suplementação com 02 e melhorou a morbilidade pulmonar no RN MBP com DMH.

Automatização da medição do volume do hipocampo em doentes de Alzheimer

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica.

Glasses' makeup: the simple and the combined effect of color and shape on perceived volume and beverage intake

A Work Project, presented as part of the requirements for the Award of a Masters Degree in Management from the NOVA – School of Business and Economics

Volume hospitalar e outcomes : uma análise a dados administrativos portugueses

RESUMO - Objetivos: Estudos anteriores demonstraram a existência de uma relação inversa entre melhores outcomes e volume hospitalar. Tendo este fenómeno em consideração, o objetivo deste estudo foi analisar esta relação a um nível populacional em Portugal. Métodos: Análise da base de dados Portuguesa dos GDH relativos ao ano financeiro de 2009. Todas as STA e STJ foram contabilizadas e critérios de exclusão determinados, para selecionar duas amostras homogéneas, analisadas por volume hospitalar. O volume hospitalar foi definido em três grupos: HVB, HVM, HVE de acordo com o volume anual de procedimentos efetuado por cada hospital individual durante o período do estudo. Os outcomes avaliados incluíram a mortalidade, presença de pelo menos uma complicação cirúrgica, estadia prolongada assim como a média de dias de internamento. A idade e sexo foram controlados como possíveis fatores de confundimento. Resultados: A investigação principal consistiu na análise de 4615 STA e 5904 STJ. Os resultados indicam que os eventos adversos (mortalidade e complicações cirúrgicas) são pouco comuns nestes procedimentos, produzindo resultados sem significância estatística. A estadia prolongada estabeleceu uma clara e significativa relação inversa com o volume hospitalar. A estadia prolongada foi superior em hospitais de volume baixo (STA OR 2.71; STJ OR 2.17) e hospitais de volume médio (STA OR 1.72; STJ OR 1.73) quando comparados com hospitais de volume elevado. Os dias de internamento médios produziram uma associação semelhante, sendo possível estimar quase oito milhões e meio de euros de custos evitáveis no ano de 2009, em ambos os procedimentos. Conclusões: O volume hospitalar não apresentou relações significativas com a mortalidade e complicações cirúrgicas, devido ao baixo número de eventos adversos registados. Verificou-se, no entanto, uma associação significativa com os dias de internamento e estadia prolongada. As STA e STJ realizadas em hospitais de volume elevado poderão reduzir custos, ao diminuir os dias de internamento.

Medição do volume por comparação entre o método gravimétrico e geométrico

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

Ground truth determination for segmentation of tomographic volumes using interpolation

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Medida do volume da úlcera cutânea na leishmaniosetegumentar

A medida dos diâmetros longitudinal e transverso de uma lesão ulcerada na leishmaniose tegumentar não reflete a profundidade, a qual também tem importância na avaliação da cura. A proposta deste estudo foi avaliar o volume da úlcera leishmaniõtica, através da moldagem seriada, antes e após o tratamento. A moldagem da cavidade, apôs assepsia local com água e sabão, foi feita com material plástico gelatinoso ã base de sílica, alginato de potássio, sulfato de cálcio e óxido de magnésio, comercializado sob o nome de jeltrate® (Dentsply Laboratory). Dissolveu-se 9,5g de jeltrate® em 20ml de água e aplicou-se o gel sobre a úlcera, o qual se solidificou em cinco minutos. Este molde foi então preenchido com acrílico autopolimerizante e o seu volume mensurado através do peso, usando-se balança analítica (Técnica 1) ou através do deslocamento da água, aplicando o princípio de Arquimedes (Técnica 2). Mostramos os dados de um estudo i-ealizado numa área de transmissão de Leishmania (Viannia) braziliensis onde 20 pacientes foram tratados com três diferentes esquemas: sete pacientes receberam isotianato depentamidina, sete receberam sulfato de aminosidine e seis antimoniato de meglumina. Os resultados mostram em todos os pacientes redução uniforme do volume das úlceras melhor avaliada por qualquer uvta das duas técnicas utilizadas. Em relação aos esquemas terapêuticos houve diferença estatística significante entre os três esquemas usando o teste T de student, o qual mostrou que o sulfato de aminosidine produziu maior redução de volume que os outros compostos. Moldagens seriadas são registros permanentes e refletem melhor a cura clínica. Concluímos que a medida da lesão ulcerada é útil na avaliação terapêutica como procedimento prático, barato e que pode ser utilizado em estudos de campo.

Chagas' disease: an algorithm for donor screening and positive donor counseling

Classical serological screening assays for Chagas' disease are time consuming and subjective. The objective of the present work is to evaluate the enzyme immuno-assay (ELISA) methodology and to propose an algorithm for blood banks to be applied to Chagas' disease. Seven thousand, nine hundred and ninety nine blood donor samples were screened by both reverse passive hemagglutination (RPHA) and indirect immunofluorescence assay (IFA). Samples reactive on RPHA and/or IFA were submitted to supplementary RPHA, IFA and complement fixation (CFA) tests. This strategy allowed us to create a panel of 60 samples to evaluate the ELISA methodology from 3 different manufacturers. The sensitivity of the screening by IFA and the 3 different ELISA's was 100%. The specificity was better on ELISA methodology. For Chagas disease, ELISA seems to be the best test for blood donor screening, because it showed high sensitivity and specificity, it is not subjective and can be automated. Therefore, it was possible to propose an algorithm to screen samples and confirm donor results at the blood bank.

Diffusional kurtosis imaging using a fast heuristic constrained linear least squares algorithm: a plugin for OsiriX

Diffusion Kurtosis Imaging (DKI) is a fairly new magnetic resonance imag-ing (MRI) technique that tackles the non-gaussian motion of water in biological tissues by taking into account the restrictions imposed by tissue microstructure, which are not considered in Diffusion Tensor Imaging (DTI), where the water diffusion is considered purely gaussian. As a result DKI provides more accurate information on biological structures and is able to detect important abnormalities which are not visible in standard DTI analysis. This work regards the development of a tool for DKI computation to be implemented as an OsiriX plugin. Thus, as OsiriX runs under Mac OS X, the pro-gram is written in Objective-C and also makes use of Apple’s Cocoa framework. The whole program is developed in the Xcode integrated development environ-ment (IDE). The plugin implements a fast heuristic constrained linear least squares al-gorithm (CLLS-H) for estimating the diffusion and kurtosis tensors, and offers the user the possibility to choose which maps are to be generated for not only standard DTI quantities such as Mean Diffusion (MD), Radial Diffusion (RD), Axial Diffusion (AD) and Fractional Anisotropy (FA), but also DKI metrics, Mean Kurtosis (MK), Radial Kurtosis (RK) and Axial Kurtosis (AK).The plugin was subjected to both a qualitative and a semi-quantitative analysis which yielded convincing results. A more accurate validation pro-cess is still being developed, after which, and with some few minor adjust-ments the plugin shall become a valid option for DKI computation