Processamento, caracterização microestrutural e propriedades elásticas de metais celulares do sistema Ti-6Al-4V para fins de regeneração óssea

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Análises físico-químicas e biológicas de diferentes scaffolds à base de polihidroxibutirato e polihidroxibutirato-co-valerato

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Análises físico-químicas e biológicas de diferentes scaffolds à base de polihidroxibutirato e polihidroxibutirato-co-valerato

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Finite element analysis of stress distribution in anchor teeth in surgically assisted rapid palatal expansion

The treatment of a transverse maxillary deficiency in skeletally mature individuals should include surgically assisted rapid palatal expansion. This study evaluated the distribution of stresses that affect the expander's anchor teeth using finite element analysis when the osteotomy is varied. Five virtual models were built and the surgically assisted rapid palatal expansion was simulated. Results showed tension on the lingual face of the teeth and alveolar bone, and compression on the buccal side of the alveolar bone. The subtotal Le Fort I osteotomy combined with intermaxillary suture osteotomy seemed to reduce the dissipation of tensions. Therefore, subtotal Le Fort I osteotomy without a step in the zygomaticomaxillary buttress, combined with intermaxillary suture osteotomy and pterygomaxillary disjunction may be the osteotomy of choice to reduce tensions on anchor teeth, which tend to move mesiobuccally (premolar) and distobuccally (molar)

La Ricostruzione 3D di Bologna nel XVI Secolo

Il lavoro presentato ha come oggetto la ricostruzione tridimensionale della città di Bologna nella sua fase rinascimentale. Tale lavoro vuole fornire un modello 3D delle architetture e degli spazi urbani utilizzabile sia per scopi di ricerca nell’ambito della storia delle città sia per un uso didattico-divulgativo nel settore del turismo culturale. La base del lavoro è una fonte iconografica di grande importanza: l’affresco raffigurante Bologna risalente al 1575 e situato in Vaticano; questa è una veduta a volo d’uccello di grandi dimensioni dell’intero tessuto urbano bolognese all’interno della terza cerchia di mura. In esso sono rappresentate in maniera particolareggiata le architetture civili e ecclesiastiche, gli spazi ortivi e cortilivi interni agli isolati e alcune importanti strutture urbane presenti in città alla fine del Cinquecento, come l’area portuale e i canali interni alla città, oggi non più visibili. La ricostruzione tridimensionale è stata realizzata tramite Blender, software per la modellazione 3D opensource, attraverso le fasi di modellazione, texturing e creazione materiali (mediante campionamento delle principali cromie presenti nell’affresco), illuminazione e animazione. Una parte della modellazione è stata poi testata all’interno di un GIS per verificare l’utilizzo delle geometrie 3D come elementi collegabili ad altre fonti storiche relative allo sviluppo urbano e quindi sfruttabili per la ricerca storica. Grande attenzione infine è stata data all’uso dei modelli virtuali a scopo didattico-divulgativo e per il turismo culturale. La modellazione è stata utilizzata all’interno di un motore grafico 3D per costruire un ambiente virtuale interattivo nel quale un utente anche non esperto possa muoversi per esplorare gli spazi urbani della Bologna del Cinquecento. In ultimo è stato impostato lo sviluppo di un’applicazione per sistemi mobile (Iphone e Ipad) al fine di fornire uno strumento per la conoscenza della città storica in mobilità, attraverso la comparazione dello stato attuale con quello ricostruito virtualmente.

Integrative Musterbildung kranialer Strukturen

Form und Gestalt kraniofazialer Strukturen sind primär beeinflusst durch die inhärente Integration der unterschiedlichsten Funktionssysteme und externer selektiver Einflüsse. Die Variabilität der Schädel-Morphe ist ein Indikator für solche Einflussfaktoren und damit ein idealer Gegenstand für vergleichende Analysen morphogenetischer Formbildung. Zur Ermittlung morphologisch-adaptiver Trends und Muster wurden sowohl Hypothesen zur morphologischen Differenziertheit als auch zu Korrelationen zwischen modularen Schädelkompartimenten (fazial, neurokranial, basikranial) untersucht. Zusätzlich wurden aus Schichtröntgenaufnahmen (CT) virtuelle Modelle rekonstruiert, welche die Interpretation der statistischen Befunde unterstützen sollten. Zur Berechnung der Gestaltunterschiede wurden mittels eines mechanischen Gelenkarm-Messgerätes (MicroScribe-G2) max. 85 ektokraniale Messpunkte (Landmarks) bzw. dreidimensionale Koordinaten an ca. 520 Schädeln von fünf rezenten Gattungen der Überfamilie Hominoidea (Hylobates, Pongo, Gorilla, Pan und Homo) akquiriert. Aus dem Datensatz wurden geometrische Störfaktoren (Größe, Translation, Rotation) mathematisch eliminiert und die verbleibenden Residuale bzw. ‚Gestalt-Variablen‘ diversen multivariat-statistischen Verfahren unterzogen (Faktoren, Cluster-, Regressions- und Korrelationsanalysen sowie statistische Tests). Die angewandten Methoden erhalten die geometrische Information der Untersuchungsobjekte über alle Analyseschritte hinweg und werden unter der Bezeichnung „Geometric Morphometrics (GMM)“ als aktueller Ansatz der Morphometrie zusammengefasst. Für die unterschiedlichen Fragestellungen wurden spezifische Datensätze generiert. Es konnten diverse morphologische Trends und adaptive Muster mit Hilfe der Synthese statistischer Methoden und computer-basierter Rekonstruktionen aus den generierten Datensätzen ermittelt werden. Außerdem war es möglich, präzise zu rekonstruieren, welche kranialen Strukturen innerhalb der Stichprobe miteinander wechselwirken, einzigartige Variabilitäten repräsentieren oder eher homogen gestaltet sind. Die vorliegenden Befunde lassen erkennen, dass Fazial- und Neurokranium am stärksten miteinander korrelieren, während das Basikranium geringe Abhängigkeiten in Bezug auf Gesichts- oder Hirnschädelveränderungen zeigte. Das Basikranium erweist sich zudem bei den nicht-menschlichen Hominoidea und über alle Analysen hinweg als konservative und evolutiv-persistente Struktur mit dem geringsten Veränderungs-Potential. Juvenile Individuen zeigen eine hohe Affinität zueinander und zu Formen mit einem kleinem Gesichts- und großem Hirnschädel. Während das Kranium des rezenten Menschen primär von Enkephalisation und fazialer Retraktion (Orthognathisierung) dominiert ist und somit eine einzigartige Gestalt aufweist, zeigt sich der Kauapparat als maßgeblich formbildendes Kompartiment bei den nicht-menschlichen Formen. Die Verbindung von GMM mit den interaktiven Möglichkeiten computergenerierter Modelle erwies sich als valides Werkzeug zur Erfassung der aufgeworfenen Fragestellungen. Die Interpretation der Befunde ist durch massive Interkorrelationen der untersuchten Strukturen und der statistisch-mathematischen Prozeduren als hoch komplex zu kennzeichnen. Die Studie präsentiert einen innovativen Ansatz der modernen Morphometrie, welcher für zukünftige Untersuchungen im Bereich der kraniofazialen Gestaltanalyse ausgebaut werden könnte. Dabei verspricht die Verknüpfung mit ‚klassischen’ und modernen Zugängen (z. B. Molekularbiologie) gesteigerte Erkenntnismöglichkeiten für künftige morphometrische Fragestellungen.

A new 3D modelling paradigm for discrete model

Until few years ago, 3D modelling was a topic confined into a professional environment. Nowadays technological innovations, the 3D printer among all, have attracted novice users to this application field. This sudden breakthrough was not supported by adequate software solutions. The 3D editing tools currently available do not assist the non-expert user during the various stages of generation, interaction and manipulation of 3D virtual models. This is mainly due to the current paradigm that is largely supported by two-dimensional input/output devices and strongly affected by obvious geometrical constraints. We have identified three main phases that characterize the creation and management of 3D virtual models. We investigated these directions evaluating and simplifying the classic editing techniques in order to propose more natural and intuitive tools in a pure 3D modelling environment. In particular, we focused on freehand sketch-based modelling to create 3D virtual models, interaction and navigation in a 3D modelling environment and advanced editing tools for free-form deformation and objects composition. To pursuing these goals we wondered how new gesture-based interaction technologies can be successfully employed in a 3D modelling environments, how we could improve the depth perception and the interaction in 3D environments and which operations could be developed to simplify the classical virtual models editing paradigm. Our main aims were to propose a set of solutions with which a common user can realize an idea in a 3D virtual model, drawing in the air just as he would on paper. Moreover, we tried to use gestures and mid-air movements to explore and interact in 3D virtual environment, and we studied simple and effective 3D form transformations. The work was carried out adopting the discrete representation of the models, thanks to its intuitiveness, but especially because it is full of open challenges.

Automatic extraction of the mid-facial plane for cranio-maxillofacial surgery planning

Recently developed computer applications provide tools for planning cranio-maxillofacial interventions based on 3-dimensional (3D) virtual models of the patient's skull obtained from computed-tomography (CT) scans. Precise knowledge of the location of the mid-facial plane is important for the assessment of deformities and for planning reconstructive procedures. In this work, a new method is presented to automatically compute the mid-facial plane on the basis of a surface model of the facial skeleton obtained from CT. The method matches homologous surface areas selected by the user on the left and right facial side using an iterative closest point optimization. The symmetry plane which best approximates this matching transformation is then computed. This new automatic method was evaluated in an experimental study. The study included experienced and inexperienced clinicians defining the symmetry plane by a selection of landmarks. This manual definition was systematically compared with the definition resulting from the new automatic method: Quality of the symmetry planes was evaluated by their ability to match homologous areas of the face. Results show that the new automatic method is reliable and leads to significantly higher accuracy than the manual method when performed by inexperienced clinicians. In addition, the method performs equally well in difficult trauma situations, where key landmarks are unreliable or absent.

How can video analysis help laparoscopic surgeons?

Automatic analysis of minimally invasive surgical (MIS) video has the potential to drive new solutions that alleviate existing needs for safer surgeries: reproducible training programs, objective and transparent assessment systems and navigation tools to assist surgeons and improve patient safety. As an unobtrusive, always available source of information in the operating room (OR), this research proposes the use of surgical video for extracting useful information during surgical operations. Methodology proposed includes tools' tracking algorithm and 3D reconstruction of the surgical field. The motivation for these solutions is the augmentation of the laparoscopic view in order to provide orientation aids, optimal surgical path visualization, or preoperative virtual models overlay

Medida de características acústicas de la sala 3 de Kinépolis Madrid

Kinépolis Madrid es uno de los mayores complejos cinematográficos del mundo contando incluso con records Guinness como el del complejo cinematográfico con mayor número de butacas del mundo. Está compuesto por 25 salas con capacidades entre 220 y 996 espectadores. Todas estas salas están equipadas con las últimas tecnologías de sonido e imagen y están adecuadamente acondicionadas para que las características acústicas de las mismas sean óptimas; no obstante, en el complejo no disponen de información sobre estas características. El presente PFG tratará de medir algunos de estos parámetros acústicos como la claridad, la definición o la inteligibilidad de la sala, pero se prestará especial atención al tiempo de reverberación de la misma ya que es uno de los parámetros más significativos a la hora de caracterizar acústicamente una sala. En concreto, se trabajará sobre la sala número 3, con capacidad para 327 espectadores, lo que la convierte en una de las salas de medio tamaño del recinto. Por otro lado, además de medir las características acústicas de la sala, se medirán las dimensiones de la misma para, posteriormente, construir dos modelos virtuales de la misma. Uno de ellos será un modelo detallado, mientras que el otro será más simple. A partir de estos modelos, se realizarán simulaciones para obtener los mismos parámetros medidos en la sala real. Una vez se obtengan los parámetros acústicos de ambas maneras, se compararán las medidas entre sí, estudiando si las diferencias entre los medidos y los simulados superan ciertos umbrales que estimarán si los modelos creados por ordenador realmente pueden representar a la sala real, o no. Por último, se obtendrán conclusiones para saber cuál de los dos modelos creados se acerca más a las medidas reales, cómo realizar las simulaciones, qué tipos de señal utilizar en las medidas y qué parámetros tener en cuenta, para así facilitar el trabajo en futuras experiencias ahorrando tiempo. ABSTRACT. Kinepolis Madrid is one of the largest cinema complexes in the world, having won even a Guinness as the cinema complex with more seats in the world. It consists of 25 cinemas whose capacities are between 220 and 996 people. All these cinemas are fully equipped with the latest audio and video technologies and are appropriately conditioned for the optimal acoustic characteristics; nevertheless, the resort does not have information on these features. This PFG’s aim, is trying to measure some acoustic parameters such as clarity, definition or intelligibility of the room, but paying special attention to the reverberation time since, it is one of the most significant acoustic parameters to characterize a room. In particular, the study will be developed at the cinema number 3 with capacity for 327 spectators, which turns it into one of the rooms of average size of the enclosure. In addition to measuring the acoustic characteristics of the room, the dimensions of it will be also measured, to then build two virtual models of it. One will be a detailed model, while the other one, will be much simpler. After that, simulations from those models will be performed in order to obtain the same data measured at the real room. Once the acoustic parameters had been obtained in both ways, there will be a comparison of all the measures together, studying whether differences between the real measured data and simulated ones exceed an estimated limit. This comparison, will give information about whether the computer models created can really represent the real room or not. Finally, conclusions to know which of the two created models is more appropriate to use, how to perform the simulations, what types of signal should be used in the measurements and which parameters to take into account in order to facilitate and saving time in future experiences, will be drawn.

Modelo para la medición con máquinas de visión e iluminación episcópica mediante la aplicación de técnicas de resolución subpíxel y aproximación bayesiana

En esta tesis se desarrolla un modelo físico-matemático, original, que permite simular el comportamiento de las máquinas de visión, en particular las máquinas ópticas digitales, cuando reciben información a través de la luz reflejada por los mensurandos. El modelo desarrollado se lia aplicado para la determinación de los parámetros que intervienen en el proceso de caracterización de formas geométricas básicas, tales como líneas, círculos y elipses. También se analizan las fuentes de error que intervienen a lo largo de la cadena metrológica y se proponen modelos de estimación de las incertidumbres de medida a través un nuevo enfoque basado en estadística bayesiana y resolución subpíxel. La validez del modelo se ha comprobado por comparación de los resultados teóricos, obtenidos a partir de modelos virtuales y simulaciones informáticas, y los reales, obtenidos mediante la realización de medidas de diferentes mensurandos del ámbito electromecánico y de dimensiones submilimétricas. Utilizando el modelo propuesto, es posible caracterizar adecuadamente mensurandos a partir del filtrado, segmentación y tratamiento matemático de las imágenes. El estudio experimental y validación definitiva de los resultados se ha realizado en el Laboratorio de Metrología Dimensional de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería y Diseño Industrial de la Universidad Politécnica de Madrid. Los modelos desarrollados se han implementado sobre imágenes obtenidas con la máquina de visión marca TESA, modelo VISIO 300. Abstract In this PhD Thesis an original mathematic-physic model has been developed. It allows simulating the behaviour of the vision measuring machines, in particular the optical digital machines, where they receive information through the light reflected by the measurands. The developed model has been applied to determine the parameters involved in the process of characterization of basic geometrical features such as lines, circles and ellipses. The error sources involved along the metrological chain also are analyzed and new models for estimating measurement uncertainties through a new approach based on Bayesian statistics and subpixel resolution are proposed. The validity of the model has been verified by comparing the theoretical results obtained from virtual models and computer simulations, with actual ones, obtained by measuring of various measurands belonging to the electromechanical field and of submillimeter dimensions. Using the proposed model, it is possible to properly characterize measurands from filtering, segmentation and mathematical processing of images. The experimental study and final validation of the results has been carried out in the "Laboratorio de Metrología Dimensional" (Dimensional Metrology Laboratory) at the Escuela Técnica Superior de Ingeniería y Diseño Industrial (ETSIDI) (School of Engineering and Industrial Design) at Universidad Politécnica de Madrid (UPM). The developed models have been implemented on images obtained with the vision measuring machine of the brand TESA, model VISIO 300.

AVALIAÇÃO POR MEIO DE MODELOS VIRTUAIS TRIDIMENSIONAIS DAS DISTÂNCIAS INTERCANINOS E INTERMOLARES INFERIORES EM TRÊS MOMENTOS

O propósito desse estudo foi de avaliar a estabilidade do tratamento ortodôntico em três momentos distintos, por meio de mensuração das distâncias intercaninos e intermolares inferiores, utilizando, como ferramenta, modelos virtuais tridimensionais. Foram selecionados modelos de gesso da arcada inferior de 19 pacientes em três fases distintas: pré-tratamento (T1), pós-tratamento (T2) e mínimo de 5 anos pós-contenção (T3), totalizando 57 modelos, os quais foram digitalizados por meio do Scanner 3D SCANTEH ST500 (SCAN technology A/S, Dinamarca), para obtenção dos modelos virtuais tridimensionais. Nesses modelos virtuais tridimensionais foram selecionadas e mensuradas as distâncias entre as pontas de cúspide dos caninos, denominada distância intercaninos e pontas de cúspide mesiovestibulares dos primeiros molares, denominada distância intermolares, com o auxílio do programa Rapidform ( Inus Technology Inc,). Para a análise estatística, foi realizada a análise de variância de medidas repetidas, e realizadas comparações múltiplas de Bonferroni ao nível de significância de 5%. As distâncias intercaninos e intermolares, em média, diminuíram entre T1-T2 e continuaram diminuindo entre T2- T3. Após 4 semanas, 20% da amostra foi novamente mensurada para avaliação do erro do método, onde foram encontrados valores médios semelhantes aos encontrados na primeira mensuração. Nesse trabalho, utilizando-se modelos virtuais tridimensionais, nota-se que não há estabilidade durante e após o tratamento ortodôntico, no tocante às distâncias intercaninos e intermolares.

AVALIAÇÃO POR MEIO DE MODELOS VIRTUAIS TRIDIMENSIONAIS DAS DISTÂNCIAS INTERCANINOS E INTERMOLARES INFERIORES EM TRÊS MOMENTOS

O propósito desse estudo foi de avaliar a estabilidade do tratamento ortodôntico em três momentos distintos, por meio de mensuração das distâncias intercaninos e intermolares inferiores, utilizando, como ferramenta, modelos virtuais tridimensionais. Foram selecionados modelos de gesso da arcada inferior de 19 pacientes em três fases distintas: pré-tratamento (T1), pós-tratamento (T2) e mínimo de 5 anos pós-contenção (T3), totalizando 57 modelos, os quais foram digitalizados por meio do Scanner 3D SCANTEH ST500 (SCAN technology A/S, Dinamarca), para obtenção dos modelos virtuais tridimensionais. Nesses modelos virtuais tridimensionais foram selecionadas e mensuradas as distâncias entre as pontas de cúspide dos caninos, denominada distância intercaninos e pontas de cúspide mesiovestibulares dos primeiros molares, denominada distância intermolares, com o auxílio do programa Rapidform ( Inus Technology Inc,). Para a análise estatística, foi realizada a análise de variância de medidas repetidas, e realizadas comparações múltiplas de Bonferroni ao nível de significância de 5%. As distâncias intercaninos e intermolares, em média, diminuíram entre T1-T2 e continuaram diminuindo entre T2- T3. Após 4 semanas, 20% da amostra foi novamente mensurada para avaliação do erro do método, onde foram encontrados valores médios semelhantes aos encontrados na primeira mensuração. Nesse trabalho, utilizando-se modelos virtuais tridimensionais, nota-se que não há estabilidade durante e após o tratamento ortodôntico, no tocante às distâncias intercaninos e intermolares.

AVALIAÇÃO POR MEIO DE MODELOS VIRTUAIS TRIDIMENSIONAIS DAS DISTÂNCIAS INTERCANINOS E INTERMOLARES INFERIORES EM TRÊS MOMENTOS

O propósito desse estudo foi de avaliar a estabilidade do tratamento ortodôntico em três momentos distintos, por meio de mensuração das distâncias intercaninos e intermolares inferiores, utilizando, como ferramenta, modelos virtuais tridimensionais. Foram selecionados modelos de gesso da arcada inferior de 19 pacientes em três fases distintas: pré-tratamento (T1), pós-tratamento (T2) e mínimo de 5 anos pós-contenção (T3), totalizando 57 modelos, os quais foram digitalizados por meio do Scanner 3D SCANTEH ST500 (SCAN technology A/S, Dinamarca), para obtenção dos modelos virtuais tridimensionais. Nesses modelos virtuais tridimensionais foram selecionadas e mensuradas as distâncias entre as pontas de cúspide dos caninos, denominada distância intercaninos e pontas de cúspide mesiovestibulares dos primeiros molares, denominada distância intermolares, com o auxílio do programa Rapidform ( Inus Technology Inc,). Para a análise estatística, foi realizada a análise de variância de medidas repetidas, e realizadas comparações múltiplas de Bonferroni ao nível de significância de 5%. As distâncias intercaninos e intermolares, em média, diminuíram entre T1-T2 e continuaram diminuindo entre T2- T3. Após 4 semanas, 20% da amostra foi novamente mensurada para avaliação do erro do método, onde foram encontrados valores médios semelhantes aos encontrados na primeira mensuração. Nesse trabalho, utilizando-se modelos virtuais tridimensionais, nota-se que não há estabilidade durante e após o tratamento ortodôntico, no tocante às distâncias intercaninos e intermolares.