Detectores monolíticos y sensores compatibles con altos campos magnéticos para tomografía por emisión de positrones

Esta tesis recoje un trabajo experimental centrado en profundizar sobre el conocimiento de los bloques detectores monolíticos como alternativa a los detectores segmentados para tomografía por emisión de positrones (Positron Emission Tomography, PET). El trabajo llevado a cabo incluye el desarrollo, la caracterización, la puesta a punto y la evaluación de prototipos demostradores PET utilizando bloques monolíticos de ortosilicato de lutecio ytrio dopado con cerio (Cerium-Doped Lutetium Yttrium Orthosilicate, LYSO:Ce) usando sensores compatibles con altos campos magnéticos, tanto fotodiodos de avalancha (Avalanche Photodiodes, APDs) como fotomultiplicadores de silicio (Silicon Photomultipliers, SiPMs). Los prototipos implementados con APDs se construyeron para estudiar la viabilidad de un prototipo PET de alta sensibilidad previamente simulado, denominado BrainPET. En esta memoria se describe y caracteriza la electrónica frontal integrada utilizada en estos prototipos junto con la electrónica de lectura desarrollada específicamente para los mismos. Se muestran los montajes experimentales para la obtención de las imágenes tomográficas PET y para el entrenamiento de los algoritmos de red neuronal utilizados para la estimación de las posiciones de incidencia de los fotones γ sobre la superficie de los bloques monolíticos. Con el prototipo BrainPET se obtuvieron resultados satisfactorios de resolución energética (13 % FWHM), precisión espacial de los bloques monolíticos (~ 2 mm FWHM) y resolución espacial de la imagen PET de 1,5 - 1,7 mm FWHM. Además se demostró una capacidad resolutiva en la imagen PET de ~ 2 mm al adquirir simultáneamente imágenes de fuentes radiactivas separadas a distancias conocidas. Sin embargo, con este prototipo se detectaron también dos limitaciones importantes. En primer lugar, se constató una falta de flexibilidad a la hora de trabajar con un circuito integrado de aplicación específica (Application Specific Integrated Circuit, ASIC) cuyo diseño electrónico no era propio sino comercial, unido al elevado coste que requieren las modificaciones del diseño de un ASIC con tales características. Por otra parte, la caracterización final de la electrónica integrada del BrainPET mostró una resolución temporal con amplio margen de mejora (~ 13 ns FWHM). Tomando en cuenta estas limitaciones obtenidas con los prototipos BrainPET, junto con la evolución tecnológica hacia matrices de SiPM, el conocimiento adquirido con los bloques monolíticos se trasladó a la nueva tecnología de sensores disponible, los SiPMs. A su vez se inició una nueva estrategia para la electrónica frontal, con el ASIC FlexToT, un ASIC de diseño propio basado en un esquema de medida del tiempo sobre umbral (Time over Threshold, ToT), en donde la duración del pulso de salida es proporcional a la energía depositada. Una de las características más interesantes de este esquema es la posibilidad de manejar directamente señales de pulsos digitales, en lugar de procesar la amplitud de las señales analógicas. Con esta arquitectura electrónica se sustituyen los conversores analógicos digitales (Analog to Digital Converter, ADCs) por conversores de tiempo digitales (Time to Digital Converter, TDCs), pudiendo implementar éstos de forma sencilla en matrices de puertas programmable ‘in situ’ (Field Programmable Gate Array, FPGA), reduciendo con ello el consumo y la complejidad del diseño. Se construyó un nuevo prototipo demostrador FlexToT para validar dicho ASIC para bloques monolíticos o segmentados. Se ha llevado a cabo el diseño y caracterización de la electrónica frontal necesaria para la lectura del ASIC FlexToT, evaluando su linealidad y rango dinámico, el comportamiento frente a ruido así como la no linealidad diferencial obtenida con los TDCs implementados en la FPGA. Además, la electrónica presentada en este trabajo es capaz de trabajar con altas tasas de actividad y de discriminar diferentes centelleadores para aplicaciones phoswich. El ASIC FlexToT proporciona una excelente resolución temporal en coincidencia para los eventos correspondientes con el fotopico de 511 keV (128 ps FWHM), solventando las limitaciones de resolución temporal del prototipo BrainPET. Por otra parte, la resolución energética con bloques monolíticos leidos por ASICs FlexToT proporciona una resolución energética de 15,4 % FWHM a 511 keV. Finalmente, se obtuvieron buenos resultados en la calidad de la imagen PET y en la capacidad resolutiva del demostrador FlexToT, proporcionando resoluciones espaciales en el centro del FoV en torno a 1,4 mm FWHM. ABSTRACT This thesis is focused on the development of experimental activities used to deepen the knowledge of monolithic detector blocks as an alternative to segmented detectors for Positron Emission Tomography (PET). It includes the development, characterization, setting up, running and evaluation of PET demonstrator prototypes with monolithic detector blocks of Cerium-doped Lutetium Yttrium Orthosilicate (LYSO:Ce) using magnetically compatible sensors such as Avalanche Photodiodes (APDs) and Silicon Photomultipliers (SiPMs). The prototypes implemented with APDs were constructed to validate the viability of a high-sensitivity PET prototype that had previously been simulated, denominated BrainPET. This work describes and characterizes the integrated front-end electronics used in these prototypes, as well as the electronic readout system developed especially for them. It shows the experimental set-ups to obtain the tomographic PET images and to train neural networks algorithms used for position estimation of photons impinging on the surface of monolithic blocks. Using the BrainPET prototype, satisfactory energy resolution (13 % FWHM), spatial precision of monolithic blocks (~ 2 mm FWHM) and spatial resolution of the PET image (1.5 – 1.7 mm FWHM) in the center of the Field of View (FoV) were obtained. Moreover, we proved the imaging capabilities of this demonstrator with extended sources, considering the acquisition of two simultaneous sources of 1 mm diameter placed at known distances. However, some important limitations were also detected with the BrainPET prototype. In the first place, it was confirmed that there was a lack of flexibility working with an Application Specific Integrated Circuit (ASIC) whose electronic design was not own but commercial, along with the high cost required to modify an ASIC design with such features. Furthermore, the final characterization of the BrainPET ASIC showed a timing resolution with room for improvement (~ 13 ns FWHM). Taking into consideration the limitations obtained with the BrainPET prototype, along with the technological evolution in magnetically compatible devices, the knowledge acquired with the monolithic blocks were transferred to the new technology available, the SiPMs. Moreover, we opted for a new strategy in the front-end electronics, the FlexToT ASIC, an own design ASIC based on a Time over Threshold (ToT) scheme. One of the most interesting features underlying a ToT architecture is the encoding of the analog input signal amplitude information into the duration of the output signals, delivering directly digital pulses. The electronic architecture helps substitute the Analog to Digital Converters (ADCs) for Time to Digital Converters (TDCs), and they are easily implemented in Field Programmable Gate Arrays (FPGA), reducing the consumption and the complexity of the design. A new prototype demonstrator based on SiPMs was implemented to validate the FlexToT ASIC for monolithic or segmented blocks. The design and characterization of the necessary front-end electronic to read-out the signals from the ASIC was carried out by evaluating its linearity and dynamic range, its performance with an external noise signal, as well as the differential nonlinearity obtained with the TDCs implemented in the FPGA. Furthermore, the electronic presented in this work is capable of working at high count rates and discriminates different phoswich scintillators. The FlexToT ASIC provides an excellent coincidence time resolution for events that correspond to 511 keV photopeak (128 ps FWHM), resolving the limitations of the poor timing resolution of the BrainPET prototype. Furthermore, the energy resolution with monolithic blocks read by FlexToT ASICs provides an energy resolution of 15.4 % FWHM at 511 keV. Finally, good results were obtained in the quality of the PET image and the resolving power of the FlexToT demonstrator, providing spatial resolutions in the centre of the FoV at about 1.4 mm FWHM.

Modelos não lineares resultantes da soma de regressões lineares ponderadas por funções distribuição acumulada

Os controladores eletrônicos de pulverização visam minimizar a variação das taxas de insumos aplicadas no campo. Eles fazem parte de um sistema de controle, e permitem a compensação da variação de velocidade de deslocamento do pulverizador durante a operação. Há vários tipos de controladores eletrônicos de pulverização disponíveis no mercado e uma das formas de selecionar qual o mais eficiente nas mesmas condições, ou seja, em um mesmo sistema de controle, é quantificar o tempo de resposta do sistema para cada controlador específico. O objetivo desse trabalho foi estimar os tempos de resposta para mudanças de velocidade de um sistema eletrônico de pulverização via modelos de regressão não lineares, estes, resultantes da soma de regressões lineares ponderadas por funções distribuição acumulada. Os dados foram obtidos no Laboratório de Tecnologia de Aplicação, localizado no Departamento de Engenharia de Biossistemas da Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\", Universidade de São Paulo, no município de Piracicaba, São Paulo, Brasil. Os modelos utilizados foram o logístico e de Gompertz, que resultam de uma soma ponderada de duas regressões lineares constantes com peso dado pela função distribuição acumulada logística e Gumbell, respectivamente. Reparametrizações foram propostas para inclusão do tempo de resposta do sistema de controle nos modelos, com o objetivo de melhorar a interpretação e inferência estatística dos mesmos. Foi proposto também um modelo de regressão não linear difásico que resulta da soma ponderada de regressões lineares constantes com peso dado pela função distribuição acumulada Cauchy seno hiperbólico exponencial. Um estudo de simulação foi feito, utilizando a metodologia de Monte Carlo, para avaliar as estimativas de máxima verossimilhança dos parâmetros do modelo.

Impacto da vacinação contra rotavírus nas consultas de pronto-socorro e internações por doença diarreica aguda em crianças menores de cinco anos de idade

INTRODUÇÃO: A doença diarreica aguda é a segunda causa de morte em crianças abaixo de 5 anos de idade. No Brasil, entre 2003 e 2009, a diarreia aguda foi responsável por cerca de 100.000 internações por ano, e por 4% das mortes em crianças abaixo de 5 anos de idade. O rotavírus é a principal etiologia de diarreia aguda grave no mundo todo, sendo responsável por 40% das internações por diarreia aguda, e 29% de todas as mortes por diarreia aguda. A vacina monovalente (RV1) contra o rotavírus foi introduzida no Programa Nacional de Imunizações em 2006. OBJETIVOS: Verificar o impacto da vacina monovalente contra rotavírus nas consultas de pronto-socorro e internações por doença diarreica aguda em crianças menores de 5 anos de idade, verificar a positividade do exame \"pesquisa de rotavírus nas fezes\", e verificar a presença ao ausência de imunidade de rebanho. METODOLOGIA: Foi realizado um estudo ecológico retrospectivo no Hospital Universitário da Universidade de São Paulo. O período foi dividido em pré-vacina (2003 a 2005) e pós-vacina (2007 a 2009). Foram incluídas todas as crianças abaixo de 5 anos que passaram em consulta no pronto-socorro e verificado o diagnóstico do atendimento e internação através de registro eletrônico. Foram obtidas as taxas de consultas no pronto-socorro e internações por doença diarreica aguda, foram selecionadas as crianças não vacinadas para cálculo da imunidade de rebanho, e verificado se houve coleta do exame pesquisa de rotavírus nas fezes. A redução nas taxas foi obtida através da fórmula: redução (%) = (1 - odds ratio) x 100. RESULTADOS: No período pré-vacina a taxa de consultas por diarreia aguda foi de 85,8 consultas por 1.000 consultas gerais, no período pós vacina a taxa de consultas por diarreia aguda foi 80,9 por 1.000, e a redução foi 6% (IC 95%, 4% a 9%, p < 0,001), chegando a 40% (IC 95%, 36% a 44%, p<0,001) nos meses de maio e junho. A taxa de internação por diarreia aguda era 40,8 internações por 1.000 e caiu para 24,9 por 1.000, redução de 40% (IC 95%, 22% a 54%, p < 0,001), chegando a 82% (IC 95%, 62% a 92%, p < 0,001) nos meses de maio e junho. Nas crianças não vacinadas não houve redução na taxa de consultas de pronto-socorro (IC 95%, -4% a 5%, p=0,903), e não se pode afirmar se houve redução ou aumento das internações por diarreia aguda (IC 95%, -212% a 35%, p=0,381). Houve queda da positividade do exame pesquisa de rotavírus em 2009 (redução de 70%, IC 95%, 26% a 88%, p=0,007). CONCLUSÕES: Após a introdução da vacina contra rotavírus (RV1) houve uma redução de 6% nas consultas por diarreia aguda no pronto-socorro, de 40% nas internações por diarreia aguda e de 70% na positividade do exame pesquisa de rotavírus nas fezes. Não foi detectada imunidade de rebanho

Avaliação da influência de emoções na tomada de decisão de sistemas computacionais.

Este trabalho avalia a influência das emoções humanas expressas pela mímica da face na tomada de decisão de sistemas computacionais, com o objetivo de melhorar a experiência do usuário. Para isso, foram desenvolvidos três módulos: o primeiro trata-se de um sistema de computação assistiva - uma prancha de comunicação alternativa e ampliada em versão digital. O segundo módulo, aqui denominado Módulo Afetivo, trata-se de um sistema de computação afetiva que, por meio de Visão Computacional, capta a mímica da face do usuário e classifica seu estado emocional. Este segundo módulo foi implementado em duas etapas, as duas inspiradas no Sistema de Codificação de Ações Faciais (FACS), que identifica expressões faciais com base no sistema cognitivo humano. Na primeira etapa, o Módulo Afetivo realiza a inferência dos estados emocionais básicos: felicidade, surpresa, raiva, medo, tristeza, aversão e, ainda, o estado neutro. Segundo a maioria dos pesquisadores da área, as emoções básicas são inatas e universais, o que torna o módulo afetivo generalizável a qualquer população. Os testes realizados com o modelo proposto apresentaram resultados 10,9% acima dos resultados que usam metodologias semelhantes. Também foram realizadas análises de emoções espontâneas, e os resultados computacionais aproximam-se da taxa de acerto dos seres humanos. Na segunda etapa do desenvolvimento do Módulo Afetivo, o objetivo foi identificar expressões faciais que refletem a insatisfação ou a dificuldade de uma pessoa durante o uso de sistemas computacionais. Assim, o primeiro modelo do Módulo Afetivo foi ajustado para este fim. Por fim, foi desenvolvido um Módulo de Tomada de Decisão que recebe informações do Módulo Afetivo e faz intervenções no Sistema Computacional. Parâmetros como tamanho do ícone, arraste convertido em clique e velocidade de varredura são alterados em tempo real pelo Módulo de Tomada de Decisão no sistema computacional assistivo, de acordo com as informações geradas pelo Módulo Afetivo. Como o Módulo Afetivo não possui uma etapa de treinamento para inferência do estado emocional, foi proposto um algoritmo de face neutra para resolver o problema da inicialização com faces contendo emoções. Também foi proposto, neste trabalho, a divisão dos sinais faciais rápidos entre sinais de linha base (tique e outros ruídos na movimentação da face que não se tratam de sinais emocionais) e sinais emocionais. Os resultados dos Estudos de Caso realizados com os alunos da APAE de Presidente Prudente demonstraram que é possível melhorar a experiência do usuário, configurando um sistema computacional com informações emocionais expressas pela mímica da face.

The EU-Ukraine Action Plan on Visa Liberalisation: an assessment of Ukraine's readiness. OSW Commentary No. 45, 2011-01-17

The Action Plan on visas adopted during the recent EU-Ukraine summit is a success for Ukraine. It is the first time that Kyiv has succeeded in obtaining a definition of the conditions and criteria whose fulfilment will enable Ukraine to apply for the lifting of EU visas for its citizens. Ukraine's strong point has been its political will; the lifting of this visa regime has been a priority for all Ukrainian governments since 2005. Since Viktor Yanukovych became president, Ukraine has adopted or prepared key legal acts that brought it nearer to European standards in the area of border and migration management. One of Kyiv's strengths is also its relatively well reformed and efficiently managed border service. Moreover, illegal transit migration via Ukraine is decreasing, and fewer Ukrainians are trying to enter or stay in the EU illegally. Also, Kyiv has efficiently implemented the EU-Ukraine readmission agreement. The hardest task for Ukraine will be to meet the EU’s expectations concerning values, the condition of Ukrainian democracy, and the rule of law. Corruption remains the main barrier to Ukraine's development and modernisation; the courts are weak and the judicial system inefficient. The main undertaking of the new migration service that is being formed at the moment will be to create a civil system of registration, monitoring and regulating the stays of foreign nationals. This may prove difficult, as the supervisory authority (the Ministry of the Interior) remains an unreformed, police-type bureaucratic institution. Ukraine is lagging behind countries such as Russia, Belarus and Moldova when it comes to the introduction of biometric documents. Another problem is the lack of an electronic information system on foreign nationals, visas and border crossings which would be accessible to all the relevant services and institutions. For these reasons, the complete abolition of visas seems to be a longterm perspective, especially considering that many EU countries, which themselves are faced with the problem of migrants’ integration, are rather sceptical about the further liberalisation of movement of people with their eastern neighbours. In the immediate future, if Ukraine meets some of the requirements set by the EU, it will be able to seek the extension of the visa facilitations that have been in operation since 2008.

The seeds of artificial intelligence : SUMEX-AIM /

"March 1980."

LINDA (Line Drawing Analyzer) /

Originally presented as the author's thesis, University of Illinois at Urbana-Champaign.

Illiac III reference manual.

"C00-2118-0005" (v. 1)

An implicit enumeration program for zero-one integer programming -- ILLIP-2 /

Thesis (M.S.)--Illinois.

The DRAGON users' manual by Peter Watterberg, Virginia Lo.

Bibliography: p. 35.

Hydraulic analysis of box culverts.

Errata sheet inserted.

Flood record compilation and frequency plot.

Cover title.: Electronic computer program for flood record compilation and frequency plot (BPR program HY-5) Developed by: U. S. Dept. of Commerce, Bureau of Public Roads.

Analysis of stroke patients' and carers' reading ability and the content and design of written materials: Recommendations for improving written stroke information

Objective: This study (a) evaluated the reading ability of patients following stroke and their carers and the reading level and content and design characteristics of the written information provided to them, (b) explored the influence of sociodemographic and clinical characteristics on patients' reading ability, and (c) described an education package that provides well-designed information tailored to patients' and carers' informational needs. Methods: Fifty-seven patients and 12 carers were interviewed about their informational needs in an acute stroke unit. Their reading ability was assessed using the Rapid Estimate of Adult Literacy in Medicine (REALM). The written information provided to them in the acute stroke unit was analysed using the SMOG readability formula and the Suitability Assessment of Materials (SAM). Results: Thirteen (22.8%) patients and 5 (41.7%) carers had received written stroke information. The mean reading level of materials analysed was 11th grade while patients read at a mean of 7-8th grade. Most materials (89%) scored as only adequate in content and design. Patients with combined aphasia read significantly lower (4-6th grade) than other patients (p = 0.001). Conclusion: Only a small proportion of patients and carers received written materials about stroke and the readability level and content and design characteristics of most materials required improvement. Practice implications: When developing and distributing written materials about stroke, health professionals should consider the reading ability and informational needs of the recipients, and the reading level and content and design characteristics of the written materials. A computer system can be used to generate written materials tailored to the informational needs and literacy skills of patients and carers. (c) 2005 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Fitness assessment of document model

Document classification is a supervised machine learning process, where predefined category labels are assigned to documents based on the hypothesis derived from training set of labelled documents. Documents cannot be directly interpreted by a computer system unless they have been modelled as a collection of computable features. Rogati and Yang [M. Rogati and Y. Yang, Resource selection for domain-specific cross-lingual IR, in SIGIR 2004: Proceedings of the 27th annual international conference on Research and Development in Information Retrieval, ACM Press, Sheffied: United Kingdom, pp. 154-161.] pointed out that the effectiveness of document classification system may vary in different domains. This implies that the quality of document model contributes to the effectiveness of document classification. Conventionally, model evaluation is accomplished by comparing the effectiveness scores of classifiers on model candidates. However, this kind of evaluation methods may encounter either under-fitting or over-fitting problems, because the effectiveness scores are restricted by the learning capacities of classifiers. We propose a model fitness evaluation method to determine whether a model is sufficient to distinguish positive and negative instances while still competent to provide satisfactory effectiveness with a small feature subset. Our experiments demonstrated how the fitness of models are assessed. The results of our work contribute to the researches of feature selection, dimensionality reduction and document classification.

INFLUÊNCIA DA COMUNICAÇÃO POLÍTICA NO SISTEMA DE VOTAÇÃO ELETRÔNICO BRASILEIRO

A velocidade da informação e do conhecimento instaurou na sociedade contemporânea uma constante busca pela melhoria dos processos informacionais, com vistas a garantir maior rapidez nos processamentos e resultados. No universo público, as exigências caminham de modo similar, sob o olhar do eleitor cidadão, portanto, a proposta da pesquisa é promover um panorama do sistema eletrônico de votação brasileiro, mais precisamente a Urna Eletrônica e transitar desde a concepção do projeto nos idos da década de 90 até o momento atual, apontando um olhar científico para as ações comunicacionais do Tribunal Superior Eleitoral (TSE), no sentido de promover campanhas publicitárias para fomentar a conscientização do sistema informatizado de voto pelos eleitores, supostamente mais rápido e eficiente. A pesquisa utiliza para fins descritivos múltiplas visões da comunicação da urna: por intermédio do órgão mantenedor, os políticos, diretamente envolvidos no pleito competitivo e os consultores políticos, atuantes nas estratégias de bastidores das campanhas eleitorais. Essa diversidade de visões e posições acerca da credibilidade do sistema busca propiciar a pesquisa um caráter de macro compreensão dos impactos de um sistema informatizado em um ambiente democrático.(AU)