Estudo numérico sobre o reforço de pilares de betão armado reforçados com cantoneiras e presilhas metálicas. Análise paramétrica.

A presente comunicação descreve o estudo paramétrico desenvolvido com base no método dos elementos finitos (MEF) para analisar a influência de factores geométricos e mecânicos no comportamento à flexo-compressão de pilares de betão armado (BA) reforçados com cantoneiras e presilhas de aço (steel caging). Com base num modelo de elementos finitos 3D, levou-se a cabo um estudo numérico sobre a influência de vários fatores no comportamento à flexo-compressão de pilares BA. Esses factores são: a dimensão dos pilares, a dimensão dos elementos que formam o reforço (cantoneiras e presilhas) e as propriedades mecânicas dos materiais constituintes do pilar de betão armado e do reforço (cantoneiras e presilhas de aço).

Análise experimental e numérica da conexão aço-betão leve realizada com pernos de cabeça

O presente trabalho procura abordar a modelação numérica da conexão entre o perfil metálico e a laje de betão, quando se utilizam conectores do tipo perno e betão leve. Utilizam se elementos finitos de volume para definir todos os elementos presentes na ligação, recorrendo ao software ATENA 3D. A partir dos modelos desenvolvidos procura-se avaliar quais os parâmetros relevantes para o comportamento da conexão aço betão leve. Recorre-se a resultados de ensaios de tipo push out anteriormente realizados na Universidade do Minho para validar os modelos numéricos desenvolvidos.

Comparação dosimétrica de dois sistemas de planeamento de tratamento em radioterapia conformacional 3D

Dissertação de mestrado em Biofísica e Bionanossistemas

Evaluating biomaterial-and microfluidic-based 3D tumor models

Cancer is a major cause of morbidity and mortality worldwide, with a disease burden estimated to increase in the coming decades. Disease heterogeneity and limited information on cancer biology and disease mechanisms are aspects that 2D cell cultures fail to address. We review the current "state-of-the-art" in 3D Tissue Engineering (TE) models developed for and used in cancer research. Scaffold-based TE models and microfluidics, are assessed for their potential to fill the gap between 2D models and clinical application. Recent advances in combining the principles of 3D TE models and microfluidics are discussed, with a special focus on biomaterials and the most promising chip-based 3D models.

Estudo numérico sobre o reforço de pilares de betão armado com cantoneiras e presilhas metálicas: análise paramétrica e modelo de cálculo

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

O género na construção de personagens 3D: do binário ao fluído

Relatório de estágio de mestrado em Média Interativos

Fração de ejeção e volumes do ventrículo esquerdo medidos com eco 3D e com tomografia ultra-rápida

FUNDAMENTO: O ecocardiograma tridimensional em tempo real (ECO 3D) e a tomografia computadorizada ultra-rápida (CT) são dois novos métodos de análise da fração de ejeção e dos volumes do VE. OBJETIVO: Comparar as medidas da FEVE e dos volumes do VE aferidos pelo ECO 3D e pela CT ultra-rápida. MÉTODOS: Foram estudados pelo ECO 3D e pela CT ultra-rápida de 64 cortes, 39 pacientes consecutivos (27 homens, média etária de 57±12 anos). Foram analisados: FEVE e volumes do VE. Análise estatística: coeficiente de correlação (r: Pearson), teste de Bland & Altman, teste de regressão linear, 95 % IC, p<0,05. RESULTADOS: Medidas do ECO 3D: a FEVE variou de 56,1 a 78,6 (65,5±5,58)%; volume diastólico final variou de 49,6 a 178,2 (87±27,8)ml; volume sistólico final variou de 11,4 a 78 (33,1±13,6)ml. Medidas da CT: a FEVE variou de 53 a 86 (67,8±7,78)%; volume diastólico final variou de 51 a 186 (106,5±30,3) ml; volume sistólico final variou de 7 a 72 (35,5±13,4)ml. As correlações entre ECO 3D e CT foram: FEVE (r: 0,7888, p<0,0001, 95% IC 0,6301 a 0,8843); volume diastólico final (r: 0,7695, p<0,0001, 95% IC 0,5995 a 0,8730); volume sistólico final (r: 0,8119, p<0,0001, 95% IC 0,6673 a 0,8975). CONCLUSÃO: Nesta série, foi observada boa correlação entre as medidas da FEVE e entre os volumes ventriculares aferidos pelo ECO3D e pela CT ultra-rápida de 64 cortes.

Estudo piloto com Eco 3D das modificações geométricas do VE após infarto do miocárdio

FUNDAMENTO: Remodelamento ventricular esquerdo (RVE) após IAM caracteriza fator de mau prognóstico. Há pouca informação na literatura sobre o RVE analisado com ecocardiografia tridimensional (ECO 3D) OBJETIVO: Analisar com ECO 3D as modificações geométricas e volumétricas do ventrículo esquerdo (VE) seis meses após IAM em pacientes submetidos a tratamento primário percutâneo. MÉTODOS: Estudo prospectivo com ECO 3D de 21 indivíduos (16 homens, 56 ± 12 anos), acometidos por IAM com elevação do segmento ST. Foi feita a análise morfofuncional (VE) com ECO 3D (volumes, FEVE, índice de esfericidade 3D) até sete dias e seis meses após o IAM. RVE foi considerado para aumento > 15% do volume diastólico final do VE (VDFVE) após seis meses do IAM, comparado ao VDFVE até sete dias do evento. RESULTADOS: Oito (38%) pacientes apresentaram RVE. Medidas ecocardiográficas (n = 21 pacientes): I- até sete dias do IAM: 1- VDFVE: 92,3 ± 22,3 mL; 2- FEVE: 0,51 ± 0,01; 3- índice de esfericidade: 0,38 ± 0,05; II- após seis meses: 1- VDFVE: 107,3 ± 26,8 mL; 2- FEVE: 0,59 ± 0,01; 3- índice de esfericidade: 0,31 ± 0,05. Coeficiente de correlação (r) entre índice de esfericidade até sete dias do IAM e VDFVE aos seis meses (n = 8) após o IAM: r: 0,74, p = 0,0007; (r) entre índice de esfericidade após seis meses do IAM e VDFVE aos seis meses do IAM: r: 0,85, p < 0,0001. CONCLUSÃO: Nesta série, foi observado RVE em 38% dos pacientes seis meses após IAM. O índice de esfericidade tridimensional foi associado à ocorrência de RVE.

A Comparison of Radiation Dose Between Standard and 3D Angiography in Congenital Heart Disease

Background: The use of three-dimensional rotational angiography (3D-RA) to assess patients with congenital heart diseases appears to be a promising technique despite the scarce literature available. Objectives: The objective of this study was to describe our initial experience with 3D-RA and to compare its radiation dose to that of standard two-dimensional angiography (2D-SA). Methods: Between September 2011 and April 2012, 18 patients underwent simultaneous 3D-RA and 2D-SA during diagnostic cardiac catheterization. Radiation dose was assessed using the dose-area-product (DAP). Results: The median patient age and weight were 12.5 years and 47.5 Kg, respectively. The median DAP of each 3D-RA acquisition was 1093µGy.m2 and 190µGy.m2 for each 2D-SA acquisition (p<0.01). In patients weighing more than 45Kg (n=7), this difference was attenuated but still significant (1525 µGy.m2 vs.413µGy.m2, p=0.01). No difference was found between one 3D-RA and three 2D-SA (1525µGy.m2 vs.1238 µGy.m2, p = 0.575) in this population. This difference was significantly higher in patients weighing less than 45Kg (n=9) (713µGy.m2 vs.81µGy.m2, P = 0.008), even when comparing one 3D-RA with three 2D-SA (242µGy.m2, respectively, p<0.008). 3D-RA was extremely useful for the assessment of conduits of univentricular hearts, tortuous branches of the pulmonary artery, and aorta relative to 2D-SA acquisitions. Conclusions: The radiation dose of 3D-RA used in our institution was higher than those previously reported in the literature and this difference was more evident in children. This type of assessment is of paramount importance when starting to perform 3D-RA.

Variação morfométrica em Bothropoides jararaca (Serpentes, Viperidae) no Rio Grande do Sul

Apesar de machos e fêmeas de serpentes nascerem com o mesmo tamanho, as taxas de crescimento e a idade da maturação sexual podem ser diferentes, determinando dimorfismo sexual em estágios posteriores da vida. Avaliamos a ocorrência de variação morfométrica sexual e ontogenética em Bothropoides jararaca (Wied, 1824), explorando as relações entre tamanho corporal e amadurecimento sexual através de 14 variáveis morfométricas. Foram analisados 142 espécimes provenientes do estado do Rio Grande do Sul, sul do Brasil. Os dados morfométricos - comprimento da cabeça, rostro-cloacal, da cauda, comprimento total; largura da cabeça, ocular, nasal, loreal, da cauda; distância ocular-nasal, ocular-loreal, loreal-nasal, ventral-sinfisal e rostral-labial - e comprimento/diâmetro dos folículos ovarianos, foram tomados em milímetros, através de régua simples e paquímetro analógico de precisão 0,05 mm. A determinação sexual foi realizada por inspeção das gônadas. A classificação etária foi associada à maturidade sexual. Para as análises estatísticas foram utilizadas análises de variância (ANOVA) com teste de Tukey post hoc, regressão linear e análise discriminante canônica (ADC). A maioria das medidas indicou dimorfismo sexual (ANOVA, P<0,05) apenas em adultos (Tukey, P<0,05). As análises de regressão mostram que o comprimento rostro-cloacal explica o comportamento das demais variáveis (P<0,001) e que em todas as medidas as fêmeas crescem mais que os machos. A ADC foi exitosa em separar as classes sexuais e etárias, apresentando significado biológico, considerando 79,2% dos casos como corretamente classificados.

Self-Navigation with Compressed Sensing for 2D Translational Motion Correction in Free-Breathing Coronary MRI: A Feasibility Study.

PURPOSE: Respiratory motion correction remains a challenge in coronary magnetic resonance imaging (MRI) and current techniques, such as navigator gating, suffer from sub-optimal scan efficiency and ease-of-use. To overcome these limitations, an image-based self-navigation technique is proposed that uses "sub-images" and compressed sensing (CS) to obtain translational motion correction in 2D. The method was preliminarily implemented as a 2D technique and tested for feasibility for targeted coronary imaging. METHODS: During a 2D segmented radial k-space data acquisition, heavily undersampled sub-images were reconstructed from the readouts collected during each cardiac cycle. These sub-images may then be used for respiratory self-navigation. Alternatively, a CS reconstruction may be used to create these sub-images, so as to partially compensate for the heavy undersampling. Both approaches were quantitatively assessed using simulations and in vivo studies, and the resulting self-navigation strategies were then compared to conventional navigator gating. RESULTS: Sub-images reconstructed using CS showed a lower artifact level than sub-images reconstructed without CS. As a result, the final image quality was significantly better when using CS-assisted self-navigation as opposed to the non-CS approach. Moreover, while both self-navigation techniques led to a 69% scan time reduction (as compared to navigator gating), there was no significant difference in image quality between the CS-assisted self-navigation technique and conventional navigator gating, despite the significant decrease in scan time. CONCLUSIONS: CS-assisted self-navigation using 2D translational motion correction demonstrated feasibility of producing coronary MRA data with image quality comparable to that obtained with conventional navigator gating, and does so without the use of additional acquisitions or motion modeling, while still allowing for 100% scan efficiency and an improved ease-of-use. In conclusion, compressed sensing may become a critical adjunct for 2D translational motion correction in free-breathing cardiac imaging with high spatial resolution. An expansion to modern 3D approaches is now warranted.

Mòdul de visualització 3D d’ ajuda al diagnòstic de les neoplàsies rectals

El diagnòstic mitjançant la imatge mèdica s’ha convertit en una eina fonamental en la pràctica clínica, permet entre altres coses, reconstruir a partir d’un conjunt d’imatges 2D, obtingudes a partir d’aparells de captació, qualsevol part de l’organisme d’un pacient i representar-lo en un model 3D. Sobre aquest model 3D poden realitzar-se diferents operacions que faciliten el diagnòstic i la presa de decisions als especialistes. El projecte que es presenta forma part del desenvolupament de la plataforma informàtica de visualització i tractament de dades mèdiques, anomenada Starviewer, que desenvolupen conjuntament el laboratori de Gràfics i Imatge (GiLab) de la Universitat de Girona i l’ Institut de Diagnòstic per la Imatge (IDI) de l’Hospital Josep Trueta de Girona. En particular, en aquest projecte es centra en el diagnòstic del càncer colorectal i el desenvolupament de mètodes i tècniques de suport al seu diagnòstic. Els dos punts claus en el tractament d’aqueta patologia són: la detecció de les lesions I l’estudi de l’evolució d’aquestes lesions, una vegada s’ha iniciat el tractament tumoral. L’objectiu principal d’aquest projecte és implementar i integrar en la plataforma Starviewer les tècniques de visualització i processament de dades necessàries per donar suport als especialistes en el diagnòstic de les lesions del colon. Donada la dificultat en el processament de les dades reals del budell ens proposem: dissenyar i implementar un sistema per crear models sintètics del budell; estudiar, implementar i avaluar les tècniques de processament d’imatge que calen per segmentar lesions de budell; dissenyar i implementar un sistema d’exploració del budell iintegrar de tots els mòduls implementats en la plataforma starviewer

Coronary MR imaging using free-breathing 3D steady-state free precession with radial k-space sampling.

PURPOSE: To investigate the potential of free-breathing 3D steady-state free precession (SSFP) imaging with radial k-space sampling for coronary MR-angiography (MRA), coronary projection MR-angiography and coronary vessel wall imaging. MATERIALS AND METHODS: A navigator-gated free-breathing T2-prepared 3D SSFP sequence (TR = 6.1 ms, TE = 3.0 ms, flip angle = 120 degrees, field-of-view = 360 mm(2)) with radial k-space sampling (384 radials) was implemented for coronary MRA. For projection coronary MRA, this sequence was combined with a 2D selective aortic spin tagging pulse. Coronary vessel wall imaging was performed using a high-resolution inversion-recovery black-blood 3D radial SSFP sequence (384 radials, TR = 5.3 ms, TE = 2.7 ms, flip angle = 55 degrees, reconstructed resolution 0.35 x 0.35 x 1.2 mm(3)) and a local re-inversion pulse. Six healthy volunteers (two for each sequence) were investigated. Motion artifact level was assessed by two radiologists. Results: In coronary MRA, the coronary lumen was displayed with a high signal and high contrast to the surrounding lumen. Projection coronary MRA demonstrated selective visualization of the coronary lumen while surrounding tissue was almost completely suppressed. In coronary vessel wall imaging, the vessel wall was displayed with a high signal when compared to the blood pool and the surrounding tissue. No visible motion artifacts were seen. Conclusion: 3D radial SSFP imaging enables coronary MRA, coronary projection MRA and coronary vessel wall imaging with a low motion artifact level.

Temporal SNR characteristics in segmented 3D-EPI at 7T.

Three-dimensional segmented echo planar imaging (3D-EPI) is a promising approach for high-resolution functional magnetic resonance imaging, as it provides an increased signal-to-noise ratio (SNR) at similar temporal resolution to traditional multislice 2D-EPI readouts. Recently, the 3D-EPI technique has become more frequently used and it is important to better understand its implications for fMRI. In this study, the temporal SNR characteristics of 3D-EPI with varying numbers of segments are studied. It is shown that, in humans, the temporal variance increases with the number of segments used to form the EPI acquisition and that for segmented acquisitions, the maximum available temporal SNR is reduced compared to single shot acquisitions. This reduction with increased segmentation is not found in phantom data and thus likely due to physiological processes. When operating in the thermal noise dominated regime, fMRI experiments with a motor task revealed that the 3D variant outperforms the 2D-EPI in terms of temporal SNR and sensitivity to detect activated brain regions. Thus, the theoretical SNR advantage of a segmented 3D-EPI sequence for fMRI only exists in a low SNR situation. However, other advantages of 3D-EPI, such as the application of parallel imaging techniques in two dimensions and the low specific absorption rate requirements, may encourage the use of the 3D-EPI sequence for fMRI in situations with higher SNR.

Estudi i implementació d’un mètode de reconstrucció 3D basat en SfM i registre de vistes 3D parcials

Aquest projecte es basarà en reconstruir una imatge 3D gran a partir d’una seqüència d’imatges 2D capturades per una càmera. Ens centrem en l’estudi de les bases matemàtiques de la visió per computador així com en diferents mètodes emprats en la reconstrucció 3D d’imatges. Per portar a terme aquest estudi s’utilitza la plataforma de desenvolupament MatLab ja que permet tractar operacions matemàtiques, imatges i matrius de gran tamany amb molta senzillesa, rapidesa i eficiència, per aquesta raó s’usa en moltes recerques sobre aquest tema. El projecte aprofundeix en el tema descrit anteriorment estudiant i implementant un mètode que consisteix en aplicar Structure From Motion (SFM) a pocs frames seguits obtinguts d’una seqüència d’imatges 2D per crear una reconstrucció 3D. Quan s’han creat dues reconstruccions 3D consecutives i fent servir un frame com a mínim en comú entre elles, s’aplica un mètode de registre d’estructures 3D, l’Iterative Closest Point (ICP), per crear una reconstrucció 3D més gran a través d’unir les diferents reconstruccions obtingudes a partir de SfM. El mètode consisteix en anar repetint aquestes operacions fins al final dels frames per poder aconseguir una reconstrucció 3D més gran que les petites imatges que s’aconsegueixen a través de SfM. A la Figura 1 es pot veure un esquema del procés que es segueix. Per avaluar el comportament del mètode, utilitzem un conjunt de seqüències sintètiques i un conjunt de seqüències reals obtingudes a partir d’una càmera. L’objectiu final d’aquest projecte és construir una nova toolbox de MatLab amb tots els mètodes per crear reconstruccions 3D grans per tal que sigui possible tractar amb facilitat aquest problema i seguir-lo desenvolupant en un futur