Aplicação web para tratamento estatístico de dados de teste

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Data analytics in the cloud with flexible mapreduced workflows

Data analytic applications are characterized by large data sets that are subject to a series of processing phases. Some of these phases are executed sequentially but others can be executed concurrently or in parallel on clusters, grids or clouds. The MapReduce programming model has been applied to process large data sets in cluster and cloud environments. For developing an application using MapReduce there is a need to install/configure/access specific frameworks such as Apache Hadoop or Elastic MapReduce in Amazon Cloud. It would be desirable to provide more flexibility in adjusting such configurations according to the application characteristics. Furthermore the composition of the multiple phases of a data analytic application requires the specification of all the phases and their orchestration. The original MapReduce model and environment lacks flexible support for such configuration and composition. Recognizing that scientific workflows have been successfully applied to modeling complex applications, this paper describes our experiments on implementing MapReduce as subworkflows in the AWARD framework (Autonomic Workflow Activities Reconfigurable and Dynamic). A text mining data analytic application is modeled as a complex workflow with multiple phases, where individual workflow nodes support MapReduce computations. As in typical MapReduce environments, the end user only needs to define the application algorithms for input data processing and for the map and reduce functions. In the paper we present experimental results when using the AWARD framework to execute MapReduce workflows deployed over multiple Amazon EC2 (Elastic Compute Cloud) instances.

Consumo inteligente de energia elétrica

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Redes de Comunicação e Multimédia

Integrated Management of IaaS Resources

This paper proposes and reports the development of an open source solution for the integrated management of Infrastructure as a Service (IaaS) cloud computing resources, through the use of a common API taxonomy, to incorporate open source and proprietary platforms. This research included two surveys on open source IaaS platforms (OpenNebula, OpenStack and CloudStack) and a proprietary platform (Parallels Automation for Cloud Infrastructure - PACI) as well as on IaaS abstraction solutions (jClouds, Libcloud and Deltacloud), followed by a thorough comparison to determine the best approach. The adopted implementation reuses the Apache Deltacloud open source abstraction framework, which relies on the development of software driver modules to interface with different IaaS platforms, and involved the development of a new Deltacloud driver for PACI. The resulting interoperable solution successfully incorporates OpenNebula, OpenStack (reuses pre-existing drivers) and PACI (includes the developed Deltacloud PACI driver) nodes and provides a Web dashboard and a Representational State Transfer (REST) interface library. The results of the exchanged data payload and time response tests performed are presented and discussed. The conclusions show that open source abstraction tools like Deltacloud allow the modular and integrated management of IaaS platforms (open source and proprietary), introduce relevant time and negligible data overheads and, as a result, can be adopted by Small and Medium-sized Enterprise (SME) cloud providers to circumvent the vendor lock-in problem whenever service response time is not critical.

The web feature service: transaction standard: an example of prototype implementation

Trabalho de Projecto apresentado como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Ciência e Sistemas de Informação Geográfica

Integrated Management of Cloud Computing Resources

Lunacloud is a cloud service provider with offices in Portugal, Spain, France and UK that focus on delivering reliable, elastic and low cost cloud Infrastructure as a Service (IaaS) solutions. The company currently relies on a proprietary IaaS platform - the Parallels Automation for Cloud Infrastructure (PACI) - and wishes to expand and integrate other IaaS solutions seamlessly, namely open source solutions. This is the challenge addressed in this thesis. This proposal, which was fostered by Eurocloud Portugal Association, contributes to the promotion of interoperability and standardisation in Cloud Computing. The goal is to investigate, propose and develop an interoperable open source solution with standard interfaces for the integrated management of IaaS Cloud Computing resources based on new as well as existing abstraction libraries or frameworks. The solution should provide bothWeb and application programming interfaces. The research conducted consisted of two surveys covering existing open source IaaS platforms and PACI (features and API) and open source IaaS abstraction solutions. The first study was focussed on the characteristics of most popular open source IaaS platforms, namely OpenNebula, OpenStack, CloudStack and Eucalyptus, as well as PACI and included a thorough inventory of the provided Application Programming Interfaces (API), i.e., offered operations, followed by a comparison of these platforms in order to establish their similarities and dissimilarities. The second study on existing open source interoperability solutions included the analysis of existing abstraction libraries and frameworks and their comparison. The approach proposed and adopted, which was supported on the conclusions of the carried surveys, reuses an existing open source abstraction solution – the Apache Deltacloud framework. Deltacloud relies on the development of software driver modules to interface with different IaaS platforms, officially provides and supports drivers to sixteen IaaS platform, including OpenNebula and OpenStack, and allows the development of new provider drivers. The latter functionality was used to develop a new Deltacloud driver for PACI. Furthermore, Deltacloud provides a Web dashboard and REpresentational State Transfer (REST) API interfaces. To evaluate the adopted solution, a test bed integrating OpenNebula, Open- Stack and PACI nodes was assembled and deployed. The tests conducted involved time elapsed and data payload measurements via the Deltacloud framework as well as via the pre-existing IaaS platform API. The Deltacloud framework behaved as expected, i.e., introduced additional delays, but no substantial overheads. Both the Web and the REST interfaces were tested and showed identical measurements. The developed interoperable solution for the seamless integration and provision of IaaS resources from PACI, OpenNebula and OpenStack IaaS platforms fulfils the specified requirements, i.e., provides Lunacloud with the ability to expand the range of adopted IaaS platforms and offers a Web dashboard and REST API for the integrated management. The contributions of this work include the surveys and comparisons made, the selection of the abstraction framework and, last, but not the least, the PACI driver developed.

Doentes Cirúrgicos e Politraumatizados numa Unidade de Cuidados Intensivos Médica

OBJECTIVE: to characterize and to assess in terms of severity the surgical and trauma patients admitted to a medical intensive care unit (ICU). DESIGN: retrospective study base on clinical records and the ICU computerized database. SETTING: the medical ICU of a tertiary hospital. RESULTS: of the 2468 patients admitted to the ICU in 1989, 289 (11.7%) were surgical or trauma ones. The more frequent reasons for admission were: the need for mechanical ventilation, metabolic problems, and depression of consciousness. Of these 289 patients, 48.1% required mechanical ventilation, 14.9 hemodialysis; 4.8% had a pulmonary artery catheter inserted. Mean APACHE II, TISS and MOF scores were high (20.09 +/- 9.29, 24.17 +/- 11.45 and 5.4 +/- 3.59); they were determined in 79.2, 88.2 and 43.9% of patients respectively. Both APACHE and TISS scores were correlated with mortality. When compared with medical patients, surgical/trauma ones although younger (52.9 +/- 20.7 years versus 55.9 +/- 20.2, p = 0.00152), had a longer mean stay in the ICU (7.63 +/- 12.7 days v. 3.64 +/- 7.61, p = 0.0001), and a higher mortality (also in the ICU) (28.7 v. 16.7, p = 0.0005. COMMENTS: these are seriously ill patients, who are frequently referred to the ICU in late stages of clinical evolution. We propose they should be closely followed, from the earliest possible stage, by medical-surgical teams, in order to benefit from a multidisciplinary approach.

Concepção e implementação de um Websig no Parque Nacional da Gorongosa usando software de código aberto livre

Trabalho de projecto apresentado como requisito parcial para a obtenção do grau de mestre em Ciência e Sistemas de Informação Geográfica

Routine Transthoracic Echocardiography in a General Intensive Care Unit: an 18 Month Survey in 704 Patients

The authors analyzed 704 transthoracic echocardiographic (TTE) examinations, performed routinely to all admitted patients to a general 16-bed Intensive Care Unit (ICU) during an 18-month period. Data acquisition and prevalence of abnormalities of cardiac structures and function were assessed, as well as the new, previously unknown severe diagnoses. A TTE was performed within the first 24 h of admission on 704 consecutive patients, with a mean age of 61.5+/-17.5 years, ICU stay of 10.6+/-17.1 days, APACHE II 22.6+/-8.9, and SAPS II 52.7+/-20.4. In four patients, TTE could not be performed. Left ventricular (LV) dimensions were quantified in 689 (97.8%) patients, and LV function in 670 (95.2%) patients. Cardiac output (CO) was determined in 610 (86.7%), and mitral E/A in 399 (85.9% of patients in sinus rhythm). Echocardiographic abnormalities were detected in 234 (33%) patients, the most common being left atrial (LA) enlargement (n=163), and LV dysfunction (n=132). Patients with these alterations were older (66+/-16.5 vs 58.1+/-17.4, p<0.001), presented a higher APACHE II score (24.4+/-8.7 vs 21.1+/-8.9, p<0.001), and had a higher mortality rate (40.1% vs 25.4%, p<0.001). Severe, previously unknown echocardiographic diagnoses were detected in 53 (7.5%) patients; the most frequent condition was severe LV dysfunction. Through a multivariate logistic regression analysis, it was determined that mortality was affected by tricuspid regurgitation (p=0.016, CI 1.007-1.016) and ICU stay (p<0.001, CI 1-1.019). We conclude that TTE can detect most cardiac structures in a general ICU. One-third of the patients studied presented cardiac structural or functional alterations and 7.5% severe previously unknown diagnoses.

Determinantes Cardíacas do Tempo de Ventilação Mecânica e Mortalidade de Doentes com Insuficiência Respiratória Crónica Exacerbada. A Importância dos Parâmetros Ecocardiográficos

Objectivo: estudar determinantes cardiovasculares condicionantes do tempo de ventilação, mortalidade e gravidade de doença em doentes admitidos numa unidade de cuidados intensivos para ventilação mecânica por exacerbação de insuficiência respiratória crónica. Desenho e local: Estudo prospectivo, com duração de 30 meses numa unidade de cuidados intensivos médico-cirúrgica com 14 camas.Material e métodos: Estudados 59 doentes com idade média de 74,7 +/- 9,7 anos, tempo médio de ventilação de 10,8 +/- 12,6 dias, APACHE II médio de 23 +/- 8,3. Avaliaram-se parâmetros ecocardiográficos (dimensões das cavidades, débito cardíaco, estudo Doppler do fluxo transvalvular mitral, estudo da veia cava inferior) e electrocardiográficos(presença de ritmo sinusal ou fibrilhação auricular) nas primeiras 24 horas de internamento na Unidade e parâmetros gasimétricos à saída. Resultados: Um tempo de ventilação mais prolongado associou-se à presença de fibrilhação auricular (p=0,027), à presença conjunta de fibrilhação auricular e uma veia cava inferior dilatada (> 20mm p=0,004) e com níveis séricos de bicarbonato> 35mEq/l na gasimetria obtida à saída (p=0,04). Verificaram-se 12 óbitos. A mortalidade associou-se à presença de dilatação do ventrículo direito (p=0,03) e a uma relação entre o ventrículo direito e o esquerdo> 0,6 (p=0,04). Conclusão: Nos doentes submetidos a ventilação mecânica por exacerbação de insuficiência respiratória crónica, a presença de fibrilhação auricular indica a possibilidade de um período de ventilação mais prolongado, em especial se houver concomitantemente uma veia cava inferior com diâmetro> 20mm. Nestes doentes, a presença de dilatação das cavidades direitas pode indicar uma probabilidade mais elevada de mortalidade.

Linfopenia em Doentes Submetidos a Ventilação Mecânica por Exacerbação de Insuficiência Respiratória Crónica: Estudo Prospectivo

Objectivo: avaliar e caracterizar a linfopenia em doentes admitidos numa unidade de cuidados intensivos para suporte ventilatório por exacerbação de insuficiência respiratória crónica e eventual relação com a gravidade da doença. Material e métodos: estudo prospectivo com 6 meses de duração e mais 6 meses de seguimento após alta da unidade. Incluídos 24 doentes, 22 homens, com APACHE II médio de 19,7, 3 dos quais com possibilidade de seguimento após a alta. Foram colhidas análises para determinação das subpopulações linfocitárias na admissão e a cada 7 dias de ventilação mecânica. Excluídos doentes com sinais de infecção ou imunossupressão prévia, à excepção dos corticóides. Resultados: a linfopenia foi encontrada em 79,2 % dos doentes com depleção de todas as subpopulações linfocitárias sendo mais expressiva a depleção de linfócitos B CD19+. Esta linfopenia não se relacionou com os níveis séricos de cortisol, e apesar de se relacionar com uma maior gravidade clínica não esteve associada a uma maior mortalidade. O registo evolutivo no internamento mostrou tendencialmente uma recuperação da linfopenia. Conclusões: a linfopenia é frequente em doentes ventilados por exacerbação de doença respiratória crónica. Trata-se de uma linfopenia não selectiva, que recupera ao longo do internamento, mais acentuada ao nível dos linfócitos B CD19+. Estes doentes apresentam índices de gravidade maior mas sem diferenças na mortalidade. O seguimento ambulatório destes doentes mostrou-se difícil e foi inconclusivo.

Avaliação Não Invasiva da Pressão Venosa Central por Ecocardiografia em Cuidados Intensivos. Particularidades nos Doentes com Dilatação do Ventículo Direito e Exacerbação de Doença Pulmonar Crónica

Objectivos: Determinar a possibilidade de avaliação não invasiva da pressão venosa central (PVC) através da análise da veia cava inferior (VCI), obtida por ecocardiografia transtorácica (ETT). Desenho: Estudo prospectivo com 3 anos de duração. Local: Unidade de Cuidados Intensivos Polivalente(UCIP) de 16 camas. Métodos: Estudados doentes admitidos numa UCIP nos quais se avaliou a PVC em simultâneo com exame ETT que, para além da visualização da VCI, consistiu na obtenção da dimensão das cavidades cardíacas e função sistólica do ventrículo esquerdo. Para a correlação foram utilizados testes estatísticos paramétricos e não paramétricos. Resultados: Admitidos 560 doentes com registo simultâneo de PVC e ETT e incluídos 477 doentes em que foi possível visualizar a VCI, com idade média de 62,6 ±17,3 anos, média de internamento de 11,9 ± 18,7 dias, um índice APACHE II médio de 23,9 ± 8,9 e SAPS II médio de 55,7 ± 20,4. Por análise de regressão linear verificou-se uma relação entre a PVC e a dimensão máxima da VCI (p=0,013), o índice da VCI (p=0,001) e a presença de ventilação mecânica (p=0,002). A correlação linear entre a PVC e a dimensão máxima da VCI e respectivo índice foi de 0,34 e 0,44. Por teste de qui-quadrado, verificou-se uma relação estatisticamente significativa entre os seguintes intervalos de valores: índice da VCI <25% e PVC> 13mmHg; índice da VCI entre 26 e 50% e PVC entre 8 e 12mmHg; índice da VCI> 51% e PVC> 7mmHg; dimensão máxima da VCI> 20mmHg e PVC> 13 mmHg; dimensão máxima da VCI> 10mm e PVC> 7mmHg. Nos doentes com dilatação do ventrículo direito (VD) observou-se uma relação mais fraca entre a PVC <7mmHg e a dimensão máxima da VCI <10mm; nos doentes admitidos por exacerbação de doença pulmonar crónica verificou-se uma correlação fraca entre a PVC <7mmHg e o índice da VCI> 50%. A dimensão máxima da VCI, mas não o seu índice, correlacionou-se com a dilatação do VD e AD. Conclusões: A análise da VCI por ETT revelou-se útil na avaliação qualitativa da PVC em doentes admitidos numa UCIP. Em doentes com dilatação do VD e admitidos por exacerbação de doença pulmonar crónica, os métodos avaliados não foram fidedignos para valores baixos de PVC. A dilatação da VCI traduz melhor a cronicidade da doença, enquanto o índice da VCI reflecte melhor o estado de volemia.

A Ecocardiografia Transtorácica na Avaliação da Hipotensão em Cuidados Intensivos Polivalentes

Objectivo e desenho: estudo prospectivo de avaliação da possibilidade de aplicação e utilidade clínica da ecocardiografia transtorácica (ETT) na avaliação da hpotensão numa Unidade de Cuidados Intensivos Polivalente (UCIP). Local: UCIP de 16 camas. Material e métodos: Incluídos doentes com hipotensão (pressão arterial sistólica 90 mmHg ou média (PAM) < 60 mmHg, que não respondeu à administração de soros no espaço de 30 minutos). Os objectivos do ETT foram: excluir cardiopatia estrutural grave, avaliação de outras alterações cardíacas (alterações das dimensões das cavidades e função ventricular esquerda), análise da veia cava inferior (VCI) e determinação do índex cardíaco (IC). Resultados: de um total de 208 doentes foram incluídos 198 (4,5% de exames impossíveis), com média etária de 63,4 +/- 16,2 anos, 129 do sexo masculino, APACHE II 30,1 +/- 9,9, SAPS II 68,8 +/- 20,5, SOFA 11,6 +/- 3,8 MODS 10,9 +/- 3,9. Observou-se uma mortalidade de 51% (n=101), e 168 (85,2%) doentes estavam ventilados. Oitenta e oito (44,4%) doentes apresentaram alterações cardíacas, dos quais 28 (14%) classificadas como graves: três valvulopatias aórticas graves, quatro endocardites, nove miocardiopatias dilatadas, dois tamponamentos (18 doentes com alterações graves insuspeitas, 9%), seis enfartes agudos do miocárdio, quatro alterações da cinética segmentar. Estes doentes apresentaram uma mortalidade e índices de gravidade mais elevados (p <0,001). Em relação ao IC, 157 doentes apresentaram um valor normal ou elevado, os quais apresentaram todos um valor de resistências ventriculares periféricas baixo. Por análise de regressão logística, verificou-se uma relação entre o índex da VCI e os dias de internamento (p = 0,05) e entre o IC, índex da VCI e a mortalidade (p =0,008 e 0,041 respectivamente). Conclusões: Observou-se uma elevada prevalência de patologia cardíaca entre os doentes admitidos numa UCIP com hipotensão (n =88, 44,4%), dos quais 14% consideradas graves. Estes doentes tiveram maior mortalidade e índices de gravidade mais elevados. A análise conjunta do IC e da VCI pode ser útil na definição do padrão hemodinâmico do doente hipotenso e certos parâmetros ecocardiográficos, em especial o índex da VCI, podem ser úteis no prognóstico destes doentes.

Técnicas Dialíticas Híbridas ou Hemodiafiltração para Doentes Hemodinamicamente Instáveis em Cuidados Intensivos

Objectivo: estudo comparativo de dois grupos de doentes de Cuidados Intensivos, tratados com técnicas dialíticas híbridas (TDH) ou hemodiafiltração, avaliando o seu impacto na estabilidade hemodnâmica, no controlo urémico e mortalidade. Local: Unidade de Cuidados Intensivos médico cirúrgica de 14 camas Material e Métodos: foram comparados dois grupos de doentes com insuficiência renal aguda de forma retrospectiva, um submetido a técnica dialítica contínua (TDC, hemodiafiltração veno-venosa contínua, n = 26, admitidos durante o ano de 2003) e outro submetido a TDH (n = 27, admitidos durante o ano de 2004). Ambos os grupos apresentaram índices de gravidade (APACHE II, SAPS II, SOFA e MODS) semelhantes e encontravam-se em instabilidade hemodinâmica. Foi avaliada a taxa de remoção de ureia e de creatinina em ambos os grupos e por cada procedimento dialítico. A análise descritiva consistiu nas médias e desvio padrão das variáveis estudadas, o estudo comparativo foi realizado através da análise de comparação de médias e feita análise de regressão linear para obtenção do risco relativo de mortalidade em ambos os grupos, considerando um intervalo de confiança (IC) de 95%. Resultados: observou-se uma mortalidade inferior nos doentes submetidos a TDH (62% vs 84%), uma menor utilização de heparina e uma maior taxa de remoção de ureia e creatinina. O índice APACHE II relacionou-se com a mortalidade e o risco relativo de mortalidade no grupo de doentes submetidos a TDC foi três vezes superior (IC 95%, 0.86 - 12.11), mas sem atingir significado estatístico (p = 0,074). Conclusões: as TDC mostraram ser uma alternativa válida à hemodiafiltração nos doentes estudados. No grupo tratado com TDH obteve-se um melhor controlo urémico. São necessários mais estudos de forma a avaliar a sua influência na mortalidade.

Mortality after Discharge from Intensive Care: the Impact of Organ System Failure and Nursing Workload Use at Discharge

OBJECTIVES: Mortality after ICU discharge accounts for approx. 20-30% of deaths. We examined whether post-ICU discharge mortality is associated with the presence and severity of organ dysfunction/failure just before ICU discharge. PATIENTS AND METHODS: The study used the database of the EURICUS-II study, with a total of 4,621 patients, including 2,958 discharged alive to the general wards (post-ICU mortality 8.6%). Over a 4-month period we collected clinical and demographic characteristics, including the Simplified Acute Physiology Score (SAPS II), Nine Equivalents of Nursing Manpower Use Score, and Sequential Organ Failure Assessment (SOFA) score. RESULTS: Those who died in the hospital after ICU discharge had a higher SAPS II score, were more frequently nonoperative, admitted from the ward, and had stayed longer in the ICU. Their degree of organ dysfunction/failure was higher (admission, maximum, and delta SOFA scores). They required more nursing workload resources while in the ICU. Both the amount of organ dysfunction/failure (especially cardiovascular, neurological, renal, and respiratory) and the amount of nursing workload that they required on the day before discharge were higher. The presence of residual CNS and renal dysfunction/failure were especially prognostic factors at ICU discharge. Multivariate analysis showed only predischarge organ dysfunction/failure to be important; thus the increased use of nursing workload resources before discharge probably reflects only the underlying organ dysfunction/failure. CONCLUSIONS: It is better to delay the discharge of a patient with organ dysfunction/failure from the ICU, unless adequate monitoring and therapeutic resources are available in the ward.