A 3D computer assisted Orthopedic Surgery Planning approach based on planar radiography

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica (área de especialização em Informática Médica)

An object-oriented model for rapid prototyping of data path/control systems - a case study

Publicado em "Information control in manufacturing 1998 : (INCOM'98) : advances in industrial engineering : a proceedings volume from the 9th IFAC Symposium, Nancy-Metz, France, 24-26 June 1998. Vol. 2"

Object-oriented inheritance of statecharts for control applications

This paper discusses how object-oriented iuheritance can be re-interpreted if statecharts are used for modelling the dynamic behaviour of an object. The support of inheritance of statecharts allows the improvement of systems' development by easing the reutilization of parts of already developed euccessful systems, aad by promoting the iterative and continuous models' refinement advocated by the operatioaal approach. Statechart is the formalism used within UML to specify reactive state.based behaviours. This paper covers the use of statecharts within the modelling of embedded systems for industrial control applxications, where performance and memory usage are main concerns.

Electronic tongue: a versatile tool for mineral and fruit-flavored waters recognition

Natural mineral waters (still), effervescent natural mineral waters (sparkling) and aromatized waters with fruit-flavors (still or sparkling) are an emerging market. In this work, the capability of a potentiometric electronic tongue, comprised with lipid polymeric membranes, to quantitatively estimate routinely quality physicochemical parameters (pH and conductivity) as well as to qualitatively classify water samples according to the type of water was evaluated. The study showed that a linear discriminant model, based on 21 sensors selected by the simulated annealing algorithm, could correctly classify 100 % of the water samples (leave-one out cross-validation). This potential was further demonstrated by applying a repeated K-fold cross-validation (guaranteeing that at least 15 % of independent samples were only used for internal-validation) for which 96 % of correct classifications were attained. The satisfactory recognition performance of the E-tongue could be attributed to the pH, conductivity, sugars and organic acids contents of the studied waters, which turned out in significant differences of sweetness perception indexes and total acid flavor. Moreover, the E-tongue combined with multivariate linear regression models, based on sub-sets of sensors selected by the simulated annealing algorithm, could accurately estimate waters pH (25 sensors: R 2 equal to 0.99 and 0.97 for leave-one-out or repeated K-folds cross-validation) and conductivity (23 sensors: R 2 equal to 0.997 and 0.99 for leave-one-out or repeated K-folds cross-validation). So, the overall satisfactory results achieved, allow envisaging a potential future application of electronic tongue devices for bottled water analysis and classification.

Apoptosis y expresión de receptores de reconocimiento de patrones en Polimorfonucleares Neutrófilos de individuos con infección VIH/SIDA. Apoptosis and recognition patterns receptors expression in Polymorphonuclear Neutrophils of individuals with HIV/AIDS infection.

El Virus de la Inmunodeficiencia Humana tipo 1 (VIH-1) afecta principalmente a la respuesta inmune específica causando una pérdida progresiva de los linfocitos T CD4+. Sin embargo, este virus también afecta a células del sistema inmune innato, tales como los Polimorfonucleares Neutrófilos (PMN). Existen evidencias de alteraciones funcionales de los PMN durante la progresión de la infección por VIH y una de las explicaciones de estos defectos, la atribuye a una muerte celular programada o apoptosis constitutiva incrementada. El compromiso de la apoptosis de los PMN en la infección por VIH no está totalmente dilucidado, por ello, los objetivos de este proyecto son investigar el efecto de la infección por VIH sobre la apoptosis de PMN, analizar la expresión de moléculas y receptores de patrones de reconocimiento en estas células y evaluar el impacto de la terapia antirretroviral sobre la apoptosis y expresión de moléculas y receptores en PMN. Se incluirán individuos en distintos estadios clínicos e inmunológicos de la infección con o sin tratamiento antirretroviral y se determinarán parámetros hematológicos, inmunológicos y virológicos a fin de correlacionar el nivel de apoptosis y expresión de moléculas y receptores con el nivel de linfocitos T CD4+ y carga viral. La importancia de los PMN en el control de la infección por el VIH es actualmente un área de mucho interés, ya pueden ejercer un efecto anti-VIH directo, y al mismo tiempo, ser blancos de la infección viral. Los mecanismos que conducen a la muerte acelerada de los PMN no han sido totalmente dilucidados, por ello, su estudio permitirá entender las bases bioquímicas de los cambios morfológicos y determinar los mecanismos que definen su iniciación y regulación. En el presente proyecto, el estudio de la apoptosis de PMN de pacientes con infección VIH/SIDA posibilitará caracterizar la sobrevida de éstas células y su relación con el estado inmunológico, virológico y la terapia antirretroviral. Además, el estudio de los receptores reconocedores de patrones moleculares asociados a patógenos permitirá aclarar algunos aspectos de la activación de la respuesta inmune innata y su conexión con la inmunidad adaptativa. Comprender aspectos claves de la cascada de la apoptosis de PMN y de la expresión de receptores reconocedores de patrones moleculares en la infección VIH/SIDA podría en un futuro aportar posibles blancos terapéuticos para restaurar la función de estas células durante esta infección.

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.

Instrumentation and software for the VERITAS Project and the detection of TeV Gamma-Ray Emission from the BL Lacertae Object 1ES1959+650

Transmission of Cherenkov light through the atmosphere is strongly influenced by the optical clarity of the atmosphere and the prevailing weather conditions. The performance of telescopes measuring this light is therefore dependent on atmospheric effects. This thesis presents software and hardware developed to implement a prototype sky monitoring system for use on the proposed next-generation gamma-ray telescope array, VERITAS. The system, consisting of a CCD camera and a far-infrared pyrometer, was successfully installed and tested on the ten metre atmospheric Cherenkov imaging telescope operated by the VERITAS Collaboration at the F.L. Whipple Observatory in Arizona. The thesis also presents the results of observations of the BL Lacertae object, 1ES1959+650, made with the Whipple ten metre telescope. The observations provide evidence for TeV gamma-ray emission from the BL Lacertae object, 1ES1959+650, at a level of more than 15 standard deviations above background. This represents the first unequivocal detection of this object at TeV energies, making it only the third extragalactic source seen at such levels of significance in this energy range. The flux variability of the source on a number of timescales is also investigated.

Development of a semi-automatic self learning pattern recognition system for the control of electronic boards

This project was funded under the Applied Research Grants Scheme administered by Enterprise Ireland. The project was a partnership between Galway - Mayo Institute of Technology and an industrial company, Tyco/Mallinckrodt Galway. The project aimed to develop a semi - automatic, self - learning pattern recognition system capable of detecting defects on the printed circuits boards such as component vacancy, component misalignment, component orientation, component error, and component weld. The research was conducted in three directions: image acquisition, image filtering/recognition and software development. Image acquisition studied the process of forming and digitizing images and some fundamental aspects regarding the human visual perception. The importance of choosing the right camera and illumination system for a certain type of problem has been highlighted. Probably the most important step towards image recognition is image filtering, The filters are used to correct and enhance images in order to prepare them for recognition. Convolution, histogram equalisation, filters based on Boolean mathematics, noise reduction, edge detection, geometrical filters, cross-correlation filters and image compression are some examples of the filters that have been studied and successfully implemented in the software application. The software application developed during the research is customized in order to meet the requirements of the industrial partner. The application is able to analyze pictures, perform the filtering, build libraries, process images and generate log files. It incorporates most of the filters studied and together with the illumination system and the camera it provides a fully integrated framework able to analyze defects on printed circuit boards.

"Hiper-resposta" avaliada pelo eco 3D após terapia de ressincronização cardíaca

A terapia de ressincronização cardíaca consiste em tratamento promissor para pacientes com insuficiência cardíaca grave, porém cerca de 30% dos pacientes não apresentam melhora clínica com este tratamento. Por outro lado, aproximadamente 10% dos pacientes submetidos a essa terapia podem apresentar hiper resposta, e a ecocardiografia tridimensional pode oferecer uma opção interessante para a seleção e avaliação de tratamento desses pacientes.

Comparação entre a ecocardiografia 2D e 3D na avaliação do remodelamento reverso após a TRC

FUNDAMENTO: A ecocardiografia consiste em método muito útil para seleção e avaliação de resposta à terapia de ressincronização cardíaca (TRC). O eco 3D já tem seu papel estabelecido na avaliação dos volumes ventriculares e fração de ejeção ventricular esquerda (FEVE) com excelente correlação de resultados quando comparado à RNM. OBJETIVO: Comparar a avaliação dos volumes ventriculares (VDVE, VSVE), FEVE e massa do VE antes e após a TRC pela ecocardiografia bi (Eco 2D) e tridimensional (Eco 3D). MÉTODOS: Foram avaliados 24 pacientes com IC CFIII ou IV (NYHA), ritmo sinusal QRS > 150 ms, em vigência de terapêutica otimizada para IC submetidos a TRC. Foram realizados eletrocardiograma (ECG), avaliação clínica, Eco 2D e 3D antes, três e seis meses após a TRC. A comparação entre as técnicas foi realizada utilizando-se a correlação de Pearson (r). RESULTADOS: No momento basal, a correlação entre os métodos foi de 0,96 para avaliação do VDVE, 0,95 para avaliação do VSVE, 0,87 para FEVE, e 0,72 para massa do VE. Após três meses da TRC, a correlação entre os métodos para análise do VDVE foi de 0,96, 0,95 para VSVE, 0,95 para FEVE, e 0,77 para massa do VE. Após seis meses da TRC, a correlação entre o Eco 2D e 3D para análise do VDVE foi de 0,98, 0,91 para VSVE, 0,96 para FEVE, e 0,85 para massa do VE. CONCLUSÃO: Neste estudo foi observada redução dos VDVE,VSVE, além de melhora da FEVE após a TRC. Houve excelente correlação entre o Eco 2D e o 3D para avaliação dos volumes ventriculares e FEVE, e boa correlação entre os métodos para avaliação da massa ventricular esquerda antes e após a TRC.

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.