1000 resultados para Nêutrons Transporte Métodos de simulação
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Relatrio de Estgio apresentado ao Instituto de Contabilidade e Administrao do Porto para a obteno do grau de Mestre em Empreendedorismo e Internacionalizao, sob orientao de Doutora Maria Clara Ribeiro
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Mestrado em Engenharia Qumica Ramo Optimizao Energtica na Indstria Qumica
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Mestrado em Engenharia Civil - Estruturas
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Dissertao apresentada na Faculdade de Cincias e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obteno do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente Perfil Engenharia Sanitria
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Mestrado em Engenharia Mecnica
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O transporte martimo sempre assumiu uma importncia primordial no transporte, quer de pessoas como de mercadorias. O uso das vias martimas para o transporte de mercadorias uma prtica utilizada desde os tempos antigos. O transporte martimo na Europa sempre foi uma forma eficaz e de baixo custo de transportar passageiros e mercadorias de um local para outro. Atualmente, todos os modos de transporte necessitam de melhorar a sua eficincia e reduzir o montante de poluentes que libertam para o meio-ambiente. O transporte martimo de curta distncia (TMCD) parte essencial no sistema de transporte multimodal Europeu representando cerca de 37% das transaes intracomunitrias (tkm). Os resultados alcanados advm desde que, em 2001, a European Shortsea Network (ESN) em parceria com os Shortsea Promotion Centres (SPC) de cada Estado-Membro da Unio Europeia (EU) conseguiram efetuar progressos significativos na promoo e desenvolvimento do transporte por esta via. Esta tese de mestrado pretende caraterizar o TMCD na EU e em Portugal e a sua articulao com os outros meios de transporte de mercadorias. Ser tambm analisada a situao Portuguesa ao nvel do transporte martimo de mercadorias fazendo especial relevncia mercadoria contentorizada, s infraestruturas atualmente existentes em Portugal assim como s perspetivas futuras para o setor. A metodologia utilizada inclui a reviso de literatura da investigao efetuada sobre o setor, a recolha de informao primria atravs do instrumento inqurito e a recolha de informao estatstica a partir de fontes secundrias, permitindo a caraterizao do setor. O inqurito foi desenvolvido e partilhado com mais de um milhar de empresas a operar em Portugal, nas que se incluem as empresas transportadoras, operadores logsticos, agentes de navegao e as principais empresas exportadoras/importadoras a operar em Portugal, tendo-se obtido 106 respostas vlidas. A nvel nacional, o inqurito realizado permitiu confirmar que os principais portos logsticos para a movimentao internacional de mercadorias so os portos de Leixes, Lisboa, Sines e Setbal, estando a maioria das empresas inquiridas localizadas no hinterland destes portos. O inqurito permitiu tambm concluir que o facto de o transporte rodovirio ser um meio de transporte rpido, de baixo custo para curtas e mdias distncias, de elevada frequncia de transporte, de oferecer elevada capacidade e diversos tipos de carga transportada, de oferecer servios Porta-a-Porta, da elevada flexibilidade e mobilidade oferecida, assim como a rapidez das operaes de carga e descarga continuam a contribuir para a elevada competitividade deste modo de transporte de mercadorias, sendo as razes pelo qual este modo escolhido, pese embora, ser o modo mais poluente por tonelada transportada. Os modos de transporte TMCD e ferrovirio apenas so alvo de escolha, como modo de transporte de mercadorias, por parte das empresas mais responsveis socialmente e ambiental. O inqurito permitiu ainda concluir que, para haver uma melhor articulao entre o TMCD com outros meios de transporte, necessrio que sejam disponibilizados novos servios, portos e terminais logsticos com servios privatizados, assim como a reduo das tarifas aplicveis TMCD.
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A evoluo dos transportes de mercadorias, em Portugal e na Unio Europeia, assume uma enorme repercusso na economia global, de modo que a combinao dos vrios modos de transporte, com vista obteno de ganhos ao nvel da eficincia, adquire extrema importncia. Os programas europeus de apoio aos transportes, enquadrados na rede transeuropeia de transportes e plataformas logsticas, tambm contribuem para a otimizao do transporte de mercadorias. A importncia do transporte ferrovirio de mercadorias no eixo Leixes- Salamanca, nomeadamente para as empresas exportadoras e importadoras da regio norte e centro, que utilizam meios alternativos ao ferrovirio, constitui o principal objetivo desta dissertao. A reviso bibliogrfica inclui uma abordagem aos transportes de mercadorias em geral e de forma mais aprofundada aos modos ferrovirio e rodovirio na pennsula ibrica, passando pela logstica, bem como pela integrao de modos: intermodalidade e multimodalidade na rede europeia de transportes e ainda a referncia aos portos secos e s plataformas logsticas. Isto permite caraterizar as diferentes empresas operadoras do setor dos transportes de mercadorias e os produtos transacionados, assim como enumerar vantagens e/ou desvantagens do meio de transporte ferrovirio face a outros meios, mais concretamente no eixo alvo deste estudo. A metodologia utilizada consiste na anlise de informao proveniente de fontes secundrias havendo lugar a uma referncia mais detalhada sobre as plataformas logsticas de Leixes e Salamanca, o eixo E-80, o corredor ferrovirio n4 e os programas europeus promotores da eficincia no transporte ferrovirio de mercadorias: Marathon, Ferremed e Marco Polo. Para a recolha de informao primria o instrumento adotado foi a entrevista semiestruturada, efetuada a dois representantes da empresa CP-Carga e a um representante da empresa KLog, ambas as empresas ligadas ao setor dos transportes e logstica. A anlise e tratamento de toda a informao recolhida possibilitam, desde logo, evidenciar as potencialidades do eixo Leixes-Salamanca no que se refere ao transporte ferrovirio de mercadorias, delinear recomendaes para a sua otimizao, bem como efetuar uma anlise SWOT. As consideraes finais revelam que imperativo adotar medidas, de forma integrada, para que o seu efeito na potenciao do transporte ferrovirio de mercadorias, no s no eixo Leixes-Salamanca, mas tambm a nvel europeu, se afirme como uma verdadeira alternativa a outros modos, particularmente ao domnio rodovirio.
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Dissertao apresentada na Faculdade de Cincias e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obteno do Mestrado Integrado em Engenharia Biomdica
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Em Portugal existem muitos espaos comerciais e industriais em que as necessidades trmicas de arrefecimento so muito superiores s necessidades de aquecimento devido aos ganhos internos que advm da existncia de equipamentos e da iluminao dos edifcios, assim como, da presena das pessoas. A instalao de sistemas convencionais de ar condicionado para espaos comerciais e industriais de grande dimenso est geralmente associada ao transporte de grandes caudais de ar, e consequentemente, a elevados consumos de energia primria, e tambm, elevados custos de investimento, de manuteno e de operao. O arrefecedor evaporativo uma soluo de climatizao com elevada eficincia energtica, cujo princpio de funcionamento promove a reduo do consumo de energia primria nos edifcios. A metodologia utilizada baseou-se na criao de uma ferramenta informtica de simulação do funcionamento de um prottipo de um arrefecedor evaporativo. Foi efetuada a modelao matemtica das variveis dinmicas envolvidas, dos processos de transferncia de calor e de massa, assim como dos balanos de energia que ocorrem no arrefecedor evaporativo. A ferramenta informtica desenvolvida permite o dimensionamento do prottipo do arrefecedor evaporativo, sendo determinadas as caratersticas tcnicas (potncia trmica, caudal, eficincia energtica, consumo energtico e consumo e gua) de acordo com o tipo de edifcio e com as condies climatricas do ar exterior. Foram selecionados trs dimensionamentos de arrefecedores evaporativos, representativos de condies reais de uma gama baixa, mdia e elevada de caudais de ar. Os resultados obtidos nas simulaes mostram que a potncia de arrefecimento (5,6 kW, 16,0 kW e 32,8 kW) e o consumo de gua (8 l/h, 23,9 l/h e 48,96 l/h) aumentam com o caudal de ar do arrefecedor, 5.000 m3/h, 15.000 m3/h e 30.000 m3/h, respetivamente. A eficcia de permuta destes arrefecedores evaporativos, foi de 69%, 66% e 67%, respetivamente. Verificou-se que a alterao de zona climtica de V1 para V2 implicou um aumento de 39% na potncia de arrefecimento e de 20% no consumo de gua, e que, a alterao de zona climtica de V2 para V3 implicou um aumento de 39% na potncia de arrefecimento e de 39% no consumo de gua. O arrefecedor evaporativo apresenta valores de consumo de energia eltrica entre 40% a 80% inferiores aos dos sistemas de arrefecimento convencionais, sendo este efeito mais intenso quando a zona climtica de vero se torna mais severa.
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As leveduras so fungos oportunistas responsveis pela maior parte das infeces fngicas nos seres humanos. Este tipo de infeces mais comum em indivduos com o sistema imunitrio comprometido e tm vindo a aumentar ao longo dos anos. A espcie Candida albicans a mais frequentemente identificada, como sendo responsvel por este tipo de infeces, no entanto, o nmero de infeces provocadas por outras espcies do gnero Candida ocorre cada vez com mais frequncia. As infeces hospitalares fngicas constituem uma causa crescente de morbilidade e mortalidade em hospitais, afectando tanto doentes internados, como profissionais de sade. Do ponto de vista etiolgico, a grande maioria das infeces fngicas hospitalares causada por espcies do gnero Candida, principalmente Candida albicans, C. parapsilosis, C. tropicalis e C.glabrata. A sua identificao taxonmica, geralmente exige o seu isolamento inicial em meios de cultura, a realizao de provas bioqumicas de assimilao in vitro, com a utilizao de kits comerciais, ou a sua repicagem para meios cromognios. O principal objectivo deste trabalho foi a identificao rpida e eficaz de candidoses invasivas atravs de uma metodologia molecular de diagnstico que fosse simples e fcil de implementar em laboratrios de diagnstico microbiolgico. Para tal, foram seleccionados 100 isolados clnicos de leveduras obtidas a partir de amostras clnicas enviadas para o Laboratrio de Patologia Clnica do Centro Hospitalar Cova da Beira E.P.E. para o diagnstico laboratorial de infeco fngica durante um perodo de 8 meses, desde Novembro de 2008 at Junho de 2009. O trabalho baseou-se na identificao molecular por PCR-RFLP de espcies do gnero Candida, e os resultados foram comparados com os obtidos pelos métodos de diagnstico tradicionais (CHROMagar Candida e VITEK - bioMrieux) utilizados no laboratrio hospitalar. Foi ainda efectuado o estudo da sensibilidade in vitro de espcies do gnero Candida aos antifngicos fluconazol, voriconazol, atravs dos métodos, de difuso em disco e E-Test, segundo os procedimentos padronizados e publicados pelo CLSI, tendo-se verificado elevada sensibilidade dos isolados para ambos os frmacos. Com este trabalho concluiu-se que a eficiente e rpida identificao dos fungos clinicamente relevantes por parte dos laboratrios de patologia clnica deve ser uma tarefa fundamental para o controle das infeces. A identificao ao nvel da espcie importante para determinar a etiologia da infeco, para detectar novos agentes da doena, para prever resistncias intrnsecas a agentes antifngicos e para detectar causas de infeces nosocomiais. Face ao exposto, os estudos epidemiolgicos so de extrema importncia, assim como o diagnstico das infeces fngicas. O diagnstico das infeces fngicas continua a ser efectuado por métodos tradicionais, que avaliam caractersticas fisiolgicas e bioqumicas dos elementos fngicos, mas que apesar de serem eficazes so, na sua maioria, demoradas impedindo um incio rpido e atempado da teraputica. Como tal, os métodos moleculares podem constituir uma alternativa mais vivel ao diagnstico micolgico, nomeadamente de leveduras do gnero Candida, como se pode comprovar pelos resultados obtidos neste trabalho.
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Dissertao apresentada na Faculdade de Cincias e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obteno do grau de Mestre em Tecnologia e Segurana Alimentar
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O leite um alimento complexo, pela sua composio rico em gua, protenas, lpidos, vitaminas e minerais. Devido ao seu alto valor nutricional fundamental para a amamentao de crianas e animais em crescimento, pois fornece componentes fundamentais para o desenvolvimento e manuteno da sade. Os antimicrobianos so amplamente utilizados como uma medida teraputica no tratamento de infees bacterianas, profilaxia e como promotores de crescimento (aditivos). A presena de resduos de antimicrobianos no leite pode representar riscos para a sade humana, como reaes alrgicas em indivduos hipersensveis e resistncias. Os objetivos deste estudo so o desenvolvimento de novos métodos de limpeza e de pr-concentrao para amostras de leite, por meio de extrao em fase slida (SPE), com a finalidade de realizar uma melhor identificao e quantificao de antimicrobiana por Cromatografia Lquida de Alta Performance (HPLC). Todos os métodos desenvolvidos so de fcil execuo, com taxas de recuperao dos agentes antimicrobianos viveis, com uma percentagem de recuperao a partir de 85%. O mtodo cromatogrfico utilizado para a deteo e quantificao (HPLC-DAD) tm os limites de deteo (LD) entre 2.43ng / mL e 1.62ng / mL e os limites de quantificao (LQ) entre 7,36 ng / mL e 4.92 ng / mL, o que significa este mtodo vai de encontro s diretrizes estipuladas pela Unio Europeia para os agentes antimicrobianos estudados. A combinao dos métodos propostos de limpeza e pr-concentrao por SPE e multirresduo por HPLC-DAD permite, por conseguinte, a deteo e quantificao de resduos de antibiticos no leite, tornando esta uma alternativa importante e til no processo de controlo de qualidade para a indstria de alimentos e outras rea.
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No mbito do estgio curricular realizado na DSV Transitrios, surgiu a oportunidade de estar inserida em duas das reas funcionais da empresa: durante o primeiro ms, no departamento comercial e nos restantes meses no departamento ROAD (rodovirio Internacional) no qual me foi proporcionado a oportunidade de desempenhar funes de Operacional de Trfego Rodovirio Internacional. Desta forma, surge o desafio de integrar na equipa de operacionais ROAD da DSV, por forma a contribuir ativamente para a rotina da empresa e paralelamente analisar os processos operacionais do departamento, bem como, identificar todos os pontos que necessitem de melhoria. Aps estar inserida neste sector, compreendi que a grupagem de mercadorias desempenha um papel fundamental neste departamento, na medida em que, quando desenvolvida de uma forma eficiente, pode traduzir-se numa atividade de extremo valor. A dinmica diria desta atividade exige que os operadores de trfego respondam de uma forma rpida e flexvel aos problemas, apresentando solues eficazes s solicitaes do mercado. Para isso, importante encontrar mecanismos capazes de os auxiliar na tomada decises operacionais.
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Dissertao apresentada ao Instituto Politcnico do Porto para obteno do Grau de Mestre em Logstica Orientado pela professora Doutora Maria Teresa Ribeiro Pereira Esta dissertao no inclui as crticas e sugestes feitas pelo Jri.
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RESUMO: As concentraes circulantes de clcio so notavelmente constantes a despeito das variaes dirias na absoro intestinal e na eliminao renal deste elemento. A regulao da calcmia um sistema complexo que compreende vrios factores controladores (a calcmia, a fosformia, as concentraes circulantes de paratormona (PTH) e calcitriol alm de muitos outros factores como hormonas esterides em geral, outros ies como o magnsio e outros factores hormonais) e vrios rgos alvo (glndulas paratiroideias, osso, rim e intestino). As respostas dos rgos alvo tambm so muito variadas. No caso mais simples, a cristalizao de sais de clcio corresponde a uma mudana de fase em que participam molculas orgnicas que a iniciam, aceleram ou inibem. Em geral a combinao de um factor controlador com o respectivo receptor de membrana (para polipeptdeos ou ies) ou intracelular (hormonas esterides) apenas o primeiro passo de uma cadeia bioqumica que introduz uma enorme amplificao na resposta. A esta variedade de mecanismos de resposta correspondem grandes diferenas nos tempos de resposta que podem ser de minutos a semanas. hoje possvel observar (medir) com aprecivel rigor nos lquidos biolgicos (sangue, urina, fezes, etc.) os factores mais importantes do sistema de regulao da calcmia (clcio, fsforo, paratormona e calcitriol) assim como administrar estes factores em experincias agudas. Esta possibilidade reflecte se na literatura neste campo que tem vindo a crescer. O advento das tcnicas da biologia molecular tem permitido a caracterizao molecular de algumas das disfunes da homeostase do clcio e de esperar um diagnstico fisiopatolgico cada vez mais rigoroso dessas disfunes. Com o avano dos conhecimentos nesta rea que no cessa de aumentar temos cada vez maiores capacidades para fazer diagnsticos e cada vez mais difcil interpretar com rigor os correspondentes quadros metablicos. A anlise ou sntese de sistemas complexos a actividade mais nobre dos engenheiros que lhes permite desenhar pontes, diques, barcos, avies ou automveis. Com o aparecimento de computadores de mdio ou grande porte foi lhes possvel utilizar descries matemticas no s para desenhar sistemas como ainda para interpretar eventuais falhas na sua operao. Essas descries matemticas consistem numa sequncia de operaes realizadas num computador segundo um programa informtico que receberam a designao genrica de modelos, por analogia com as famosas leis (equaes) da fsica que foram deduzidas a partir de um certo nmero de postulados e que permitem representar matematicamente processos fsicos. As famosas leis de Newton so talvez os exemplos mais famosos de modelos de sistemas fsicos. A introduo de modelos matemticos em biologia e particularmente em medicina s se deu recentemente.MTODOS No trabalho que aqui se apresenta construiu - se um modelo simplificado da homeostase do clcio destinado ao clculo de variveis observveis (concentraes de clcio, fsforo, PTH e calcitriol) de modo a poderem comparar-se valores calculados com valores observados. A escolha dos componentes do modelo foi determinada pela nossa experincia clnica e pela informao fisiopatolgica e clnica publicada. Houve a preocupao de construir o modelo de forma modular de modo a ser possvel a sua expanso sem grandes transformaes na descrio matemtica (e informtica) j existente. Na sua fase actual o modelo no pode ser usado como instrumento de diagnstico. antes uma ferramenta destinada a esclarecer em princpio mecanismos fisiopatolgicos. Usou se o modelo para simular um certo nmero de observaes publicadas e para exemplificar a sua eventual aplicao clnica na simulação de situaes hipotticas e na anlise de possveis mecanismos fisiopatolgicos responsveis por situaes de hipo ou hipercalcmias. Simultaneamente fez se uma anlise dos dados acumulados relativos a doentes vistos no Servio de Endocrinologia do Instituto Portugus de Oncologia de Francisco Gentil Centro Regional Oncolgico de Lisboa, S.A. CONCLUSES Numa populao de 894 doentes com patologias variadas do Instituto Portugus de Oncologia de Lisboa os valores da calcmia tiveram uma distribuio normal unimodal com uma mdia de 9.56 mg/dl, e um erro padro de 0.41 mg/dl. Estas observaes sugerem que a calcmia est sujeita a regulao. A partir dos resultados publicados em que o metabolismo do clcio foi perturbado por infuses de clcio, calcitriol ou PTH, de estudos bioqumicos e fisiolgicos sobre os mecanismos de aco de factores controladores da calcmia e do estudo do comportamento de rgos alvo (paratiroideias, intestino, osso e rim) foi possvel construir um modelo matemtico de parmetros concentrados do sistema de regulao da calcmia. As expresses analticas usadas foram baseadas na cintica enzimtica de modo a que os seus parmetros tivessem um significado fsico ou fisiolgico simples. O modelo revelou aprecivel robustez e flexibilidade. estvel quando no perturbado e transita entre estados estacionrios quando perturbado. Na sua forma actual gera simulaes que reproduzem satisfatoriamente um nmero aprecivel de dados experimentais colhidos em doentes. Isto no significa que possa ser usado como instrumento de diagnstico aplicvel a doentes individuais. O desenho do modelo comporta a adio posterior de novas relaes quando surgirem situaes para as quais se revele insuficiente. A utilizao exaustiva do modelo permitiu explicitar aspectos do metabolismo do clcio que ou no esto contidas na sua formulao actual o aparecimento de hipertrofia ou de adenomas das paratiroideias e as alteraes na estrutura ssea , a participao de outros factores controladores magnsio, ou esto insuficientemente descritas alteraes do metabolismo do fsforo nos hipoparatiroidismos. A anlise dos dados relativos aos doentes do Servio de Endocrinologia do IPO permitiu o incio da caracterizao dos tipos de patologia que representam e de possveis mecanismos fisiopatolgicos subjacentes. Estas observaes so o ponto de partida para anlises futuras. So exemplos das relaes encontradas: a distribuio dos doentes por dois grandes grupos conforme a calcmia determinada pelas concentraes circulantes de PTH ou estas so determinadas pela calcmia; a distribuio sazonal das concentraes de Vit. D25. no sangue; a correlao negativa entre estas e as concentraes de PTH no sangue. Tambm foi possvel extrair a cintica do controlo da PTH sobre a sntese de calcitriol. O estudo dos nveis circulantes de PTH no ps-operatrio imediato de doentes paratiroidectomizados permitiu determinar as suas taxas de degradao metablica. O modelo permitiu simular as relaes Ca/PTH no sangue, Ca/Fraco excretada da carga tubular, Ca/P no sangue para valores normais ou altos de Ca. Foram feitas simulaes de situaes fisiopatolgicas (em doentes virtuais): infuses crnicas de clcio, PTH e calcitriol; alteraes no comportamento de receptores. Estas simulaes correspondem a experincias que no podem ser realizadas em humanos. So exemplos da utilizao do modelo na explorao de possveis mecanismos fisiopatolgicos atravs da observao de resultados quantitativos inacessveis intuio. O modelo foi til em duas fases do trabalho: Primeiro, durante a sua sntese implicou uma escolha criticamente selectiva de informao, sua anlise quantitativa e processamento, uma explicitao rigorosa (analtica) das relaes funcionais entre os controladores e as variveis e da sua integrao numa estrutura global; Segundo, a simulação de situaes experimentais ou clnicas (dados do Servio de Endocrinologia do IPO) em doentes obrigou a explicitar raciocnios fisiopatolgicos habitualmente formulados em bases puramente intuitivas. Esta prtica revelou comportamentos bvios aps as simulaes aco reduzida das infuses PTH (simulação de hiperparatiroidismos primrios) enquanto no h inibio total da respectiva secreo, necessidade de aumento da massa secretora da paratiroideia nas insuficincias renais avanadas, etc. A sntese e utilizao do modelo no implicaram uma preparao matemtica avanada e foram possveis merc da disponibilidade de software interactivo especificamente desenhado para a simulação de sistemas dinmicos em que os programas se escrevem em ingls usando a simbologia simples da lgebra elementar. A funo nobre de modelos desta natureza semelhante dos modelos usados pelos fsicos desde o sculo XVII: permitir explicaes de carcter geral funcionando como uma ferramenta intelectual para manipulao de conceitos e para a realizao de experincias pensadas (thought experiments) respeitando certos princpios fsicos (princpios de conservao) que estabelecem as fronteiras da realidade. -------ABSTRACT: Calcium blood levels are remarkably constant despite great variations in calcium daily intake, intestinal absorption and renal excretion. The regulation of the calcium concentration in the blood is achieved by a complex system that includes several controller factors (mainly the serum levels of calcium, phosphorus, parathyroid hormone (PTH) and calcitriol but also of steroid hormones, ions such as magnesium and other hormonal factors) and several target organs (parathyroid glands, bone, kidney and intestine). The functional response to the controlling factors obeys a variety of kinetics. The precipitation of calcium salts is a simple phase transition in which organic molecules may provide nucleation centres or inhibit the process. The combination of a controller factor with its receptor located in the cell membrane (for peptides or ions) or in the nucleus (for steroid hormones) is only the first step of a biochemical chain that introduces a huge amplification in the response. To this great variability of response we have to add the times of response that vary from minutes to weeks. It is possible to observe (measure) with great accuracy in biological fluids (blood, urine, faeces, etc.) the most important factors intervening in the calcium regulation (calcium, phosphorus, PTH and calcitriol). The response of the system to acute infusions of the controlling factors has also been studied. Using molecular biology techniques it has been possible to characterize some calcium homeostasis dysfunctions and better physiopathological diagnosis are expected. With the increasingly new knowledge in this area we have better capacity to diagnose but it is harder to explain correctly the underlying metabolic mechanisms. The analysis or synthesis of complex systems is the noble activity of engineers that enables them to draw bridges, dams, boats, airplanes or cars. With the availability of medium-large frame computers it was possible to use mathematical descriptions not only to draw systems but also to explain flaws in its operations. These mathematical descriptions are generally known as models by analogy with the laws (equations) of physics that allow the mathematical description of physical processes. In practice it is not possible to find general solutions for the mathematical descriptions of complex systems but (numeric) computations for specific situations can be obtained with digital computers. The introduction of mathematical models in biology and particularly in medicine is a recent event. METHODS In this thesis a simplified model of calcium homeostasis was built that enables the computation of observable variables (concentrations of calcium, phosphorus, PTH and calcitriol) and allows the comparison between the simulation values and observed values. The choice of the models components was made according to our clinical experience and to the published clinical and physiopathological data. The model has a modular design that allows future expansions with minor alterations in its structure. In its present form the model cannot be used for diagnosis. It is a tool designed to enlighten physiopathological processes. To exemplify its possible clinical application in the simulation of hypothetical situations and in the analysis of possible mechanisms responsible for hypo or hypercalcemias the model was used to simulate a certain number of published observations. An analysis of clinical and laboratory data from the Endocrinology Department of the Portuguese Cancer Institute (I.P.O.F.G.-C.R.O.L.,S.A.) is also presented. CONCLUSIONS In a population of 188 patients without an identifiable disease of the calcium metabolism at the Portuguese Cancer Institute the calcemia levels had a unimodal distribution with an average of 9.56 mg/dL and a S.E.M of 0.41 mg/dL. This observation confirms that serum calcium is regulated. Using published data; in which calcium metabolism was disrupted by calcium, PTH or calcitriol infusions; from biochemical and physiological studies of the action of controller factors on the calcemia; in which the response of target organs (parathyroid glands, intestine, bone, kidney) was studied it was possible to build a mathematical model of concentrated parameters of the calcium homeostasis. Analytical expressions used were based on enzymatic kinetics. The model is flexible and robust. It is stable when not disturbed and changes between steady states when disturbed. In its present form it provides simulations that reproduce closely a number of experimental clinical data. This does not mean that it can be used as a diagnostic tool for individual patients. The exhaustive utilisation of the model revealed the need of future expansions to include aspects of the calcium metabolism not included in its present form hypertrophy or adenomas of the parathyroid glands, bone structure changes, participation of other controller factors such as magnesium or insufficiently described phosphate metabolism in hypoparathyroidism. The analysis of the data collected from the I.P.O.s Endocrinology Department allowed the initial characterization of the different pathologies represented and of their possible physiopathological mechanisms. These observations are a starting point for future analysis. As examples of the relations found were: the distribution of patients in two groups according to the dependency of calcium by PTH levels or PTH levels by calcium concentration; the seasonal distribution of the serum concentrations of D25; its negative correlation with PTH concentration. It was also possible to extract the kinetics of the control of the synthesis of calcitriol by PTH. The analysis of immediate post-surgical levels of PTH in parathyroidectomized patients allowed the determination of its metabolic clearance. The model also allowed the simulation of the relations between Ca/PTH in blood, serum Ca/Fraction of tubular load excreted and Ca/P in blood for normal and high values of calcium. Simulations were made of pathological situations (in virtual patients): chronic infusions of calcium, PTH and calcitriol; changes in the characteristics of receptors. These simulations are not possible in real persons. They are an example of the use of this model in exploring possible mechanisms of disease through the observation of quantitative results not accessible to simple intuition. This model was useful in two phases: Firstly, its construction required a careful choice of data, its quantitative analysis and processing, an analytical description of the relations between controller factors and variables and their integration in a global structure. Secondly, the simulation of experimental or clinical (I.P.O.s Endocrinology Department) data implied testing physiopathological explanations that previously were based on intuition. The construction and utilisation of the model didnt demand an advanced mathematical preparation since user-friendly interactive software was used. This software was specifically designed for the simulation of dynamic systems. The programs are written in English using elementary algebra symbols. The essential function of this type of models is identical to that of those used by physicists since the XVII century which describe quantitatively natural processes and are an intellectual tool for the manipulation of concepts and the performance of thought experiments based in certain physical principles (conservation principles) that are the frontiers of reality.------------------RESUME: Les concentrations circulantes de calcium sont constantes mme pendant des variations de labsorption intestinale et de llimination rnale de cet lment. La rgulation de la calcmie est un systme complexe qui comprend plusieurs lments contrleurs (la calcmie, la phosphormie, les concentrations circulantes de lhormone parathyrodienne (PTH) e du calcitriol et dautres comme les hormones strodes ou des ions comme le magnsium) et plusieurs organes (glandes parathyrodiennes, los, le rein et lintestin). Les rponses de ces organes sont varies. Dans le cas plus simple, la cristallisation des sels de calcium correspond un changement de phase dans lequel y participent des molcules organiques que la dbutent, lacclrent ou linhibent. Gnralement la combinaison dun lment contrleur avec leur rcepteur de membrane (pour les peptides ou les ions) ou intracellulaire (pour les hormones strodes) nest que le premier pas dune chane biochimique quintroduit une grande amplification de la rponse. A cette varit de rponses correspondent des grandes diffrences des temps de rponses quy vont des minuits a semaines. Il est possible observer (mesurer) dans les fluides biologiques (sang, urine, fces, etc.) les lments plus importants du systme de rgulation de la calcmie (calcium, phosphate, PTH et le calcitriol) et les administrer en exprimentes aigus. Cette possibilit est visible dans la littrature publie dans ce domaine qui est en croissance permanente. Lavenir des techniques de biologie molculaire a permis caractriser des nombreuses dysfonctions de la rgulation de la calcmie et on attend un diagnostique physiopathologique de ces dysfonctions chaque fois plus rigoureuses. Les connaissances dans ce domaine sagrandissent et on a de plus de capacits pour faire des diagnostiques et il est chaque fois plus difficile les interprter. Lanalyse ou synthse de systmes complexes est lactivit plus noble des ingnieurs qui les permit dessiner des ponts, bateaux, avions ou automobiles. Avec des ordinateurs de mdium ou grand port il les est possible utiliser descriptions mathmatiques pour dessiner les systmes et interprter des ventuelles fautes dopration. Ces descriptions mathmatiques sont une squence doprations ralises dans un ordinateur selon un programme informatique qui ont reu la dsignation gnrique de modles, pour analogie avec les quations de la physique qui ont t dduits dun nombre de postules et quont permit reprsenter des processus physiques en quations mathmatiques. Les fameuses quations de Newton sont peut-tre les exemples plus connus des systmes physiques. Lintroduction des modles mathmatiques en biologie et en particulier en mdecine est un vnement rcent. Dans ce travaille, on a construit un modle simplifi de lhomostasie du calcium pour calculer les variables observables (concentrations de calcium, phosphate, PTH et calcitriol) pour les comparer. Les choix des components a t dtermins par notre exprience clinique et par linformation physiopathologique et clinique publie. Le modle a t construit de faon modulaire ce que permit leur postrieur expansion sans des grandes altrations dans la description mathmatique et informatique dj existante. Dans cette forme le modle ne peut tre utilis comme un instrument de diagnostique. Il est un outil pour clairer la physiopathologie. Le modle a t utilis pour simuler un certain nombre dobservations publies et pour exemplifier leur possible utilisation clinique dans la simulation des hypothses et de la physiopathologie des situations dhypo ou hypercalcmie. On a fait une analyse des lments des procs cliniques des malades observes dans le Service dEndocrinologie de lIPOFG-CROL, SA. Dans une population de 894 malades avec des diffrentes pathologies les valeurs de calcmie on une distribution uni modale avec une Mdie de 9.56 mg/dL et une erreur standard de 0.41 mg/dL. Ces observations suggrent que la calcmie soit sujette de rgulation. En utilisant des rsultats de travaux publis dans lesquels le mtabolisme du calcium a t chang par des infusions de calcium, calcitriol ou PTH, des tudes biochimiques et physiologiques sur des mcanismes daction des lments contrleurs de la calcmie et de ltude du comportement des organes cible (parathyrodes, intestin, rein, os), il a t possible de construire un modle mathmatique de paramtres concentrs du systme de rgulation de la calcmie. Les expressions analytiques utilises ont t bases sur la cintique enzymatique de faon que les paramtres aient eu une signification physique ou biologique. Le modle est stable quand il nest pas perturb et transit entre tats stationnaires quand il est sujet a des perturbations. A ce moment il fait des simulations qui reproduisent de faon satisfaisant un nombre dobservations exprimentales. La construction du modle permit laddiction de nouvelles relations dans les cas ou il est insuffisant. Lutilisation exhaustive du modle a permit expliciter des aspects du mtabolisme du calcium qui y ne sont pas compris lhyperplasie ou la formation des adnomes des parathyrodes, les altrations de la structure des os, la participation doutres lments rgulateurs (magnsium), ou sont insuffisamment dcrites les altrations du mtabolisme des phosphates dans lhypoparathyroidism. Lanalyse de linformation des malades du Service dEndocrinologie a permit caractriser les pathologies reprsentes et leurs possibles mcanismes physiopathologiques. Ces observations sont le point de dpart pour les analyses futures. Sont des exemples des relations trouves: la distribution des malades par deux groupes: ceux dans lequel la calcmie est dtermine par la PTH ou ceux dans lesquels la PTH est dtermine par la calcmie; la distribution sazonale de la concentration de la vitamine D; la corrlation ngative entre la vitamine D et la PTH. On a eu la possibilit de dduire la cintique de control de la PTH sur la synthse du calcitriol. Ltude des niveaux circulants de PTH sur des sujets parathyroidectomises a permit dduire leur taux de dgradation mtabolique. Le modle a permit simuler les relations Ca/PTH dans le sang, Ca/fraction limine par le rein, Ca/P dans le sang pour des valeurs normales ou hautes de calcium. On a fait des simulations de situations physiopathologiques (dans malades virtuelles): Infusions chroniques de calcium, PTH ou calcitriol; altrations des rcepteurs. Ces simulations ne peuvent pas tre ralises dans les humains. Sont des exemples dutilisation du modle dans lexploration des possibles mcanismes de la physiopathologie en observant des rsultats quantitatifs inaccessibles lintuition. Le modle a t utile pendant deux tapes des travaux: La premire, dans sa construction on a choisi linformation disponible, son analyse quantitative, lexplicitation rigoureuse (analytique) des relations fonctionnelles entre les contrleurs et les variables et sa intgration dans une structure globale. La deuxime, la simulation de situations exprimentales ou cliniques (du Service dEndocrinologie) a oblig dexpliciter des raisonnements physiopathologiques gnralement formuls utilisant lintuition. Cette pratique a montr des comportements action rduite des infusions de PTH (jusqu linhibition totale de leur respective scrtion), ncessit daugmenter la masse scrteuse de la parathyrode dans les insuffisants rnales, etc. La synthse et utilisation du modle nont pas besoin dune formation avance en mathmatique et sont possibles grce un programme interactif qui a t conu pour la simulation des systmes dynamiques dans lesquels le programme se construit en anglais en utilisant la symbolique lmentaire de lalgbre. La fonction noble de ces modles est semblable celles des physiques du XVII sicle: Permettre tablir explications gnrales en fonctionnant comme un outil intellectuel pour manipuler des concepts et pour la ralisation dexprimentes penses en respectant certains principes de la physique (principe de la conservation) qutablissent les frontires de la ralit.
