The use of non-standard CT conversion ramps for Monte Carlo verification of 6 MV prostate IMRT plans

Monte Carlo (MC) dose calculation algorithms have been widely used to verify the accuracy of intensity-modulated radiotherapy (IMRT) dose distributions computed by conventional algorithms due to the ability to precisely account for the effects of tissue inhomogeneities and multileaf collimator characteristics. Both algorithms present, however, a particular difference in terms of dose calculation and report. Whereas dose from conventional methods is traditionally computed and reported as the water-equivalent dose (Dw), MC dose algorithms calculate and report dose to medium (Dm). In order to compare consistently both methods, the conversion of MC Dm into Dw is therefore necessary. This study aims to assess the effect of applying the conversion of MC-based Dm distributions to Dw for prostate IMRT plans generated for 6 MV photon beams. MC phantoms were created from the patient CT images using three different ramps to convert CT numbers into material and mass density: a conventional four material ramp (CTCREATE) and two simplified CT conversion ramps: (1) air and water with variable densities and (2) air and water with unit density. MC simulations were performed using the BEAMnrc code for the treatment head simulation and the DOSXYZnrc code for the patient dose calculation. The conversion of Dm to Dw by scaling with the stopping power ratios of water to medium was also performed in a post-MC calculation process. The comparison of MC dose distributions calculated in conventional and simplified (water with variable densities) phantoms showed that the effect of material composition on dose-volume histograms (DVH) was less than 1% for soft tissue and about 2.5% near and inside bone structures. The effect of material density on DVH was less than 1% for all tissues through the comparison of MC distributions performed in the two simplified phantoms considering water. Additionally, MC dose distributions were compared with the predictions from an Eclipse treatment planning system (TPS), which employed a pencil beam convolution (PBC) algorithm with Modified Batho Power Law heterogeneity correction. Eclipse PBC and MC calculations (conventional and simplified phantoms) agreed well (<1%) for soft tissues. For femoral heads, differences up to 3% were observed between the DVH for Eclipse PBC and MC calculated in conventional phantoms. The use of the CT conversion ramp of water with variable densities for MC simulations showed no dose discrepancies (0.5%) with the PBC algorithm. Moreover, converting Dm to Dw using mass stopping power ratios resulted in a significant shift (up to 6%) in the DVH for the femoral heads compared to the Eclipse PBC one. Our results show that, for prostate IMRT plans delivered with 6 MV photon beams, no conversion of MC dose from medium to water using stopping power ratio is needed. In contrast, MC dose calculations using water with variable density may be a simple way to solve the problem found using the dose conversion method based on the stopping power ratio.

A biosignal embedded system for physiological computing

Thesis submitted in the fulfilment of the requirements for the Degree of Master in Electronic and Telecomunications Engineering

Mapping non-suicidal self-injury in adolescence: Development and confirmatory factor analysis of the impulse, self-harm and sucidal ideation questionnaire for adolescents (ISSIQ-A)

Non-suicidal self-injury (NSSI) is the deliberate, self-inflicted destruction of body tissue without suicidal intent and an important clinical phenomenon. Rates of NSSI appear to be disproportionately high in adolescents and young adults, and is a risk factor for suicidal ideation and behavior. The present study reports the psychometric properties of the Impulse, Self-harm and Suicide Ideation Questionnaire for Adolescents (ISSIQ-A), a measure designed to comprehensively assess the impulsivity, NSSI behaviors and suicide ideation. An additional module of this questionnaire assesses the functions of NSSI. Results of Confirmatory Factor Analysis (CFA) of the scale on 1722 youths showed items' suitability and confirmed a model of four different dimensions (Impulse, Self-harm, Risk-behavior and Suicide ideation) with good fit and validity. Further analysis showed that youth׳s engagement in self-harm may exert two different functions: to create or alleviate emotional states, and to influence social relationships. Our findings contribute to research and assessment on non-suicidal self-injury, suggesting that the ISSIQ-A is a valid and reliable measure to assess impulse, self-harm and suicidal thoughts, in adolescence.

Sistema de modelização tridimensional de galerias subterrâneas

A presente dissertação apresenta uma solução para o problema de modelização tridimensional de galerias subterrâneas. O trabalho desenvolvido emprega técnicas provenientes da área da robótica móvel para obtenção um sistema autónomo móvel de modelização, capaz de operar em ambientes não estruturados sem acesso a sistemas de posicionamento global, designadamente GPS. Um sistema de modelização móvel e autónomo pode ser bastante vantajoso, pois constitui um método rápido e simples de monitorização das estruturas e criação de representações virtuais das galerias com um elevado nível de detalhe. O sistema de modelização desloca-se no interior dos túneis para recolher informações sensoriais sobre a geometria da estrutura. A tarefa de organização destes dados com vista _a construção de um modelo coerente, exige um conhecimento exacto do percurso praticado pelo sistema, logo o problema de localização da plataforma sensorial tem que ser resolvido. A formulação de um sistema de localização autónoma tem que superar obstáculos que se manifestam vincadamente nos ambientes underground, tais como a monotonia estrutural e a já referida ausência de sistemas de posicionamento global. Neste contexto, foi abordado o conceito de SLAM (Simultaneous Loacalization and Mapping) para determinação da localização da plataforma sensorial em seis graus de liberdade. Seguindo a abordagem tradicional, o núcleo do algoritmo de SLAM consiste no filtro de Kalman estendido (EKF { Extended Kalman Filter ). O sistema proposto incorpora métodos avançados do estado da arte, designadamente a parametrização em profundidade inversa (Inverse Depth Parametrization) e o método de rejeição de outliers 1-Point RANSAC. A contribuição mais importante do método por nós proposto para o avanço do estado da arte foi a fusão da informação visual com a informação inercial. O algoritmo de localização foi testado com base em dados reais, adquiridos no interior de um túnel rodoviário. Os resultados obtidos permitem concluir que, ao fundir medidas inerciais com informações visuais, conseguimos evitar o fenómeno de degeneração do factor de escala, comum nas aplicações de localização através de sistemas puramente monoculares. Provámos simultaneamente que a correcção de um sistema de localização inercial através da consideração de informações visuais é eficaz, pois permite suprimir os desvios de trajectória que caracterizam os sistemas de dead reckoning. O algoritmo de modelização, com base na localização estimada, organiza no espaço tridimensional os dados geométricos adquiridos, resultando deste processo um modelo em nuvem de pontos, que posteriormente _e convertido numa malha triangular, atingindo-se assim uma representação mais realista do cenário original.

Sistema de percepção visual para veículos autónomos aéreos

Esta dissertação aborda o problema de detecção e desvio de obstáculos "SAA- Sense And Avoid" em movimento para veículos aéreos. Em particular apresenta contribuições tendo em vista a obtenção de soluções para permitir a utilização de aeronaves não tripuladas em espaço aéreo não segregado e para aplicações civis. Estas contribuições caracterizam-se por: uma análise do problema de SAA em \UAV's - Unmmaned Aerial Vehicles\ civis; a definição do conceito e metodologia para o projecto deste tipo de sistemas; uma proposta de \ben- chmarking\ para o sistema SAA caracterizando um conjunto de "datasets\ adequados para a validação de métodos de detecção; respectiva validação experimental do processo e obtenção de "datasets"; a análise do estado da arte para a detecção de \Dim point features\ ; o projecto de uma arquitectura para uma solução de SAA incorporando a integração de compensação de \ego motion" e respectiva validação para um "dataset" recolhido. Tendo em vista a análise comparativa de diferentes métodos bem como a validação de soluções foi proposta a recolha de um conjunto de \datasets" de informação sensorial e de navegação. Para os mesmos foram definidos um conjunto de experiências e cenários experimentais. Foi projectado e implementado um setup experimental para a recolha dos \datasets" e realizadas experiências de recolha recorrendo a aeronaves tripuladas. O setup desenvolvido incorpora um sistema inercial de alta precisão, duas câmaras digitais sincronizadas (possibilitando análise de informa formação stereo) e um receptor GPS. As aeronaves alvo transportam um receptor GPS com logger incorporado permitindo a correlação espacial dos resultados de detecção. Com este sistema foram recolhidos dados referentes a cenários de aproximação com diferentes trajectórias e condições ambientais bem como incorporando movimento do dispositivo detector. O método proposto foi validado para os datasets recolhidos tendo-se verificado, numa análise preliminar, a detecção do obstáculo (avião ultraleve) em todas as frames para uma distância inferior a 3 km com taxas de sucesso na ordem dos 95% para distâncias entre os 3 e os 4 km. Os resultados apresentados permitem validar a arquitectura proposta para a solução do problema de SAA em veículos aéreos autónomos e abrem perspectivas muito promissoras para desenvolvimento futuro com forte impacto técnico-científico bem como sócio-economico. A incorporação de informa formação de \ego motion" permite fornecer um forte incremento em termos de desempenho.

Teatro no currículo: avaliar o quê e para quê?

Nalgumas áreas curriculares disciplinares, como o Teatro, as aprendizagens e as competências não se adquirem nem desenvolvem, em geral, de acordo com a díade de estratégias que os professores parecem privilegiar, isto é: transmissão do conhecimento e, pouco depois, confirmação – na maioria das vezes através da modalidade de escrita – da aprendizagem desse conhecimento pelos alunos. Note-se, porém, que, mesmo naquelas áreas que os responsáveis políticos distinguem com um “exame nacional”, como o Português, nem todas as aprendizagens promovidas e realizadas são testáveis numa prova escrita e no imediato (como, a título de exemplo, as que se inscrevem nos domínios da comunicação oral e da leitura em voz alta, também amplamente abordadas em Teatro). Às áreas da educação artística, e do Teatro em particular, os professores associam essencialmente – ou exclusivamente – a criatividade, a imaginação e a expressividade. Sendo, embora, competências potencialmente desenvolvidas e avaliadas também nas áreas da educação artística, não são um exclusivo destas áreas. Cada área curricular disciplinar do âmbito da educação artística – e o Teatro não é exceção – assenta numa específica linguagem artística, que integra conteúdos, estratégias, atividades, recursos, técnicas, conceitos e terminologias próprios, que as crianças, com vista ao seu desenvolvimento completo e harmonioso, têm o direito de aprender e desenvolver. Daqui decorrem algumas questões: O que – e como – avaliar nas áreas da educação artística, em particular no Teatro? Que princípios poderão estar inerentes a um dispositivo de avaliação em Teatro, em contexto curricular? Terão as modalidades de avaliação não escrita estatuto de fiabilidade? O binómio teatro/currículo encerra um paradoxo a que pretendemos dar atenção: embora nem sempre abordado com regularidade e seguindo uma lógica dedesenvolvimento curricular, o Teatro constitui, apesar disso, uma das estratégias privilegiadas pelos professores de participação em projetos e iniciativas formais, na maior parte das vezes de cariz pontual (como momentos festivos ou de apresentação à comunidade), em que os alunos são sujeitos ao juízo avaliativo dos públicos. Partindo dos princípios de que (i) em contexto curricular cada atividade tem uma intencionalidade e que (ii) a “educação” artística não visa a identificação ou a valorização de “talentos”, pretendemos defender a seguinte ideia: Só depois de estabelecermos inequivocamente os objetivos da nossa ação educativa-pedagógica e, por conseguinte, uma estratégia de avaliação, é que podemos definir um percurso com sentido. Esta comunicação de natureza teórica, cuja base reflexiva decorre de mais de vinte anos de intervenção em contextos escolares, tanto do ensino básico como de formação de professores, tentará formular questões e problematizar algumas linhas de pensamento, mais do que encontrar respostas, no sentido de suscitar, principalmente da parte dos professores, a necessidade de uma mudança de atitude e de práticas face ao teatro na escola.

Transferência de calor em fluidos Não-Newtonianos

Foi realizado um estudo sobre o efeito do tipo de fluidos na transferência de calor. Pretende-se determinar a influência da concentração da solução de Goma de Xantano, do número de Reynolds, do número de Weissenberg, da temperatura e do tempo de escoamento no coeficiente de transferência de calor, jH. O estudo da transferência de calor foi feito num permutador de tubos duplos concêntricos. Já o estudo da reologia foi realizado num reómetro. Na caracterização reológica das soluções de XG, a viscosidade aumenta com a concentração das soluções, diminui para taxas de deformação crescentes e com o aumento da temperatura para ambas as soluções. Os dados mostram um aumento da intensidade da pseudoplasticidade com a concentração do polímero, sendo os valores representados pelo modelo de Sisco. A degradação da solução de 0,20% de goma de xantano a 25 ºC, com o escoamento, é muito acelerada. Os resultados dos ensaios apresentam uma diminuição da viscosidade de 9,4% a 22,9%, para tempos de escoamento de 12 a 47 horas, respectivamente. Num escoamento turbulento em conduta de secção circular constante os resultados mostram uma redução de arrasto total de 18 para 33%. Para a solução de 0,10 % de XG, verifica-se um aumento do calor transferido de 115% e de 130%, quando a temperatura aumenta de 25 ºC para 36 ºC, respectivamente. A água apresenta valores de calor transferido superiores, cerca de 170%, aos da solução de 0,1 %XG. O factor de correlação empírico de Colbourn (jH), utilizado neste trabalho apresenta valores de acordo com a relação de Cho and Hartnett (1985): jH<2/f. Quando o caudal do fluido quente aumenta verifica-se uma diminuição do factor jH. Em relação ao tempo de escoamento verifica-se uma diminuição de cerca de 70% do coeficiente de transferência de calor ao fim de 47 horas. Finalmente verificamos uma diminuição do factor de transferência de calor com o aumento da temperatura do fluido quente, para ambas as concentrações de goma de xantano. Para as soluções de 0,10 e 0,20% de XG essa diminuição variou entre 38 e 15% e entre 34 e 3%, respectivamente.

Melhoria do processo produtivo da Yazaki Porto Technical Centre

No actual contexto macroeconómico, a melhoria dos processos e o aproveitamento de todas as sinergias, são factores que se tornaram ainda mais importantes e nalguns casos, condição sine qua non para a sobrevivência das próprias empresas. Cada vez mais as empresas são obrigadas a produzir mais com menos recursos, com a qualidade desejada pelos clientes e a preços competitivos. A qualidade do produto final não deve ser afectada com a desculpa da implementação de uma política da redução de custos. Pelo contrário, deve existir a preocupação de eliminar da cadeia de valor tudo o que não contribui com valor acrescentado, melhorando nalguns casos a própria qualidade do produto final. A realização deste projecto tem como objectivo, analisar e implementar, através de ferramentas relacionadas com a metodologia Lean, melhorias na produção de aplicadores de cravação numa empresa multinacional ligada ao ramo automóvel. Pretende-se um aumento da taxa de produção diária em 50%, obtida essencialmente através do balanceamento dos recursos humanos e no desenvolvimento de um sistema kanban incorporado no sector produtivo. A parte inicial do trabalho incidiu no estudo e análise do produto e respectivo processo produtivo. Posteriormente e por várias fases efectuaram-se análises aos tempos de fabrico e ao sequenciamento das operações, com vista ao conhecimento de todo o processo de montagem de modo a identificar os aspectos de melhoria. Após o registo dos pontos a eliminar e/ou a melhorar, procedeu-se a uma análise criteriosa dos dados recolhidos, efectuando-se o balanceamento dos recursos de modo a tornar eficaz a implementação do sistema kanban. Este sistema é a base da melhoria proposta para este tema de dissertação. Após implementação do sistema kanban, foi avaliado o seu desempenho e foram registadas melhorias na produção diária dos aplicadores bem como no lead time despendido no processamento dos mesmos.

Variabilidade introduzida pelo operador no processamento dos estudos Gated-SPECT do miocárdio

Introdução – Os estudos Gated – Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT) são uma das técnicas de imagiologia cardíaca que mais evoluiu nas últimas décadas. Para a análise das imagens obtidas, a utilização de softwares de quantificação leva a um aumento da reprodutibilidade e exatidão das interpretações. O objetivo deste estudo consiste em avaliar, em estudos Gated-SPECT, a variabilidade intra e interoperador de parâmetros quantitativos de função e perfusão do miocárdio, obtidos com os softwares Quantitative Gated SPECT (QGS) e Quantitative Perfusion SPECT (QPS). Material e métodos – Recorreu-se a uma amostra não probabilística por conveniência de 52 pacientes, que realizaram estudos Gated-SPECT do miocárdio por razões clínicas e que integravam a base de dados da estação de processamento da Xeleris da ESTeSL. Os cinquenta e dois estudos foram divididos em dois grupos distintos: Grupo I (GI) de 17 pacientes com imagens com perfusão do miocárdio normal; Grupo II (GII) de 35 pacientes que apresentavam defeito de perfusão nas imagens Gated-SPECT. Todos os estudos foram processados 5 vezes por 4 operadores independentes (com experiência de 3 anos em Serviços de Medicina Nuclear com casuística média de 15 exames/semana de estudos Gated-SPECT). Para a avaliação da variabilidade intra e interoperador foi utilizado o teste estatístico de Friedman, considerando α=0,01. Resultados e discussão – Para todos os parâmetros avaliados, os respectivos valores de p não traduziram diferenças estatisticamente significativas (p>α). Assim, não foi verificada variabilidade intra ou interoperador significativa no processamento dos estudos Gated-SPECT do miocárdio. Conclusão – Os softwares QGS e QPS são reprodutíveis na quantificação dos parâmetros de função e perfusão avaliados, não existindo variabilidade introduzida pelo operador.

Modelling and segmentation of the vocal tract during speech production by using deformable models in magnetic resonance images

The first and second authors would like to thank the support of the PhD grants with references SFRH/BD/28817/2006 and SFRH/PROTEC/49517/2009, respectively, from Fundação para a Ciência e Tecnol ogia (FCT). This work was partially done in the scope of the project “Methodologies to Analyze Organs from Complex Medical Images – Applications to Fema le Pelvic Cavity”, wi th reference PTDC/EEA- CRO/103320/2008, financially supported by FCT.

Reduced fluoresceinamine as a fluorescent sensor for nitric oxide

A new fluorescent sensor for nitric oxide (NO) is presented that is based on its reaction with a non fluorescent substance, reduced fluoresceinamine, producing the highly fluorescent fluoresceinamine. Using a portable homemade stabilized light source consisting of 450 nm LED and fiber optics to guide the light, the sensor responds linearly within seconds in the NO concentration range between about 10–750 µM with a limit of detection (LOD) of about 1 µM. The system generated precise intensity readings, with a relative standard deviation of less than 1%. The suitability of the sensor was assessed by monitoring the NO generated by either the nitrous acid decomposition reaction or from a NO-releasing compound. Using relatively high incubation times, the sensor also responds quantitatively to hydrogen peroxide and potassium superoxide, however, using transient signal measurements results in no interfering species.

Towards the detection of deception in interactive multimedia environments

A classical application of biosignal analysis has been the psychophysiological detection of deception, also known as the polygraph test, which is currently a part of standard practices of law enforcement agencies and several other institutions worldwide. Although its validity is far from gathering consensus, the underlying psychophysiological principles are still an interesting add-on for more informal applications. In this paper we present an experimental off-the-person hardware setup, propose a set of feature extraction criteria and provide a comparison of two classification approaches, targeting the detection of deception in the context of a role-playing interactive multimedia environment. Our work is primarily targeted at recreational use in the context of a science exhibition, where the main goal is to present basic concepts related with knowledge discovery, biosignal analysis and psychophysiology in an educational way, using techniques that are simple enough to be understood by children of different ages. Nonetheless, this setting will also allow us to build a significant data corpus, annotated with ground-truth information, and collected with non-intrusive sensors, enabling more advanced research on the topic. Experimental results have shown interesting findings and provided useful guidelines for future work. Pattern Recognition

Sensing Cloud Optimization applied to a non-convex constrained economical dispatch

Conferência: 39th Annual Conference of the IEEE Industrial-Electronics-Society (IECON) - NOV 10-14, 2013

Educational in a global environment: non-formal examples of learning practices at the international office

23rd SPACE AGM and Conference from 9 to 12 May 2012 Conference theme: The Role of Professional Higher Education: Responsibility and Reflection Venue: Mikkeli University of Applied Sciences, Mikkeli, Finland