An Electromagnetic Tracker System for the design of a dental superstructure

Nowadays, different techniques are available for manufacturing full-arch implant-supported prosthesis, many of them based on an impression procedure. Nevertheless, the long-term success of the prosthesis is highly influenced by the accuracy during such process, being affected by factors such as the impression material, implant position, angulation and depth. This paper investigates the feasibility of a 3D electromagnetic motion tracking system as an acquisition method for modeling such prosthesis. To this extent, we propose an implant acquisition method at the patient mouth, using a specific prototyped tool coupled with a tracker sensor, and a set of calibration procedures (for distortion correction and tool calibration), that ultimately obtains combined measurements of the implant’s position and angulation, and eliminating the use of any impression material. However, in the particular case of the evaluated tracking system, the order of magnitude of the obtained errors invalidates its use for this specific application.

Artificial neural networks for automatic modelling of the pectus excavatum corrective prosthesis

Pectus excavatum is the most common deformity of the thorax and usually comprises Computed Tomography (CT) examination for pre-operative diagnosis. Aiming at the elimination of the high amounts of CT radiation exposure, this work presents a new methodology for the replacement of CT by a laser scanner (radiation-free) in the treatment of pectus excavatum using personally modeled prosthesis. The complete elimination of CT involves the determination of ribs external outline, at the maximum sternum depression point for prosthesis placement, based on chest wall skin surface information, acquired by a laser scanner. The developed solution resorts to artificial neural networks trained with data vectors from 165 patients. Scaled Conjugate Gradient, Levenberg-Marquardt, Resilient Back propagation and One Step Secant gradient learning algorithms were used. The training procedure was performed using the soft tissue thicknesses, determined using image processing techniques that automatically segment the skin and rib cage. The developed solution was then used to determine the ribs outline in data from 20 patient scanners. Tests revealed that ribs position can be estimated with an average error of about 6.82±5.7 mm for the left and right side of the patient. Such an error range is well below current prosthesis manual modeling (11.7±4.01 mm) even without CT imagiology, indicating a considerable step forward towards CT replacement by a 3D scanner for prosthesis personalization.

Electromagnetic tracker feasibility in the design of a dental superstructure for edentulous patients

The success of the osseointegration concept and the Brånemark protocol is highly associated to the accuracy in the production of an implant-supported prosthesis. One of most critical steps for long-term success of these prosthesis is the accuracy obtained during the impression procedure, which is affected by factors such as the impression material, implant position, angulation and depth. This paper investigates the feasibility of 3D electromagnetic motion tracking systems as an acquisition method for modeling full-arch implant-supported prosthesis. To this extent, we propose an implant acquisition method at the patient mouth and a calibration procedure, based on a 3D electromagnetic tracker that obtains combined measurements of implant’s position and angulation, eliminating the use of any impression material. Three calibration algorithms (namely linear interpolation, higher-order polynomial and Hardy multiquadric) were tested to compensate for the electromagnetic tracker distortions introduced by the presence of nearby metals. Moreover, implants from different suppliers were also tested to study its impact on tracking accuracy. The calibration methodology and the algorithms employed proved to implement a suitable strategy for the evaluation of novel dental impression techniques. However, in the particular case of the evaluated electromagnetic tracking system, the order of magnitude of the obtained errors invalidates its use for the full-arch modeling of implant-supported prosthesis.

Adubação verde com crotalária consorciada ao minimilho antecedendo a couve-folha sob manejo orgânico

Este experimento foi realizado em Seropédica, RJ, com três tratamentos de cultivos para adubação verde, compostos por milho, consórcio de milho com crotalária e crotalária, em blocos ao acaso. Durante o crescimento, realizou-se a colheita de minimilho. Após o corte das plantas, os tratamentos foram combinados com duas formas de preparo do solo: plantio direto e preparo convencional, em esquema de subparcelas, com posterior plantio de couve-folha. As avaliações constaram de produção de matérias fresca e seca e acúmulo de nutrientes da parte aérea dos adubos verdes; produtividade, peso de palha e número de espigas; acúmulo de nutrientes nas espigas; comprimento, diâmetro e peso de espigas de minimilho e número de espigas por planta; produtividade, número de folhas, área foliar, matéria seca, produtividade por colheita, área específica por colheita e acúmulo de N na couve-folha, e balanço de N no sistema. O monocultivo de milho proporcionou produtividade e número de espigas de minimilho comerciais maiores (respectivamente 797,2 kg ha-1 e 123.785 un ha-1), bem como maior acúmulo de N, P, Ca e Mg nas espigas despalhadas e de N, K e Ca na palha das espigas. O consórcio proporcionou maior número de espigas por planta (0,91). A maior produção de biomassa foi proporcionada pelo consórcio de crotalária e milho (7,43 Mg ha-1). O acúmulo de nitrogênio proporcionado pelo consórcio foi superior ao do monocultivo de milho e equivalente ao do monocultivo de crotalária. Na couvefolha, houve diferença apenas na emissão de folhas (1.967.083 un ha-1), com superioridade do plantio direto.

Hand-held robotic device for laparoscopic surgery and training

Laparoscopic surgery (LS) has revolutionized traditional surgical techniques introducing minimally invasive procedures for diagnosis and local therapies. LSs have undeniable advantages, such as small patient incisions, reduced postoperative pain and faster recovery. On the other hand, restricted vision of the anatomical target, difficult handling of the surgical instruments, restricted mobility inside the human body, need of dexterity to hand-eye coordination and inadequate and non-ergonomic surgical instruments may restrict LS only to more specialized surgeons. To overcome the referred limitations, this work presents a new robotic surgical handheld system – the EndoRobot. The EndoRobot was designed to be used in clinical practice or even as a surgical simulator. It integrates an electromechanical system with 3 degrees of freedom. Each degree can be manipulated independently and combined with different levels of sensitivity allowing fast and slow movements. As other features, the EndoRobot has battery power or external power supply, enables the use of bipolar radiofrequency to prevent bleeding while cutting and allows plug-and-play of the laparoscopic forceps for rapid exchange. As a surgical simulator, the system was also instrumented to measure and transmit, in real time, its position and orientation for a training software able to monitor and assist the trainee’s surgical movements.

Preliminary clinical trial in percutaneous nephrolithotomy using a real-time navigation system for percutaneous kidney access

Background: Precise needle puncture of renal calyces is a challenging and essential step for successful percutaneous nephrolithotomy. This work tests and evaluates, through a clinical trial, a real-time navigation system to plan and guide percutaneous kidney puncture. Methods: A novel system, entitled i3DPuncture, was developed to aid surgeons in establishing the desired puncture site and the best virtual puncture trajectory, by gathering and processing data from a tracked needle with optical passive markers. In order to navigate and superimpose the needle to a preoperative volume, the patient, 3D image data and tracker system were previously registered intraoperatively using seven points that were strategically chosen based on rigid bone structures and nearby kidney area. In addition, relevant anatomical structures for surgical navigation were automatically segmented using a multi-organ segmentation algorithm that clusters volumes based on statistical properties and minimum description length criterion. For each cluster, a rendering transfer function enhanced the visualization of different organs and surrounding tissues. Results: One puncture attempt was sufficient to achieve a successful kidney puncture. The puncture took 265 seconds, and 32 seconds were necessary to plan the puncture trajectory. The virtual puncture path was followed correctively until the needle tip reached the desired kidney calyceal. Conclusions: This new solution provided spatial information regarding the needle inside the body and the possibility to visualize surrounding organs. It may offer a promising and innovative solution for percutaneous punctures.

Real-time hand tracking for rehabilitation and character animation

Hand and finger tracking has a major importance in healthcare, for rehabilitation of hand function required due to a neurological disorder, and in virtual environment applications, like characters animation for on-line games or movies. Current solutions consist mostly of motion tracking gloves with embedded resistive bend sensors that most often suffer from signal drift, sensor saturation, sensor displacement and complex calibration procedures. More advanced solutions provide better tracking stability, but at the expense of a higher cost. The proposed solution aims to provide the required precision, stability and feasibility through the combination of eleven inertial measurements units (IMUs). Each unit captures the spatial orientation of the attached body. To fully capture the hand movement, each finger encompasses two units (at the proximal and distal phalanges), plus one unit at the back of the hand. The proposed glove was validated in two distinct steps: a) evaluation of the sensors’ accuracy and stability over time; b) evaluation of the bending trajectories during usual finger flexion tasks based on the intra-class correlation coefficient (ICC). Results revealed that the glove was sensitive mainly to magnetic field distortions and sensors tuning. The inclusion of a hard and soft iron correction algorithm and accelerometer and gyro drift and temperature compensation methods provided increased stability and precision. Finger trajectories evaluation yielded high ICC values with an overall reliability within application’s satisfying limits. The developed low cost system provides a straightforward calibration and usability, qualifying the device for hand and finger tracking in healthcare and animation industries.

Rooting of hardwood cuttings of Roxo de Valinhos fig (Ficus carica L.) with different propagation strategies

The objective of this study was to evaluate the substrate, cuttings collection time, the position and the cutting depth, and the propagation environment on rooting of 'Purple Valinhos' fig tree cuttings in Southwestern Paraná, Brazil. Two experiments were carried out at UTFPR, Câmpus Dois Vizinhos, with hardwoods cuttings from Roxo de Valinhos fig tree. The first experiment used a randomized block design, in 3 x 3 x 2 factorial (substrate x environment x collection time), with four replications of 10 cuttings per plot. The cuttings were collected in the first fifteen days of July and August. The substrates were sand, soil and the mixture of these [1:1 (v / v)]. The environments used were open sky, tunnel with plastic cover and tunnel with half-shade black net cover. The second experiment used a randomized block design, 2 x 2 x 3 factorial (shoot cutting position x soil cover x shoot cutting depth), with four replications of 12 cuttings per plot. In the factor position, the vertically (0 º inclination) and inclined (45 º inclination) shoot cuttings were evaluated. Soil cover was tested with mulching plastic cover or not. The tested depths were 1/3, 1/2 and 2/3 in relation to the total length of the shoot cutting. In both experiments, the following were analyzed: rooting and mortality indices, number of leaves and primary shoots, length of the three largest roots per cutting. It was conclude that, the protected environment with plastic cover on sand as substrate must recommended for the rooting of fig estaca, collecting them in the first half of July. The inclination position and cutting depth of the estaca and the substrate coverage with plastic mulching did not influence the results.

Sete décadas de evolução do sistema produtivo da cultura do milho

Objetivou-se com este trabalho comparar o sistema de produção de milho, recomendado nos anos 40, com o atualmente empregado. Para isso, utilizou-se como base o artigo publicado por Antônio Secundino de São José, na Revista Ceres, em 1944, comparando-se as práticas agrícolas recomendadas para a cultura do milho na época com as atualmente empregadas. Naquela época, não havia preocupação direta com os aspectos conservacionistas de solo e água. Todavia, iniciava-se o processo de elevação da produtividade de grãos, com base no uso de mais insumos, todos obtidos na propriedade, como o esterco bovino, e de obtenção das próprias sementes. A cultura do milho era tratada de maneira individualizada, sem os conceitos de integração de lavoura, pecuária e conservação de solo e água. Atualmente, muitos conceitos recomendados há 70 anos ainda são utilizados na agricultura orgânica e familiar. Por outro lado, no cultivo em grande escala da cultura do milho utilizam-se os mais variados insumos, como fertilizantes sintéticos, herbicidas, inseticidas, sementes de híbridos (com ou sem eventos transgênicos), aplicação de fungicidas, plantio e colheita mecanizados. Conclui-se que nos últimos 70 anos ocorreram muitas mudanças no sistema de produção de milho e que estas mudanças foram fundamentais para que a produtividade aumentasse 3,79 vezes no período analisado. Todo o sistema de produção foi modificado em relação aos fatores de construção e proteção da produtividade, que por sua vez, deram suporte para que o Brasil chegasse a posição de terceiro maior produtor e exportador de milho do mundo, saltando de 5,6 milhões de toneladas em 1944 para 81,5 milhões de toneladas em 2013.

Custo da produção de silagens em sistemas de integração lavoura-pecuária sob plantio direto

Objetivou-se, com este trabalho, avaliar o custo operacional total (COT) da produção de silagens em sistemas produtivos de Integração Lavoura-Pecuária (ILP), a produtividade de massa seca (PMS) e a quantidade de proteína bruta (PB) e nutrientes digestíveis totais (NDT), por área, em cada modalidade de cultivo sob condições irrigadas, no Cerrado, durante dois anos agrícolas (2010/2011 e 2011/2012). O delineamento experimental foi o de blocos casualizados, com quatro repetições, sendo os tratamentos constituídos de três modalidades de cultivo das culturas do milho e do sorgo para silagem (solteiro; em consórcio com a Brachiaria brizantha cv. Xaraés e com Panicum maximum cv. Tanzânia). Constatou-se que a silagem de sorgo apresentou custo de produção inferior ao da silagem de milho. Os maiores COTs foram obtidos no consórcio de milho com capim Xaraés (R$ 2.046,93 e de R$ 2.385,40) e, os menores, nos cultivos de sorgo solteiro (R$ 1.815,93 e de R$ 1.941,62), para os dois anos agrícolas. Os tratamentos com cultivos exclusivos (de sorgo e de milho) proporcionaram maiores valores de PMS no primeiro ano; porém, no segundo ano, os maiores valores foram proporcionados pelos cultivos consorciados de ambas as espécies com Panicum maximum cv. Tanzânia. Os valores de PB e NDT por área variaram entre os tratamentos nos dois anos agrícolas e seguiram o padrão da PMS, sendo os maiores valores proporcionados também pelos consórcios de sorgo e milho com o capim Tanzânia.

Controle da ferrugem e da broca-dos-ramos da figueira com diferentes fungicidas e inseticidas

Temperaturas e precipitações elevadas favorecem a incidência da ferrugem (Cerotelium fici(Cast.)) e da broca-dos-ramos (Azochis gripusalis (Walker, 1859) (Lepidoptera: Pyralidae)), limitando a produção comercial de figos. O objetivo deste trabalho foi comparar a eficiência de fungicidas e inseticidas alternativos em relação à de produtos convencionais registrados para a cultura. Foram realizados dois experimentos, no delineamento de blocos inteiramente casualizados, com quatro repetições, no setor de fruticultura da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campus Dois Vizinhos. Para controle da ferrugem, foram utilizados, em 100 L de água, azoxistrobin (10 g), calda bordalesa (1.500 g de cal virgem + 1.500 g de sulfato de cobre) e testemunha (água). No controle da broca-dos-ramos utilizaram-se, em 100 L de água, azadiractina (1.000 mL P.C.), alho (Allium sativum L.) (100 mL P.C.), cinza (20.000 g), extrato de fumo (nicotina) (10.000 mL do preparado), deltametrina (50 mL P.C.), Bacillus thuringiensis Berliner (100 g P.C.), rotenona (1.000 mL P.C.), sabão de coco (1.000 g) e testemunha (água). A calda bordalesa foi o tratamento mais efetivo no controle da ferrugem, promovendo aumento da produtividade e da qualidade dos frutos. A deltametrina promoveu o melhor controle da broca-dos-ramos da figueira. Entre os produtos alternativos testados, o alho foi o mais efetivo no controle dessa praga.

Characterization of verdete rock as a potential source of potassium

Potassium is a nutrient found at low levels in Brazilian soils, requiring large inputs of fertilizers to achieve satisfactory crop yields. Brazil has high external dependence and limited reserves of soluble K mineral, which is traditionally exploited for the production of fertilizers. On the other hand, it is common the occurrence in the country of potassium-rich silicate minerals which are not commercially exploited. This study aimed to characterize mineralogically and chemically samples of verdete rock separated into size fractions and evaluate its potential as potassium fertilizer. The mineral composition of verdete rock is based on glauconite, quartz and feldspar. The total K2O content in verdete rock ranged from 5.18 to 9.0 dag/kg. The K content extracted in water or 2% citric acid was 2.4% below the total of K, indicating low reactivity of verdete rock and limitations for direct use as K source. The processes of physical fractionation and sedimentation in water are inefficient to promote the concentration of K in the different verdete rock fractions. The total K content in some samples are considerable and may enable the use of this rock as raw material for production of more reactive potassium fertilizers.

Avaliação do efeito antibacteriano de extratos de folhas de batata-doce (Ipomoea batatas L. frente a bactérias de interesse em alimentos e correlação com os compostos fenólicos

RESUMOA batata-doce (Ipomoea batatas L.) é um vegetal muito cultivado nos países tropicais, usado na alimentação humana e na animal, sendo uma boa fonte de energia, sais minerais e vitaminas. Constitui, ainda, fonte de polifenóis antioxidativos, entre eles, antocianinas e ácidos fenólicos. O objetivo deste estudo foi avaliar a atividade antibacteriana de diferentes extratos de folhas frescas de batata-doce, frente a bactérias de interesse alimentar, e correlacioná-la com os teores de polifenóis totais e de antocianinas. Foram avaliados teores de polifenóis totais e de antocianinas, bem como a atividade antibacteriana de extratos alcoólicos, de infusão e de decocção de folhas de dois acessos de batata-doce, em Porto Alegre, RS, frente a três agentes de interesse em alimentos e alimentação, quais sejam, inóculos padronizados de SalmonellaEnteritidis (ATCC 11076), Staphylococcus aureus(ATCC 25923) e Escherichia coli (ATCC 11229). A avaliação da atividade antibacteriana, expressa em intensidade de atividade de inibição bacteriana (IINIB) e em intensidade de atividade de inativação bacteriana (IINAB), foi baseada em testes de diluição em sistema de tubos múltiplos; as antocianinas foram determinadas por meio de pH diferencial e os polifenóis pelo método de Folin & Ciocalteu. Os extratos alcoólicos inibiram e, ou, inativaram todos os inóculos testados, não obstante o Staphylococcus aureus ter sido significativamente mais resistente. Os extratos obtidos por decocção e infusão, além de apresentarem concentrações muito baixas de antocianinas e menores teores de polifenóis do que os seus correspondentes alcoólicos, não apresentaram atividade antibacteriana. A atividade antibacteriana dos extratos testados foi positivamente correlacionada com os compostos fenólicos e, ou, antocianinas.

Espaçamento e adubação nitrogenada afetando o desenvolvimento do arroz de terras altas sob plantio direto

RESUMOA produtividade de grãos do arroz é resultante da interação entre o ambiente e o cultivar utilizado. Entre os fatores que influenciam essa produtividade estão o arranjo das plantas no campo e a adubação nitrogenada. O objetivo deste trabalho foi determinar os efeitos do espaçamento entre fileiras e da adubação nitrogenada na altura e acamamento de plantas, nos componentes de produção e produtividade e na qualidade industrial de grãos de arroz de terras altas, cultivado no sistema plantio direto. O experimento foi desenvolvido durante a safra agrícola 2010/2011, em condições de campo, no município de Selvíria, MS. O delineamento experimental foi em blocos completos casualizados, no esquema fatorial 2 x 4, com quatro repetições. Os tratamentos constaram de combinações entre os espaçamentos entre fileiras (0,35 e 0,50 m) e as doses de N aplicadas na semeadura (0, 40, 80 e 120 kg ha-1). O menor espaçamento entre fileiras condicionou menor altura de plantas de arroz, maior número de panículas m-2, maior fertilidade das espiguetas e consequentemente maior produtividade de grãos de arroz. O incremento das doses de N na semeadura proporcionou maior altura e acamamento de plantas de arroz, ocasionando redução da produtividade e da massa hectolítrica de grãos da cultura. Espaçamento entre fileiras e nitrogênio não alteram a qualidade de grãos do arroz.

Productivity of irrigated beans due to sources of stabilized nitrogen fertilizer and controlled release

ABSTRACT New nitrogen fertilizers are available in the market actually, however, does not have results on the efficiency of the Cerrado conditions. With that objective of this study was to evaluate the effect of urea including stabilized and controlled release urea on yield of irrigated common beans (Phaseolus vulgaris L) in no-tillage system. The experiment was conducted in the winter crop, at Embrapa Arroz e Feijão, in Santo Antônio de Goiás, State of Goiás, Brazil. The experimental design was randomized blocks, with five replicates. Treatments consisted of five N sources (urea, urea + NBPT, urea + polymer, ammonium sulphate, and ammonium nitrate) and a control (without N) being applied 20 kg ha-1 of N at sowing and 80 kg ha-1 onf N in topdressing. We evaluated the chlorophyll content in leaves of common beans, the leaf N content and dry mass weight (MSPA) in the flowering of common beans, the number of pods per plant, number of grains per pod, mass of 100 grains, grain yield and final stand of the common beans. The sources of nitrogen fertilizer did not influence, leaf N content, the mass of MSPA and the relative chlorophyll index of common beans. The use of polymerized urea and urea with urease inhibitor, did not produce increases in the number of grains per pod, number of pods per plant, mass of 100 grains and common beans yield compared to traditional sources of N, urea, ammonium sulfate and ammonium nitrate.