Diversifying medical imaging of breast lesions

Dissertação de mestrado, Engenharia Informática, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Characterization of the toxic potential of nanomaterials using in vitro cell models

Os nanomateriais são estruturas com uma ou mais dimensões inferiores a 100 nanómetros. Devido à sua pequena dimensão, as nanopartículas apresentam atributos únicos, tais como a sua elevada área superficial relativamente à sua massa, reactividade ou força tênsil. Estas características influenciam grandemente algumas das propriedades dos nanomateriais, como a sua hidrofobicidade, carga ou toxicidade. As propriedades das nanopartículas tornam-nas também muito úteis para o Homem, sendo aplicadas em medicina, farmácia, electrónica, cosmética, vestuário e biotecnologia, entre outras. O aumento de produção e utilização de nanomateriais tem vindo a aumentar também a possibilidade de exposição humana a este tipo de partículas, levando a preocupações relativas ao risco de toxicidade aguda ou crónica. A exposição humana pode ocorrer por diversas vias, sendo as mais relevantes a via inalatória, ingestão ou contacto com a pele. Dependendo do material e do órgão-alvo, a exposição a nanomateriais pode conduzir a diferentes consequências biológicas: a nível dos órgãos, os nanomateriais podem levar a inflamação ou a supressão do sistema imunitário e, a nível celular e molecular, a perturbações na estrutura e integridade do genoma, assim como a interacções com moléculas biológicas e inibição da actividade proteica, entre outras consequências. Um dos nanomateriais mais utilizados são os nanotubos de carbono. Estes são constituídos por grafite cilíndrica disposta numa única camada (designados nanotubos de carbono de parede simples) ou em várias (nanotubos de carbono de parede múltipla). Os nanotubos de carbono apresentam propriedades como resistência e condutividade que os tornam muito úteis em aplicações como aparelhos electrónicos, vestuário ou biomedicina; cada vez mais, portanto, se torna provável a exposição ocupacional ou ambiental a este material. A semelhança estrutural destas partículas com fibras de amianto conduziu a questões relativas à sua segurança, pelo que já foram elaborados diversos estudos relativos aos seus efeitos biológicos. Alguns trabalhos sugerem que os nanotubos de carbono têm a capacidade de produzir toxicidade associada a lesões físicas, à produção de danos oxidativos por interacção com mecanismos celulares, ou a morte celular. Outros trabalhos defendem que estas partículas não causam toxicidade relevante. O projecto de dimensão europeia “NANoREG” surgiu da necessidade de ser desenvolvida legislação e regulamentação apoiadas em conhecimento científico e adequadas à produção e ao uso actual de nanomateriais. Este trabalho teve como objectivos principais a determinação do potencial cito- e genotóxico de um conjunto de nanotubos de carbono de parede múltipla (designados NM-400 a NM-403), e a consequente tentativa de associar este potencial às características físico-químicas dos nanomateriais. Com este objectivo, a exposição por via inalatória foi analisada, pelo uso de duas linhas celulares in vitro provenientes de tecidos do tracto respiratório: epitélio pulmonar (células A549) e epitélio brônquico (células BEAS-2B). A citotoxicidade dos nanotubos de carbono foi analisada com base em três parâmetros. Em primeiro lugar, as células foram contadas após a exposição aos nanomateriais utilizando o corante azul de tripanao para excluir as células inviáveis; a contagem foi realizada 3 e 24 horas após a exposição das células aos nanotubos. Os resultados deste ensaio apontam para a ausência de citotoxicidade após a exposição mais curta, e dados inconsistentes após a mais longa. Em segundo lugar, foi realizado o ensaio clonogénico, que se baseia na capacidade das células de se dividirem após a exposição ao agente em estudo. Este ensaio só foi realizado nas células A549 pois as BEAS-2B não permitem a formação de colónias. Os resultados apontam para uma citotoxicidade após a exposição a todos os nanomateriais, cuja intensidade se relaciona directamente com o tamanho das partículas, assim como ao seu diâmetro e área de superfície. Em terceiro lugar, foram calculados dois índices de viabilidade no ensaio dos Micronúcleos, cujo objectivo é avaliar se as células se dividiram durante a exposição aos nanomateriais em comparação com o controlo, e cujos resultados apresentam incoerências em relação aos outros já referidos. Estes dados podem ser justificados pelas diferenças existentes entre os ensaios, como o tempo de exposição ou a densidade celular. Os efeitos genotóxicos dos nanomateriais foram avaliados com recurso aos ensaios do cometa e dos micronúcleos. O primeiro detecta lesões pequenas e reversíveis nas cadeias de DNA, ao passo que o segundo detecta efeitos irreversíveis ao nível cromossómico, tais como quebras ou perdas de cromossomas. Os resultados do ensaio do cometa sugerem que nenhum dos nanomateriais testados é genotóxico, uma vez que em ambas as linhas celulares e em ambos os tempos de exposição, os resultados são negativos. O ensaio dos micronúcleos, por outro lado, aponta para existência de genotoxicidade de dois dos nanomateriais (NM-401 e NM-402) nas células A549, mas não em células BEAS-2B. Uma possível explicação para estes dados aparentemente contraditórios pode residir na hipótese de estes nanotubos de carbono serem compostos com efeitos aneugénicos, mas não clastogénicos: o ensaio dos micronúcleos permite a detecção de ambos os mecanismos de acção, ao passo que o ensaio do cometa só revela a quebra de cadeias de DNA. Outra justificação para os resultados é a possível influência da perda de viabilidade das células analisadas. Com base nos dados do ensaio clonogénico, estas partículas apresentam elevada citotoxicidade, pelo que os resultados dos ensaios de genotoxicidade, em particular do Ensaio do Cometa, poderão ser afectados por estes efeitos. O meio de cultura usado para expor as células aos nanomateriais também é um parâmetro muito relevante na sua toxicidade. Neste trabalho, foram usados meios de cultura com proteínas, que podem ser adsorvidas pelas partículas e formar uma “corona” em seu redor; este processo pode alterar propriedades importantes dos nanomateriais, entre os quais o seu potencial efeito biológico. Também o método usado para conseguir uma dispersão homogénea de nanomateriais pode conduzir a diferenças nos resultados dos ensaios de toxicidade. Neste estudo, foram observados alguns problemas relativos à perda de homogeneidade das dispersões de nanotubos de carbono, o que pode ter conduzido a que as células fossem expostas a massas de partículas de grandes dimensões conjuntamente com partículas individualizadas. O período durante o qual as células são expostas ao nanomaterial é também um aspecto essencial na produção de efeitos tóxicos. Resumindo, este projecto forneceu informações relativas à toxicidade dos nanotubos de carbono que, complementadas pelas conclusões dos restantes parceiros do projecto europeu, poderão contribuir significativamente para a avaliação de risco e criação de legislação relativamente à utilização de nanomateriais. Na linha celular BEAS-2B, nenhum destes nanomateriais parece produzir efeitos tóxicos, quer a nível de célula, quer a nível de genoma, nas condições experimentais utilizadas. Nas células A549, por outro lado, os três nanomateriais testados parecem ser acentuadamente citotóxicos, e dois deles (NM-401 e NM-402) são também genotóxicos. Em relação a perspectivas futuras, pode-se concluir que nem todos os ensaios de toxicidade existentes actualmente são adequados à análise de nanopartículas, pelo que novas metodologias devem ser desenvolvidas e complementadas por ensaios in vivo. Todos os estudos envolvendo nanomateriais deverão também descrever as características físico-químicas dos materiais usados, de forma a se poderem comparar os resultados com os de outros trabalhos.

Museus (in)capacitantes : deficiência, acessibilidades e inclusão em museus de arte

Tese de doutoramento, Belas-Artes (Ciências da Arte), Universidade de Lisboa, Faculdade de Belas-Artes, 2015

Prediction and Privacy in Healthcare Analytics

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-03

3D Reconstruction of Medical Images from Slices Automatically Landmarked with Growing Neural Models

In this study, we utilise a novel approach to segment out the ventricular system in a series of high resolution T1-weighted MR images. We present a brain ventricles fast reconstruction method. The method is based on the processing of brain sections and establishing a fixed number of landmarks onto those sections to reconstruct the ventricles 3D surface. Automated landmark extraction is accomplished through the use of the self-organising network, the growing neural gas (GNG), which is able to topographically map the low dimensionality of the network to the high dimensionality of the contour manifold without requiring a priori knowledge of the input space structure. Moreover, our GNG landmark method is tolerant to noise and eliminates outliers. Our method accelerates the classical surface reconstruction and filtering processes. The proposed method offers higher accuracy compared to methods with similar efficiency as Voxel Grid.

Analyzing and Modeling Medical Data on Distributed Computing Infrastructures

Researchers want to analyse Health Care data which may requires large pools of compute and data resources. To have them they need access to Distributed Computing Infrastructures (DCI). To use them it requires expertise which researchers may not have. Workflows can hide infrastructures. There are many workflow systems but they are not interoperable. To learn a workflow system and create workflows in a workflow system may require significant effort. Considering these efforts it is not reasonable to expect that researchers will learn new workflow systems if they want to run workflows of other workflow systems. As a result, the lack of interoperability prevents workflow sharing and a vast amount of research efforts is wasted. The FP7 Sharing Interoperable Workflow for Large-Scale Scientific Simulation on Available DCIs (SHIWA) project developed the Coarse-Grained Interoperability (CGI) to enable workflow sharing. The project created the SHIWA Simulation Platform (SSP) to support CGI as a production-level service. The paper describes how the CGI approach can be used for analysis and simulation in Health Care.

Image, video and 3D data registration: medical, satellite and video processing applications with quality metrics

Data registration refers to a series of techniques for matching or bringing similar objects or datasets together into alignment. These techniques enjoy widespread use in a diverse variety of applications, such as video coding, tracking, object and face detection and recognition, surveillance and satellite imaging, medical image analysis and structure from motion. Registration methods are as numerous as their manifold uses, from pixel level and block or feature based methods to Fourier domain methods. This book is focused on providing algorithms and image and video techniques for registration and quality performance metrics. The authors provide various assessment metrics for measuring registration quality alongside analyses of registration techniques, introducing and explaining both familiar and state–of–the–art registration methodologies used in a variety of targeted applications.

Cyclotech - contribution to solve the Technetium shortage by using low energy medical cyclotrons

This paper presents work in progress, to develop an efficient and economic way to directly produce Technetium 99metastable (99mTc) using low-energy cyclotrons. Its importance is well established and relates with the increased global trouble in delivering 99mTc to Nuclear Medicine Departments relying on this radioisotope. Since the present delivery strategy has clearly demonstrated its intrinsic limits, our group decided to follow a distinct approach that uses the broad distribution of the low energy cyclotrons and the accessibility of Molybdenum 100 (100Mo) as the Target material. This is indeed an important issue to consider, since the system here presented, named CYCLOTECH, it is not based on the use of Highly Enriched (or even Low Enriched) Uranium 235 (235U), so entirely complying with the actual international trends and directives concerning the use of this potential highly critical material. The production technique is based on the nuclear reaction 100Mo (p,2n) 99mTc whose production yields have already been documented. Until this moment two Patent requests have already been submitted (the first at the INPI, in Portugal, and the second at the USPTO, in the USA); others are being prepared for submission on a near future. The object of the CYCLOTECH system is to present 99mTc to Nuclear Medicine radiopharmacists in a routine, reliable and efficient manner that, remaining always flexible, entirely blends with established protocols. To facilitate workflow and Radiation Protection measures, it has been developed a Target Station that can be installed on most of the existing PET cyclotrons and that will tolerate up to 400 μA of beam by allowing the beam to strike the Target material at an adequately oblique angle. The Target Station permits the remote and automatic loading and discharge of the Targets from a carriage of 10 Target bodies. On other hand, several methods of Target material deposition and Target substrates are presented. The object was to create a cost effective means of depositing and intermediate the target material thickness (25 - 100μm) with a minimum of loss on a substrate that is able to easily transport the heat associated with high beam currents. Finally, the separation techniques presented are a combination of both physical and column chemistry. The object was to extract and deliver 99mTc in the identical form now in use in radiopharmacies worldwide. In addition, the Target material is recovered and can be recycled.

Marcação CE de dispositivos médicos e segurança em software

Com o crescente aumento da Teleradiologia, sentiu-se necessidade de criar mais e melhores softwares para sustentar esse crescimento. O presente trabalho pretende abordar a temática da certificação de software e a sua marcação CE, pois para dar entrada no mercado Europeu todos os Dispositivos Médicos (DM) têm de estar devidamente certificados. Para efetuar a marcação CE e a certificação serão estudadas normas e normativos adequados para marcação de DM ao nível Europeu e também dos Estados Unidos da América. A temática da segurança de dados pessoais será também estudada de forma a assegurar que o dispositivo respeite a legislação em vigor. Este estudo tem como finalidade a certificação de um software proprietário da efficientia sysPACS, um serviço online abrangente, que permite a gestão integrada do armazenamento e distribuição de imagens médicas para apoio ao diagnóstico.

A gestão dos resíduos hospitalares e o papel da autoridade de saúde : caso do concelho da Amad

RESUMO O Problema. A natureza, diversidade e perigosidade dos resíduos hospitalares (RH) exige procedimentos específicos na sua gestão. A sua produção depende do número de unidades de prestação de cuidados de saúde (upcs), tipo de cuidados prestados, número de doentes observados, práticas dos profissionais e dos órgãos de gestão das upcs, inovação tecnológica, entre outros. A gestão integrada de RH tem evoluído qualitativamente nos últimos anos. Existe uma carência de informação sobre os quantitativos de RH produzidos nas upcs e na prestação de cuidados domiciliários, em Portugal. Por outro lado, os Serviços de Saúde Pública, abrangendo o poder de Autoridade de Saúde, intervêm na gestão do risco para a saúde e o ambiente associado à produção de RH, necessitando de indicadores para a sua monitorização. O quadro legal de um país nesta matéria estabelece a estratégia de gestão destes resíduos, a qual é condicionada pela classificação e definição de RH por si adoptadas. Objectivos e Metodologias. O presente estudo pretende: quantificar a produção de RH resultantes da prestação de cuidados de saúde, em seres humanos e animais nas upcs, do sistema público e privado, desenvolvendo um estudo longitudinal, onde se quantifica esta produção nos Hospitais, Centros de Saúde, Clínicas Médicas e Dentárias, Lares para Idosos, Postos Médicos de Empresas, Centros de Hemodiálise e Clínicas Veterinárias do Concelho da Amadora, e se compara esta produção em dois anos consecutivos; analisar as consequências do exercício do poder de Autoridade de Saúde na gestão integrada de RH pelas upcs; quantificar a produção média de RH, por acto prestado, nos cuidados domiciliários e, com um estudo analítico transversal, relacionar essa produção média com as características dos doentes e dos tratamentos efectuados; proceder à análise comparativa das definições e classificações de RH em países da União Europeia, através de um estudo de revisão da legislação nesta matéria em quatro países, incluindo Portugal. Resultados e Conclusões. Obtém-se a produção média de RH, por Grupos I+II, III e IV: nos Hospitais, por cama.dia, considerando a taxa de ocupação; por consulta, nos Centros de Saúde, Clínicas Médicas e Dentárias e Postos Médicos de Empresas; por cama.ano, nos Lares para Idosos, considerando a sua taxa de ocupação; e por ano, nas Clínicas de Hemodiálise e Veterinárias. Verifica-se que a actuação da Autoridade de Saúde, produz nas upcs uma diferença estatisticamente significativa no aumento das contratualizações destas com os operadores de tratamento de RH. Quantifica-se o peso médio de resíduos dos Grupos III e IV produzido por acto prestado nos tratamentos domiciliários e relaciona-se esta variável dependente com as características dos doentes e dos tratamentos efectuados. Comparam-se os distintos critérios utilizados na elaboração das definições e classificações destes resíduos inscritas na legislação da Alemanha, Reino Unido, Espanha e Portugal. Recomendações. Apresentam-se linhas de investigação futura e propõe-se uma reflexão sobre eventuais alterações de aspectos específicos no quadro legal português e nos planos de gestão integrada de RH, em Portugal. ABSTRACT The problem: The nature, diversity and hazardousness of hospital wastes (HW) requires specific procedures in its management. Its production depends on the number and patterns of healthcare services, number of patients, professional and administration practices and technologic innovations, among others. Integrated management of HW has been developping, in the scope of quality, for the past few years. There is a lack of information about the amount of HW produced in healthcare units and in the domiciliary visits, in Portugal. On the other hand, the Public Health Services, embracing the Health Authority’s power, play a very important role in managing the risk of HW production to public and environmental health. They need to use some indicators in its monitorization. In a country, rules and regulations define hospital waste management policies, which are confined by the addopted classification and definition of HW. Goals and Methods: This research study aims to quantify the production of HW as a result of healthcare services in human beings and animals, public service and private one. Through a longitudinal study, this production is quantified in Hospitals, Health Centers, Medical and Dental Clinics, Residential Centers for old people, Companies Medical Centers and Veterinary and Haemodyalisis Clinics in Amadora’s Council, comparing this production in two consecutive years. This study also focus the consequences of the Health Authority’s role in the healthcare services integrated management of HW. The middle production of HW in the domiciliary treatments is also quantified and, with a transversal analytic study, its association with patients and treatments’ characteristics is enhanced. Finally, the definitions and classifications in the European Union Countries are compared through a study that revises this matter’s legislation in four countries, including Portugal. Results and Conclusions: We get the middle production of Groups I+II, III and IV: HW: in Hospitals, by bed.day, bearing the occupation rate; by consultation, in Health Centers, Medical and Dental Clinics and Companies Medical Centers; by bed.year in Residential Centers for old people, considering their occupation rate; by year, in Veterinary and Haemodyalisis Clinics. We verify that the Health Authority’s role produces a significative statistical difference in the rise of the contracts between healthcare services and HW operators. We quantify the Groups III and IV’s wastes middle weight, produced by each medical treatment in domiciliary visits and relate this dependent variable with patients and treatments’ characteristics. We compare the different criteria used in the making of definitions and classifications of these wastes registered in German, United Kingdom, Spain and Portugal’s laws. Recommendations: Lines of further investigation are explaned. We also tender a reflexion about potential changes in rules, in regulations and in the integrated plans for managing hospital wastes in Portugal. RÉSUMÉ Le Problème. La gestion des déchets d'activités hospitalières (DAH) et de soins de santé (DSS) exige des procédures spécifiques en raison de leur nature, diversité et dangerosité. Leur production dépend, parmi d’autres, du nombre d’unités de soins de santé (USS), du type de soins administrés, du nombre de malades observés, des pratiques des professionnels et des organes de gestion des USS, de l’innovation technologique. La gestion intégrée des DAH et des DSS subit une évolution qualitative dans les dernières années. Il existe un déficit d’information sur les quantitatifs de DAH et de DSS provenant des USS et de la prestation de soins domiciliaires, au Portugal. D’autre part les Services de Santé Publique, y compris le pouvoir de l’Autorité de Santé, qui interviennent dans la gestion du risque pour la santé et pour l’environnement associé à la production de DAH et de DSS, ont besoin d’indicateurs pour leur surveillance. Dans cette matière le cadre légal établit la stratégie de gestion de ces déchets, laquelle est conditionnée par la classification et par la définition des DAH et des DSS adoptées par le pays. Objectifs et Méthodologie. Cet étude prétend: quantifier la production de DAH et de DSS provenant de la prestation de soins de santé, en êtres humains et animaux dans les USS du système public et privé. À travers un étude longitudinal, on quantifie cette production dans les Hôpitaux, Centres de Santé, Cliniques Médicales et Dentaires, Maisons de Repos pour personnes âgées, Cabinets Médicaux d’ Entreprises, Centres d’Hémodialyse et Cliniques Vétérinaires du municipe d’ Amadora, en comparant cette production en deux ans consécutifs; analyser les conséquences de l’exercice du pouvoir de l’Autorité de Santé dans la gestion intégrée des DAH et des DSS par les USS; quantifier la production moyenne de DAH et de DSS dans la prestation de soins domiciliaires et, avec un étude analytique transversal, rapporter cette production moyenne avec les caractéristiques des malades et des soins administrés; procéder à l’ analyse comparative des définitions et classifications des DAH et des DSS dans des pays de l’Union Européenne, à travers un étude de révision de la législation relative à cette matière dans quatre pays, Portugal y compris. Résultats et Conclusions. On obtient la production moyenne de DAH et des DSS, par Classes I+II, III et IV: dans les hôpitaux, par lit.jour, en considérant le taux d’occupation; par consultation, dans les Centres de Santé, Cliniques Médicales et Dentaires et Cabinets Médicaux d’ Entreprises par lit.an dans les Maisons de Repos pour personnes âgées en considérant le taux d’occupation; et par an, dans les Cliniques d’Hémodialyse et Vétérinaires. On constate que l’actuation de l’Autorité de Santé produit dans les USS une différence statistiquement significative dans l’accroissement de leurs contractualisations avec les opérateurs de traitement de DAH et de DSS. On quantifie le poids moyen des déchets des Classes III et IV produit par acte de prestation de soins à domicile et on rapporte cette variable dépendante avec les caractéristiques des malades et des soins administrés. On compare les différents critères utilisés dans l’élaboration des définitions et des classifications de ces déchets inscrites dans la légis

Eficiência Energética no Hospital Pedro Hispano

Os crescentes custos ligados ao consumo elétrico, não apenas de cariz financeiro mas também ambiental, despertam cada vez mais para a importância da definição de estratégias de melhor utilização de recursos e eficiência energética. Esta importância tem sido reforçada pela definição de decretos-lei que vêm colocar metas e limites relativamente às despesas energéticas. Estes diplomas são também acompanhados por programas de incentivo para um setor ligado à eficiência energética. Em Portugal as medidas ligadas ao setor tem vindo a ser redirecionadas para o consumo final de energia, com a definição de metas para as instalações de maior consumo. As instalações hospitalares são grandes centros de consumo energético devido não só ao elevado número de utentes que recebem mas também pelos diversos tipos de equipamentos elétricos usados para a prestação dos serviços médicos. Como consequência disso, os investimentos e os custos operacionais são elevados, o que reforça a necessidade de gerir os gastos e consumos energéticos com a procura constante de melhoria na recolha de informação sobre todo o sistema e na adequação de intervenções com vista a uma maior eficiência energética. O Hospital Pedro Hispano vem desde algum tempo a investir no sentido de conhecer mais e melhor toda a instalação bem como os consumos energéticos a ela associados. Algumas medidas foram tomadas nesse sentido nomeadamente a instalação de analisadores de energia, de modo a obter um retrato mais fiel e fidedigno dos principais vetores de consumo. Neste momento a gestão técnica do hospital tem em análise uma grande parte da instalação recolhendo dados do consumo elétrico real do hospital. Nesta dissertação procurou-se fazer uma análise e enquadramento dos programas e metas ligados ao setor energético com ênfase nos diplomas que visão e abrangem as instalações hospitalares. Dos vários programas de incentivo à adoção de políticas de maior eficiência energética é dado especial destaque ao programa ECO.AP que visa a celebração de contratos para implementação de medidas de poupança energética ao setor público. Em colaboração com o HPH, iniciaram-se os trabalhos pelo estudo e identificação das principais fases e ferramentas utilizadas na gestão energética do edifício tendo como objetivo a reavaliação dos vetores energéticos já identificados no HPH e a criação e contabilização de novos grupos de consumo. Através de várias medições do consumo elétrico, num total superior a 650 horas de funcionamento, foi possível a criação do mapa de desagregação de consumos para o ano de 2013. A desagregação realizada conta com 3 novos vetores energéticos e com a reavaliação do peso relativo de mais 5 grupos de consumo. Das medições efetuadas destaca-se a reavaliação do consumo da central de bombagem onde a parcela considerada até à data estava 3 vezes acima do valor real medido. Com base na desagregação feita foram apontadas e estudadas medidas de implementação com o objetivo de reduzir os consumos energético em todo o hospital, destacando-se a solução apresentada para a central de bombagem. Esta medida traria um grande impacto em toda a fatura energética, não só pela sua viabilidade, mas também porque atuaria num grande centro de consumo onde até ao momento nenhuma ação do género foi implementada.