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

Cooperative framework for open real-time systems

Actualmente, os sistemas embebidos estão presentes em toda a parte. Embora grande parte da população que os utiliza não tenha a noção da sua presença, na realidade, se repentinamente estes sistemas deixassem de existir, a sociedade iria sentir a sua falta. A sua utilização massiva deve-se ao facto de estarem practicamente incorporados em quase os todos dispositivos electrónicos de consumo, telecomunicações, automação industrial e automóvel. Influenciada por este crescimento, a comunidade científica foi confrontada com novos problemas distribuídos por vários domínios científicos, dos quais são destacados a gestão da qualidade de serviço e gestão de recursos - domínio encarregue de resolver problemas relacionados com a alocação óptima de recursos físicos, tais como rede, memória e CPU. Existe na literatura um vasto conjunto de modelos que propõem soluções para vários problemas apresentados no contexto destes domínios científicos. No entanto, não é possível encontrar modelos que lidem com a gestão de recursos em ambientes de execução cooperativos e abertos com restrições temporais utilizando coligações entre diferentes nós, de forma a satisfazer os requisitos não funcionais das aplicações. Devido ao facto de estes sistemas serem dinâmicos por natureza, apresentam a característica de não ser possível conhecer, a priori, a quantidade de recursos necessários que uma aplicação irá requerer do sistema no qual irá ser executada. Este conhecimento só é adquirido aquando da execução da aplicação. De modo a garantir uma gestão eficiente dos recursos disponíveis, em sistemas que apresentam um grande dinamismo na execução de tarefas com e sem restrições temporais, é necessário garantir dois aspectos fundamentais. O primeiro está relacionado com a obtenção de garantias na execução de tarefas de tempo-real. Estas devem sempre ser executadas dentro da janela temporal requirida. O segundo aspecto refere a necessidade de garantir que todos os recursos necessários à execução das tarefas são fornecidos, com o objectivo de manter os níveis de performance quer das aplicações, quer do próprio sistema. Tendo em conta os dois aspectos acima mencionados, o projecto CooperatES foi especificado com o objectivo de permitir a dispositivos com poucos recursos uma execução colectiva de serviços com os seus vizinhos, de modo a cumprir com as complexas restrições de qualidade de serviço impostas pelos utilizadores ou pelas aplicações. Decorrendo no contexto do projecto CooperatES, o trabalho resultante desta tese tem como principal objectivo avaliar a practicabilidade dos conceitos principais propostos no âmbito do projecto. O trabalho em causa implicou a escolha e análise de uma plataforma, a análise de requisitos, a implementação e avaliação de uma framework que permite a execução cooperativa de aplicações e serviços que apresentem requisitos de qualidade de serviço. Do trabalho desenvolvido resultaram as seguintes contribuições: Análise das plataformas de código aberto que possam ser utilizadas na implementação dos conceitos relacionados com o projecto CooperatES; Critérios que influenciaram a escolha da plataforma Android e um estudo focado na análise da plataforma sob uma perspectiva de sistemas de tempo-real; Experiências na implementação dos conceitos do projecto na plataforma Android; Avaliação da practicabilidade dos conceitos propostos no projecto CooperatES; Proposta de extensões que permitam incorporar características de sistemas de tempo real abertos na plataforma Android.

Interactions between physical and psychosocial demands of work associated to low back pain

OBJECTIVE: To examine the interaction between physical and psychosocial demands of work associated to low back pain. METHODS: Cross-sectional study carried out in a stratified proportional random sample of 577 plastic industry workers in the metropolitan area of the city of Salvador, Northeast Brazil in 2002. An anonymous standard questionnaire was administered in the workplace by trained interviewers. Physical demands at work were self-rated on a 6-point numeric scale, with anchors at each end of the scale. Factor analysis was carried out on 11 physical demand variables to identify underlying factors. Psychosocial work demands were measured by demand, control and social support questions. Multivariate analysis was performed using the likelihood ratio test. RESULTS: The factor analysis identified two physical work demand factors: material handling (factor 1) and repetitiveness (factor 2). The multiple logistic regression analysis showed that factor 1 was positively associated with low back pain (OR=2.35, 95% CI 1.50;3.66). No interaction was found between physical and psychosocial work demands but both were independently associated to low back pain. CONCLUSIONS: The study found independent effects of physical and psychosocial work demands on low back pain prevalence and emphasizes the importance of physical demands especially of material handling involving trunk bending forward and trunk rotation regardless of age, gender, and body fitness.

Normalização de equipamento médico, requisitos técnicos e metrológicos

Os hospitais necessitam de desenvolver programas de gestão de equipamentos médicos, onde contenha informação pertinente e uma metodologia de planeamento eficaz, para a aquisição do equipamento médico novo, assim como otimizar o controlo metrológico destes equipamentos. Para tal foi fornecida informação sobre os aspetos mais relevantes a ter em conta na compra do equipamento médico, como as especificações e funcionalidades necessárias, normas a que o equipamento deve obedecer, garantias, manutenção e calibração/verificação quando aplicável. A escolha dos equipamentos médicos incidiu sobre os esfigmomanómetros e os monitores de sinais vitais. Estudou-se o funcionamento destes equipamentos e prosseguiu-se depois para a realização de entrevistas aos seus utilizadores, com o intuito de perceber a satisfação, os critérios e as necessidades relativas aos equipamentos existentes na ULSM. Em seguida foram realizadas as fichas de normalização onde se definiram as características físicas, fisiológicas e tecnológicas associadas a ambos os tipos de dispositivos médicos. Posteriormente estudaram-se as normas com as quais os equipamentos devem estar em conformidade para garantir o bom funcionamento. Por fim pesquisou-se quais os requisitos metrológicos, técnicos e os procedimentos de verificação a que os equipamentos devem obedecer. Este documento irá servir como suporte para a aquisição e controlo dos equipamentos médicos aqui estudados, melhorando a sua gestão, manutenção e controlo metrológico.

Diagnóstico de higiene e segurança no trabalho: proposta de medidas correctivas

O trabalho que é de seguida apresentado foi desenvolvido durante o estágio efectuado no Instituto de Desenvolvimento e Inovação Tecnológica (IDIT), tendo em vista a realização de um projecto de fim de Mestrado em Engenharia Química no ramo de Tecnologias de Protecção Ambiental. O projecto teve como principal objectivo a elaboração de um diagnóstico de Segurança, Higiene e Saúde no Trabalho tendo por base as medições de factores de riscos, efectuadas numa empresa pertencente ao sector da alimentação, e o seu respectivo enquadramento legal. A realização deste trabalho consistiu na avaliação de factores físicos e químicos presentes em todas as actividades industriais, que podem constituir riscos para a higiene, saúde e segurança dos trabalhadores. Os factores considerados neste estudo foram: o ruído, a iluminância, as vibrações, o ambiente térmico e os contaminantes químicos. Ao longo do trabalho são apresentados os resultados obtidos nas avaliações efectuadas e a sua análise, que permitiu o conhecimento das condições de trabalho, para as diversas actividades desempenhadas na empresa, revelando as não concordâncias dos factores estudados. Segundo os resultados obtidos conclui-se que a empresa apresenta condições de Higiene, Saúde e Segurança bastantes satisfatórias, apresentando apenas algumas não conformidades, particularmente nos níveis de pressão sonora. No entanto, estas não conformidades podem ser contornadas com a aplicação de medidas correctivas previstas no enquadramento legal que abrange cada factor avaliado. A escassez de tempo não permitiu a elaboração de um diagnóstico de HST completo, uma vez que, uma análise de risco completa necessita de um estudo mais aprofundado na área e uma prática considerável, que não foi possível adquirir até então.

Physical activity during pregnancy and fetal outcomes: a case-control study

OBJECTIVE: To investigate the relationship between physical activity during the second trimester pregnancy and low birth weight, preterm birth, and intrauterine growth restriction. METHODS: Case-control study including 273 low birth weight newborns and 546 controls carried out in the city of São Paulo, Southeastern Brazil, in 2005. Low birth weight cases were grouped into two subsamples: preterm birth (n=117) and intrauterine growth restriction (n=134), with their related controls. Information was collected by means of interviews with mothers shortly after birth and transcription of medical records. Data were analyzed using conditional multiple and hierarchical logistic regression. RESULTS: Light physical activity for over 7 hours per day was shown to be protective against low birth weight (adjusted OR=0.61; 95% CI 0.39-0.94) with a dose-response relationship (p-value for trend=0.026). A similar trend was found for intrauterine growth restriction (adjusted OR=0.51; 95% CI 0.26-0.97). Homemaking activities were associated as a protective factor for both low birth weight and preterm birth (p-value for trend=0.013 and 0.035, respectively). Leisure-time walking was found to be protective against preterm birth. CONCLUSIONS: Mild physical activity during the second trimester of pregnancy such as walking has an independent protective effect on low birth weight, preterm birth, and intrauterine growth restriction.

Prevalence and correlates of physical activity among adolescents from Southern Brazil

OBJECTIVE: To estimate the prevalence and identify correlates of physical activity among adolescents. METHODS: Cross-sectional study nested within a cohort of 4,325 subjects from the city of Pelotas, Southern Brazil, aged 14-15 years in 2008. Physical activity was analyzed using three different approaches: (1) prevalence of any leisure-time physical activity; (2) prevalence of any active commuting to school; and (3) prevalence of engaging in at least 300 minutes per week of both (1) and (2) combined. Independent variables included sociodemographic, behavioral, social, and biological characteristics, and number of different leisure-time physical activites practiced. Statistical analyses were carried out using Poisson regression. RESULTS: The proportion of adolescents involved in any type of leisure-time physical activity was 75.6%, while 73.4% displayed some form of active commuting to school. Prevalence of total physical activity score (> 300 min/week) was 48.2%, being greater among boys (62.6%) than among girls (34.5%). Furthermore, prevalence increased along with the number of physical activity modalities practiced (p<0.001). Factors associated with greater physical activity (leisure + commuting) at the recommended levels were: nonwhite skin color, having failed at school, and playing videogames. Lower socioeconomic status, more time spent on the computer, and parental physical activity were associated with the outcome only among girls. CONCLUSIONS: Less than half the adolescents reached recommended levels of physical activity, and this proportion tended to decrease among subjects with higher socioeconomic level. Associated factors were different for leisure-time and commuting. Engaging in a wide variety of physical activities should be encouraged already during childhood.

Comparison of inverse planning systems based on biological or physical factors: Pinnacle®, Corvus® and Monaco®

Radiotherapy (RT) is one of the most important approaches in the treatment of cancer and its performance can be improved in three different ways: through the optimization of the dose distribution, by the use of different irradiation techniques or through the study of radiobiological initiatives. The first is purely physical because is related to the physical dose distributiuon. The others are purely radiobiological because they increase the differential effect between the tumour and the health tissues. The Treatment Planning Systems (TPS) are used in RT to create dose distributions with the purpose to maximize the tumoral control and minimize the complications in the healthy tissues. The inverse planning uses dose optimization techniques that satisfy the criteria specified by the user, regarding the target and the organs at risk (OAR’s). The dose optimization is possible through the analysis of dose-volume histograms (DVH) and with the use of computed tomography, magnetic resonance and other digital image techniques.

Do fatigue, physical activity, handgrip strength and quality of life change between pre and post liver transplant?

Analisar: níveis de fadiga, força de preensão, HRQoL, níveis de actividade física. Será que se alteram em doentes PAF após o transplante de fígado? Dado que os níveis de actividade física se encontram abaixo dos valores mínimos recomendados deveria ser encontrada uma estratégia de aumento do tempo dispendido na actividade física leve a moderada idealmente no PRÉ TRANSPLANTE.

Food consumption, physical activity and socio-economic status related to BMI, waist circumference and waist-to-height ratio in adolescents

Objective: To examine the association between obesity and food group intakes, physical activity and socio-economic status in adolescents. Design: A cross-sectional study was carried out in 2008. Cole’s cut-off points were used to categorize BMI. Abdominal obesity was defined by a waist circumference at or above the 90th percentile, as well as a waist-to-height ratio at or above 0?500. Diet was evaluated using an FFQ, and the food group consumption was categorized using sex-specific tertiles of each food group amount. Physical activity was assessed via a self-report questionnaire. Socio-economic status was assessed referring to parental education and employment status. Data were analysed separately for girls and boys and the associations among food consumption, physical activity, socio-economic status and BMI, waist circumference and waist-to-height ratio were evaluated using logistic regression analysis, adjusting the results for potential confounders. Setting: Public schools in the Azorean Archipelago, Portugal. Subjects: Adolescents (n 1209) aged 15–18 years. Results: After adjustment, in boys, higher intake of ready-to-eat cereals was a negative predictor while vegetables were a positive predictor of overweight/ obesity and abdominal obesity. Active boys had lower odds of abdominal obesity compared with inactive boys. Boys whose mother showed a low education level had higher odds of abdominal obesity compared with boys whose mother presented a high education level. Concerning girls, higher intake of sweets and pastries was a negative predictor of overweight/obesity and abdominal obesity. Girls in tertile 2 of milk intake had lower odds of abdominal obesity than those in tertile 1. Girls whose father had no relationship with employment displayed higher odds of abdominal obesity compared with girls whose father had high employment status. Conclusions: We have found that different measures of obesity have distinct associations with food group intakes, physical activity and socio-economic status.

Relationship of milk intake and physical activity to abdominal obesity among adolescents

Background: Diet and physical activity (PA) are recognized as important factors to prevent abdominal obesity (AO), which is strongly associated with chronic diseases. Some studies have reported an inverse association between milk consumption and AO. Objective: This study examined the association between milk intake, PA and AO in adolescents. Methods: A cross-sectional study was conducted with 1209 adolescents, aged 15–18 from the Azorean Archipelago, Portugal in 2008. AO was defined by a waist circumference at or above the 90th percentile. Adolescent food intake was measured using a semi-quantitative food frequency questionnaire, and milk intake was categorized as ‘low milk intake’ (<2 servings per day) or ‘high milk intake’ ( 2 servings per day). PA was assessed via a self-report questionnaire, and participants were divided into active (>10 points) and low-active groups ( 10 points) on the basis of their reported PA. They were then divided into four smaller groups, according to milk intake and PA: (i) low milk intake/low active; (ii) low milk intake/active; (iii) high milk intake/low active and (iv) high milk intake/active. The association between milk intake, PA and AO was evaluated using logistic regression analysis, and the results were adjusted for demographic, body mass index, pubertal stage and dietary confounders. Results: In this study, the majority of adolescents consumed semi-skimmed or skimmed milk (92.3%). The group of adolescents with high level of milk intake and active had a lower proportion of AO than did other groups (low milk intake/low active: 34.2%; low milk intake/active: 26.9%; high milk intake/low active: 25.7%; high milk intake/active: 21.9%, P = 0.008). After adjusting for confounders, low-active and active adolescents with high levels of milk intake were less likely to have AO, compared with low-active adolescents with low milk intake (high milk intake/low active, odds ratio [OR] = 0.412, 95% confidence intervals [CI]: 0.201– 0.845; high milk intake/active adolescents, OR = 0.445, 95% CI: 0.235–0.845).Conclusion: High milk intake seems to have a protective effect on AO, regardless of PA level

Sistema pericial para suporte à decisão na alocação de recursos de emergência

O panorama atual da emergência e socorro de primeira linha em Portugal, carateriza-se por uma grande aposta ao longo dos últimos anos num incremento contínuo da qualidade e da eficiência que estes serviços prestam às populações locais. Com vista à prossecução do objetivo de melhoria contínua dos serviços, foram realizados ao longo dos últimos anos investimentos avultados ao nível dos recursos técnicos e ao nível da contratação e formação de recursos humanos altamente qualificados. Atualmente as instituições que prestam socorro e emergência de primeira linha estão bem dotadas ao nível físico e ao nível humano dos recursos necessários para fazerem face aos mais diversos tipos de ocorrências. Contudo, ao nível dos sistemas de informação de apoio à emergência e socorro de primeira linha, verifica-se uma inadequação (e por vezes inexistência) de sistemas informáticos capazes de suportar convenientemente o atual contexto de exigência e complexidade da emergência e socorro. Foi feita ao longo dos últimos anos, uma forte aposta na melhoria dos recursos físicos e dos recursos humanos encarregues da resposta àsemergência de primeira linha, mas descurou-se a área da gestão e análise da informação sobre as ocorrências, assim como, o delinear de possíveis estratégias de prevenção que uma análise sistematizada da informação sobre as ocorrências possibilita. Nas instituições de emergência e socorro de primeira linha em Portugal (bombeiros, proteção civil municipal, PSP, GNR, polícia municipal), prevalecem ainda hoje os sistemas informáticos apenas para o registo das ocorrências à posteriori e a total inexistência de sistemas de registo de informação e de apoio à decisão na alocação de recursos que operem em tempo real. A generalidade dos sistemas informáticos atualmente existentes nas instituições são unicamente de sistemas de backoffice, que não aproveitam a todas as potencialidades da informação operacional neles armazenada. Verificou-se também, que a geo-localização por via informática dos recursos físicos e de pontos de interesse relevantes em situações críticas é inexistente a este nível. Neste contexto, consideramos ser possível e importante alinhar o nível dos sistemas informáticos das instituições encarregues da emergência e socorro de primeira linha, com o nível dos recursos físicos e humanos que já dispõem atualmente. Dado que a emergência e socorro de primeira linha é um domínio claramente elegível para a aplicação de tecnologias provenientes dos domínios da inteligência artificial (nomeadamente sistemas periciais para apoio à decisão) e da geo-localização, decidimos no âmbito desta tese desenvolver um sistema informático capaz de colmatar muitas das lacunas por nós identificadas ao nível dos sistemas informáticos destas instituições. Pretendemos colocar as suas plataformas informáticas num nível similar ao dos seus recursos físicos e humanos. Assim, foram por nós identificadas duas áreas chave onde a implementação de sistemas informáticos adequados às reais necessidades das instituições podem ter um impacto muito proporcionar uma melhor gestão e otimização dos recursos físicos e humanos. As duas áreas chave por nós identificadas são o suporte à decisão na alocação dos recursos físicos e a geolocalização dos recursos físicos, das ocorrências e dos pontos de interesse. Procurando fornecer uma resposta válida e adequada a estas duas necessidades prementes, foi desenvolvido no âmbito desta tese o sistema CRITICAL DECISIONS. O sistema CRITICAL DECISIONS incorpora um conjunto de funcionalidades típicas de um sistema pericial, para o apoio na decisão de alocação de recursos físicos às ocorrências. A inferência automática dos recursos físicos, assenta num conjunto de regra de inferência armazenadas numa base de conhecimento, em constante crescimento e atualização, com base nas respostas bem sucedidas a ocorrências passadas. Para suprimir as carências aos nível da geo-localização dos recursos físicos, das ocorrências e dos pontos de interesse, o sistema CRITICAL DECISIONS incorpora também um conjunto de funcionalidades de geo-localização. Estas permitem a geo-localização de todos os recursos físicos da instituição, a geo-localização dos locais e as áreas das várias ocorrências, assim como, dos vários tipos de pontos de interesse. O sistema CRITICAL DECISIONS visa ainda suprimir um conjunto de outras carências por nós identificadas, ao nível da gestão documental (planos de emergência, plantas dos edifícios) , da comunicação, da partilha de informação entre as instituições de socorro e emergência locais, da contabilização dos tempos de serviço, entre outros. O sistema CRITICAL DECISIONS é o culminar de um esforço colaborativo e contínuo com várias instituições, responsáveis pela emergência e socorro de primeira linha a nível local. Esperamos com o sistema CRITICAL DECISIONS, dotar estas instituições de uma plataforma informática atual, inovadora, evolutiva, com baixos custos de implementação e de operação, capaz de proporcionar melhorias contínuas e significativas ao nível da qualidade da resposta às ocorrências, das capacidades de prevenção e de uma melhor otimização de todos os tipos de recursos que têm ao dispor.

A study on security grade assignment model for mobile users in urban computing

The relation between the information/knowledge expression and the physical expression can be involved as one of items for an ambient intelligent computing [2],[3]. Moreover, because there are so many contexts around user/spaces during a user movement, all appplcation which are using AmI for users are based on the relation between user devices and environments. In these situations, it is possible that the AmI may output the wrong result from unreliable contexts by attackers. Recently, establishing a server have been utilizes, so finding secure contexts and make contexts of higher security level for save communication have been given importance. Attackers try to put their devices on the expected path of all users in order to obtain users informationillegally or they may try to broadcast their SPAMS to users. This paper is an extensionof [11] which studies the Security Grade Assignment Model (SGAM) to set Cyber-Society Organization (CSO).

Níveis de referência em diagnóstico em tomografia computorizada para planeamento em radioterapia

Mestrado em Radiações Aplicadas às Tecnologias da Saúde- Ramo de especialização: Terapia com Radiações

Use of accelerometry to measure physical activity in adults and the elderly

OBJECTIVE: To review the use of accelerometry as an objective measure of physical activity in adults and elderly people. METHODS: A systematic review of studies on the use of accelerometty as an objective measure to assess physical activity in adults were examined in PubMed Central, Web of Knowledge, EBSCO and Medline databases from March 29 to April 15, 2010. The following keywords were used: "accelerometry," "accelerometer," "physical activity," "PA," "patterns," "levels," "adults," "older adults," and "elderly," either alone or in combination using "AND" or "OR." The reference lists of the articles retrieved were examined to capture any other potentially relevant article. Of 899 studies initially identified, only 18 were fully reviewed, and their outcome measures abstracted and analyzed. RESULTS: Eleven studies were conducted in North America (United States), five in Europe, one in Africa (Cameroon) and one in Australia. Very few enrolled older people, and only one study reported the season or time of year when data was collected. The articles selected had different methods, analyses, and results, which prevented comparison between studies. CONCLUSIONS: There is a need to standardize study methods for data reporting to allow comparisons of results across studies and monitor changes in populations. These data can help design more adequate strategies for monitoring and promotion of physical activity.