Robust fitting of Zernike polynomials to noisy point clouds defined over connected domains of arbitrary shape

A new method for fitting a series of Zernike polynomials to point clouds defined over connected domains of arbitrary shape defined within the unit circle is presented in this work. The method is based on the application of machine learning fitting techniques by constructing an extended training set in order to ensure the smooth variation of local curvature over the whole domain. Therefore this technique is best suited for fitting points corresponding to ophthalmic lenses surfaces, particularly progressive power ones, in non-regular domains. We have tested our method by fitting numerical and real surfaces reaching an accuracy of 1 micron in elevation and 0.1 D in local curvature in agreement with the customary tolerances in the ophthalmic manufacturing industry.

Fadiga cíclica flexural de instrumentos Hyflex CM e TF Adaptive em diferentes situações experimentais

O presente estudo teve como objetivo avaliar a resistência à fadiga cíclica flexural dos instrumentos de níquel- titânio, Hyflex CM (Coltène, EUA) e TF Adaptive (SybronEndo, EUA) em diferentes situações experimentais. Todas as limas que foram selecionadas possuíam conicidade 0,04 e diâmetro de ponta 35. Utilizou-se um dispositivo desenvolvido especificamente para realizar o ensaio flexural dinâmico. Os instrumentos TF Adaptive foram divididos em 3 grupos de acordo com o ângulo de curvatura do ensaio: 45º, 60º e 90º e cada grupo subdividido em 2 subgrupos de acordo com o tipo de movimento: rotação contínua e Adaptive. Cada subgrupo era composto por 15 instrumentos TF Adaptive, totalizando 90 instrumentos. Quinze instrumentos Hyflex CM formavam o grupo 4, no ensaio com ângulo de curvatura 90 graus e rotação contínua. A simulação foi realizada em canais artificiais de aço com ângulo de 45, 60, 90 graus e raio 5m m. O número de ciclos e o tempo em segundos até a fratura foram tabulados e analisados. Entretanto, a fadiga cíclica flexural foi significante maior nos três grupos em movimento Adaptive. E as limas TF Adaptive em seu próprio movimento tiveram maior número de ciclos e tempo até a fratura quando comparadas as Hyflex CM no ensaio de 90 graus. Portanto, conclui-se que o sistema Adaptive (limas TF Adaptive + movimento Adaptive) foi mais seguro à resistência á fadiga flexural, e no ensaio de 90 graus o sistema Adaptive foi mais resistente quando comparado com as limas Hyflex CM no movimento de rotação contínua.

Avaliação in vivo e in vitro de diferentes protocolos no tratamento da hipersensibilidade dentinária cervical

Este estudo possui duas partes distintas: 1. in vivo (randomizado e longitudinal) que teve como objetivo avaliar protocolos de tratamento para hipersensibilidade dentinária com laser de baixa potência (com diferentes dosagens), laser de alta potência e agente dessensibilizante, por um período de 12 e 18 meses; e 2. in vitro que teve como objetivo analisar a perda de estrutura de dois dentifrícios distintos (Colgate Total 12 e Colgate Pró Alívio) e analisar a permeabilidade dentinária dos tratamentos da etapa 01, associados aos dentifrícios, após diferentes ciclos de abrasão. Na parte in vivo, as lesões cervicais não cariosas de 32 voluntários, previamente submetidos aos critérios de elegibilidade ou exclusão, foram divididas em nove grupos (n=10): G1: Gluma Desensitizer (Heraeus Kulzer), G2: Laser de baixa potência com baixa dosagem (Photon Lase, DMC) (três pontos de irradiação vestibulares e um ponto apical: 30 mW, 10 J/cm2, 9 seg por ponto com o comprimento de onda de 810nm). Foram realizadas três sessões com um intervalo de 72 horas), G3: Laser de baixa potência com alta dosagem (um ponto cervical e um ponto apical: 100 mW, 90 J/cm2, 11 seg por ponto com o comprimento de onda de 810nm. Foram realizadas três sessões com um intervalo de 72 horas), G4: Laser de baixa potência com baixa dosagem + Gluma Desensitizer, G5: Laser de baixa potência com alta dosagem + Gluma Desensitizer, G6: Laser de Nd:YAG (Power LaserTM ST6, Lares Research®), em contato com a superfície dental: 1,0W, 10 Hz e 100 mJ, ? 85 J/cm2, com o comprimento de onda de 1064nm, G7: Laser de Nd:YAG + Gluma Desensitizer, G8: Laser de Nd:YAG + Laser de baixa potência com baixa dosagem, G9: Laser de Nd:YAG + Laser de baixa potência com alta dosagem. O nível de sensibilidade de cada voluntário foi avaliado através da escala visual analógica de dor (VAS) com auxílio do ar da seringa tríplice e exploração com sonda após 12 e 18 meses do tratamento. Na parte 02, in vitro, foram utilizados terceiros molares humanos não irrompidos e recém-extraídos. Todos foram limpos e tiveram suas raízes separadas das coroas. As raízes foram seccionadas em quadrados de dentina com dimensões de 4x4x2 mm, os quais foram embutidos em resina Epoxi e devidamente polidos até uma curvatura de 0,3 ?m, analisados em perfilometria ótica. Estes foram imersos em solução de EDTA 17% por 2min para abertura dos túbulos e armazenados em uma solução de Soro Fetal Bovino diluído em salina tamponada com fosfato. Os espécimes foram divididos aleatoriamente em 12 grupos (n=10) G1: Sem tratamento de superfície, sem dentifrício; G2: Nd:YAG/sem dentifrício; G3: Gluma/sem dentifrício; G4: Nd:YAG + Gluma/sem dentifrício; G5: Sem tratamento de superfície/Colgate Total 12; G6: Nd:YAG/Colgate Total 12; G7: Gluma/Colgate Total 12; G8: Nd:YAG + Gluma/Colgate Total 12; G9: Sem tratamento de superfície/Colgate Pró Alívio; G10: Nd:YAG/Colgate Pró Alívio; G11: Gluma/Colgate Pró Alívio; G12: Nd:YAG + Gluma/Colgate Pró Alívio. Em seguida, as superfícies receberam a aplicação de fitas adesivas nas duas margens, mantendo uma área central de teste exposta de 4 x 1 mm, onde foram realizados os tratamentos de superfície e os ciclos de abrasão correspondentes a 1, 7, 30 e 90 dias de escovação (52 ciclos, 210 segundos de contato com o slurry; 361 ciclos, 1470 segundos de contato com o slurry; 1545 ciclos, 6300 segundos de contato com o slurry; 4635 ciclos, 18900 segundos de contato com o slurry, respectivamente). A cada etapa de abrasão, foi realizada análise em Perfilometria Ótica. Para as analises de permeabilidade e Microscopia Eletrônica de Varredura, foram utilizadas amostras circulares de 6 mm de diâmetro e 1 mm de espessura de dentina obtidas das coroas dentais. Estas foram divididas aleatoriamente nos mesmos grupos já descritos anteriormente, sendo que 120 espécimes foram utilizados para permeabilidade (n=10) e 36 para MEV (n=3). Ambas as análises foram realizadas após imersão no EDTA; após tratamentos para a sensibilidade; pós 1 dia, 7 dias, 30 dias e 90 dias de escovação. Após análise estatística pode-se concluir que, in vivo, todos os tratamentos foram eficazes para a redução da hipersensibilidade dentinária. Ainda que o nível da sensibilidade dos pacientes aumentou numericamente, estes não são considerados estatisticamente diferentes a partir de 12 meses. Portanto, até a avaliação de 18 meses, podemos concluir que não houve um aumento na sensibilidade dentinária desde a sua diminuição pós-tratamento. In vitro, pode-se concluir que todos os tratamentos foram capazes de diminuir a permeabilidade dentinária. O dentifrício Total 12 apresentou-se como o mais abrasivo em comparação com o dentifrício Pro Alivio, pois este último promoveu uma perda de estrutura menor, porém ambos não apresentaram aumento na permeabilidade nos tempos de escovação. As microscopias eletrônicas de varredura mostram a formação da smear layer, obliterando os túbulos para ambos os dentifricios. Como conclusão, pode-se afirmar que todos os agentes dessensibilizantes foram efetivos, mesmo apresentando estratégias de ação diferentes. Os dentifrícios são igualmente interessantes para o uso caseiro por ocasionarem oclusão tubular e a associação de tratamentos (caseiro e de consultório) parece ser uma alternativa eficaz no tratamento da hipersensibilidade dentinária.

Avaliação da integridade estrutural de elementos de concreto armado a partir das propriedades modais obtidas por técnicas de excitações aleatórias e transientes

A análise dinâmica experimental tem sido amplamente pesquisada como uma ferramenta de avaliação de integridade de estruturas de concreto armado. Existem técnicas de identificação de danos baseadas em propriedades modais como frequências de ressonâncias, deformadas modais, curvaturas modais e amortecimento. Há também técnicas baseadas na não linearidade da resposta dinâmica, que apesar do grande potencial na detecção de danos, têm sido pouco exploradas nos últimos anos. Este trabalho tem por objetivo avaliar a integridade estrutural de vigas de concreto armado através do comportamento da resposta dinâmica. Foram realizados ensaios dinâmicos em duas vigas de concreto armado com 3,5 m de comprimento, 25 cm de largura, 35 cm de altura e idênticas taxas de armaduras, mas configuradas com barras de aço de diferentes diâmetros, 2 ϕ 16 mm e 8 ϕ 8 mm, respectivamente. Tais vigas, inicialmente íntegras, foram submetidas a ciclos de carregamento e descarregamento com intensidades crescentes até atingir a ruptura do elemento. Após cada ciclo, as propriedades dinâmicas foram avaliadas experimentalmente, com o emprego de técnicas de excitação por sinais do tipo aleatório e tipo transiente, respectivamente, visando determinar parâmetros que indiquem a deterioração gradativa do elemento. Nesses ensaios dinâmicos aplicaram-se diferentes amplitudes da força de excitação. Verificou-se que o aumento da amplitude da força dinâmica de excitação provocou reduções nos valores das frequências de ressonância de 1,1% e 2,4%, associadas, respectivamente, às excitações aleatórias e transientes; e um comportamento não linear dos índices de amortecimento, associados às excitações aleatórias, mantendo um crescimento linear com as excitações transientes. Constatou-se, ainda, que os valores das frequências de ressonância decrescem com a redução de rigidez mecânica, diminuída com o aumento do nível de fissuração induzido nos modelos. Já os valores dos índices de amortecimento, após cada ciclo, se comportaram de forma não linear e assumiram diferentes valores, conforme a técnica de excitação empregada. Acredita-se que esta não linearidade está relacionada aos danos provocados no elemento pela solicitação estrutural e, por consequência, ao processo de como a dissipação de energia é empregada no processo de instauração, configuração e propagação das fissuras nos elementos de concreto armado.

Passarela estaiada com tabuleiro de madeira laminada protendida em módulos curvos

É inegável a importância do desenvolvimento de tecnologias de uso racional da madeira e de solução de problemas de transportes em nossas cidades, principalmente por causa do processo crescente de urbanização do mundo. Existe também, a necessidade estética de se unir à alta tecnologia, o belo. As passarelas estaiadas com tabuleiro de madeira laminada protendida, em módulos curvos, atendem a todas estas exigências. A construção de um protótipo permitiu que a realização de ensaios estáticos e dinâmicos, cujos resultados evidenciaram a viabilidade técnica e econômica de passarelas estaiadas usando madeira de reflorestamento, de tabuleiros compostos apenas por placas de madeira laminada protendida e da construção de placas curvas de madeira laminada protendida. Também foi possível comprovar que as vibrações induzidas por pedestres são a condição mais crítica de projeto. A investigação da perda de curvatura do tabuleiro demonstrou o sucesso do projeto, embora mais estudos ao longo do tempo sejam necessários. Baseando-se nos resultados experimentais, realizou-se a calibração do modelo numérico, que permitiu realizar simulações para determinar quais variáveis definem a resposta da passarela construída. Sugestões de procedimentos de elaboração e construção de passarelas, assim como de criação de norma brasileira específica para pontes e passarelas de madeira, são apresentadas.

New Methods for Measuring Transient Interactions Between Proteins and Curved Membranes

Variations in the physical deformation of the plasma membrane play a significant role in the sorting and behavior of the proteins that occupy it. Determining the interplay between membrane curvature and protein behavior required the development and thorough characterization of a model plasma membrane with well defined and localized regions of curvature. This model system consists of a fluid lipid bilayer that is supported by a dye-loaded polystyrene nanoparticle patterned glass substrate. As the physical deformation of the supported lipid bilayer is essential to our understanding of the behavior of the protein occupying the bilayer, extensive characterization of the structure of the model plasma membrane was conducted. Neither the regions of curvature in the vicinity of the polystyrene nanoparticles or the interaction between a lipid bilayer and small patches of curved polystyrene are well understood, so the results of experiments to determine these properties are described. To do so, individual fluorescently labeled proteins and lipids are tracked on this model system and in live cells. New methods for analyzing the resulting tracks and ensemble data are presented and discussed. To validate the model system and analytical methods, fluorescence microscopy was used to image a peripheral membrane protein, cholera toxin subunit B (CTB). These results are compared to results obtained from membrane components that were not expected to show an preference for membrane curvature: an individual fluorescently-labeled lipid, lissamine rhodamine B DHPE, and another protein, streptavidin associated with biotin-labeled DHPE. The observed tendency for cholera toxin subunit B to avoid curved regions of curvature, as determined by new and established analytical methods, is presented and discussed.

Corneal topography reinterpretation through separate analysis of the projected rings

Póster presentado en SPIE Photonics Europe, Brussels, 16-19 April 2012.

Look-up table of quadrics applied to corneal topography

Resumen de la presentación oral en el 6th EOS Topical Meeting on Visual and Physiological Optics (EMVPO 2012), Dublín, 20-22 Agosto 2012.

Look-up table of quadrics applied to corneal topography [Presentation]

Presentación oral realizada en el 6th EOS Topical Meeting on Visual and Physiological Optics (EMVPO 2012), Dublín, 20-22 Agosto 2012.

Spin-orbit interaction in curved graphene ribbons

We study the electronic properties of electrons in flat and curved zigzag graphene nanoribbons using a tight-binding model within the Slater Koster approximation, including spin-orbit interaction. We find that a constant curvature across the ribbon dramatically enhances the action of the spin-orbit term, strongly influencing the spin orientation of the edge states: Whereas spins are normal to the surface in the case of flat ribbons, this is no longer the case for curved ribbons. This effect is very pronounced, the spins deviating from the normal to the ribbon, even for very small curvature and a realistic spin orbit coupling of carbon. We find that curvature results also in an effective second neighbor hopping that modifies the electronic properties of zigzag graphene ribbons. We discuss the implications of our findings in the spin Hall phase of curved graphene ribbons.

Spin-filtered edge states in graphene

Spin–orbit coupling changes graphene, in principle, into a two-dimensional topological insulator, also known as quantum spin Hall insulator. One of the expected consequences is the existence of spin-filtered edge states that carry dissipationless spin currents and undergo no backscattering in the presence of non-magnetic disorder, leading to quantization of conductance. Whereas, due to the small size of spin–orbit coupling in graphene, the experimental observation of these remarkable predictions is unlikely, the theoretical understanding of these spin-filtered states is shedding light on the electronic properties of edge states in other two-dimensional quantum spin Hall insulators. Here we review the effect of a variety of perturbations, like curvature, disorder, edge reconstruction, edge crystallographic orientation, and Coulomb interactions on the electronic properties of these spin filtered states.

Efficient intrinsic spin relaxation in graphene due to flexural distortions

We propose an intrinsic spin scattering mechanism in graphene originated by the interplay of atomic spin-orbit interaction and the local curvature induced by flexural distortions of the atomic lattice. Starting from a multiorbital tight-binding Hamiltonian with spin-orbit coupling considered non-perturbatively, we derive an effective Hamiltonian for the spin scattering of the Dirac electrons due to flexural distortions. We compute the spin lifetime due to both flexural phonons and ripples and we find values in the 1-10 ns range at room temperature. The proposed mechanism dominates the spin relaxation in high mobility graphene samples and should also apply to other planar aromatic compounds.

Open-access operating algorithms for commercial videokeratographer and improvement of corneal sampling

We present an algorithm to process images of reflected Placido rings captured by a commercial videokeratoscope. Raw data are obtained with no Cartesian-to-polar-coordinate conversion, thus avoiding interpolation and associated numerical artifacts. The method provides a characteristic equation for the device and is able to process around 6 times more corneal data than the commercial software. Our proposal allows complete control over the whole process from the capture of corneal images until the computation of curvature radii.

Anisotropic intrinsic spin relaxation in graphene due to flexural distortions

We propose an intrinsic spin scattering mechanism in graphene originated by the interplay of atomic spin-orbit interaction and the local curvature induced by flexural distortions of the atomic lattice. Starting from a multiorbital tight-binding Hamiltonian with spin-orbit coupling considered nonperturbatively, we derive an effective Hamiltonian for the spin scattering of the Dirac electrons due to flexural distortions. We compute the spin lifetime due to both flexural phonons and ripples and we find values in the microsecond range at room temperature. Interestingly, this mechanism is anisotropic on two counts. First, the relaxation rate is different for off-plane and in-plane spin quantization axis. Second, the spin relaxation rate depends on the angle formed by the crystal momentum with the carbon-carbon bond. In addition, the spin lifetime is also valley dependent. The proposed mechanism sets an upper limit for spin lifetimes in graphene and will be relevant when samples of high quality can be fabricated free of extrinsic sources of spin relaxation.

Ocular residual astigmatism and topographic disparity vector indexes in normal healthy eyes

Purpose: To define a range of normality for the vectorial parameters Ocular Residual Astigmatism (ORA) and topography disparity (TD) and to evaluate their relationship with visual, refractive, anterior and posterior corneal curvature, pachymetric and corneal volume data in normal healthy eyes. Methods: This study comprised a total of 101 consecutive normal healthy eyes of 101 patients ranging in age from 15 to 64 years old. In all cases, a complete corneal analysis was performed using a Scheimpflug photography-based topography system (Pentacam system Oculus Optikgeräte GmbH). Anterior corneal topographic data were imported from the Pentacam system to the iASSORT software (ASSORT Pty. Ltd.), which allowed the calculation of the ocular residual astigmatism (ORA) and topography disparity (TD). Linear regression analysis was used for obtaining a linear expression relating ORA and posterior corneal astigmatism (PCA). Results: Mean magnitude of ORA was 0.79 D (SD: 0.43), with a normality range from 0 to 1.63 D. 90 eyes (89.1%) showed against-the-rule ORA. A weak although statistically significant correlation was found between the magnitudes of posterior corneal astigmatism and ORA (r = 0.34, p < 0.01). Regression analysis showed the presence of a linear relationship between these two variables, although with a very limited predictability (R2: 0.08). Mean magnitude of TD was 0.89 D (SD: 0.50), with a normality range from 0 to 1.87 D. Conclusion: The magnitude of the vector parameters ORA and TD is lower than 1.9 D in the healthy human eye.