Avaliação quantitativa dos efeitos da levodopa e da estimulação do núcleo subtalâmico sobre o equilíbrio em pacientes com doença de Parkinson

INTRODUÇÃO: Os efeitos da levodopa (LD) e da estimulação cerebral profunda (ECP) de núcleo subtalâmico (STN) sobre o equilíbrio e sintomas axiais são até o momento controversos. OBJETIVOS: Avaliar quantitativamente os efeitos da ECP de STN e da LD sobre o equilíbrio estático em pacientes com DP operados, em comparação com a LD em pacientes não operados. MÉTODOS: Trinta e um pacientes submetidos a ECP de STN entre 3 meses e 1 ano e meio antes da avaliação e 26 controles portadores de DP não operados, estágios Hoehn e Yahr 2 a 4 foram avaliados usando UPDRS para avaliação clínica e plataforma de força para avaliar oscilações posturais. O primeiro grupo foi avaliado com ECP e sem medicação, com ECP e com medicação e sem ECP e sem medicação. O segundo grupo foi avaliado com e sem medicação. Cada paciente foi avaliado com os olhos abertos e fechados. O deslocamento do centro de pressão anteroposterior, laterolateral, a área, velocidade e deslocamento total linear foram medidos pela plataforma de força. Os dados paramétricos foram comparados usando o teste t de Student e os dados não-paramétricos foram comparados pelo teste de Kruskal-Wallis. A avaliação clínica consistiu na parte 3 da escala UPDRS e na escala Hoehn e Yahr. Nível de significância estatística considerada foi p=0,05. RESULTADOS: Os pacientes não operados oscilaram mais quando sob efeito da levodopa do que sem medicação. No grupo operado, a maior oscilação é no grupo com ECP desligada e sem medicação. Tende a reduzir sob efeito da ECP apresenta redução significativa sob efeito simultâneo de ECP e levodopa. CONCLUSÃO: A associação da ECP de NST com medicação tem impacto positivo sobre o controle postural. O efeito da ECP de NST reverte o efeito negativo da levodopa sobre as oscilações observadas em pacientes não operados

Determinação analítica da correção de hélice em um par engrenado devido ao efeito da flexo-torção.

O foco do presente trabalho é estudar a intensificação da pressão de contato entre os dentes de duas engrenagens cilíndricas de dentes retos, que ocorre por causa do deslocamento dos componentes de um redutor de velocidades. Essa intensificação ocorre inclusive em um redutor fabricado sem quaisquer erros de usinagem ou de montagem. A correção de hélice é uma usinagem realizada na superfície do dente da engrenagem que compensa os deslocamentos dos eixos e engrenagens, devido à flexão e à torção, e os deslocamentos dos dentes das engrenagens, devido à flexão e à pressão de contato. Foram estudados efeitos importantes para essa correção de hélice em um redutor de velocidades. Com isso, foi desenvolvido um modelo analítico que calcula a correção necessária para diminuir esse intensificador de pressão de contato em função dos deslocamentos citados acima. Esse modelo analítico foi comparado com um modelo analítico da literatura e com o software comercial RIKOR®. Os resultados de correção de hélice propostos são similares aos da literatura e do RIKOR® com exceção das bordas das engrenagens, aonde existem algumas divergências. Posteriormente, foi desenvolvido um modelo sólido de engrenagem com o perfil evolvente e com as correções de hélice calculadas analiticamente. Este modelo tridimensional (3D) foi elaborado usando os softwares SolidWorks® e Inventor® e simulado por elementos finitos por meio do software ANSYS®. Verificou-se que as três correções de hélice - a proposta, a da literatura e a do RIKOR® - realmente diminuem a intensificação de pressão de contato no flanco do dente da engrenagem. Por fim, foi possível visualizar que a correção proposta nesta dissertação é 3% mais efetiva que a proposta pela literatura e pelo RIKOR® para o caso analisado.

O elemento finito T6-3i na análise de placas e dinâmica de cascas.

O método dos elementos finitos é o método numérico mais difundido na análise de estruturas. Ao longo das últimas décadas foram formulados inúmeros elementos finitos para análise de cascas e placas. As formulações de elementos finitos lidam bem com o campo de deslocamentos, mas geralmente faltam testes que possam validar os resultados obtidos para o campo das tensões. Este trabalho analisa o elemento finito T6-3i, um elemento finito triangular de seis nós proposto dentro de uma formulação geometricamente exata, em relação aos seus resultados de tensões, comparando-os com as teorias analíticas de placas, resultados de tabelas para o cálculo de momentos em placas retangulares e do ANSYSr, um software comercial para análise estrutural, mostrando que o T6-3i pode apresentar resultados insatisfatórios. Na segunda parte deste trabalho, as potencialidades do T6-3i são expandidas, sendo proposta uma formulação dinâmica para análise não linear de cascas. Utiliza-se um modelo Lagrangiano atualizado e a forma fraca é obtida do Teorema dos Trabalhos Virtuais. São feitas simulações numéricas da deformação de domos finos que apresentam vários snap-throughs e snap-backs, incluindo domos com vincos curvos, mostrando a robustez, simplicidade e versatilidade do elemento na sua formulação e na geração das malhas não estruturadas necessárias para as simulações.

Avaliação do erro estático da ferramenta de uma máquina fresadora com arquitetura paralela.

Os mecanismos amplamente utilizados em aplicações industriais são de tipo serial, porém há algum tempo vem sendo desenvolvidos estudos sobre as vantagens que os mecanismos de arquitetura paralela oferecem em contraposição com os seriais. Rigidez, precisão, altas frequências naturais e velocidade são algumas características que os mecanismos paralelos atribuem a máquinas já consolidadas na indústria, destinadas principalmente nas operações de manipulação (pick and place). Nesse sentido, é relevante o estudo sobre a funcionalidade em outros tipos de operação como a usinagem e, particularmente o fresamento. Para isto, devem-se ainda explorar e desenvolver as capacidades dos mecanismos paralelos em relação à rigidez e à precisão nas operações mencionadas. Foi desenvolvido previamente o projeto e montagem do protótipo de uma máquina fresadora de arquitetura paralela. Também aracterizado pela redundância na atuação para o posicionamento da ferramenta. Com este intuito, pretende-se no trabalho atual, avaliar o erro estático de posicionamento da ferramenta por métodos experimentais, quantificar os deslocamentos, realizar um mapeamento experimental em diversas configurações dos membros. Por outro lado, pretende-se adaptar um modelo numérico simplificado que possa prever as deformações elásticas em diversas configurações, que contemple o efeito de juntas lineares flexíveis e que de alguma forma ajude a identificar as principais fontes de erro. Para tal, foram elaboradas rotinas de programação que através da cinemática inversa e o uso do método dos elementos finitos tentem prever o que de fato acontece nos experimentos. Foi proposta também uma implementação alternativa para o controle do mecanismo através de um software CNC e a conversão de coordenadas cartesianas em coordenadas dos atuadores, isto ajudaria na geração do código G. Finalmente, foram elaboradas algumas trajetórias que tentam avaliar a exatidão e repetitividade do mecanismo além de descrever outras trajetórias livres.

Logística operacional: alocação de bases operacionais em distribuição de energia elétrica.

Ser eficiente é um requisito para a sustentabilidade das empresas concessionárias de distribuição de energia elétrica no Brasil. A busca pela eficiência deve estar em harmonia com a melhoria contínua da qualidade, da segurança e da satisfação dos consumidores e das partes envolvidas. O desafio de atender múltiplos objetivos requer que as empresas do setor desenvolvam soluções inovadoras, com a mudança de processos, tecnologia, estrutura e a capacitação das pessoas. Desenvolver um modelo operacional eficiente e uma gestão rigorosa dos custos são fatores-chave para o sucesso das empresas, considerando o contexto regulatório de revisão tarifária que incentiva a melhoria do desempenho. O modelo operacional é definido a partir da organização logística dos recursos para atendimento da demanda de serviços, que define também os custos fixos e variáveis de pessoal (salário, horas extras, refeições), infraestrutura (manutenção de prédios, ferramentas e equipamentos) e deslocamentos (manutenção de veículos, combustível), por exemplo. A melhor alocação e o melhor dimensionamento de bases operacionais possibilitam a redução dos custos com deslocamento e infraestrutura, favorecendo o aproveitamento da força de trabalho em campo, a melhoria do atendimento dos clientes e da segurança dos colaboradores. Este trabalho apresenta uma metodologia de otimização de custos através da alocação de bases e equipes operacionais, com o modelamento matemático dos objetivos e restrições do negócio e a aplicação de algoritmo evolutivo para busca das melhores soluções, sendo uma aplicação de Pesquisa Operacional, no campo da Localização de Instalações, em distribuição de energia elétrica. O modelo de otimização desenvolvido possibilita a busca pelo ponto de equilíbrio ótimo que minimiza o custo total formado pelos custos de infraestrutura, frota (veículos e deslocamentos) e pessoal. O algoritmo evolutivo aplicado no modelo oferece soluções otimizadas pelo melhoramento de conjuntos de variáveis binárias com base em conceitos da evolução genética. O modelo de otimização fornece o detalhamento de toda a estrutura operacional e de custos para uma determinada solução do problema, utilizando premissas de produtividade e deslocamentos (velocidades e distâncias) para definir as abrangências de atuação das bases operacionais, recursos (equipes, pessoas, veículos) necessários para atendimento da demanda de serviços, e projetar todos os custos fixos e variáveis associados. A metodologia desenvolvida neste trabalho considera também a projeção de demanda futura para a aplicação no estudo de caso, que evidenciou a efetividade da metodologia como ferramenta para a melhoria da eficiência operacional em empresas de distribuição de energia elétrica.

High speed imaging and algorithms for non invasive vibrations measurement

Comunicación presentada en EVACES 2011, 4th International Conference on Experimental Vibration Analysis for Civil Engineering Structures, Varenna (Lecco), Italy, October 3-5, 2011.

Advanced interpretation of subsidence in Murcia (SE Spain) using A-DInSAR data – modelling and validation

Subsidence is a natural hazard that affects wide areas in the world causing important economic costs annually. This phenomenon has occurred in the metropolitan area of Murcia City (SE Spain) as a result of groundwater overexploitation. In this work aquifer system subsidence is investigated using an advanced differential SAR interferometry remote sensing technique (A-DInSAR) called Stable Point Network (SPN). The SPN derived displacement results, mainly the velocity displacement maps and the time series of the displacement, reveal that in the period 2004–2008 the rate of subsidence in Murcia metropolitan area doubled with respect to the previous period from 1995 to 2005. The acceleration of the deformation phenomenon is explained by the drought period started in 2006. The comparison of the temporal evolution of the displacements measured with the extensometers and the SPN technique shows an average absolute error of 3.9±3.8 mm. Finally, results from a finite element model developed to simulate the recorded time history subsidence from known water table height changes compares well with the SPN displacement time series estimations. This result demonstrates the potential of A-DInSAR techniques to validate subsidence prediction models as an alternative to using instrumental ground based techniques for validation.

Measurement of wide frequency range structural microvibrations with a pocket digital camera and sub-pixel techniques

Analysis of vibrations and displacements is a hot topic in structural engineering. Although there is a wide variety of methods for vibration analysis, direct measurement of displacements in the mid and high frequency range is not well solved and accurate devices tend to be very expensive. Low-cost systems can be achieved by applying adequate image processing algorithms. In this paper, we propose the use of a commercial pocket digital camera, which is able to register more than 420 frames per second (fps) at low resolution, for accurate measuring of small vibrations and displacements. The method is based on tracking elliptical targets with sub-pixel accuracy. Our proposal is demonstrated at a 10 m distance with a spatial resolution of 0.15 mm. A practical application over a simple structure is given, and the main parameters of an attenuated movement of a steel column after an impulsive impact are determined with a spatial accuracy of 4 µm.

Measurement of wide frequency range structural microvibrations with a pocket digital camera and sub-pixel techniques

Analysis of vibrations and displacements is a hot topic in structural engineering. Although there is a wide variety of methods for vibration analysis, direct measurement of displacements in the mid and high frequency range is not well solved and accurate devices tend to be very expensive. Low-cost systems can be achieved by applying adequate image processing algorithms. In this paper, we propose the use of a commercial pocket digital camera, which is able to register more than 420 frames per second (fps) at low resolution, for accurate measuring of small vibrations and displacements. The method is based on tracking elliptical targets with sub-pixel accuracy. Our proposal is demonstrated at a 10 m distance with a spatial resolution of 0.15 mm. A practical application over a simple structure is given, and the main parameters of an attenuated movement of a steel column after an impulsive impact are determined with a spatial accuracy of 4 µm.

Spatiotemporal characteristics of the Huangtupo landslide in the Three Gorges region (China) constrained by radar interferometry

The Huangtupo landslide is one of the largest in the Three Gorges region, China. The county-seat town of Badong, located on the south shore between the Xiling and Wu gorges of the Yangtze River, was moved to this unstable slope prior to the construction of the Three Gorges Project, since the new Three Gorges reservoir completely submerged the location of the old city. The instability of the slope is affecting the new town by causing residential safety problems. The Huangtupo landslide provides scientists an opportunity to understand landslide response to fluctuating river water level and heavy rainfall episodes, which is essential to decide upon appropriate remediation measures. Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) techniques provide a very useful tool for the study of superficial and spatially variable displacement phenomena. In this paper, three sets of radar data have been processed to investigate the Huangtupo landslide. Results show that maximum displacements are affecting the northwest zone of the slope corresponding to Riverside slumping mass I#. The other main landslide bodies (i.e. Riverside slumping mass II#, Substation landslide and Garden Spot landslide) exhibit a stable behaviour in agreement with in situ data, although some active areas have been recognized in the foot of the Substation landslide and Garden Spot landslide. InSAR has allowed us to study the kinematic behaviour of the landslide and to identify its active boundaries. Furthermore, the analysis of the InSAR displacement time-series has helped recognize the different displacement patterns on the slope and their relationships with various triggering factors. For those persistent scatterers, which exhibit long-term displacements, they can be decomposed into a creep model (controlled by geological conditions) and a superimposed recoverable term (dependent on external factors), which appears closely correlated with reservoir water level changes close to the river's edge. These results, combined with in situ data, provide a comprehensive analysis of the Huangtupo landslide, which is essential for its management.

Radar interferometry techniques for the study of ground subsidence phenomena: a review of practical issues through cases in Spain

Subsidence related to multiple natural and human-induced processes affects an increasing number of areas worldwide. Although this phenomenon may involve surface deformation with 3D displacement components, negative vertical movement, either progressive or episodic, tends to dominate. Over the last decades, differential SAR interferometry (DInSAR) has become a very useful remote sensing tool for accurately measuring the spatial and temporal evolution of surface displacements over broad areas. This work discusses the main advantages and limitations of addressing active subsidence phenomena by means of DInSAR techniques from an end-user point of view. Special attention is paid to the spatial and temporal resolution, the precision of the measurements, and the usefulness of the data. The presented analysis is focused on DInSAR results exploitation of various ground subsidence phenomena (groundwater withdrawal, soil compaction, mining subsidence, evaporite dissolution subsidence, and volcanic deformation) with different displacement patterns in a selection of subsidence areas in Spain. Finally, a cost comparative study is performed for the different techniques applied.

Monitoring an earthfill dam using differential SAR interferometry: La Pedrera dam, Alicante, Spain

Surface displacement at the dykes of La Pedrera reservoir (SE Spain) has been measured by satellite differential Synthetic Aperture Radar (SAR) interferometry. At the main dyke, a displacement of about 13 cm along the satellite line of sight has been estimated between August 1995 and May 2010, from a dataset composed by ERS-1, ERS-2 and Envisat-ASAR images. Two independent short-term processing tasks were also carried out with ERS-2/Envisat-ASAR (from June 2008 to May 2010) and TerraSAR-X (from August 2008 to June 2010) images which have shown similar spatial and temporal displacement patterns. The joint analysis of historical instrument surveys and DInSAR-derived data has allowed the identification of a long-term deformation process which is reflected at the dam's surface and is also clearly recognizable in the inspection gallery. The plausible causes of the displacements measured by DInSAR are also discussed in the paper. Finally, DInSAR data have been used to compute the long-term settlement of La Pedrera dam, showing a good agreement with external studies. Consequently, this work demonstrates the integration of DInSAR with in-situ techniques which helps provide a complete spatial vision of the displacements in the dam thereby helping to differentiate the causal mechanisms.

A quasi-elastic aquifer deformational behavior: Madrid aquifer case study

The purpose of this paper is to analyze the quasi-elastic deformational behavior that has been induced by groundwater withdrawal of the Tertiary detrital aquifer of Madrid (Spain). The spatial and temporal evolution of ground surface displacement was estimated by processing two datasets of radar satellite images (SAR) using Persistent Scatterer Interferometry (PSI). The first SAR dataset was acquired between April 1992 and November 2000 by ERS-1 and ERS-2 satellites, and the second one by the ENVISAT satellite between August 2002 and September 2010. The spatial distribution of PSI measurements reveals that the magnitude of the displacement increases gradually towards the center of the well field area, where approximately 80 mm of maximum cumulated displacement is registered. The correlation analysis made between displacement and piezometric time series provides a correlation coefficient greater than 85% for all the wells. The elastic and inelastic components of measured displacements were separated, observing that the elastic component is, on average, more than 4 times the inelastic component for the studied period. Moreover, the hysteresis loops on the stress–strain plots indicate that the response is in the elastic range. These results demonstrate the quasi-elastic behavior of the aquifer. During the aquifer recovery phase ground surface uplift almost recovers from the subsidence experienced during the preceding extraction phase. Taking into account this unique aquifer system, a one dimensional elastic model was calibrated in the period 1997–2000. Subsequently, the model was used to predict the ground surface movements during the period 1992–2010. Modeled displacements were validated with PSI displacement measurements, exhibiting an error of 13% on average, related with the inelastic component of deformation occurring as a long-term trend in low permeability fine-grained units. This result further demonstrates the quasi-elastic deformational behavior of this unique aquifer system.

Method for targetless tracking subpixel in-plane movements

We present a targetless motion tracking method for detecting planar movements with subpixel accuracy. This method is based on the computation and tracking of the intersection of two nonparallel straight-line segments in the image of a moving object in a scene. The method is simple and easy to implement because no complex structures have to be detected. It has been tested and validated using a lab experiment consisting of a vibrating object that was recorded with a high-speed camera working at 1000 fps. We managed to track displacements with an accuracy of hundredths of pixel or even of thousandths of pixel in the case of tracking harmonic vibrations. The method is widely applicable because it can be used for distance measuring amplitude and frequency of vibrations with a vision system.

Twenty-year advanced DInSAR analysis of severe land subsidence: The Alto Guadalentín Basin (Spain) case study

A twenty-year period of severe land subsidence evolution in the Alto Guadalentín Basin (southeast Spain) is monitored using multi-sensor SAR images, processed by advanced differential interferometric synthetic aperture radar (DInSAR) techniques. The SAR images used in this study consist of four datasets acquired by ERS-1/2, ENVISAT, ALOS and COSMO-SkyMed satellites between 1992 and 2012. The integration of ground surface displacement maps retrieved for different time periods allows us to quantify up to 2.50 m of cumulated displacements that occurred between 1992 and 2012 in the Alto Guadalentín Basin. DInSAR results were locally compared with global positioning system (GPS) data available for two continuous stations located in the study area, demonstrating the high consistency of local vertical motion measurements between the two different surveying techniques. An average absolute error of 4.6 ± 4 mm for the ALOS data and of 4.8 ± 3.5 mm for the COSMO-SkyMed data confirmed the reliability of the analysis. The spatial analysis of DInSAR ground surface displacement reveals a direct correlation with the thickness of the compressible alluvial deposits. Detected ground subsidence in the past 20 years is most likely a consequence of a 100–200 m groundwater level drop that has persisted since the 1970s due to the overexploitation of the Alto Guadalentín aquifer system. The negative gradient of the pore pressure is responsible for the extremely slow consolidation of a very thick (> 100 m) layer of fine-grained silt and clay layers with low vertical hydraulic permeability (approximately 50 mm/h) wherein the maximum settlement has still not been reached.