Validation of percutaneous puncture trajectory during renal access using 4D ultrasound reconstruction

Background: An accurate percutaneous puncture is essential for disintegration and removal of renal stones. Although this procedure has proven to be safe, some organs surrounding the renal target might be accidentally perforated. This work describes a new intraoperative framework where tracked surgical tools are superimposed within 4D ultrasound imaging for security assessment of the percutaneous puncture trajectory (PPT). Methods: A PPT is first generated from the skin puncture site towards an anatomical target, using the information retrieved by electromagnetic motion tracking sensors coupled to surgical tools. Then, 2D ultrasound images acquired with a tracked probe are used to reconstruct a 4D ultrasound around the PPT under GPU processing. Volume hole-filling was performed in different processing time intervals by a tri-linear interpolation method. At spaced time intervals, the volume of the anatomical structures was segmented to ascertain if any vital structure is in between PPT and might compromise the surgical success. To enhance the volume visualization of the reconstructed structures, different render transfer functions were used. Results: Real-time US volume reconstruction and rendering with more than 25 frames/s was only possible when rendering only three orthogonal slice views. When using the whole reconstructed volume one achieved 8-15 frames/s. 3 frames/s were reached when one introduce the segmentation and detection if some structure intersected the PPT. Conclusions: The proposed framework creates a virtual and intuitive platform that can be used to identify and validate a PPT to safely and accurately perform the puncture in percutaneous nephrolithotomy.

SAR determination and influence of the human head in the radiation of a mobile antenna for two different frequencies

The big proliferation of mobile communication systems has caused an increased concern about the interaction between the human body and the antennas of mobile handsets. In order to study the problem, a multiband antenna was designed, fabricated and measured to operate over two frequency sub bands 900 and 1800 MHz. After that, we simulated the same antenna, but now, in the presence of a human head model to analyze the head's influence. First, the influence of the human head on the radiation efficiency of the antenna has been investigated as a function of the distance between the head and the antenna and with the inclination of the antenna. Furthermore, the relative amount of the electromagnetic power absorbed in the head has been obtained.

Multi-scaled femtosecond laser structuring of stationary titanium surfaces

The evolution of the topography of titanium surfaces treated with femtosecond laser radiation in stationary conditions as a function of radiation fluence and number of laser pulses is investigated. Depending on the processing parameters, ripples, microcolumns, wavy or smooth surfaces can be obtained. The ripples predominate for fluences near the damage threshold of titanium (0.2+/-0.1) J/cm(2), while microcolumns form during the first 200 pulses for fluences between (0.6+/-0.2) and (1.7+/-0.2) J/cm(2). A wavy topography develops for fluences and number of pulses higher than (1.7+/-0.2) J/cm(2) and 300, respectively. A bimodal surface topography consisting of surface ripples overlapping a microcolumnar topography can be obtained if the surfaces are firstly treated to create microcolumns followed by laser treatment with a lower fluence near the ablation threshold of the material, in order to generate periodic ripple

Antena para sistema de localização interior

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Electrónica e Telecomunicações

Influence of the Human Head in the Radiation of a Mobile Antenna

The big proliferation of mobile communication systems has caused an increased concern about the interaction between the human body and the antennas of mobile handsets. In order to study the problem, a multiband antenna was designed, fabricated and measured to operate over two frequency sub bands 900 and 1800 MHz. After that, we simulated the same antenna, but now, in the presence of a human head model to analyze the head's influence. First, the influence of the human head on the radiation efficiency of the antenna has been investigated as a function of the distance between the head and the antenna and with the inclination of the antenna. Furthermore, the relative amount of the electromagnetic power absorbed in the head has been obtained. In this study the electromagnetic analysis has been performed via FDTD (Finite Difference Time Domain).

Síntese e fotosensibilização de nanotubos de titanatos

Nesta tese é descrita a preparação de nanotubos de titanatos (TNT) via síntese hidrotérmica alcalina, usando uma nova metodologia que evita a utilização de TiO2 cristalino como precursor. Foi estudada a influência da substituição sódio/protão na estrutura, morfologia e propriedades ópticas dos materiais preparados. Os resultados mostraram que a substituição Na+ → H+ resulta numa redução na distância intercamadas dos TNTs, tendo sido medidos valores entre 1.13±0.03 nm e 0.70±0.02 nm para aquele parâmetro. O comportamento óptico dos TNTs foi estudado na região UV-vis, estimando-se um hiato óptico de energia 3.27±0.03 eV para a amostra com maior teor de sódio enquanto que para a amostra protonada foi determinado um valor de 2.81±0.02 eV. Estes valores mostram que a troca iónica Na+ → H+ teve influência no desvio da banda de absorção dos TNTs para a região do visível próximo. A actividade fotocatalítica dos TNTs na degradação do corante rodamina 6G (R6G) foi posteriormente estudada. Verificou-se que, apesar de a amostra com maior teor de sódio ter sido a que exibiu maior capacidade para adsorver o R6G, foi a amostra protonada que apresentou a actividade catalítica mais elevada na fotodegradação deste corante. Numa segunda fase, e com o objectivo de preparar novos materiais nanoestruturados fotosensíveis, procedeu-se à decoração dos TNTs protonados com semicondutores (SC) nanocristalinos usando um método novo. Para o efeito os TNTs foram decorados com nanocristalites de ZnS, CdS e Bi2S3. Foi estudada a influência do tipo de semicondutor na estrutura, morfologia e propriedades ópticas dos SC/TNTs obtidos. Verificou-se que, para qualquer dos semicondutores usados no processo de decoração, a estrutura dos TNTs é preservada e não ocorre segregação do SC. Verificou-se ainda que a morfologia dos nanocompósitos preparados depende fortemente da natureza do semicondutor. No que respeita ao comportamento óptico destes materiais, foram determinados hiatos ópticos de energia 3.67±0.03 eV, 2.47±0.03 eV e 1.35±0.01 eV para as amostras ZnS/TNT, CdS/TNT e Bi2S3/TNT, respectivamente. Estes resultados mostram que através do processo de decoração de TNTs com semicondutores podem ser preparados materiais nanocompósitos inovadores, com propriedades ópticas novas e/ou pré-definidas numa gama alargada do espectro electromagnético.

Implementação de WDM com dispositivos semicondutores

Este trabalho utiliza uma estrutura pin empilhada, baseada numa liga de siliceto de carbono amorfo hidrogenado (a-Si:H e/ou a-SiC:H), que funciona como filtro óptico na zona visível do espectro electromagnético. Pretende-se utilizar este dispositivo para realizar a demultiplexagem de sinais ópticos e desenvolver um algoritmo que permita fazer o reconhecimento autónomo do sinal transmitido em cada canal. O objectivo desta tese visa implementar um algoritmo que permita o reconhecimento autónomo da informação transmitida por cada canal através da leitura da fotocorrente fornecida pelo dispositivo. O tema deste trabalho resulta das conclusões de trabalhos anteriores, em que este dispositivo e outros de configuração idêntica foram analisados, de forma a explorar a sua utilização na implementação da tecnologia WDM. Neste trabalho foram utilizados três canais de transmissão (Azul – 470 nm, Verde – 525 nm e Vermelho – 626 nm) e vários tipos de radiação de fundo. Foram realizadas medidas da resposta espectral e da resposta temporal da fotocorrente do dispositivo, em diferentes condições experimentais. Variou-se o comprimento de onda do canal e o comprimento de onda do fundo aplicado, mantendo-se constante a intensidade do canal e a frequência de transmissão. Os resultados obtidos permitiram aferir sobre a influência da presença da radiação de fundo e da tensão aplicada ao dispositivo, usando diferentes sequências de dados transmitidos nos vários canais. Verificou-se, que sob polarização inversa, a radiação de fundo vermelho amplifica os valores de fotocorrente do canal azul e a radiação de fundo azul amplifica o canal vermelho e verde. Para polarização directa, apenas a radiação de fundo azul amplifica os valores de fotocorrente do canal vermelho. Enquanto para ambas as polarizações, a radiação de fundo verde, não tem uma grande influência nos restantes canais. Foram implementados dois algoritmos para proceder ao reconhecimento da informação de cada canal. Na primeira abordagem usou-se a informação contida nas medidas de fotocorrente geradas pelo dispositivo sob polarização inversa e directa. Pela comparação das duas medidas desenvolveu-se e testou-se um algoritmo que permite o reconhecimento dos canais individuais. Numa segunda abordagem procedeu-se ao reconhecimento da informação de cada canal mas com aplicação de radiação de fundo, tendo-se usado a informação contida nas medidas de fotocorrente geradas pelo dispositivo sob polarização inversa sem aplicação de radiação de fundo com a informação contida nas medidas de fotocorrente geradas pelo dispositivo sob polarização inversa com aplicação de radiação de fundo. Pela comparação destas duas medidas desenvolveu-se e testou-se o segundo algoritmo que permite o reconhecimento dos canais individuais com base na aplicação de radiação de fundo.

Avaliação isocinética da força muscular dos isquiotibiais e quadricípite em atletas da equipa nacional portuguesa de taekwondo

Objectivos: Avaliar a força muscular bilateralmente ao nível dos músculos quadricípite e isquiotibiais em atletas da equipa nacional Portuguesa de Taekwondo. Amostra: Foi constituída por 6 dos 10 elementos que constituem a população de Taekwondistas do sexo masculino inscritos na Federação Portuguesa de Taekwondo, com presença regular nas selecções nacionais todos com um mínimo de 6 anos de prática. Os atletas apresentaram uma idade média 17,5 (+ 1,9) anos, com uma altura de 181,2 (+ 2,8) cm e com uma massa corporal total de 74,1 (+ 11,6) kg Metodologia: Procedeu-se à avaliação da força muscular dos participantes ao nível da musculatura flexora e extensora do joelho, no dinamómetro Biodex System 4, a uma velocidade de execução de 60º/s (4 repetições) e de 180º/s (10 repetições) com 60 segundos de intervalo, numa amplitude de movimento compreendida entre os 90 e os 0 graus. Todos os dados foram tratados no programa SPSS, versão 18.0, com um nível de significância de 0,05. Resultados: Verificou-se a existência de diferenças estatísticas significativas na análise do Peak Torque (p=0,023) aos 180º/seg para os flexores do joelho e do Peak Torque 30º (p=0,023) aos 180º/seg na acção dos extensores e flexores (p=0,037) do joelho, entre o membro dominante e não dominante. Constatou-se ainda a existência de um rácio Isquiotibiais/Quadricípite (55%) dentro dos valores normais do equilíbrio muscular do joelho. Discussão/Conclusão: Concluiu-se que foram encontradas diferenças nos níveis de força obtidos entre o membro dominante e não dominante, no entanto não foram encontrados desequilíbrios musculares clinicamente significativos. Assim como na relação Isquiotibiais/Quadricípite do próprio membro, não apontando por isso risco de lesão articular do joelho.

Modelling of n-stage Blumlein stacked lines for bipolar pulse generation

A Blumlein line is a particular Pulse Forming Line, PFL, configuration that allows the generation of high-voltage sub-microsecond square pulses, with the same voltage amplitude as the dc charging voltage, into a matching load. By stacking n Blumlein lines one can multiply in theory by n the input dc voltage charging amplitude. In order to understand the operating behavior of this electromagnetic system and to further optimize its operation it is fundamental to theoretically model it, that is to calculate the voltage amplitudes at each circuit point and the time instant that happens. In order to do this, one needs to define the reflection and transmission coefficients where impedance discontinuity occurs. The experimental results of a fast solid-state switch, which discharges a three stage Blumlein stack, will be compared with theoretical ones.

Ligadura funcional num caso de entorse da acrómio-clavicolar, grau III: que resultados em termos de restabelecimento de força muscular?

Com o presente estudo pretendeu-se: (1) verificar se a ligadura funcional para a lesão da articulação Acrómio-Clavicular (AC), descrita por Chanussot e Danowski (2001), contribui para o restabelecimento da força muscular num paciente com lesão grau III; e, (2) observar se a ligadura funcional altera o padrão electromiográfico dos principais músculos superficiais do complexo articular do ombro: infra-espinhoso, deltóide anterior, grande peitoral, trapézio superior e trapézio inferior. Efectuou-se assim um estudo de caso do tipo observacional, descritivo transversal. Para avaliação da força muscular foi utilizado um dinamómetro isocinético e para a avaliação do nível de activação de fibras musculares foi utilizada a EMG de superfície. Os movimentos em análise foram os de rotação interna e externa, a 60º/s e 180º/s. Os resultados revelaram, na presença de ligadura, um aumento do Peak Torque dos rotadores internos, assim como da actividade do grande peitoral e trapézio inferior. Constatou-se ainda uma diminuição do Peak Torque e da percentagem do Root Mean Square do trapézio inferior, trapézio superior e grande peitoral, do ombro esquerdo, sem ligadura, quando comparado com o ombro contralateral. A ligadura funcional, numa entorse da acromio-clavicular grau III, poderá contribuir para a recuperação de força muscular e activação de fibras musculares.

Performance of microstrip antennas in the presence of EBG in an indoor localization system

Indoor localization systems in nowadays is a huge area of interest not only at academic but also at industry and commercial level. The correct location in these systems is strongly influenced by antennas performance which can provide several gains, bandwidths, polarizations and radiation patterns, due to large variety of antennas types and formats. This paper presents the design, manufacture and measurement of a compact microstrip antenna, for a 2.4 GHZ frequency band, enhanced with the use of Electromagnetic Band-Gap (EBG) structures, which improve the electromagnetic behavior of the conventional antennas. The microstrip antenna with an EBG structure integrated allows an improvement of the location system performance in about 25% to 30% relatively to a conventional microstrip antenna.

Bending effects on a textile microstrip antenna

This paper describes the design of a textile microstrip antenna for 2.4 GHz. Two different fabrics are used: one for the dielectric part and another one for the conductor part. The dielectric constant of the dielectric fabric is determined experimentally. The input matching is studied by electromagnetic simulation and experimentally. Since the antenna is meant to be incorporated in the user's clothe, the effect that the antenna bending has on the matching level is also investigated both theoretically and experimentally.

Identification of tsunami-induced deposits using numerical modeling and rock magnetism techniques: Astudy case of the 1755 Lisbon tsunami in Algarve, Portugal (vol 182, pg 187, 2010)

Storm- and tsunami-deposits are generated by similar depositional mechanisms making their discrimination hard to establish using classic sedimentologic methods. Here we propose an original approach to identify tsunami-induced deposits by combining numerical simulation and rock magnetism. To test our method, we investigate the tsunami deposit of the Boca do Rio estuary generated by the 1755 earthquake in Lisbon which is well described in the literature. We first test the 1755 tsunami scenario using a numerical inundation model to provide physical parameters for the tsunami wave. Then we use concentration (MS. SIRM) and grain size (chi(ARM), ARM, B1/2, ARM/SIRM) sensitive magnetic proxies coupled with SEM microscopy to unravel the magnetic mineralogy of the tsunami-induced deposit and its associated depositional mechanisms. In order to study the connection between the tsunami deposit and the different sedimentologic units present in the estuary, magnetic data were processed by multivariate statistical analyses. Our numerical simulation show a large inundation of the estuary with flow depths varying from 0.5 to 6 m and run up of similar to 7 m. Magnetic data show a dominance of paramagnetic minerals (quartz) mixed with lesser amount of ferromagnetic minerals, namely titanomagnetite and titanohematite both of a detrital origin and reworked from the underlying units. Multivariate statistical analyses indicate a better connection between the tsunami-induced deposit and a mixture of Units C and D. All these results point to a scenario where the energy released by the tsunami wave was strong enough to overtop and erode important amount of sand from the littoral dune and mixed it with reworked materials from underlying layers at least 1 m in depth. The method tested here represents an original and promising tool to identify tsunami-induced deposits in similar embayed beach environments.

Protection of wind energy systems against the indirect effects of lightning

This paper is concerned with the protection of wind energy systems against the indirect effects of lightning. As wind energy is gaining increasing importance throughout the world, lightning damages involving wind energy systems have come to be regarded with more attention. Nevertheless, there are still very few studies in Portugal regarding lightning protection of wind energy systems using models of the Electro-Magnetic Transients Program (EMTP). Hence, a new case study is presented in this paper, based on a wind turbine with an interconnecting transformer, considering that lightning strikes the soil near the tower at a distance such that galvanic coupling occurs through the grounding electrode. Computer simulations obtained by using EMTP-RV are presented and conclusions are duly drawn. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Avaliação da função muscular do ombro, em jogadores de voleibol, com e sem dor

Introdução: A sequência de activação e a actividade muscular, são importantes na coordenação do movimento da omoplata com a elevação do úmero. Objectivos: Avaliar sequência de activação, actividade e força de músculos do ombro comparando jogadores com/sem dor. Metodologia: Amostra de 15 atletas (7 - grupo experimental; 8 - grupo controlo). Avaliou-se electromiograficamente o Deltóide Anterior, Grande Peitoral, Trapézio Superior, Trapézio Inferior e Infra- Espinhoso na diagonal do Isocinético (90°/s; 180°/s). Resultados: Encontraram-se diferenças na sequência e tempos de activação; não havendo diferenças na actividade, peak torque e rácio antagonistas/agonistas. Conclusão: A dor crónica afectou sequência e tempos de activação muscular.