Contraste iodado em tomografia computadorizada : reações adversas imediatas em pacientes hospitalizados

Pesquisa quantitativa do tipo exploratório-descritivo, prospectivo, de caráter não experimental. O objetivo consistiu em conhecer as reações adversas imediatas ao contraste iodado intravenoso em pacientes internados, submetidos a tomografia computadorizada num hospital escola, sendo campo do estudo a Unidade de Tomografia do Hospital de Clínicas de Porto Alegre. A coleta de dados ocorreu através de planilha de registros preenchida pela equipe de enfermagem atuante na Unidade, durante as 24 horas de funcionamento do setor, no período entre outubro e dezembro de 2004, totalizando 351 pacientes observados. Os registros incluíram dados relativos à dinâmica do exame, características da clientela e ocorrência dos eventos em estudo. Para o tratamento dos dados, recorreu-se à estatística descritiva e descritiva, com emprego dos softwares SPSS, EPI INFO e PEPI. Os eventos adversos foram considerados imediatos quando ocorreram até 30 minutos após a injeção do contraste. Durante o período do estudo, todas as reações adversas apresentaram intensidade leve, manifestando-se com freqüência de 12,5% entre os 160 pacientes que receberam contraste iodado iônico e 1,0% entre os 191 pacientes que receberam contraste não iônico (p=0,000). O emprego do meio não iônico mostrou-se eficaz na prevenção de reações adversas ao contraste iodado, mesmo na presença de condições clínicas que aumentam o risco para ocorrência desses eventos. A administração intravenosa do contraste através de bomba injetora aumentou significativamente o percentual de reações adversas, em comparação com a injeção manual (p=0,013). O extravasamento de contraste, considerado um evento adverso local, ocorreu em 2,2% das 317 injeções em veia periférica, e os volumes extravasados oscilaram entre 1 e 15 mililitros, com média equivalente a 4,4 mililitros, não ocasionando complicações em nenhum dos casos. A administração intravenosa de contraste através de cateter plástico ocasionou freqüência significativamente menor de extravasamentos do que o emprego de agulha metálica (p=0,041). Os índices evidenciados no presente estudo encontram-se dentro dos limites que constam na revisão de literatura, apesar das pesquisas internacionais apresentarem diferenças entre si na seleção das amostras ou critérios para definição das reações adversas imediatas. Entre as recomendações, sugere-se que os serviços de tomografia conheçam as próprias taxas de reações adversas ao contraste iodado e as condições em que elas ocorrem, a fim de obter evidências para avaliação dos respectivos processos assistenciais.

Avaliação tomográfica dos pedículos vertebrais no tratamento cirúrgico dos pacientes com escoliose idiopática do adolescente

OBJETIVO: Determinar através de cortes tomográficos e reconstrução tridimensional a incidência de mal posicionamento de parafusos em pacientes submetidos ao tratamento cirúrgico da Escoliose idiopática do adolescente. MÉTODOS: Foram analisados exames tomográficos de 8 pacientes, tratados cirurgicamente no Hospital de Base de São José do Rio Preto-SP, realizada instrumentação posterior partindo de T2 /T4 a L4/L5 totalizando 164 parafusos. RESULTADOS: 32,9% (n=54) apresentavam posicionamento com risco potencial,ou seja desvio acima de 2 milímetros, sendo 20,1% (n=33) com invasão lateral, 9,1% (n=15) com invasão medial, 3,6 %(n=6) com invasão anterior. Dos parafusos que ofereciam risco potencial a relação com aspecto da curva foi de 46% (n=25) na concavidade, 35% (n=19) na convexidade e 19% (n=10) em vértebras adjacentes a curva. CONCLUSÃO: Os limites de penetração aceitáveis, assim como os métodos de mensuração ainda não foram padronizados, a técnica free hand' mostrou-se segura, apesar da violação dos pedículos. A tomografia computadorizada pré-operatória, auxilia no planejamento cirúrgico e na redução das complicações.

Efectos de los aparatos propulsores mandibulares fijos en la articulación temporomandibular

Fixed mandibular propulsion appliances are an alternative for the treatment of Class II malocclusion in individuals with mandibular deficiency. Since they are fixed appliances, said devices keep the mandible in an anterior-forced position during rest and during all mandibular functions. When a propulsive appliance is used, the lower jaw is displaced forward and downward. This movement leads to a new position of the condyle, which can, ultimately affect the normal functioning of the temporomandibular joint (TMJ). The aim of this paper was to review effects of fixed mandibular propulsive appliance on TMJ. Inclusion criteria considered studies on animals or humans using TMJ radiography, computed tomography, and magnetic resonance imaging. Studies confirm a favorable relation between condyle and glenoid fossa following treatment with fixed mandibular propulsion appliances.

Peripheral osteoma in the ramus of mandible: report of case

The osteomas are benign rare neoplasms, generally asymptomatic which are characterized by the proliferation of a compact or spongy bone. When they are situated in the maxillofacial area, they affect mainly the mandible, the frontal bone and the paranasal sinus. We have described the case of a female caucasian patient who presented an increased volume in the posterior region of the oral vestibule on the left side. During the clinical examination an oral lesion was observed in the region of the left ramus of mandible. This lesion was motionless, consistent, and painless when palpated. In the image obtained from the computed tomography cone–beam (CBCT), we could observe an hyperdense, cylindrical region, with well defined borders, located in the medial surface of the left ramus of mandible, right below the mandibular notch. Based on clinical data and in the obtained images, we could confirm the presence of the peripheral osteoma in the left side of the ramus of mandible region.

Glioma misto em um cão: relato de caso

Intracranial neoplasms are common causes of neurological disorders in middle-aged and elderly dogs. With the feasibility of computed tomography, it is now possible to determine the extent and exact location of brain tumors, identifying them ante mortem in dogs and cats. This paper aims to report the occurrence of a mixed glioma in a Boxer dog examined at the Veterinary Hospital of Unesp, Botucatu Campus. The animal presented with a brain syndrome of acute onset and progressive course. CT scan showed the presence of a mass in the right cerebral hemisphere extending from the frontal to the parietal region and involving the basal ganglia. Given the gravity of the neurological disorder, the owner chose to perform euthanasia. Microscopic analysis of the mass allowed the diagnosis of mixed glioma.

Diagnóstico por imagem nas enfermidades tireoidianas em cães: revisão

The diagnosis of various diseases has become more accessible and accurate with the rapid development of imaging modalities aiming to assist in medical diagnosis, and thereby in veterinary medicine. Different diagnostic imaging modalities such as ultrasonography, computed tomography, magnetic resonance imaging and scintigraphy can be performed to obtain information about thyroid diseases, each one with advantages and disadvantages, depending on the thyroid disease in question. Diagnostic imaging is a tool that not only assists in the diagnosis, but also helps treatment and assessment of prognosis of thyroid diseases. The aim of this article is to discuss the limitations and benefits of each diagnostic imaging modality available in the veterinary medical field, and also to present the newest diagnostic imaging modalities in order to maximize and make more accurate diagnosis of thyroid diseases.

Características tomográficas de neoplasias encefálicas primárias em cães

Computed tomography (CT) can be considered an important test to identify the presence of primary brain neoplasias in dogs. CT results can help define the type of brain tumor when associated with clinical findings. It allows the identification of lesions and their features, such as size, location, compression and invasion of adjacent tissue. One must analyze the density, mass effect, peritumoral edema, calcification, and image enhancement after intravenous injection of contrast medium. Gliomas, meningiomas and tumors of the choroid plexus and pituitary are the most common primary brain neoplasms diagnosed by CT in dogs. The aim of this paper is to review the literature related to primary brain tumors and report their most important tomographic features, in order to help clinicians achieve a presumptive diagnosis of tumor type.

The use of body circumferences for the prediction of intra-abdominal fat in obese women with polycystic ovary syndrome

Introduction: Computerizd tomography (CT) is the gold standard for the evaluation of intra- (IAF) and total (TAF) abdominal fat; however, the high cost of the procedure and exposure to radiation limit its routine use. Objective: To develop equations that utilize anthropometric measures for the estimate of IAF and TAF in obese women with polycystic ovary syndrome (PCOS). Methods: The weight, height, BMI, and abdominal (AC), waist (WC), chest (CC), and neck (NC) circumferences of thirty obese women with PCOS were measured, and their IAF and TAF were analyzed by CT. Results: The anthropometric variables AC, CC, and NC were chosen for the TAF linear regression model because they were better correlated with the fat deposited in this region. The model proposed for TAF (predicted) was: 4.63725 + 0.01483 x AC - 0.00117 x NC - 0.00177 x CC (R-2 = 0.78); and the model proposed for IAF was: IAF (predicted) = 1.88541 + 0.01878 x WC + 0.05687 x NC - 0.01529 x CC (R-2 = 0.51). AC was the only independent predictor of TAF (p < 0.01). Conclusion: The equations proposed showed good correlation with the real value measured by CT, and can be used in clinical practice. (Nutr Hosp. 2012;27:1662-1666) DOI:10.3305/nh.2012.27.5.5933

FDG-PET Intra-tratamiento como valor pronóstico en el tratamiento del linfoma Hodgkin

Introducción: La utilización de regímenes de tratamiento más individualizados requiere de mejores sistemas de estratificación temprana en Linfoma Hodgkin (LH). El estudio Tomografía por Emisión de Positrones utilizando 2-[18F] fluoro-2-deoxi-Dglucosa (FDG-PET) intra-tratamiento podría jugar un rol muy importante en esta evaluación. Objetivo: Determinar el valor pronóstico del FDG-PET intra-tratamiento en pacientes con LH para predecir sobrevida libre de progresión y sobrevida global. Material y método: El estudio fue llevado a cabo en el Servicio de Hematología del Hospital Central de Mendoza incluyendo pacientes con diagnóstico de LH confirmados por histología. De acuerdo al estadio y sitio de presentación, los pacientes recibieron quimioterapia sola o la combinación de radioterapia y quimioterapia, con el uso del esquema ABVD (adriamicina, bleomicina, vinblastina y dacarbazina) como protocolo estándar. Los estudios FDG-PET fueron practicados como parte de la evaluación intra-tratamiento y a la finalización. Resultados: En total fueron evaluados 8 pacientes, Sexo: F/M: 4/4, Edad: 18-58 años (Mediana: 29 años), Estadios: IIB:1, IIIA:2, IIIB:1, IVA:1, IVB:3, regiones nodales: 2-10 (Mediana:4), compromiso extranodal: 4/8, síntomas B: 5/8, enfermedad bulky 2/8 . Subtipos: Escleronodular: 6/8, Celularidad mixta: 1/8, Depleción linfocítica: 1/8. IPS: 1: 3/8 2: 3/8 3: 1/8 4: 0/8 ≥ 5: 1/8. Tratamientos: ABVD x 6: 6/8, ABVD x 6 + Radioterapia: 2/8. PET intermedio: 8/8 negativos (6/8 PET 3, 2/8 PET 2). PET final: 7/8 PET negativo, 1/8 PET positivo. Recaída: 1/8 (10° mes). Seguimiento: 11-37 meses (mediana de 24 meses). Discusión y Conclusiones: Al momento actual el FDG-PET intra-tratamiento demostró tener un importante valor predictivo negativo dado que todos los pacientes, menos uno, se encuentran en remisión completa sin progresión de enfermedad. Resta aún determinar el rol que esta herramienta pueda tener en el futuro en la terapia adaptada al riesgo de pacientes con LH.

Trombolisis en el tromboembolismo de pulmón

Fil: Valdivieso, W.. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Área de Cardiología

Las radiaciones ionizantes en la educación médica de grado de la Universidad Nacional de Cuyo

Las irradiaciones médicas constituyen la contribución más importante a la exposición humana a radiaciones ionizantes de origen artificial. Las estadísticas mundiales indican una tendencia creciente en el número anual de estas prácticas en función del desarrollo de nuevas técnicas de diagnóstico por imágenes, de la aplicación de nuevos fármacos marcados con diversos isótopos y de avances en los tratamientos antineoplásicos. Debido a esta amplia difusión, la Protección Radiológica (PR) se ha convertido en un tema relevante para las sociedades científicas y los organismos reguladores. En este sentido, la mayor parte de los países europeos ha implementado planes de acción para la protección radiológica del paciente. Un ejemplo de ello lo constituye la guía PR/116 elaborada por la Comisión Europea en el año 2000, que recomienda la implementación de un curso en PR en las escuelas de Medicina y Odontología. En consecuencia, el propósito general de esta investigación fue describir y analizar críticamente la situación actual de la enseñanza de contenidos referidos al uso de las radiaciones ionizantes en la carrera de Medicina de la Facultad de Ciencias Médicas de la Universidad Nacional de Cuyo. Los principales resultados muestran que no existe una obligación curricular que presente entre sus contenidos mínimos la enseñanza de la PR, como tampoco de conocimientos básicos de Física de la radiación. Además, tanto la PR como los temas ambientales relativos al uso de radiaciones ionizantes en Medicina no se desarrollan según lo recomendado por Organismos Internacionales especializados. Teniendo en cuenta que muchos métodos de diagnóstico por imágenes utilizan radiaciones ionizantes, se sugiere la inclusión de esta temática en el plan de estudio de la carrera de Medicina. El objetivo es incorporar la cultura de la radioprotección en la formación del futuro profesional y, en consecuencia, reducir la ejecución de prácticas injustificadas que atentan contra la salud individual y ambiental.

Enfermedad de Creutzfeld Jakob, desafío diagnóstico : reporte de dos casos en la ciudad de Mendoza

La enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (ECJ) es una afección neurodege-nerativa rápidamente progresiva y mortal producida por priones. Es la más común de las encefalopatías espongiformes. La hipótesis prevalente sugiere que se inicia y propaga por conversión de una proteína priónica normal (PrP) en una isoforma conformacional anormal (PrPreS), que se acumula en el cerebro causando destrucción neuronal. Se reporta el caso de dos pacientes asistido en el Servicio de Neurología del Hospital Lagomaggiore de la ciudad de Mendoza en el período de 2 años: mujer de 49 años con cuadro de deterioro cognitivo rápidamente progresivo asociado a trastorno de la marcha y ataxia de 2 meses de evolución; y varón de 54 años con conductas inapropiadas y desorientación temporo-espacial de 20 días de evolución. Ambos con EEG compatible y proteína 14.3.3 positiva, falleciendo semanas después del diagnóstico. Se discute ambos casos, los cuales representaron un desafío diagnóstico dada la baja frecuencia y escaso reconocimiento de esta entidad en nuestro medio, debiendo debe ser considerado en pacientes que evolucionan a una demencia rápidamente progresiva.

Multimodal non-rigid image registration methods for therapy and surgery planning

La planificación pre-operatoria se ha convertido en una tarea esencial en cirugías y terapias de marcada complejidad, especialmente aquellas relacionadas con órgano blando. Un ejemplo donde la planificación preoperatoria tiene gran interés es la cirugía hepática. Dicha planificación comprende la detección e identificación precisa de las lesiones individuales y vasos así como la correcta segmentación y estimación volumétrica del hígado funcional. Este proceso es muy importante porque determina tanto si el paciente es un candidato adecuado para terapia quirúrgica como la definición del abordaje a seguir en el procedimiento. La radioterapia de órgano blando es un segundo ejemplo donde la planificación se requiere tanto para la radioterapia externa convencional como para la radioterapia intraoperatoria. La planificación comprende la segmentación de tumor y órganos vulnerables y la estimación de la dosimetría. La segmentación de hígado funcional y la estimación volumétrica para planificación de la cirugía se estiman habitualmente a partir de imágenes de tomografía computarizada (TC). De igual modo, en la planificación de radioterapia, los objetivos de la radiación se delinean normalmente sobre TC. Sin embargo, los avances en las tecnologías de imagen de resonancia magnética (RM) están ofreciendo progresivamente ventajas adicionales. Por ejemplo, se ha visto que el ratio de detección de metástasis hepáticas es significativamente superior en RM con contraste Gd–EOB–DTPA que en TC. Por tanto, recientes estudios han destacado la importancia de combinar la información de TC y RM para conseguir el mayor nivel posible de precisión en radioterapia y para facilitar una descripción precisa de las lesiones del hígado. Con el objetivo de mejorar la planificación preoperatoria en ambos escenarios se precisa claramente de un algoritmo de registro no rígido de imagen. Sin embargo, la gran mayoría de sistemas comerciales solo proporcionan métodos de registro rígido. Las medidas de intensidad de voxel han demostrado ser criterios de similitud de imágenes robustos, y, entre ellas, la Información Mutua (IM) es siempre la primera elegida en registros multimodales. Sin embargo, uno de los principales problemas de la IM es la ausencia de información espacial y la asunción de que las relaciones estadísticas entre las imágenes son homogéneas a lo largo de su domino completo. La hipótesis de esta tesis es que la incorporación de información espacial de órganos al proceso de registro puede mejorar la robustez y calidad del mismo, beneficiándose de la disponibilidad de las segmentaciones clínicas. En este trabajo, se propone y valida un esquema de registro multimodal no rígido 3D usando una nueva métrica llamada Información Mutua Centrada en el Órgano (Organ-Focused Mutual Information metric (OF-MI)) y se compara con la formulación clásica de la Información Mutua. Esto permite mejorar los resultados del registro en áreas problemáticas incorporando información regional al criterio de similitud, beneficiándose de la disponibilidad real de segmentaciones en protocolos estándares clínicos, y permitiendo que la dependencia estadística entre las dos modalidades de imagen difiera entre órganos o regiones. El método propuesto se ha aplicado al registro de TC y RM con contraste Gd–EOB–DTPA así como al registro de imágenes de TC y MR para planificación de radioterapia intraoperatoria rectal. Adicionalmente, se ha desarrollado un algoritmo de apoyo de segmentación 3D basado en Level-Sets para la incorporación de la información de órgano en el registro. El algoritmo de segmentación se ha diseñado específicamente para la estimación volumétrica de hígado sano funcional y ha demostrado un buen funcionamiento en un conjunto de imágenes de TC abdominales. Los resultados muestran una mejora estadísticamente significativa de OF-MI comparada con la Información Mutua clásica en las medidas de calidad de los registros; tanto con datos simulados (p<0.001) como con datos reales en registro hepático de TC y RM con contraste Gd– EOB–DTPA y en registro para planificación de radioterapia rectal usando OF-MI multi-órgano (p<0.05). Adicionalmente, OF-MI presenta resultados más estables con menor dispersión que la Información Mutua y un comportamiento más robusto con respecto a cambios en la relación señal-ruido y a la variación de parámetros. La métrica OF-MI propuesta en esta tesis presenta siempre igual o mayor precisión que la clásica Información Mutua y consecuentemente puede ser una muy buena alternativa en aplicaciones donde la robustez del método y la facilidad en la elección de parámetros sean particularmente importantes. Abstract Pre-operative planning has become an essential task in complex surgeries and therapies, especially for those affecting soft tissue. One example where soft tissue preoperative planning is of high interest is liver surgery. It involves the accurate detection and identification of individual liver lesions and vessels as well as the proper functional liver segmentation and volume estimation. This process is very important because it determines whether the patient is a suitable candidate for surgical therapy and the type of procedure. Soft tissue radiation therapy is a second example where planning is required for both conventional external and intraoperative radiotherapy. It involves the segmentation of the tumor target and vulnerable organs and the estimation of the planned dose. Functional liver segmentations and volume estimations for surgery planning are commonly estimated from computed tomography (CT) images. Similarly, in radiation therapy planning, targets to be irradiated and healthy and vulnerable tissues to be protected from irradiation are commonly delineated on CT scans. However, developments in magnetic resonance imaging (MRI) technology are progressively offering advantages. For instance, the hepatic metastasis detection rate has been found to be significantly higher in Gd–EOB–DTPAenhanced MRI than in CT. Therefore, recent studies highlight the importance of combining the information from CT and MRI to achieve the highest level of accuracy in radiotherapy and to facilitate accurate liver lesion description. In order to improve those two soft tissue pre operative planning scenarios, an accurate nonrigid image registration algorithm is clearly required. However, the vast majority of commercial systems only provide rigid registration. Voxel intensity measures have been shown to be robust measures of image similarity, and among them, Mutual Information (MI) is always the first candidate in multimodal registrations. However, one of the main drawbacks of Mutual Information is the absence of spatial information and the assumption that statistical relationships between images are the same over the whole domain of the image. The hypothesis of the present thesis is that incorporating spatial organ information into the registration process may improve the registration robustness and quality, taking advantage of the clinical segmentations availability. In this work, a multimodal nonrigid 3D registration framework using a new Organ- Focused Mutual Information metric (OF-MI) is proposed, validated and compared to the classical formulation of the Mutual Information (MI). It allows improving registration results in problematic areas by adding regional information into the similitude criterion taking advantage of actual segmentations availability in standard clinical protocols and allowing the statistical dependence between the two modalities differ among organs or regions. The proposed method is applied to CT and T1 weighted delayed Gd–EOB–DTPA-enhanced MRI registration as well as to register CT and MRI images in rectal intraoperative radiotherapy planning. Additionally, a 3D support segmentation algorithm based on Level-Sets has been developed for the incorporation of the organ information into the registration. The segmentation algorithm has been specifically designed for the healthy and functional liver volume estimation demonstrating good performance in a set of abdominal CT studies. Results show a statistical significant improvement of registration quality measures with OF-MI compared to MI with both simulated data (p<0.001) and real data in liver applications registering CT and Gd–EOB–DTPA-enhanced MRI and in registration for rectal radiotherapy planning using multi-organ OF-MI (p<0.05). Additionally, OF-MI presents more stable results with smaller dispersion than MI and a more robust behavior with respect to SNR changes and parameters variation. The proposed OF-MI always presents equal or better accuracy than the classical MI and consequently can be a very convenient alternative within applications where the robustness of the method and the facility to choose the parameters are particularly important.

3D Wavelet-based Fusion Techniques for Biomedical Imaging

Hoy en día las técnicas de adquisición de imágenes tridimensionales son comunes en diversas áreas, pero cabe destacar la relevancia que han adquirido en el ámbito de la imagen biomédica, dentro del cual encontramos una amplia gama de técnicas como la microscopía confocal, microscopía de dos fotones, microscopía de fluorescencia mediante lámina de luz, resonancia magnética nuclear, tomografía por emisión de positrones, tomografía de coherencia óptica, ecografía 3D y un largo etcétera. Un denominador común de todas esas aplicaciones es la constante necesidad por aumentar la resolución y la calidad de las imágenes adquiridas. En algunas de dichas técnicas de imagen tridimensional se da una interesante situación: aunque que cada volumen adquirido no contiene información suficiente para representar el objeto bajo estudio dentro de los parámetros de calidad requeridos por algunas aplicaciones finales, el esquema de adquisición permite la obtención de varios volúmenes que representan diferentes vistas de dicho objeto, de tal forma que cada una de las vistas proporciona información complementaria acerca del mismo. En este tipo de situación es posible, mediante la combinación de varias de esas vistas, obtener una mejor comprensión del objeto que a partir de cada una de ellas por separado. En el contexto de esta Tesis Doctoral se ha propuesto, desarrollado y validado una nueva metodología de proceso de imágenes basada en la transformada wavelet disc¬reta para la combinación, o fusión, de varias vistas con información complementaria de un mismo objeto. El método de fusión propuesto aprovecha la capacidad de descom¬posición en escalas y orientaciones de la transformada wavelet discreta para integrar en un solo volumen toda la información distribuida entre el conjunto de vistas adquiridas. El trabajo se centra en dos modalidades diferentes de imagen biomédica que per¬miten obtener tales adquisiciones multi-vista. La primera es una variante de la micro¬scopía de fluorescencia, la microscopía de fluorescencia mediante lámina de luz, que se utiliza para el estudio del desarrollo temprano de embriones vivos en diferentes modelos animales, como el pez cebra o el erizo de mar. La segunda modalidad es la resonancia magnética nuclear con realce tardío, que constituye una valiosa herramienta para evaluar la viabilidad del tejido miocárdico en pacientes con diversas miocardiopatías. Como parte de este trabajo, el método propuesto ha sido aplicado y validado en am¬bas modalidades de imagen. En el caso de la aplicación a microscopía de fluorescencia, los resultados de la fusión muestran un mejor contraste y nivel de detalle en comparación con cualquiera de las vistas individuales y el método no requiere de conocimiento previo acerca la función de dispersión puntual del sistema de imagen. Además, los resultados se han comparado con otros métodos existentes. Con respecto a la aplicación a imagen de resonancia magnética con realce tardío, los volúmenes fusionados resultantes pre-sentan una mejora cuantitativa en la nitidez de las estructuras relevantes y permiten una interpretación más sencilla y completa de la compleja estructura tridimensional del tejido miocárdico en pacientes con cardiopatía isquémica. Para ambas aplicaciones los resultados de esta tesis se encuentran actualmente en uso en los centros clínicos y de investigación con los que el autor ha colaborado durante este trabajo. Además se ha puesto a libre disposición de la comunidad científica la implementación del método de fusión propuesto. Por último, se ha tramitado también una solicitud de patente internacional que cubre el método de visualización desarrollado para la aplicación de Resonancia Magnética Nuclear. Abstract Nowadays three dimensional imaging techniques are common in several fields, but es-pecially in biomedical imaging, where we can find a wide range of techniques including: Laser Scanning Confocal Microscopy, Laser Scanning Two Photon Microscopy, Light Sheet Fluorescence Microscopy, Magnetic Resonance Imaging, Positron Emission To-mography, Optical Coherence Tomography, 3D Ultrasound Imaging, etc. A common denominator of all those applications being the constant need for further increasing resolution and quality of the acquired images. Interestingly, in some of the mentioned three-dimensional imaging techniques a remarkable situation arises: while a single volume does not contain enough information to represent the object being imaged within the quality parameters required by the final application, the acquisition scheme allows recording several volumes which represent different views of a given object, with each of the views providing complementary information. In this kind of situation one can get a better understanding of the object by combining several views instead of looking at each of them separately. Within such context, in this PhD Thesis we propose, develop and test new image processing methodologies based on the discrete wavelet transform for the combination, or fusion, of several views containing complementary information of a given object. The proposed fusion method exploits the scale and orientation decomposition capabil¬ities of the discrete wavelet transform to integrate in a single volume all the available information distributed among the set of acquired views. The work focuses in two different biomedical imaging modalities which provide such multi-view datasets. The first one is a particular fluorescence microscopy technique, Light-Sheet Fluorescence Microscopy, used for imaging and gaining understanding of the early development of live embryos from different animal models (like zebrafish or sea urchin). The second is Delayed Enhancement Magnetic Resonance Imaging, which is a valuable tool for assessing the viability of myocardial tissue on patients suffering from different cardiomyopathies. As part of this work, the proposed method was implemented and then validated on both imaging modalities. For the fluorescence microscopy application, the fusion results show improved contrast and detail discrimination when compared to any of the individual views and the method does not rely on prior knowledge of the system’s point spread function (PSF). Moreover, the results have shown improved performance with respect to previous PSF independent methods. With respect to its application to Delayed Enhancement Magnetic Resonance Imaging, the resulting fused volumes show a quantitative sharpness improvement and enable an easier and more complete interpretation of complex three-dimensional scar and heterogeneous tissue information in ischemic cardiomyopathy patients. In both applications, the results of this thesis are currently in use in the clinical and research centers with which the author collaborated during his work. An imple¬mentation of the fusion method has also been made freely available to the scientific community. Finally, an international patent application has been filed covering the visualization method developed for the Magnetic Resonance Imaging application.

Curing, defects and mechanical performance of fiber-reinforced composites

Tradicionalmente, la fabricación de materiales compuestos de altas prestaciones se lleva a cabo en autoclave mediante la consolidación de preimpregnados a través de la aplicación simultánea de altas presiones y temperatura. Las elevadas presiones empleadas en autoclave reducen la porosidad de los componentes garantizando unas buenas propiedades mecánicas. Sin embargo, este sistema de fabricación conlleva tiempos de producción largos y grandes inversiones en equipamiento lo que restringe su aplicación a otros sectores alejados del sector aeronáutico. Este hecho ha generado una creciente demanda de sistemas de fabricación alternativos al autoclave. Aunque estos sistemas son capaces de reducir los tiempos de producción y el gasto energético, por lo general, dan lugar a materiales con menores prestaciones mecánicas debido a que se reduce la compactación del material al aplicar presiones mas bajas y, por tanto, la fracción volumétrica de fibras, y disminuye el control de la porosidad durante el proceso. Los modelos numéricos existentes permiten conocer los fundamentos de los mecanismos de crecimiento de poros durante la fabricación de materiales compuestos de matriz polimérica mediante autoclave. Dichos modelos analizan el comportamiento de pequeños poros esféricos embebidos en una resina viscosa. Su validez no ha sido probada, sin embargo, para la morfología típica observada en materiales compuestos fabricados fuera de autoclave, consistente en poros cilíndricos y alargados embebidos en resina y rodeados de fibras continuas. Por otro lado, aunque existe una clara evidencia experimental del efecto pernicioso de la porosidad en las prestaciones mecánicas de los materiales compuestos, no existe información detallada sobre la influencia de las condiciones de procesado en la forma, fracción volumétrica y distribución espacial de los poros en los materiales compuestos. Las técnicas de análisis convencionales para la caracterización microestructural de los materiales compuestos proporcionan información en dos dimensiones (2D) (microscopía óptica y electrónica, radiografía de rayos X, ultrasonidos, emisión acústica) y sólo algunas son adecuadas para el análisis de la porosidad. En esta tesis, se ha analizado el efecto de ciclo de curado en el desarrollo de los poros durante la consolidación de preimpregnados Hexply AS4/8552 a bajas presiones mediante moldeo por compresión, en paneles unidireccionales y multiaxiales utilizando tres ciclos de curado diferentes. Dichos ciclos fueron cuidadosamente diseñados de acuerdo a la caracterización térmica y reológica de los preimpregnados. La fracción volumétrica de poros, su forma y distribución espacial se analizaron en detalle mediante tomografía de rayos X. Esta técnica no destructiva ha demostrado su capacidad para analizar la microestructura de materiales compuestos. Se observó, que la porosidad depende en gran medida de la evolución de la viscosidad dinámica a lo largo del ciclo y que la mayoría de la porosidad inicial procedía del aire atrapado durante el apilamiento de las láminas de preimpregnado. En el caso de los laminados multiaxiales, la porosidad también se vio afectada por la secuencia de apilamiento. En general, los poros tenían forma cilíndrica y se estaban orientados en la dirección de las fibras. Además, la proyección de la población de poros a lo largo de la dirección de la fibra reveló la existencia de una estructura celular de un diámetro aproximado de 1 mm. Las paredes de las celdas correspondían con regiones con mayor densidad de fibra mientras que los poros se concentraban en el interior de las celdas. Esta distribución de la porosidad es el resultado de una consolidación no homogenea. Toda esta información es crítica a la hora de optimizar las condiciones de procesado y proporcionar datos de partida para desarrollar herramientas de simulación de los procesos de fabricación de materiales compuestos fuera de autoclave. Adicionalmente, se determinaron ciertas propiedades mecánicas dependientes de la matriz termoestable con objeto de establecer la relación entre condiciones de procesado y las prestaciones mecánicas. En el caso de los laminados unidireccionales, la resistencia interlaminar depende de la porosidad para fracciones volumétricas de poros superiores 1%. Las mismas tendencias se observaron en el caso de GIIc mientras GIc no se vio afectada por la porosidad. En el caso de los laminados multiaxiales se evaluó la influencia de la porosidad en la resistencia a compresión, la resistencia a impacto a baja velocidad y la resistencia a copresión después de impacto. La resistencia a compresión se redujo con el contenido en poros, pero éste no influyó significativamente en la resistencia a compresión despues de impacto ya que quedó enmascarada por otros factores como la secuencia de apilamiento o la magnitud del daño generado tras el impacto. Finalmente, el efecto de las condiciones de fabricación en el proceso de compactación mediante moldeo por compresión en laminados unidireccionales fue simulado mediante el método de los elementos finitos en una primera aproximación para simular la fabricación de materiales compuestos fuera de autoclave. Los parámetros del modelo se obtuvieron mediante experimentos térmicos y reológicos del preimpregnado Hexply AS4/8552. Los resultados obtenidos en la predicción de la reducción de espesor durante el proceso de consolidación concordaron razonablemente con los resultados experimentales. Manufacturing of high performance polymer-matrix composites is normally carried out by means of autoclave using prepreg tapes stacked and consolidated under the simultaneous application of pressure and temperature. High autoclave pressures reduce the porosity in the laminate and ensure excellent mechanical properties. However, this manufacturing route is expensive in terms of capital investment and processing time, hindering its application in many industrial sectors. This fact has driven the demand of alternative out-of-autoclave processing routes. These techniques claim to produce composite parts faster and at lower cost but the mechanical performance is also reduced due to the lower fiber content and to the higher porosity. Corrient numerical models are able to simulate the mechanisms of void growth in polymer-matrix composites processed in autoclave. However these models are restricted to small spherical voids surrounded by a viscous resin. Their validity is not proved for long cylindrical voids in a viscous matrix surrounded by aligned fibers, the standard morphology observed in out-of-autoclave composites. In addition, there is an experimental evidence of the detrimental effect of voids on the mechanical performance of composites but, there is detailed information regarding the influence of curing conditions on the actual volume fraction, shape and spatial distribution of voids within the laminate. The standard techniques of microstructural characterization of composites (optical or electron microscopy, X-ray radiography, ultrasonics) provide information in two dimensions and are not always suitable to determine the porosity or void population. Moreover, they can not provide 3D information. The effect of curing cycle on the development of voids during consolidation of AS4/8552 prepregs at low pressure by compression molding was studied in unidirectional and multiaxial panels. They were manufactured using three different curing cycles carefully designed following the rheological and thermal analysis of the raw prepregs. The void volume fraction, shape and spatial distribution were analyzed in detail by means of X-ray computed microtomography, which has demonstrated its potential for analyzing the microstructural features of composites. It was demonstrated that the final void volume fraction depended on the evolution of the dynamic viscosity throughout the cycle. Most of the initial voids were the result of air entrapment and wrinkles created during lay-up. Differences in the final void volume fraction depended on the processing conditions for unidirectional and multiaxial panels. Voids were rod-like shaped and were oriented parallel to the fibers and concentrated in channels along the fiber orientation. X-ray computer tomography analysis of voids along the fiber direction showed a cellular structure with an approximate cell diameter of 1 mm. The cell walls were fiber-rich regions and porosity was localized at the center of the cells. This porosity distribution within the laminate was the result of inhomogeneous consolidation. This information is critical to optimize processing parameters and to provide inputs for virtual testing and virtual processing tools. In addition, the matrix-controlled mechanical properties of the panels were measured in order to establish the relationship between processing conditions and mechanical performance. The interlaminar shear strength (ILSS) and the interlaminar toughness (GIc and GIIc) were selected to evaluate the effect of porosity on the mechanical performance of unidirectional panels. The ILSS was strongly affected by the porosity when the void contents was higher than 1%. The same trends were observed in the case of GIIc while GIc was insensitive to the void volume fraction. Additionally, the mechanical performance of multiaxial panels in compression, low velocity impact and compression after impact (CAI) was measured to address the effect of processing conditions. The compressive strength decreased with porosity and ply-clustering. However, the porosity did not influence the impact resistance and the coompression after impact strength because the effect of porosity was masked by other factors as the damage due to impact or the laminate lay-up. Finally, the effect of the processing conditions on the compaction behavior of unidirectional AS4/8552 panels manufactured by compression moulding was simulated using the finite element method, as a first approximation to more complex and accurate models for out-of autoclave curing and consolidation of composite laminates. The model parameters were obtained from rheological and thermo-mechanical experiments carried out in raw prepreg samples. The predictions of the thickness change during consolidation were in reasonable agreement with the experimental results.