Metrologia de instrumentos endodônticos por microscopia eletrônica de varredura e análise digital de imagens: uma proposta metodológica

A padronização para a fabricação de instrumentos endodônticos em aço inoxidável contribuiu para o desenvolvimento de novos aspectos geométricos. Surgiram propostas de alterações no desenho da haste helicoidal, da seção reta transversal, da ponta, da conicidade e do diâmetro na extremidade (D0). Concomitantemente, o emprego de ligas em Níquel-Titânio possibilitou a produção de instrumentos acionados a motor, largamente empregados hoje. A cada ano a indústria lança instrumentos com diversas modificações, sem, contudo, disponibilizar informações suficientes quanto às implicações clínicas destas modificações. Existe um crescente interesse no estudo dos diferentes aspectos geométricos e sua precisa metrologia. Tradicionalmente, a aferição de aspectos geométricos de instrumentos endodônticos é realizada visualmente através de microscopia ótica. Entretanto, esse procedimento visual é lento e subjetivo. Este trabalho propõe um novo método para a metrologia de instrumentos endodônticos baseado no microscópio eletrônico de varredura e na análise digital das imagens. A profundidade de campo do MEV permite obter a imagem de todo o relevo do instrumento endodôntico a uma distância de trabalho constante. Além disso, as imagens obtidas pelo detector de elétrons retro-espalhados possuem menos artefatos e sombras, tornando a obtenção e análise das imagens mais fáceis. Adicionalmente a análise das imagens permite formas de mensuração mais eficientes, com maior velocidade e qualidade. Um porta-amostras específico foi adaptado para obtenção das imagens dos instrumentos endodônticos. Ele é composto de um conector elétrico múltiplo com terminais parafusados de 12 pólos com 4 mm de diâmetro, numa base de alumínio coberta por discos de ouro. Os nichos do conector (terminais fêmeas) têm diâmetro apropriado (2,5 mm) para o encaixe dos instrumentos endodônticos. Outrossim, o posicionamento ordenado dos referidos instrumentos no conector elétrico permite a aquisição automatizada das imagens no MEV. Os alvos de ouro produzem, nas imagens de elétrons retro-espalhados, melhor contraste de número atômico entre o fundo em ouro e os instrumentos. No porta-amostras desenvolvido, os discos que compõem o fundo em ouro são na verdade, alvos do aparelho metalizador, comumente encontrados em laboratórios de MEV. Para cada instrumento, imagens de quatro a seis campos adjacentes de 100X de aumento são automaticamente obtidas para cobrir todo o comprimento do instrumento com a magnificação e resolução requeridas (3,12 m/pixel). As imagens obtidas são processadas e analisadas pelos programas Axiovision e KS400. Primeiro elas são dispostas num campo único estendido de cada instrumento por um procedimento de alinhamento semi-automático baseado na inter-relação com o Axiovision. Então a imagem de cada instrumento passa por uma rotina automatizada de análise de imagens no KS400. A rotina segue uma sequência padrão: pré-processamento, segmentação, pós-processamento e mensuração dos aspectos geométricos.

Super-resolution with annular binary phase filter in the 4Pi-confocal system

In order to realize super-resolution in the 4Pi-confocal systems, the annular binary pure phase filter is designed with the vector diffraction theory. The relations between the super-resolved parameters, such as S, G(T), G(A), and the radial position theta(i) of each zone, are obtained. For simple illumination of the design procedure, three-zone binary pure phase filters are studied, and several numerical simulation results show that in the 4Pi-confocal system with the properly designed binary pure phase filter the super-resolution can be realized with low sidelobes.

Output beam quality of edge pumped planar waveguide lasers with confocal unstable resonators

Output beam quality of edge pumped planar waveguide lasers with confocal unstable resonators is investigated by diffraction methods, taking into account gain saturation, asymmetric pumping, and beam interaction. The influences of pumping uniformity, doping concentration, cavity length and effective Fresnel number are analyzed with respect to output beam quality and pumping efficiency. It is found that good beam quality and high efficiency can be obtained with asymmetric pumping and optimized negative branch confocal unstable resonators. (c) 2005 The Optical Society of Japan.

Restauração de imagens de microscopia de força atômica com uso da regularização de Tikhonov via processamento em GPU

A Restauração de Imagens é uma técnica que possui aplicações em várias áreas, por exemplo, medicina, biologia, eletrônica, e outras, onde um dos objetivos da restauração de imagens é melhorar o aspecto final de imagens de amostras que por algum motivo apresentam imperfeições ou borramentos. As imagens obtidas pelo Microscópio de Força Atômica apresentam borramentos causados pela interação de forças entre a ponteira do microscópio e a amostra em estudo. Além disso apresentam ruídos aditivos causados pelo ambiente. Neste trabalho é proposta uma forma de paralelização em GPU de um algoritmo de natureza serial que tem por fim a Restauração de Imagens de Microscopia de Força Atômica baseado na Regularização de Tikhonov.

Microscopia multimodal prática: registro automático de imagens de microscopia ótica e de microscopia eletrônica de varredura

A discriminação de fases que são praticamente indistinguíveis ao microscópio ótico de luz refletida ou ao microscópio eletrônico de varredura (MEV) é um dos problemas clássicos da microscopia de minérios. Com o objetivo de resolver este problema vem sendo recentemente empregada a técnica de microscopia colocalizada, que consiste na junção de duas modalidades de microscopia, microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura. O objetivo da técnica é fornecer uma imagem de microscopia multimodal, tornando possível a identificação, em amostras de minerais, de fases que não seriam distinguíveis com o uso de uma única modalidade, superando assim as limitações individuais dos dois sistemas. O método de registro até então disponível na literatura para a fusão das imagens de microscopia ótica e de microscopia eletrônica de varredura é um procedimento trabalhoso e extremamente dependente da interação do operador, uma vez que envolve a calibração do sistema com uma malha padrão a cada rotina de aquisição de imagens. Por esse motivo a técnica existente não é prática. Este trabalho propõe uma metodologia para automatizar o processo de registro de imagens de microscopia ótica e de microscopia eletrônica de varredura de maneira a aperfeiçoar e simplificar o uso da técnica de microscopia colocalizada. O método proposto pode ser subdividido em dois procedimentos: obtenção da transformação e registro das imagens com uso desta transformação. A obtenção da transformação envolve, primeiramente, o pré-processamento dos pares de forma a executar um registro grosseiro entre as imagens de cada par. Em seguida, são obtidos pontos homólogos, nas imagens óticas e de MEV. Para tal, foram utilizados dois métodos, o primeiro desenvolvido com base no algoritmo SIFT e o segundo definido a partir da varredura pelo máximo valor do coeficiente de correlação. Na etapa seguinte é calculada a transformação. Foram empregadas duas abordagens distintas: a média ponderada local (LWM) e os mínimos quadrados ponderados com polinômios ortogonais (MQPPO). O LWM recebe como entradas os chamados pseudo-homólogos, pontos que são forçadamente distribuídos de forma regular na imagem de referência, e que revelam, na imagem a ser registrada, os deslocamentos locais relativos entre as imagens. Tais pseudo-homólogos podem ser obtidos tanto pelo SIFT como pelo método do coeficiente de correlação. Por outro lado, o MQPPO recebe um conjunto de pontos com a distribuição natural. A análise dos registro de imagens obtidos empregou como métrica o valor da correlação entre as imagens obtidas. Observou-se que com o uso das variantes propostas SIFT-LWM e SIFT-Correlação foram obtidos resultados ligeiramente superiores aos do método com a malha padrão e LWM. Assim, a proposta, além de reduzir drasticamente a intervenção do operador, ainda possibilitou resultados mais precisos. Por outro lado, o método baseado na transformação fornecida pelos mínimos quadrados ponderados com polinômios ortogonais mostrou resultados inferiores aos produzidos pelo método que faz uso da malha padrão.

A four-phase confocal elliptical cylinder model for predicting the effective thermal conductivity of coated fibre composites

A four-phase confocal elliptical cylinder model is proposed from which a generalised self-consistent method is developed for predicting the thermal conductivity of coated fibre reinforced composites. The method can account for the influence of the fibre section shape ratio on conductivity, and the physical reasonableness of the model is demonstrated by using the fibre distribution function. An exact solution is obtained for thermal conductivity by applying conformal mapping and Laurent series expansion techniques of the analytic function. The solution to the three-phase confocal elliptical model, which simulates composites with idealised fibre-matrix interfaces, is arrived at as the degenerated case. A comparison with other available micromechanics methods, Hashin and Shtrikman's bounds and experimental data shows that the present method provides convergent and reasonable results for a full range of variations in fibre section shapes and for a complete spectrum of the fibre volume fraction. Numerical results show the dependence of the effective conductivities of composites on the aspect ratio of coated fibres and demonstrate that a coating is effective in enhancing the thermal transport property of a composite. The present solutions are helpful to analysis and design of composites.

Capillary array electrophoresis with confocal fluorescence rotary scanner

A capillary array electrophoresis system with rotary corifocal fluorescence scanner was reported. High speed direct current rotary motor combined with a rotary encoder and the reflection mirror has been designed to direct exactly the excitation laser beam. to the array of capillaries, which are symmetrically distributed around the motor. The rotary encoder is introduced to accurately orient the position of each capillary and its output signal triggers the data acquiring system to record. the fluorescence signal corresponding to each capillary. Separations of several amino acids are demonstrated by eight-channel capillary array electrophoresis built by ourselves.

Microscopia eletrônica de varredura da interação Alternaria solani - tomateiro suscetível e resistente.

Objetivando analisar os eventos iniciais das interações A. solani - L. hirsutum var. glabratum e A. solani - L. esculentum ev. Miller, será realizado um trabalho utilizando processamento para microscopia eletrônica de varredura.

Avaliacoes da infeccao de explantes de feijoeiro por Agrobacterium tumefaciens por meio de microscopia.

Phaseolus vulgaris L. e considerada recalcitrante a transformacao por Agrobacterium tumefaciens. Contudo, alteracoes no meio de co-cultivo, utilizacao de linhagens hipervirulentas de Agrobacterium e de vetores binarios contendo genes vir demostraram que o feijoeiro e susceptivel a essa bacteria. O objetivo do presente trabalho foi estudar o efeito da sonificacao nos tecidos vegetais de feijoeiro, bem como a penetracao da Agrobacterium nas camadas subepidermicas do tecido vegetal, usando a metodologia SAAT ("Sonification-Assisted Agrobacterium-mediated Transformation"). A variedade de feijoeiro utilizada foi a Olathe Pinto, a linhagem de A. tumefaciens foi LBA4404:pTOK.Os embrioes de feijao foram pre-tratados po 14 dias em meio de multibrotacao e, entao submetidos a sonificacao (de 0 ou 60 segundos) na presenca de Agrobacterium. Apos a inoculacao foram co-cultivados por 24 horas em meio liquido seguido de 48 horas em meio solido, ambos, contendo 20 m. L -1 de acetoceringona. Os explantes inoculados foram fixadas em solucao de Karnovsk para avaliacoes em microscopia optica e eletronica de varredura. As analises da microspia demostraram a presenca de rupturas na epiderme, quebras da parede celular e invasao da Agrobacterium nos tecidos subepidermicos. Os reultados demostraram que o metodo SAAT e uma tecnica viavel para a inoculcao de Agrobacterium em explantes de P. vulgaris.

New data inversion formulae in confocal scanning microscopy

Whereas the resolving power of an ordinary optical microscope is determined by the classical Rayleigh distance, significant super-resolution, i.e. resolution improvement beyond that Rayleigh limit, has been achieved by confocal scanning light microscopy. Furthermore is has been shown that the resolution of a confocal scanning microscope can still be significantly enhanced by measuring, for each scanning position, the full diffraction image by means of an array of detectors and by inverting these data to recover the value of the object at the focus. We discuss the associated inverse problem and show how to generalize the data inversion procedure by allowing, for reconstructing the object at a given point, to make use also of the diffraction images recorded at other scanning positions. This leads us to a whole family of generalized inversion formulae, which contains as special cases some previously known formulae. We also show how these exact inversion formulae can be implemented in practice.

Super-resolution in confocal scanning microscopy: generalized inversion formulae

It was shown in previous papers that the resolution of a confocal scanning microscope can be significantly improved by measuring, for each scanning position, the full diffraction image and by inverting these data to recover the value of the object at the confocal point. In the present work, the authors generalize the data inversion procedure by allowing, for reconstructing the object at a given point, to make use of the data samples recorded at other scanning positions. This leads them to a family of generalized inversion formulae, either exact or approximate. Some previously known formulae are re-derived here as special cases in a particularly simple way.

Super-resolution in confocal scanning microscopy: II :The incoherent case

For pt.I see ibid. vol.3, p.195 (1987). The authors have shown that the resolution of a confocal scanning microscope can be improved by recording the full image at each scanning point and then inverting the data. These analyses were restricted to the case of coherent illumination. They investigate, along similar lines, the incoherent case, which applies to fluorescence microscopy. They investigate the one-dimensional and two-dimensional square-pupil problems and they prove, by means of numerical computations of the singular value spectrum and of the impulse response function, that for a signal-to-noise ratio of, say 10%, it is possible to obtain an improvement of approximately 60% in resolution with respect to the conventional incoherent light confocal microscope. This represents a working bandwidth of 3.5 times the Rayleigh limit.

A new inversion procedure for confocal scanning microscopy and other bandlimited signal processing problems

We find a simple analytic expression for the inverse of an infinite matrix related to the problem of data reduction in confocal scanning microscopy and other band-limited signal processing problems. Potential applications of this result to practical problems are outlined. The matrix arises from a sampling expansion approach to the integral equation.

Microscopia electrónica de barrido en cultivos in vitro de embriones inmaduros y mesocotilos de plántulas de maíz

p.95-105