Sistema eletromecânico para controlo intuitivo dos movimentos de uma sonda transesofágica

O ser humano realiza uma alimentação pouco variada, com grandes teores de açúcar e gorduras saturadas, ao mesmo tempo, está sujeito a profissões cada vez mais competitivas aonde passa longos períodos sentados sem qualquer esforço físico. Estes aspetos levam à acumulação de gorduras em redor de todos os órgãos, que promovem o aparecimento de problemas cardiovascular, que são atualmente, a principal causa de morte no mundo. O tratamento das doenças cardiovasculares é em muitas situações realizado por procedimentos minimamente-invasivos, que são guiados através de imagem médica. Contudo, a utilização de radiação durante a navegação é normalmente requerida o que tem consequências para o paciente e para a equipa médica. Nesta dissertação, focamo-nos nos recentes sistemas de aquisição de imagem sem radiação e no desenvolvimento de sistemas mais inteligentes para facilitar o controlo destes equipamentos durante o procedimento. Assim, pretendemos desenvolver um robô que apoie na aquisição de imagens de ultrassons através de uma sonda transesofágica. O robô desenvolvido possui um conjunto de engrenagens que fazem a transferência de movimento para as rodas dos manípulos da sonda e um encoder magnético que proporciona uma leitura rápida e de alta precisão dos movimentos da sonda. De forma a automaticamente adaptar a posição da sonda na direção do alvo anatómico, um sistema de motion tracking foi acoplado ao robô e ao instrumento cirúrgico utilizado durante o procedimento. Assim, todos os movimentos realizados pelo intervencionista são repetidos pela sonda, permitindo assim adquirir uma imagem de ultrassom sempre centrada no instrumento cirúrgico. Para avaliar a performance do robô foram realizados testes em laboratório. mais concretamente: 1) controlo do robô sem sonda acoplada e 2) controlo do robô com sonda acoplada. Os testes foram realizados com diferentes posições angulares, em todas as gamas de funcionamento do robô, avaliando o erro da posição final em relação posição desejada e o tempo de resposta. Os resultados demonstraram que um erro médio de 2º foi observado para as diferentes situações com um tempo médio de resposta de 300 ms. Os resultados alcançados demonstraram uma boa resposta do sistema, pelo que se espera que sistema desenvolvido venha ser capaz de reduzir o tempo de intervenção, aumentando a qualidade da intervenção e minimizando possíveis erros.

Avaliação de solventes de extração por ultrassom usando-se cromatografia líquida de alta eficiência para a determinação de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos em solos contaminados

A method using ultrasonication extraction for the determination of 17 polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), selected by the USEPA and NIOSH as "consent decree" priority pollutants, in soil by High Performance Liquid Chromatography (HPLC) was studied. Separation and detection were completed in 20 min with a C18 columm, acetonitrile-water gradient elution and ultraviolet absorption and fluorescence detections. The detection limits, for a 10 µL of solution injection, were less than 9,917 ng/g in UV detection and less than 1,866 ng/g in fluorescence detection. Several organic solvents were tested for extraction of the 17 PAHs from soils. Acetone was the best solvent among the three solvents tested, and the order of the extraction efficiencies was: acetone>methanol>acetonitrile. Ultrasonication using acetone as solvent extraction was used to evaluate the biodegradation of those compounds in contaminated soil during a vermicomposting process.

Potencialidades do uso de ultrassom na determinação do pesticida carbaril empregando eletrodos de diamante

The potentiality of the use of ultrasound radiation in association with a boron-doped diamond electrode was evaluated on the voltammetric determination of the pesticide carbaryl. Improvements in the sensitivity, limit of detection and reproducibility of the measurements were observed due to both, the enhancement of mass transport and the cleaning of the electrode surface provided by ultrasound. Satisfactory recovery levels for carbaryl in pure water (96-98%) and pineapple juice (89-92%) for quiescent and sonovoltammetric methodologies were obtained. These methodologies can be alternative tools for the analyses of pesticides in fruit samples, mainly the insonated condition that improve the analytical performance and dispense intermediary cleanings of the electrode surface.

Dynamical Lorentz and CPT symmetry breaking in a 4D four-fermion model

In a 4D chiral Thirring model we analyze the possibility that radiative corrections may produce spontaneous breaking of Lorentz and CPT symmetry. By studying the effective potential, we verified that the chiral current (psi) over bar gamma(mu)gamma(5)psi may assume a nonzero vacuum expectation value which triggers Lorentz and CPT violations. Furthermore, by making fluctuations on the minimum of the potential we dynamically induce a bumblebee-like model containing a Chem-Simons term.

Density functional theory investigation of 3d, 4d, and 5d 13-atom metal clusters

The knowledge of the atomic structure of clusters composed by few atoms is a basic prerequisite to obtain insights into the mechanisms that determine their chemical and physical properties as a function of diameter, shape, surface termination, as well as to understand the mechanism of bulk formation. Due to the wide use of metal systems in our modern life, the accurate determination of the properties of 3d, 4d, and 5d metal clusters poses a huge problem for nanoscience. In this work, we report a density functional theory study of the atomic structure, binding energies, effective coordination numbers, average bond lengths, and magnetic properties of the 3d, 4d, and 5d metal (30 elements) clusters containing 13 atoms, M(13). First, a set of lowest-energy local minimum structures (as supported by vibrational analysis) were obtained by combining high-temperature first- principles molecular-dynamics simulation, structure crossover, and the selection of five well-known M(13) structures. Several new lower energy configurations were identified, e. g., Pd(13), W(13), Pt(13), etc., and previous known structures were confirmed by our calculations. Furthermore, the following trends were identified: (i) compact icosahedral-like forms at the beginning of each metal series, more opened structures such as hexagonal bilayerlike and double simple-cubic layers at the middle of each metal series, and structures with an increasing effective coordination number occur for large d states occupation. (ii) For Au(13), we found that spin-orbit coupling favors the three-dimensional (3D) structures, i.e., a 3D structure is about 0.10 eV lower in energy than the lowest energy known two-dimensional configuration. (iii) The magnetic exchange interactions play an important role for particular systems such as Fe, Cr, and Mn. (iv) The analysis of the binding energy and average bond lengths show a paraboliclike shape as a function of the occupation of the d states and hence, most of the properties can be explained by the chemistry picture of occupation of the bonding and antibonding states.

Utilização de ultrassom na conservação de suco de laranja : efeito sobre características físico-químicas, enzimáticas, microbiológicas e sensoriais

O consumo de suco de frutas vem aumentando no Brasil. Entre 2002 e 2009 o consumo de sucos, sejam eles concentrados, em pó, sucos ou néctares, aumentou em 21%. Devido ao seu sabor agradável e doce, e ao seu valor nutricional, o suco de laranja é o suco mais comum fabricado pela indústria de processamento de bebidas. Diversos fatores podem afetar a qualidade do suco de laranja. A microbiota típica presente no suco de laranja pode ser proveniente de várias etapas de sua produção. Em relação às enzimas, a pectinametilesterase (PME) é a principal causadora de alterações em suco laranja. A pasteurização e a esterilização comercial são os métodos de conservação mais comuns utilizados para inativar enzimas e micro-organismos, porém podem causar efeitos adversos em relação às características sensoriais (cor, sabor, aroma, e outros) dos produtos. A tecnologia de ultrassom vem sendo estudada recentemente como uma forma de conservar os alimentos sem causar efeitos indesejáveis como os provocados pelos tratamentos térmicos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a utilização da tecnologia de ultrassom e de ultrassom aliado a temperaturas brandas, como forma de conservar suco de laranja. Para isto, foram analisadas a contagem de mesófilos totais e bolores e leveduras, a atividade da pectinametilesterase, o teor de vitamina C, a cor, o pH, o teor de sólidos solúveis e a estabilidade em relação à turbidez. Ainda, avaliou-se a aceitação sensorial de suco de laranja submetido à termossonicação. Os resultados foram comparados com os obtidos para o suco natural e o suco pasteurizado. Utilizou-se um ultrassom de 40 kHz, associado às temperaturas de 25 ºC, 30 ºC, 40 ºC, 50 ºC e 60 ºC durante 10 minutos. Os tratamentos utilizando ultrassom a 50 ºC e 60 ºC foram capazes de reduzir a contagem de bolores e leveduras e de mesófilos totais, apresentando uma redução de 3 ciclos logarítmicos. Resultado similar foi encontrado quando realizado o tratamento térmico a 90 ºC por 30 segundos. Observou-se que a aplicação da termossonicação permitiu uma redução significativa na atividade de PME e uma menor perda de vitamina C. O tratamento que apresentou melhor redução na atividade de PME foi utilizando ultrassom 40 kHz com temperatura de 60 ºC. Em relação ao ácido ascórbico, quanto menor a temperatura utilizada em conjunto com a sonicação, menor foi a perda deste composto. O teor de sólidos solúveis, o pH e a cor do suco não foram alterados ao longo do processamento. Avaliando a aceitabilidade do suco, verificou-se que a cor não foi influenciada por nenhum tratamento. Em relação ao aroma, sabor e aceitação global o suco submetido a termossonicação obteve aceitação sensorial superior à encontrada para o suco pasteurizado. Concluiu-se então que a utilização da termossonicação como uma forma de conservação para suco de laranja é viável.

Improving The Robustness Of Interventional 4D Ultrasound Segmentation Through The Use Of Personalized Shape Priors

While fluoroscopy is still the most widely used imaging modality to guide cardiac interventions, the fusion of pre-operative Magnetic Resonance Imaging (MRI) with real-time intra-operative ultrasound (US) is rapidly gaining clinical acceptance as a viable, radiation-free alternative. In order to improve the detection of the left ventricular (LV) surface in 4D ultrasound, we propose to take advantage of the pre-operative MRI scans to extract a realistic geometrical model representing the patients cardiac anatomy. This could serve as prior information in the interventional setting, allowing to increase the accuracy of the anatomy extraction step in US data. We have made use of a real-time 3D segmentation framework used in the recent past to solve the LV segmentation problem in MR and US data independently and we take advantage of this common link to introduce the prior information as a soft penalty term in the ultrasound segmentation algorithm. We tested the proposed algorithm in a clinical dataset of 38 patients undergoing both MR and US scans. The introduction of the personalized shape prior improves the accuracy and robustness of the LV segmentation, as supported by the error reduction when compared to core lab manual segmentation of the same US sequences.

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.

Multi-centre validation of an automatic algorithm for fast 4D myocardial segmentation in cine CMR datasets

Quantitative analysis of cine cardiac magnetic resonance (CMR) images for the assessment of global left ventricular morphology and function remains a routine task in clinical cardiology practice. To date, this process requires user interaction and therefore prolongs the examination (i.e. cost) and introduces observer variability. In this study, we sought to validate the feasibility, accuracy, and time efficiency of a novel framework for automatic quantification of left ventricular global function in a clinical setting.

Otimização do co-registo metabolismo-morfologia em estudos de PET/CT com 18F-DG de nódulos pulmonares: comparação de dois protocolos - 4D vs CT lento

Mestrado em Medicina Nuclear - Área de especialização: Tomografia por Emissão de Positrões.

Comparação do movimento respiratório adquirido com TC 4D e com o sistema Calypso em cancro de pulmão: estudo de caso

Objetivo do estudo - Comparar as amplitudes respiratórias segundo os eixos x, y e z adquiridos com a tomografia computorizada (TC) 4D e o sistema Calypso® em cancro de pulmão.

A Metodologia BIM 4D e BIM 5D aplicada a um caso prático Construção de uma ETAR na Argélia

Mestre em Engenharia Civil – Ramo de Gestão das Construções

Digit Ratio (2D:4D) in Newborns: Influences of Prenatal Testosterone and Maternal Environment

Introduction: The 2D:4D digit ratio is sexually-dimorphic, probably due to testosterone action through the perinatal period. We characterize the 2D:4D ratio in newborn (NB) infants, in between the pre- and postnatal surges of testosterone, and relate it to the mother's 2D:4D and to testosterone levels in the amniotic fluid (AF). Subjects and methods: Testosterone was assayed in samples of maternal plasma and AF collected at amniocentesis. Shortly after birth, 106 NBs and their mothers were measured for 2D:4D ratio. Results: NB males had lower mean 2D:4D ratios than females but this dimorphism was significant only for the left hand (males: 0.927; females: 0.950; p=0.004). Mothers who had sons had lower 2D:4D ratios than those who had daughters and the mother's 2D:4D were higher than those of NBs regardless of sex. Both hands of NB females were negatively correlated with AF testosterone and positively correlated with the mother's 2D:4D, but males showed no significant associations. Maternal plasma testosterone also showed a negative weak correlation with NB's digit ratio in both sexes. Conclusions: Sexual dimorphism at birth was only significant for the left hand, in contrast with reports of greater right hand dimorphism, suggesting that postnatal testosterone is determinant for 2D:4D stabilization. The lower 2D:4D ratios in mothers who had sons support claims that hormone levels in parents are influential for determining their children's sex. NB female's digit ratio, but not males', was associated to the level of AF testosterone. The mother's 2D:4D ratios were positively correlated with their daughters' 2D:4D, but the same was not observed for male NBs, suggesting that prenatal testosterone levels in male fetus lead their 2D:4D ratios to stray from their mothers' with high individual variability.