As condições fornecidas pelo espaço físico de instituições de ensino são determinantes para o desenvolvimento das atividades de ensino e aprendizado. O presente trabalho dá continuidade às pesquisas do grupo da Linha de Pesquisa em Edificações e Comunidades Sustentáveis do NORIE/UFRGS, objetivando a avaliação das alternativas propostas para escola de ensino fundamental projetada utilizando estratégias sustentáveis, pelo próprio grupo em 2004. Assim, a presente pesquisa teve como objetivo explorar a referia escola, através de uma avaliação do conforto ambiental nos espaços construídos. Para tal, foi realizada uma análise exploratória das características dos materiais que envolvem a escola, além de medições térmicas, acústicas e lumínicas. Também foi verificado o nível de satisfação dos usuários, através de ferramentas quantitativas e qualitativas, buscando verificar como os seus ocupantes respondem à proposta sustentável da edificação e às condições de conforto ambiental oferecidas a seus ocupantes. Os dados térmicos, com monitoramento de maio a dezembro de 2008, foram analisados através de valores máximos e mínimos absolutos, zonas de conforto (considerando temperatura e umidade) e gráficos de graus-hora. Os dados lumínicos, coletados próximos aos solstícios e equinócio de primavera, foram analisados em relação às iluminâncias médias do ambiente, coeficiente de uniformidade e contribuição da luz artificial. Os dados acústicos, coletados em dia específico de atividades na escola, através dos níveis de pressão sonora causados por ruídos externos e o tempo de reverberação dos ambientes. Por fim, também foi verificada a satisfação dos usuários através de aplicação de questionário nos alunos e de grupo de foco, realizado junto aos professores. Através do cruzamento de todas as análises realizadas, concluiu-se que a resposta da edificação escolar, em geral, foi satisfatória, e, portanto, capaz de oferecer condições de conforto ambiental aos seus usuários. Espera-se que esta pesquisa contribua para a melhoria da eficiência energética, conforto ambiental e sustentabilidade de edificações escolares. / The conditions supplied by the physical spaces of educational buildings are very important for the development of learning and teaching activities. The present work gives continuation to the studies developed by the research group on Sustainable Buildings and Communities at NORIE/UFRGS, aiming to evaluate the different alternatives to a primary school building designed with the use of sustainable strategies, as proposed by the same group in 2004. Therefore, the present study had as main aim to carry out the indoor comfort evaluation of the facilities in use within the above mentioned school, through thermal, acoustic and daylighting measurements. After verifying the users satisfaction, by means of quantitative and qualitative tools, the environmental performance of the building was assessed. The collected data were analyzed in different ways. The thermal data, monitored from May to December of 2008, were analyzed through the absolute maximum and minimum temperatures, comfort zone (temperature and relative humidity) and the degree hours. The lighting data, collected on the solstices and at the spring equinox, were analyzed considering the classroom's illuminance, the distribution of illuminance values in the classroom, and the artificial lighting contribution. The acoustical data, collected in a specific day of regular activities in the school, were analyzed by looking at the different sound levels caused by external sound sources, and at the reverberation time of the classrooms. Finally, the users satisfaction was checked by questionnaires applied to the students and by meetings carried out with the teachers of the school. It was concluded, through the comparison of information from the analysis carried out, that the response of the educational building was satisfactory, therefore able to offer indoor comfort conditions to its users. It is expected that the most important contribution of this study will be related to the improvement of the indoor comfort of educational buildings.

O iminente esgotamento de recursos naturais exige a revisão dos processos e métodos da construção civil. Uma técnica de baixo impacto ambiental e com benefícios para a edificação e o seu entorno é a pele-verde – trepadeiras recobrindo as fachadas de uma edificação, muro ou outro elemento vertical. O objetivo deste trabalho é, portanto, analisar as peles-verdes encontradas em edifícios residenciais em Porto Alegre, como forma de gerar um registro da utilização desta técnica e dos seus principais problemas e potencialidades. A pesquisa foi dividida entre o estudo piloto de uma edificação multifamiliar como primeira abordagem do tema, seguido da pesquisa estendida, onde outras 38 edificações (unifamiliares e multifamiliares) foram analisadas. A metodologia de pesquisa valeu-se de entrevistas em profundidade estruturadas por questionários aplicadas junto aos moradores. Estes resultados foram transcritos, tabulados e analisados. As peles-verdes analisadas são do tipo autoaderentes, utilizando-se das espécies Ficus pumila e Parthenocissus tricuspidata. Apesar de a Ficus pumila ter sido a espécie mais recorrente, a dificuldade no controle de seu desenvolvimento e sua intensa manutenção desestimulam sua utilização. Já a espécie Parthenocissus tricuspidata mostrou-se mais vantajosa devido ao seu crescimento moderado e às variações visuais ao longo do ano. A maioria dos moradores relacionou a pele-verde a elementos positivos, tais como beleza, contato com a natureza e bem-estar, reforçando, assim, as pesquisas sobre a biofilia, as quais afirmam que o ser humano possui uma predisposição genética para responder positivamente à vegetação. Ao contrário da crença popular, a relação entre a teoria da biofobia e a pele-verde é uma associação pouco freqüente entre os respondentes. Os eventos em que animais prejudiciais ao homem foram encontrados na peleverde foram pouco citados e ainda, assim, não ficou comprovada uma relação entre ambos, existindo características do entorno destas edificações que podem explicar esta presença. Segundo os moradores, as principais vantagens da técnica são o embelezamento da paisagem, a integração do ambiente urbano e da natureza, bem como efeitos positivos para o bem-estar do homem e sobre a temperatura interna das edificações. A principal desvantagem citada foi a manutenção, ainda que outros moradores tenham apontando este item como uma vantagem. Além disso, verificou-se que uma manutenção adequada da pele-verde é condição essencial para que o revestimento seja bem sucedido. Embora diversos pesquisadores afirmem que a vegetação em fachada age como uma barreira para a umidade e como uma proteção das alvenarias, estas propriedades não foram totalmente confirmadas pelos moradores, pois alguns acreditam haver uma influência negativa desta vegetação. As análises desta pesquisa demonstram, portanto, que a pele-verde é uma técnica capaz de propiciar vantagens para o ambiente urbano. Seu uso é indicado para edificações que comportem diferentes atividades e para usuários de diferentes classes sociais. / The imminent exhaustion of natural resources requires the review of processes and methods of construction. A technique with low environmental impact and with benefits for the building and surroundings is the green wall – climbing plants that cover facades of a building, wall or any other vertical element. The aim of this master thesis is, therefore, to analyze the green walls founded in residential buildings in Porto Alegre, as a manner of generating a record of the use of this technique as well as its main problems and potentialities. The study was divided between the pilot study of a multi-family building as a first approach to the subject, followed by a expanded research, in which other 38 buildings (with one or more housing units) were analyzed. The research methodology used was a series of in-depth interviews, in which a structured questionnaire was applied with this dwellers. The results of these questionnaires were transcribed, tabulated and analyzed. The analyzed green walls are selfclinging climbers, using the species Ficus pumila and Parthenocissus tricuspidata. In spite of the fact that Ficus pumila is the most recurrent species, the difficulty of its development and its intense demand for maintainance makes its usage more difficult. However, the Parthenocissus tricuspidata species seems to be more advantageous due to its moderate growing as well as the visual variations along the year. The majority of the dwellers related the green wall to positive elements, such as beauty, contact with nature and well-being, supporting the researches on biophilia, which claims that the human being have a genetic predisposition to answer positively to vegetation. Contrary to popular belief, the relation between biophobia and the green wall is an association rarely frequent among who answered. The events in which animals that are harmful to human beings were found in green walls were rarely cited and there was no confirmation of a relation among both, it is worth mentioning that in the surroundings of some buildings, there were characteristics of the site that made easier the presence of animals. According to the dwellers, the main advantages of the technique are the aesthetic improvements of the landscape, the integration of urban environment and nature, as well as positive effects to humans’ well-being and on internal temperatures of the building. The main disadvantage cited was the maintenance; however, other dwellers pointed this item as an advantage. Besides that, it was also verified that the correct maintainance of the green wall is an essential condition to the covering to be successful. Although the fact that many researchers affirm that the vegetation in facades acts like a barrier to humidity and as a protection to masonry, these proprieties were not fully confirmed by the dwellers, because some believe that it exerts a negative influence. The analyses of this research indicate, therefore, that the green wall is a technique of great advantages and an excellent potential for the qualification of the urban environment. This covering is indicated to buildings that comprises different activities as well as for users of different social classes.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:47:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PAULO SERGIO WOLFF.pdf: 1931589 bytes, checksum: f57f8dc01ee1f4a88bdb2471b6e4fba0 (MD5) Previous issue date: 2008-07-24 / The use of expanded polystyrene (EPS) packing has contributed for the production of solid residues in the agricultural and urban environments. This leads to a considerable amount of ambient impact, since same is discarded in garbage deposits, leading approximately one hundred years to degrade. One alternative to solve this problem is the use of this residue as aggregate in concrete, having as final product the light concrete, reducing the consumption of natural resources and ambient damages. The light concrete can be applied in the agricultural constructions, mainly in installations for animals, cold chambers, and climatization of silos, warehouses and deposits for grains. In this work it was verified the viability of use of an alternative material for concrete production, with partial substitution of the coarse aggregate, which can be used in urban and agricultural constructive elements. Reused EPS in the form of flakes was employed for production of light concrete. The experiments had been systematically carried through with cylindrical specimens and concrete plates after 28 days of curing. The rate of substitution of the coarse aggregate by EPS had been of 0% (reference), 25%, 50%, 75% and 100% in volume, as base to carry through the analyzes of density and strength corresponding to 7, 14, 21 and 28 days of curing, in accordance to ABNT's standards. It was verified that the assayed plates had presented a heat transfer reduction of up to 30% and reduction of sound propagation of up to 25%. With regard to the density, it was verified a reduction of up to 30%, generating a light concrete, making the structure lighter and bringing economy in the sizing of the structure. On the other hand, a reduction of the resistance from a certain content of EPS occurred, restricting the use of such concrete to closing, nonstructural, elements. The substitution of the coarse aggregate by EPS gradually produces a lighter concrete due to the addition of voids, what it made possible to obtain a thermal and acoustic isolating material. A direct consequence of the use of the light concrete is the reduction of the consumption of electric energy used by the climatization systems, not compromising the thermal and acoustic comfort in the urban and agricultural constructions. Besides the reuse of the industrial discarding and EPS packing as alternative materials of construction, it must be detached the reduction of the ambient problems caused by the materials used in the concrete production. / O uso de embalagens de poliestireno expandido (EPS) tem contribuído para a produção de resíduos sólidos no meio rural e urbano, gerando impactos ambientais consideráveis, por seu descartado na natureza ou em lixões, pois esse material demora, aproximadamente, cem anos para se degradar. Uma das soluções é o uso desse resíduo como agregado no concreto, tendo como resultado o concreto leve, reduzindo o consumo de recursos naturais e danos ambientais. O concreto leve pode ser aplicado em construções rurais, principalmente em instalações para animais, câmaras frias, climatização de silos, armazéns e depósitos para grãos. Neste trabalho, verificou-se a viabilidade da utilização de EPS como material alternativo para confecção de concreto, com substituição parcial do agregado graúdo, que pode ser utilizado em elementos construtivos urbanos e rurais. Utilizou-se EPS reaproveitada na forma de flocos, para produção de concreto leve. Os experimentos foram realizados sistematicamente com amostras na forma de corpos de prova cilíndricos e placas de concreto com 28 dias de idade. Os teores de substituição da brita por EPS foram de 0% (referência), 25%, 50%, 75% e 100% em volume, como base para realizar as análises de densidade e resistência aos 7, 14, 21 e 28 dias, de acordo com as normas da ABNT. Verificou-se que as placas ensaiadas apresentaram uma redução de transferência de calor de até 30% e redução de propagação de som de até 25% e, em relação à densidade, verificou-se uma redução de até 30%, possibilitando o uso de um concreto leve nas construções, tornando a sua estrutura leve e trazendo economia no seu dimensionamento. Por outro lado, ocorreu uma diminuição da resistência a partir de certo teor de EPS, fazendo com que o uso tenha maior aplicação como elemento de vedação sem fins estruturais. A substituição da brita pelo EPS, gradativamente, produz um concreto leve devido ao acréscimo do número de vazios, o que possibilita um material isolante térmico e acústico. Uma conseqüência direta do uso do concreto leve é a redução do consumo de energia elétrica utilizada pelos sistemas de climatização, não comprometendo o conforto térmico e acústico das edificações. Destaca-se, ainda, que o reaproveitamento do descarte industrial e de embalagens do EPS, como material alternativo de construção contribui para a redução dos problemas ambientais causados pelos materiais utilizados na fabricação do concreto.

A ideia central da pesquisa foi o desejo de estudar as soluções projetuais adotadas pelos edifícios comerciais ícones da Arquitetura Modernista, produzidos entre 1930 e 1965 em São Paulo, avaliando o seu desempenho atual do ponto de vista ergonômico e de conforto ambiental. Foram realizadas pesquisas de campo em nove escritórios do Edifício Itália, em ambientes reais, para compreender como as tipologias e os partidos arquitetônicos adotados no projeto do edifício estão afetando o conforto e o desempenho ergonômico nas condições de uso atual desses escritórios. A abordagem ergonômica permitiu uma visão integrada, relacionando, de um lado, as estratégias bioclimáticas e técnicas passivas utilizadas no projeto original do edifício com, de outro lado, os requisitos das novas atividades que estão ocorrendo atualmente nesses espaços, dentro dos novos contextos criados pelo uso de equipamentos diferenciados e pelo emprego de distintos layouts. Como este edifício exibe uma arquitetura voltada para os aspectos bioclimáticos, diferente do modelo comercial convencional que é atualmente empregado na cidade, o estudo traz a oportunidade de reacender a discussão sobre a necessidade de criar uma nova cultura para a arquitetura comercial em São Paulo, melhor adaptada ao clima da cidade e mais sustentável. Trata-se de um ponto de partida para defender um novo padrão arquitetônico para edifícios comerciais, valorizando as técnicas passivas e o conceito de conforto adaptativo. / The central idea of this research was the desire to study the architectonic solutions used in modernist buildings, designed between 1930 and 1965 in São Paulo, assessing their current performance with regard to ergonomic aspects and ambiental comfort. Field research was conducted in the real environment of nine offices of Italia Building aiming to understand how the typologies and the architectonic features can affect the current conditions of use regarding comfort and ergonomic performance. The ergonomic approach provided an integrated perspective, linking, on the one hand, bioclimatic strategies and passive techniques used in the original building project to, on the other hand, the requirements of the new activities taking place at these spaces, taking account of the new contexts created by distinguished equipment and distinct layouts. As this building displays an architecture oriented to bioclimatic aspects, different from the conventional commercial building model, this study brings the opportunity to further discuss the creation of a new culture for commercial building architecture in São Paulo, one that is better adapted to the climate of the city e more sustainable. This is a starting point to uphold a new architectural pattern for commercial buildings, increasing the value of passive techniques and the concept of adaptive model.

<p>U radu se proučava uticaj parametara mikroklime, buke i osvetljenja<br />na toplotni osećaj i toplotni komfor u radnoj sredini. Između čoveka<br />i njegovog okruženja postoji stalna interakcija, koja može uzrokovati<br />fiziološke poremećaje u organizmu. U okviru rada, prikazane su<br />teorijske osnove parametara mikroklime, buke i osvetljenja, kao i<br />njihov teorijski uticaj na generisanje i razmentu toplotne energije<br />između čoveka i okoline. Rad obuhvata istraživanje međuzavisnosti<br />proučavanih parametara, toplotnog osećaja i toplotnog komfora<br />čoveka na radnom mestu u poziciji stajanja.</p> / <p>This paper examines the influence of the parameters of microclimate, noise<br />and lighting on the thermal sensation and thermal comfort in the working<br />environment. There is a constant interaction between a person and his<br />environment, which can cause physiological disorders in the organism. In the<br />framework of this paper, the theoretical bases of the parameters of<br />microclimate, noise and lighting, as well as their theoretical influence on the<br />generation and exchange of heat energy between person and environment<br />are presented. The paper encompasses research on the interdependence of<br />the parameters studied for thermal sensation and the thermal comfort of a<br />person at the workplace in a standing position.</p>

Sistemas de climatização de bancos de veículos vêm sendo desenvolvidos e disponibilizados como solução de microclima em resposta à crescente demanda por conforto personalizado. A influência desses sistemas na ampliação do conforto térmico dos passageiros é comprovada, sejam eles de aquecimento ou de remoção de calor. No presente trabalho foram estudadas características da troca de calor, e sua relação com aspectos ergonômicos, de um passageiro com um banco de aeronave, com e sem ativação de sistema de aquecimento. Um manequim térmico do passageiro sentado, sem produção de suor, foi desenvolvido e calibrado térmica e ergonomicamente. Em relação às características da troca de calor entre o passageiro e o banco a partir dos testes realizados neste trabalho pode-se concluir que: o fluxo de calor local depende diretamente da pressão de contato na interface do passageiro com o banco; as alterações no fluxo de calor, por aumento do nível metabólico do passageiro (MET), tem relação inversamente proporcional à resistência térmica global do assento, ou seja, para maior nível de MET a resistência térmica diminui; e ainda que alterações na distribuição de pressão do assento por aumento ou redução de massa têm relação diretamente proporcional com a resistência térmica global do assento, ou seja, se a massa distribuída no assento diminui a resistência térmica global do assento também diminui. A partir dos resultados pode-se concluir que a metodologia utilizada e o manequim térmico desenvolvido permitem caracterizar adequadamente as oportunidades de otimização do banco e de seus sistemas de climatização para o conforto térmico do passageiro. / Vehicles seats acclimatization systems have been lately developed and delivered as microclimate solutions in response to the personal comfort increasing demand. The influence of such systems use on the improvement of passengers satisfaction with the ambient thermal comfort is well recognized, either heating or cooling the seat. In the present work the heat transfer characteristics at a passenger-to-seat interface were studied as well as its relation with other ergonomics aspects, in two different seat configurations, heated and not heated. A thermal manikin of the seated passenger was developed and calibrated thermal and ergonomically to simulate its sensible heat transfer. The heat transfer tests showed that: the local heat flow directly depends on the contact pressure at the passenger seat interface; changes on the heat flow caused by passenger metabolism (MET) modifications are inversely proportional to the seat global thermal resistance, i.e., the higher the MET the lower the thermal resistance; and modifications on the seat pressure distribution due to weight increase or decrease are directly proportional to the seat global thermal resistance, i.e., the lower the weight of the passenger the lower the seat global thermal resistance. Based on the results it may be concluded that the testing methodology and the developed thermal manikin adequately explore the opportunities for optimizing the seat and its systems toward the thermal comfort of the passenger.

Atualmente as pessoas passam grande parte do tempo dentro de veículos automotivos seja por razões profissionais ou lazer. Este fato tem contribuído para aumentar o interesse das montadoras de veículos na avaliação de condições de conforto de passageiros em veículos automotivos. Os critérios do consumidor, na escolha e compra de um automóvel, têm mudado e agora não envolvem somente aspectos relacionados ao custo e desempenho do veículo, mas também a aspectos de segurança e conforto. O ambiente térmico no interior de um automóvel é bastante complexo e não homogêneo. A forma mais adequada para se avaliar simultaneamente os efeitos da temperatura do ar local, trocas de calor por radiação do corpo, velocidades do ar e a radiação solar em um veículo é por meio do uso de manequins. No presente trabalho foi realizado estudo da utilização de manequins na avaliação de condições de conforto térmico em veículos automotivos e a realização de ensaios em automóveis de passeio. Os ensaios foram realizados em três automóveis (veículo A, veículo B e veículo C), modelos standard, com sistema de climatização para avaliação de condições de conforto térmico para condições de verão (resfriamento) e de inverno (aquecimento). Na avaliação das condições de conforto térmico foram utilizadas temperaturas equivalentes, cujo procedimento de determinação utilizando manequins foi baseado na norma ISO 14505-2. Nos ensaios realizados para as condições de verão (resfriamento), pode-se verificar que em nenhum veículo foram observadas condições de conforto térmico para os vários segmentos do manequim quando os veículos estavam ao sol. Já quando o veículo estava sob a sombra, todos os veículos atingiram facilmente uma condição de conforto (com uma leve sensação de frio em alguns segmentos do manequim). Nos ensaios para condições de inverno (aquecimento) verificou-se que, na ausência da radiação solar e com temperaturas externas mais baixas, os sistemas de climatização conseguiram proporcionar melhores condições térmicas no interior dos veículos, apresentando condições de conforto térmico em quase todas as situações. O automóvel B foi o que apresentou as melhores condições de conforto térmico tanto nos ensaios para condições de verão (resfriamento) quanto de inverno (aquecimento); o que é um bom indicativo de um melhor controle e distribuição de ar naquele veículo. / Nowadays people pass great part of the time inside automotive vehicles due to professional reasons or leisure. This fact has been contributing to increase the OEMs interest in the evaluation of comfort conditions of passengers in automotive vehicles. The consumers criteria, in the choice and acquisition of an automobile, have been changing and now it does not only involve aspects related to the cost and performance of the vehicle, but also involves aspects of safety and comfort. The thermal environment inside an automobile is very complex and no homogeneous. The most appropriate form to evaluate simultaneously the effects of the local air temperature, radiation heat changes of the body, air velocities and the solar radiation in a vehicle are by means of the use of mannequins. In the present work a study of the use of mannequins in the evaluation of thermal comfort conditions in automotive vehicles was done and tests in automobiles were accomplished. The tests were accomplished in three automobiles (vehicle A, vehicle B and vehicle C), standard models, with climatization system for the evaluation of thermal comfort conditions for summer conditions (cooling) and for winter conditions (heating). In the evaluation of thermal comfort conditions equivalent temperatures were used, whose determination procedure using mannequins was based on the norm ISO 14505-2. In the tests accomplished for summer conditions (cooling), it could be verified that in any vehicle conditions of thermal comfort were observed for the segments of the mannequin when the vehicles were in the sun. Already when the vehicle was under the shadow, all the vehicles reached a comfort condition easily (with a light sensation of cold in some segments of the mannequin). In the tests for winter conditions (heating) it was verified that, in the absence of the solar radiation and with lower external temperatures, the climatization systems got to provide better thermal conditions inside the vehicles, presenting conditions of thermal comfort in almost all the situations. The automobile B was what presented the best conditions of thermal comfort so much in the tests for summer conditions (cooling) as for winter conditions (heating); what is a good indicative of a better climatization control and air distribution in that vehicle.

The photographer discusses the work in Elsewhere, her Master of Fine Arts exhibition held at East Tennessee State University in the Reece Museum, located in Johnson City, Tennessee. The exhibition is displayed from March 1 through March 31, 2016 and consists of 17 color photographs and 3 videos representing a body of work that visually communicates the photographer’s interest in transient lifestyles. The influence and research regarding the concept is communicated by a focus on artists, literature and art historical knowledge that pertain to Law’s work. The artists included are Rineke Dijkstra, Jocelyn Lee, Lise Sarfati, Stephen Shore, Robert Frank, Rania Matar, Gregory Crewdson, and Walker Evans, as well as Edward Hopper, Lucian Freud, and Rachel Whiteread, and the poet Charles Baudelaire, among other writers referenced and other topics concerning aesthetics of travel and space. Images of the photographer’s work and a catalogue of the exhibition is included.

Comfort is a sensation and state of being that many people seek when they are working in the office, driving in a car, flying on an airplane, or laying in a hospital bed. The literature identifies many definitions and interpretations for comfort and discomfort, and many different ways that researchers have tried to measure comfort and discomfort. de Looze proposed a model to explain the relationship between comfort and discomfort using three key components: (a) the human, (b) the product, and (c) the environment. This dissertation added a measurement component to the model. In a repeated measures design, subjects (n=35) sat in three different office chairs for 60 minutes each on two different dates. Researchers collected subjective survey data and objective electronic data related to perceived sitting comfort and discomfort while participants completed office computer tasks. Data were analyzed to predict and quantify office worker seated comfort and discomfort using linear modeling and neural network modeling. Correlation values from the linear regression model developed in this experiment were R2 < 0.70, while the single hidden-layer neural network model predicted the comfort/discomfort responses with a higher correlation (R2=0.997). The 35 subjects in the study perceived measurable comfort differences between the three chairs tested. Subjective questions that treated comfort and discomfort in a non-linear relationship discriminated chair differences better than questions using a linear relationship. There was no significant difference between male and female comfort/discomfort responses. Comfort ratings decreased over time, while discomfort increased over time; at least 45-minute comfort testing is needed to understand subjects' comfort/discomfort in a particular office chair. Five common factors that were important to the model included: (a) fit of the product to the person, (b) the features of the product itself, (c) the time spent with the product, (d) the subjective questions, and (e) the objective pressure measurements.

Contexte: La mammographie est une modalité d’imagerie médicale à faible dose permettant la détection du cancer mammaire à un stade précoce. Lors de l'examen, le sein est comprimé entre deux plaques afin d'uniformiser son épaisseur et d'étaler les tissus. Cette compression améliore la qualité clinique de l'examen mais elle est également source d'inconfort chez les patientes. Bien que la mammographie soit la méthode de dépistage la plus efficace du cancer du sein, l’inconfort ressenti peut dissuader les femmes de passer cet examen. Par conséquent, une technique alternative de compression du sein prenant en compte le confort de la patiente, en plus de l’amélioration de la qualité d'image, présente un grand intérêt.Méthodes: Dans ce travail, nous avons proposé un nouvel environnement de simulation permettant l'évaluation de différentes techniques de compression du sein. La qualité de la compression a été caractérisée en termes de confort de la patiente, de la qualité d'image et de la dose glandulaire moyenne délivrée. Afin d'évaluer la déformation du sein lors de la compression, un modèle biomécanique par éléments finis du sein a été développé. Ce dernier a été calibré et évalué en utilisant des volumes IRM d'une volontaire dans trois configurations différentes (sur le dos, le ventre et de côté). Par ailleurs, la qualité d'image a été évaluée en utilisant un environnement de simulation d'imagerie auparavant validé pour la simulation de l'acquisition d'images en mammographie.Résultats: La capacité de notre modèle biomécanique à reproduire les déformations réelles des tissus a été évaluée. Tout d'abord, la géométrie du sein dans les trois configurations a été estimée en utilisant des matériaux Néo-Hookeens pour la modélisation des tissus mous. Les propriétés mécaniques des différents constituants du sein ont été estimés afin que les géométries du sein dans les positions couchée sur le ventre et couchée soient le plus proches possibles des mesures. La distance de Hausdorff entre les données estimées et les données mesurées est égale à 2.17 mm en position couché sur le ventre et 1.72 mm en position couché sur le dos. Le modèle a ensuite été évalué dans une troisième configuration sur le côté, avec une distance de Hausdorff étant alors égale à 6.14 mm. Cependant, nous avons été montré que le modèle Néo-Hookeen ne peut pas décrire intégralement le comportement mécanique riche des tissus mous. Par conséquent, nous avons introduit d'autres modèles de matériaux basés sur la fonction d'énergie de Gent. Cette dernière hypothèse a permis de réduire l'erreur maximale dans la configuration couchée sur le ventre et dos incliné d’environ 10 mm.Le couplage entre la simulation de la mécanique du sein et la simulation d'aquisition d'image nous ont permis d'effectuer deux études préliminaires. Dans la première étude, les différences entre les pelotes de compression standard rigide et flex ont été évaluées. Selon les simulations effectuées, l'utilisation de la pelote flex pour la compression du sein a le potentiel d'améliorer le confort de la patiente sans affecter la qualité de l'image ou la dose glandulaire moyenne.Dans la seconde étude, l'impact du positionnement du sein sur la mécanique globale de la compression mammaire a été étudié. Nos simulations confirment que rapprocher la pelote de compression de la cage thoracique peut augmenter l'inconfort de la patiente. Selon les données estimées, pour une même épaisseur du sein sous compression, la force appliqée au sein peut être s'accroitre de 150%.Conclusion: L'estimation réaliste de la géométrie du sein pour différentes configurations sous l'effet de la gravité, ainsi que les résultats conformes aux descriptions cliniques sur la compression du sein, ont confirmé l'interêt d'un environnement de simulation dans le cadre de nos études. / Background: Mammography is a specific type of breast imaging that uses low-dose X-rays to detect breast cancer at early stage. During the exam, the women breast is compressed between two plates in order to even out the breast thickness and to spread out the soft tissues. This compression improves the exam quality but can also be a source of discomfort. Though mammography is the most effective breast cancer screening method, the discomfort perceived during the exam might deter women from getting the test. Therefore, an alternative breast compression technique considering the patient comfort in addition to an improved clinical image quality is of large interest.Methods: In this work, a simulation environment allowing the evaluation of different breast compression techniques was put forward. The compression quality was characterized in terms of patient comfort, image quality and average glandular dose. To estimate the breast deformation under compression, a subject-specific finite element biomechanical model was developed. The model was calibrated and evaluated using MR images in three different breast configurations (supine, prone and supine tilted). On the other hand, image quality was assessed by using an already validated simulation framework. This framework was largely used to mimic image acquisitions in mammography.Findings: The capability of our breast biomechanical model to reproduce the real breast deformations was evaluated. To this end, the geometry estimates of the three breast configurations were computed using Neo-Hookean material models. The subject specific mechanical properties of each breast's structures were assessed, such as the best estimates of the supine and prone configurations were obtained. The Hausdorff distances between the estimated and the measured geometries were equal to 2.17 mm and 1.72 mm respectively. Then, the model was evaluated using a supine tilted configuration; with a Hausdorff distance of 6.14 mm was obtained in that case. However, we have showed that the Neo-Hookean strain energy function cannot totally describe the rich mechanical behavior of breast soft tissues. Therefore, alternative material models based on the Gent strain energy function were proposed. The latter assumption reduced the maximal error in supine tilted breast configuration by about 10 mm.The coupling between the simulations of the breast mechanics and the X-ray simulations allowed us to run two preliminary studies. In the first study, the differences between standard rigid and flex compression paddles were assessed. According to the performed simulations, using the flex paddle for breast compression may improve the patient comfort without affecting the image quality and the delivered average glandular dose.In the second study, the impact of breast positioning on the general compression mechanics was described. Our simulations confirm that positioning the paddle closer to the chest wall is suspected to increase the patient discomfort. Indeed, based on the estimated data, for the same breast thickness under compression, the force applied to the breast may increase by 150%.Conclusion: The good results we get for the estimation of breast deformation under gravity, as well as the conforming results on breast compression quality with the already published clinical statements, have shown the feasibility of such studies by the means of a simulation framework.