Nesta tese foram desenvolvidos dois modelos para simular as estruturas anatômicas e suas imagens radiológicas. O primeiro modelo simula tanto os tecidos de mama e as microcalcificações com quaisquer proporções e quaisquer distribuições quanto a absorção diferenciada dos raios X. O segundo modelo permite representar estruturas anatômicas esféricas ou longas simulando a nitidez das imagens em função das variações da fonte de raios X e da deformação geométrica. Três métricas foram utilizadas para validar o modelo comparando as imagens simuladas com imagens reais. As três métricas são atributos globais (média e variância dos níveis de cinza), comparação visual e desempenho na detecção de microcalcificações. Para comprovar a importância da simulação foram desenvolvidos duas aplicações. A primeira, em processamento de imagens, para mostrar que a modificação da técnica de aquisição das imagens pode diminuir o ruído de fundo dos mamogramas e facilitar a detecção das microcalcificações. A segunda, em controle de qualidade de imagens, para comprovar que uma mudança no posicionamento das estruturas anatômicas pode melhorar a nitidez das imagens. / In this work two models were developed to simulate the anatomical structures and their radiological images. The first model simulates both the tissues of the breast and the microcalcifications with any proportions and any distributions in relation to the differentiated absorption of the X-rays. The second model allows the representation of either spherical or long anatomical structures simulating the sharpness of the images as a function of the variations of the source of X-rays and of the geometric deformation. Three metrics were used to validate the model comparing the simulated images with real images. The three metrics are global attributes (average and variance of the grey levels), visual comparison and performance in the microcalcifications detection. To check the importance of the simulation, two applications were developed. The first, one, in images processing aims at showing that the modification of the technique of acquisition of the images can reduce the background noise of the mammograms and to facilitate the detection of the microcalcifications. The second, one, image quality control, to ensure that a change in the positioning of the anatomical structures can improve the clearness of the images.

As equações diferencias parciais tem origem na modelagem do problemas nas ciências e engenharia, tais como a equação do calor, equação da onda, equação de Poisson, entre outras. Para muitas destas equações não é tão simples obter uma técnica analítica para achar sua solução e nestes casos é necessário uso de soluções aproximadas obtidas pelo computador. Existem técnicas tradicionais para solução numérica de uma grande classe de equações diferenciais, mas quando esta equação está na forma implícita, muitas destas técnicas já não podem ser aplicadas. Frequentemente as equações diferenciais parciais de segunda ordem tem maior estudo que as equações de primeira ordem sendo uma das razões que os modelos envolvem derivadas de segunda ordem. No caso das equações diferenciais parciais de primeira ordem implícitas a não linearidade em alguns casos não permite determinar uma solução de forma simples. O trabalho desenvolvido faz uma revisão do método das características para estabelecer as condições necessárias e suficientes, que permitam encontrar uma solução, ao mesmo tempo evidencia a complexidade de determinar uma solução clássica. Dentro das aplicações existentes relacionadas com as Equações Diferenciais Parciais Implícitas de Primeira Ordem, podemos mencionar a Equação cinemática e a Equação de Hamilton-Jacobi que podem-se associar com o movimento de partículas. Para a solução de uma Equação Diferencial Implícita de Primeira Ordem o método das características tem uma estrutura de solução que permite resolver a equação de forma analítica e numérica, desde que se verifique o Teorema de Cauchy. O objetivo deste trabalho de mestrado é obter um método numérico para a solução de equações diferenciais parciais de primeira ordem implícitas. Nós propomos um método numérico do tipo previsor-corretor que resolve uma EDP de primeira ordem implícita, utilizando o sistema característico em conjunto com as condições de banda, para reduzir o erro global nas iterações. / Partial differential equations arise in the modeling of problems in science and engineering, such as the heat equation, wave equation, Poisson equation, among others. For many of these equations it is not so simple to obtain an analytical technique to find a solution in these cases and it is necessary to use a computer to obtain approximate solutions. There are traditional techniques for numerical solution of a large class of differential equations, but when this equation is in implicit form, many of these techniques can no longer be applied. Often partial differential equations of second order are more studied than first order equations the reason being that one of the models involve secondorder derivatives. In the case of implicit partial differential equations of first order the non-linearity in some cases does not allow for a solution in simple from to be determined. The work reviews the method of characteristics to establish the necessary and sufficient conditions that will find a solution at the same time demonstrates the complexity of determining classical solution. Within existing applications related to Partial Differential Equations of First Order Implicit, we can mention the textit kinematic equation and textit equation Hamilton-Jacobi that can be associated with the movement of particles. For the solution of a differential equation First Implicit Order the method of characteristics has a solution framework that enables solve the equation analytically and numerically, provided there is the Cauchy theorem. The objective of this master thesis is to obtain a numerical method for the solution of partial differential equations first order implicit. We propose a numerical method of predictor-corrector type that resolves a EDP first implicate order, using the characteristic system in conjunction with the band conditions, to reduce the overall error in iterations.

A Terapia Fotodinâmica (TFD) é um método de tratamento do câncer e de outras doenças baseado no efeito conjunto de um composto fotoativo, luz da região visível ou infravermelho próximo e oxigênio molecular. O diagnóstico por fluorescência (DF) é uma técnica para o diagnóstico precoce de diversas doenças que consiste em utilizar algum composto fluorescente para distinguir tecido tumoral de tecido saudável. As porfirinas são amplamente utilizadas como fotossensibilizadores (FS) na TFD e como fluoróforos (FF) no DF. Os pontos quânticos (PQ) são novas nanoestruturas que possuem intenso e largo espectro de absorção na região espectral UV e visível, espectro de luminescência muito intenso e estreito e são fotoestáveis. Isso os torna promissores para o uso em TFD ou em DF, competindo com FS e FF orgânicos. A interação entre PQ e FS orgânicos pode aumentar a eficiência de ambos, devido aos processos de transferência de energia e/ou de carga. Durante o fototratamento os FS podem sofrer fototransformações, perdendo sua fotoatividade e formando produtos estáveis tóxicos. Isso torna importante o estudo da fototransformação dos FS. Neste trabalho, estudou-se, através da espectroscopia de absorção óptica, da fluorescência com resolução temporal e de flash-fotólise, a interação das porfirinas meso-tetrametil piridil (TMPyP) e meso-tetrasulfonatofenil (TPPS4) com o PQ de Telureto de Cádmio (CdTe) encapsulado com ácido 3-mercaptopropiônico (MPA) e sua fotólise individual e em conjunto. Os experimentos entre a TMPyP e o PQ mostraram que existe a formação de um complexo de transferência de carga entre a porfirina e o PQ. Verificou-se que a formação do complexo TMPyP-PQ aumenta a eficiência do processo de fotólise. A interação entre a p TPPS4 e o PQ em pH 4,0 (TPPS4 biprotonada) induz a transferência dos prótons para o PQ. A porfirina TPPS4 em pH 7,0 com adição de PQ não apresentou mudanças espectrais. Entretanto, em ambos os pHs, o PQ causava o aumento da velocidade de fotólise da TPPS4, sendo que o efeito do PQ foi maior em pH 4,0. Os resultados obtidos mostraram a importância da carga dos componentes, tanto na sua interação, como na eficiência de fotólise, devido à sua interação eletrostática. Também foi observado um aumento da intensidade da fluorescência de sistemas porfirina-PQ durante a fotólise. Esse efeito pode ser explicado pela redução da supressão da fluorescência devido à diminuição das concentrações dos componentes durante a fotólise. / The Photodynamic Therapy (PDT) is a method of treatment of cancer and other diseases based on combined effects of a photoactive compound, visible or near infrared light and molecular oxygen. The diagnosis by fluorescence (DF) is a technique for diagnostics of disease that consists in utilizing fluorescence compound to discern tumor tissue from a healthy one. Porphyrins are widely used as photosensitizer (PS) in PDT and as fluorophore (FP) in DF. Quantum dots (QD) are new nanostructures, which have intense and broad absorption spectrum in the UV and visible light region, intense and narrow luminescence spectrum and possess high photostability. They are considered promising for clinical application in PDT and/or DF, competing with organic PS and FP. Interaction between QD and organic PS can increase the efficiencies of both, due to the energy and/or charge transfer processes. The PS phototransformation during phototreatment may lead to loss of the PS photoactivity and formation of toxic products, that is important to study the processes of the PS phototransformation. In this work, with the support of absorption spectroscopy, steady state and time resolved fluorescence and flash-photolysis, we study interaction of meso-tetramethyl pyridyl (TMPyP) and meso-tetrakis sulfonatofenyl (TPPS4) porphyrins with CdTe QD functionalized with 3-mercaptopropionic acid (MPA) and their photolysis individual and in mutual. Experiments with TMPyP and QD demonstrate formation of a charge transfer complex between the porphyrin and the QD. We have verified that TMPyP-QD complex increases the efficiency of the porphyrin photolysis. The photolysis of the proper complex has been observed, as well. The interaction between TPPS4 and QD at pH 4.0 (biprotonated TPPS4) provokes deprotonation of the porphyrin via the proton transfer to QD. At pH 7.0 (deprotonated TPPS4) interaction of the porphyrin with the QD does not change TPPS4 spectral characteristics. Nevertheless, at both pHs QD cause increase in the TPPS4 photolysis rate, the effect being higher at pH 4.0. The observed results demonstrate the importance of the component charges both at their interaction and in photolysis efficiency, associated with their electrostatic interaction. The fluorescence intensity of the porphyrin-QD systems is enhanced during photolysis. This effect may be explained as the fluorescence quenching reduction due to decrease of the compound concentrations in the photolysis process.

In the medical science, the receiving operationg characteristic (ROC) curve is a graphical representation to evaluate the accuracy of a medical diagnostic test for any cut-off point. The area under the ROC curve (AUC) is an overall performance measure for a diagnostic test. There are two parts in this dissertation. In the first part, we study the properties of bi-Exponentiated Weibull models. FIrst, we derive a general moment formula for single Exponentiated Weibull models. Then we move on to derive the precise formula of AUC and study the maximus likelihood estimation (MLE) of the AUC. Finally, we obtain the asymptotoc distribution of the estimated AUC. Simulation studies are used to check the performance of MLE of AUC under the moderate sample sizes. The second part fo the dissertation is to study the estimation of AUC under the crossing model, which extends the AUC formula in Gonen and Heller (2007). / by Fazhe Chang. / Thesis (Ph.D.)--Florida Atlantic University, 2012. / Includes bibliography. / Mode of access: World Wide Web. / System requirements: Adobe Reader.

Esta dissertação expõe sobre a resolubilidade do campo vetorial complexo L = ∂ /∂t +(a(x) + ib(x))∂/∂x, b ≢ 0 definido em Ωε = (-ε, ε) × S1, ε > 0, perto do conjunto característico Σ = {0} × S1, sendo a e b funções de classe C∞ em (- ε, ε) a valores reais. Os resultados apresentados mostram que a resolubilidade de L em uma vizinhança cheia de Σ depende da relação entre as ordens de anulamento de a e b em x = 0. / This dissertation deals with the solvability of complex vector fieldL = ∂ /∂t +(a(x) + ib(x))∂/∂x, b ≢ 0 defined on Ωε = (-ε ε) × S1, ε > 0, near the characteristic set Σ = {0} × S1, where a and b are C∞ real-valued functions in (- ε, ε). The presented results show hat solvability of L in a full neighborhood of Σ depends on the interplay between the order of vanishing of the functions and a and b at x = 0.

Esta dissertação expõe o estudo realizado sobre o artigo de R. Brown, citado na bibliografia, e sobre os conceitos necessários para a compreensão deste material. Entre os principais conceitos e resultados preliminares discutidos, podemos citar: topologia de espaços de funções, teoria de homotopia, espaços compactos ANR, característica de Euler de um compacto ANR, teorema de Lefschetz, espaços fibrados, e campos de caminhos. Os principais resultados discutidos na dissertação são os teoremas centrais do artigo de Brown: toda n-variedade topológica compacta admite um campo de caminhos com no máximo uma singularidade; e, uma n-variedade topológica compacta orientável admite um campo de caminhos sem singularidades se, e somente se, sua característica de Euler é zero. Discutimos também, suas respectivas consequências em teoria de ponto fixo / This essay has the purpose of exposing the studies on the paper by R. Brown, quoted on the references, and on the concepts necessary to the comprehension of it. Among the main concepts and preliminary results discussed, we can cite: topology of function spaces, homotopy theory, ANR compact spaces, Euler characteristic of a compact ANR, Lefschetz theorem, fiber spaces, and field paths. The main results discussed in the text are the central theorems presented on Brown\'s paper: every compact topological n-manifold admits a path field with at most one singularity, and a compact orientable topological n-manifold M admits a nonsingular path field if and only if the Euler characteristic of M is zero. We also discussed their consequences on fixed point theory

O emprego de óleos vegetais como combustível em motores ciclo diesel tem se demonstrado viável após diversos estudos de desempenho já desenvolvidos em diversos motores e configurações, porém apresentando algumas restrições quanto ao seu uso contínuo, dentre as quais se destacam a ocorrência de quebras do motor devido ao excesso de carbonização no cabeçote. No Brasil, a abundância de óleos de origem vegetal constitui um incentivo para a realização de estudos visando ao aproveitamento desses combustíveis alternativos, neste contexto, este trabalho apresenta um estudo das características macroestruturais da formação de sprays de óleo vegetal de soja in natura em um atomizador utilizado em motores diesel em condições de pressão semelhantes às de um motor. Para isso foi montada uma bancada que é constituída de uma câmara pressurizada projetada e fabricada para simular as mesmas condições de massa específica do ar obtidas dentro da câmara de combustão do motor ciclo diesel no instante do início da injeção do combustível. Também é dotada de um sistema de injeção de combustível projetado para que as pressões de funcionamento do conjunto porta injetor mecânico utilizado fosse atingido. O registro da formação do spray é realizado por meio de uma câmara de alta velocidade e alta taxa de aquisição de imagens, como o qual é possível avaliar o comportamento dos jatos de óleo de soja e óleo diesel quanto a distância de quebra, penetração da ponta, velocidade e ângulo de abertura de spray. Das propriedades físico-químicas do óleo vegetal de soja, a que mais se destaca com relação às propriedades do óleo diesel é a viscosidade, que para os líquidos utilizados nesse trabalho foi verificado que é aproximadamente 15 vezes maior que a viscosidade do óleo diesel. Essa grande diferença nas mesmas condições de temperatura produziram resultados de atomização bem distinta entre os líquidos e verifica-se a necessidade de modificação de mais parâmetros do que somente a densidade do gás para que a atomização seja mais próxima do óleo diesel e o óleo vegetal in natura possa ser utilizado nos motores, pois os regimes de atomização observados condizem com o previsto considerando as propriedades dos dois óleos nas condições testadas. / The use of vegetable oils as fuel in diesel engines has proven to be viable after several performance studies already developed in several engines and settings, but presenting some restrictions on its continued use, among which stand out the occurrence of engine failures due to over-charred on the head. In Brazil, plenty of vegetable oils is an incentive to carry out studies for the use of these alternative fuels, in this context, this work presents a study of macro-structural characteristics of the formation of vegetable oil sprays soy in kind in an atomizer used in diesel engines into pressure conditions similar to those of an engine. To this it was mounted on a stand which consists of a pressure chamber designed and manufactured to simulate the same conditions of air density obtained within the combustion chamber of the diesel engine cycle at the time of start of fuel injection. It is also equipped with a fuel injection system designed for operating pressures of the whole mechanical door gun used was reached. The record of the formation of the spray is carried out by means of a camera high speed and high rate of image acquisition, as which it is possible to evaluate the behavior of soybean oil jets and diesel oil as the distance break, tip penetration , speed and spray opening angle. From the physico-chemical properties of vegetable soybean oil, which excels in respect of diesel fuel properties is viscosity, as for liquids used in this work was found that it is approximately 15 times greater than the viscosity of diesel oil. This great difference in the same conditions of temperature produced very different atomization results between the liquid and there is a need for more parameters change than just the density of the gas for atomization is closer to diesel oil and vegetable oil in nature can be used in engines, because atomization schemes observed consistent with the expected considering the properties of both oils under the conditions tested.

O ensaio de palheta de campo em material siltoso levanta problemáticas relacionadas à sua execução e à interpretação dos resultados. O presente trabalho apresenta uma modelagem em poroelasticidade do ensaio de palheta. O modelo de ensaio é definido pelo problema de rotação de um cilindro infinito em um solo poroso. A solução do problema é buscada adotando um comportamento poroelástico não linear fictício tal que a resposta é localmente equivalente àquela do comportamento plástico perfeito. O modelo considera que a rotação do cilindro gera deformações volumétricas não desprezíveis e que a solução fechada de poropressão é garantida por um módulo de cisalhamento equivalente. As soluções do campo de tensões e deformações descritas por equações analíticas são obtidas numericamente por meio do método de diferenças finitas. O modelo é avaliado através de uma comparação com os resultados de simulação em elementos finitos e de solução do modelo com o uso de software de álgebra computacional. Os critérios de Tresca e de Drucker-Prager são considerados nas avaliações. As condições de drenagem foram estudadas através da curva característica de drenagem no espação grau de drenagem U versus velocidade normalizada V. A influência da rigidez e da resistência do material sobre o fenômeno de dissipação foram interpretados no mesmo espaço U ×V . Também foi demonstrado que a dissipação é sensível à definição da zona de influência. O parâmetro numérico de discretização do domínio para o método de diferenças finitas para a obtenção de resultados de boa precisão foi identificado. O modelo foi aplicado para a modelagem do ensaio de palheta em resíduo de zinco e para a interpretação dos resultados desse ensaio. Demonstrou-se que o modelo proposto permite a identificações dos padrões de ensaio que garantem os comportamentos desejados, além de possibilitar o estudo da sensibilidade do processo de dissipação em relação à rigidez e resistência do material. / The Field Vane Test in silty materials raises problematics related to its execution and interpretation of results. The work presents a model for the vane test based on poroelasticity. The modeling of the test is characterized by the problem of the rotation of an infinite cylinder in a porous soil. The solution of the problem is sought by adopting a fictitious non-linear poroelastic behavior such that the answer is locally equivalent to the one corresponding to a perfect plastic behavior. The revised model assumes that rotation of the cylinder does generate volumetric deformation which one is not negligible and the close form of solution for pore pressure is guaranteed by an equivalent shear modulus. The solutions of stresses and displacement field are obtained numerically using the finite difference method. The model is evaluated for materials characterized by two criteria Tresca and Drucker-Prager through a comparison of results obtained by simulation in finite element model and by simulation using computer algebra software. The drainage conditions have been studied through the drainage characteristic curve U ×V . The influence of the stiffness and strength of the material on the dissipation phenomena were interpreted in the same space U ×V . It was also demonstrated that the dissipation process is sensitive to the definition of the influence zone. The numerical parameters to obtain good precision results were identified. The model was applied to the modeling Vane Test in zinc residue and the interpretation of experimental results. It has been shown that the proposed model allows the identification of test patterns that ensures the desired drainage behavior and allows the study of the sensitivity of the dissipation process for stiffness and strength of the material.

As equações diferencias parciais tem origem na modelagem do problemas nas ciências e engenharia, tais como a equação do calor, equação da onda, equação de Poisson, entre outras. Para muitas destas equações não é tão simples obter uma técnica analítica para achar sua solução e nestes casos é necessário uso de soluções aproximadas obtidas pelo computador. Existem técnicas tradicionais para solução numérica de uma grande classe de equações diferenciais, mas quando esta equação está na forma implícita, muitas destas técnicas já não podem ser aplicadas. Frequentemente as equações diferenciais parciais de segunda ordem tem maior estudo que as equações de primeira ordem sendo uma das razões que os modelos envolvem derivadas de segunda ordem. No caso das equações diferenciais parciais de primeira ordem implícitas a não linearidade em alguns casos não permite determinar uma solução de forma simples. O trabalho desenvolvido faz uma revisão do método das características para estabelecer as condições necessárias e suficientes, que permitam encontrar uma solução, ao mesmo tempo evidencia a complexidade de determinar uma solução clássica. Dentro das aplicações existentes relacionadas com as Equações Diferenciais Parciais Implícitas de Primeira Ordem, podemos mencionar a Equação cinemática e a Equação de Hamilton-Jacobi que podem-se associar com o movimento de partículas. Para a solução de uma Equação Diferencial Implícita de Primeira Ordem o método das características tem uma estrutura de solução que permite resolver a equação de forma analítica e numérica, desde que se verifique o Teorema de Cauchy. O objetivo deste trabalho de mestrado é obter um método numérico para a solução de equações diferenciais parciais de primeira ordem implícitas. Nós propomos um método numérico do tipo previsor-corretor que resolve uma EDP de primeira ordem implícita, utilizando o sistema característico em conjunto com as condições de banda, para reduzir o erro global nas iterações. / Partial differential equations arise in the modeling of problems in science and engineering, such as the heat equation, wave equation, Poisson equation, among others. For many of these equations it is not so simple to obtain an analytical technique to find a solution in these cases and it is necessary to use a computer to obtain approximate solutions. There are traditional techniques for numerical solution of a large class of differential equations, but when this equation is in implicit form, many of these techniques can no longer be applied. Often partial differential equations of second order are more studied than first order equations the reason being that one of the models involve secondorder derivatives. In the case of implicit partial differential equations of first order the non-linearity in some cases does not allow for a solution in simple from to be determined. The work reviews the method of characteristics to establish the necessary and sufficient conditions that will find a solution at the same time demonstrates the complexity of determining classical solution. Within existing applications related to Partial Differential Equations of First Order Implicit, we can mention the textit kinematic equation and textit equation Hamilton-Jacobi that can be associated with the movement of particles. For the solution of a differential equation First Implicit Order the method of characteristics has a solution framework that enables solve the equation analytically and numerically, provided there is the Cauchy theorem. The objective of this master thesis is to obtain a numerical method for the solution of partial differential equations first order implicit. We propose a numerical method of predictor-corrector type that resolves a EDP first implicate order, using the characteristic system in conjunction with the band conditions, to reduce the overall error in iterations.

Nesta tese foram desenvolvidos dois modelos para simular as estruturas anatômicas e suas imagens radiológicas. O primeiro modelo simula tanto os tecidos de mama e as microcalcificações com quaisquer proporções e quaisquer distribuições quanto a absorção diferenciada dos raios X. O segundo modelo permite representar estruturas anatômicas esféricas ou longas simulando a nitidez das imagens em função das variações da fonte de raios X e da deformação geométrica. Três métricas foram utilizadas para validar o modelo comparando as imagens simuladas com imagens reais. As três métricas são atributos globais (média e variância dos níveis de cinza), comparação visual e desempenho na detecção de microcalcificações. Para comprovar a importância da simulação foram desenvolvidos duas aplicações. A primeira, em processamento de imagens, para mostrar que a modificação da técnica de aquisição das imagens pode diminuir o ruído de fundo dos mamogramas e facilitar a detecção das microcalcificações. A segunda, em controle de qualidade de imagens, para comprovar que uma mudança no posicionamento das estruturas anatômicas pode melhorar a nitidez das imagens. / In this work two models were developed to simulate the anatomical structures and their radiological images. The first model simulates both the tissues of the breast and the microcalcifications with any proportions and any distributions in relation to the differentiated absorption of the X-rays. The second model allows the representation of either spherical or long anatomical structures simulating the sharpness of the images as a function of the variations of the source of X-rays and of the geometric deformation. Three metrics were used to validate the model comparing the simulated images with real images. The three metrics are global attributes (average and variance of the grey levels), visual comparison and performance in the microcalcifications detection. To check the importance of the simulation, two applications were developed. The first, one, in images processing aims at showing that the modification of the technique of acquisition of the images can reduce the background noise of the mammograms and to facilitate the detection of the microcalcifications. The second, one, image quality control, to ensure that a change in the positioning of the anatomical structures can improve the clearness of the images.