CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O presente trabalho tem por finalidades: demonstrar o problema da agulha de Buffon, fazer uma pequena generalizaÃÃo do resultado obtido e apresentar aplicaÃÃes baseadas nos fundamentos do referido problema. O problema da agulha de Buffon està inserido no estudo da Teoria das Probabilidades, particularmente na subÃrea de probabilidade geomÃtrica. Para chegarmos à soluÃÃo desta questÃo, alÃm dos conceitos e propriedades atinentes à Teoria das probabilidades à necessÃrio o conhecimento de noÃÃes bÃsicas do cÃlculo integral. Nos capÃtulos 2, 3 e 4 à apresentado um estudo preliminar sobre probabilidade, com os conceitos bÃsicos, propriedades e a formulaÃÃo de alguns modelos probabilÃsticos. Durante o desenvolvimento do trabalho, sempre que possÃvel, os conceitos e definiÃÃes sÃo inseridos com o auxÃlio de um problema motivador e para fixaÃÃo dos mesmos sÃo mostrados exemplos resolvidos. O Ãltimo capÃtulo evidencia a importÃncia do problema de Buffon como mÃtodo para realizar estimativas e como fundamento para o processo de captaÃÃo de imagens pelos aparelhos de tomografia computadorizada, um grande avanÃo para a Medicina no que diz respeito ao diagnÃstico por imagens. / This paper has the objective of showing Buffon's needle problem, doing a minor generalization of the results obtained hereby, and also presenting some applications based upon the fundamentals of such problem. Buffon's needle problem has been inserted into the study of Theory of Probability, particularly in its sub-area of geometrical probability. In order to attain the solution to this question, in addition to the concepts and the properties concerning the theory of probabilities, it is necessary that one should have some basic knowledge about integral calculus. In chapters 2, 3, and 4 there is a preliminary study of probability, with the basic concepts, properties and formulation of some probabilistic models being presented. During the development of this paper, whenever it was possible, the concepts and definitions were inserted with the aid of a motivational problem and they were solved by means of fixing the same examples as shown. The final chapter presents the importance of Buffon's needle problem as a method of making estimates and as a foundation for the process of capturing images in CT (computerized tomography) scanning machines, such a great breakthrough in what concerns the diagnosis by means of imaging.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:50:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:58:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 10890.pdf: 10562798 bytes, checksum: 063bd7e321751780a6d96cafecfe45bc (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP / FAPESP:01/06837-2

Submitted by Maria Eneide de Souza Araujo (mearaujo@ipen.br) on 2017-03-10T16:07:58Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2017-03-10T16:07:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Devido as frequentes dúvidas dos usuários das câmaras de ionização do tipo lápis calibradas no Laboratório de Calibração de Instrumentos do IPEN (LCI IPEN), em como aplicar corretamente os fatores indicados em seus certificados de calibração, foi elaborado um guia orientativo para dosimetria em tomografia computadorizada. O guia orientativo inclui o conhecimento prévio da Camada Semirredutora (CSR), já que é necessário conhecer a energia efetiva do feixe para aplicação do fator de correção para qualidade (kq). A avaliação da CSR em tomógrafos torna-se uma difícil tarefa devido à geometria do sistema e por essa razão foi realizado um levantamento das metodologias existentes para a determinação da CSR em feixes clínicos de Tomografia Computadorizada (TC), levando em consideração fatores técnicos, práticos e econômicos. Neste trabalho, optou-se em testar um Sistema Tandem composto por capas absorvedoras confeccionado na oficina do IPEN, baseado em estudos preliminares devido ao baixo custo e boa reposta. O Sistema Tandem é composto por 5 capas absorvedoras cilíndricas de 1 mm, 3 mm, 5 mm, 7 mm, e 10 mm de alumínio e por 3 capas absorvedoras cilíndricas de 15 mm, 25 mm e 35 mm de acrílico (PMMA) acopladas à câmara de ionização do tipo lápis comercial amplamente utilizada em testes de controle de qualidade na dosimetria em feixes clínicos de Tomografia Computadorizada. Através das curvas Tandem, foi possível avaliar os valores de CSR e, através da curva de calibração da câmara de ionização do tipo lápis, encontrar o Kq adequado ao feixe. O Guia elaborado traz informações de como construir a curva de calibração em função da CSR, para encontrar o Kq, bem como informações para construção da curva Tandem, para encontrar valores próximos de CSR. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Orientador: Alvaro Rodolfo De Pierro / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-15T04:08:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Miqueles_EduardoXavierSilva_D.pdf: 22019050 bytes, checksum: 05c0fc26d4ba49669bc4f5fc2a22fe5b (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A Tomografia por Fluorescência de Raios X é uma nova técnica que combina a tomografia por transmissão de Raios X e a tomografia por emissão. Uma amostra de tecido (ou corpo) é bombardeada por Raios X de alta intensidade (gerados por um síncrotron) e, metais ou outros elementos a serem estudados, emitem fluorescência para uma faixa de energia típica de cada um. Trata-se de reconstruir a densidade desses elementos (Zinco, Cobre, Iodo,...) a partir das medições da emissão por detectores externos ao longo de retas definidas por cada detector. O modelo matemático para o problema é dado pela Transformada Atenuada Generalizada de Radon. A inversa analítica da Transformada Atenuada de Radon foi um problema matemático aberto durante muitos anos. Recentemente, Fokas e Novikov, usando ferramentas da análise complexa, conseguiram uma fórmula analítica de inversão. Neste trabalho damos um passo adicional e provamos que as idéias de Fokas podem ser estendidas para a obtenção de uma fórmula analítica da Transformada Generalizada Atenuada que aparece em tomografia por fluorescência. Deduzimos também fórmulas aproximadas e métodos iterativos, baseados na inversão da própria Transformada de Radon assim como da sua correspondente atenuada. Apresentamos uma extensa comparacão entre os diferentes métodos usando dados reais e simulados / Abstract: X-ray fluorescence computed tomography (xfct) is a synchrotron based imaging modality similar to stimulated emission tomography [37]. It aims at reconstructing the concentration distribution of a heavy metal (Copper, Zinc, Iron) or other elements like Iodine, inside a body or an object. In xfct a sample is irradiated with high intensity monochromatic synchrotron X-rays with energy greater than the K-shell binding energy of the elements of interest. This stimulates fluorescence emission, at certain characteristic energies, isotropically distributed, which are detected by a detector placed parallel to the direction of the incident beam [49]. Part of the emission is absorbed by the sample, so, correction for attenuation is essential to obtain qualitative better results. Mapping fluorescence emission density distributions has many important applications in medical imaging (malignancy analysis for example), and mineralogy (determination of rocks 3D structure) It has been recently shown by Fokas [68, 69] and Novikov [30] that the spectral analysis of a particular partial differential equation yields the inversion formula for the problem of computerized emission tomography. In this thesis we show that a similar analysis can be made for the case of xfct. Also, we derive approximate and iterative methods to find the solution of the physical problem / Doutorado / Problemas inversos / Doutor em Matemática Aplicada

A articulação tempo-mandibular vem sendo cada vez mais motivo de interesse e pesquisa por parte dos cirurgiões-dentistas, a gama de exames que favorecem o diagnostico dessas patologias é vasta, porém alguns exames são inacessíveis ao paciente ou de difícil interpretação pelo profissional. Neste estudo realizamos o estudo comparativo do músculo masseter em 14 voluntários que foram submetidos a exames de tomografia computadorizada e ultra-sonografia, para mensuração do diâmetro transverso do citado músculo em diferentes posições. Os resultados indicam diferença estatisticamente significante quando comparadas às diferenças da espessura do masseter pelos métodos citados. A realização do exame de ultra-sonografia deve ser realizado de forma criteriosa, seus valores apresentam-se específicos e quando comparados aos valores obtidos na tomografia computadorizada podem traduzir dados importantes para o diagnóstico. A ultra-sonografia como método de diagnóstico para a ATM acrescenta dados que facilitam o diagnóstico precoce lesões que acometem a musculatura mastigatória, além de ser um exame de baixo custo, alta especificidade, não invasivo e realizado em tempo real / The temporo mandibular joint it is being more and more reason interest for researches on the part of the dentistry, the range of exams that favor it I diagnose of those pathologies it is vast, however some exams are inaccessible to the patient or of difficult interpretation for the professional. In this study we accomplished the comparative study of the masseter muscle in 14 volunteers that they were submitted to exams of computerized tomography scan and ultrasonography, for measured of the cross section of the mentioned muscle in different positions. The results indicate difference significant when compared to the differences of the thickness of the masseter by the mentioned methods. The accomplishment of the ultrasonography exam should be accomplished in a discerning way, your values come specific and when compared to the values obtained in the computerized tomography scan they can translate important data for the diagnosis. The ultrasonography as diagnosis method for temporo mandibular joint increases data that facilitate the diagnosis precocious lesions that attack the Thickness musculature, besides being a low cost exam, high specifity, non invasive and accomplished in real time

COVID-19 is a highly contagious and virulent disease caused by the severe acute respiratory syndrome-coronavirus-2 (SARS-CoV-2). COVID-19 disease induces lung changes observed in lung computerized tomography (CT) and the percentage of those diseased areas on the CT correlates with the severity of the disease. Therefore, segmentation of CT images to delineate the diseased or lesioned areas is a logical first step to quantify disease severity, which will help physicians predict disease prognosis and guide early treatments to deliver more positive patient outcomes. It is crucial to develop an automated analysis of CT images to save their time and efforts. This dissertation proposes CoviNet, a deep three-dimensional convolutional neural network (3D-CNN) to diagnose COVID-19 in CT images. It also proposes CoviNet Enhanced, a hybrid approach with 3D-CNN and support vector machines. It also proposes CoviSegNet and CoviSegNet Enhanced, which are enhanced U-Net models to segment ground-glass opacities and consolidations observed in computerized tomography (CT) images of COVID-19 patients. We trained and tested the proposed approaches using several public datasets of CT images. The experimental results show the proposed methods are highly effective for COVID-19 detection and segmentation and exhibit better accuracy, precision, sensitivity, specificity, F-1 score, Matthew's correlation coefficient (MCC), dice score, and Jaccard index in comparison with recently published studies.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Estudo clínico prospectivo, em 11 pacientes com SARA ou LPA, avaliando o comportamento regional da densidade do tecido pulmonar e do colapso alveolar ao longo dos três eixos do espaço. Foram realizadas tomografias seriadas, após manobra de recrutamento inicial e após níveis de PEEP progressivamente decrescentes. Regressão linear múltipla (R2=0.83) mostrou importante gradiente no eixo gravitacional (p<0.001) e não no sentido céfalo-caudal (p<0.001), nem da direita para a esquerda (p<0.05). Isto corrobora o conceito do pulmão líquido, em que a resultante das pressões exercidas pelo diafragma, estruturas mediastinais e derrames seria transmitida uniformemente pelo tecido pulmonar. Cada um destes níveis isogravitacionais tem uma pressão crítica de fechamento (Pclosing), que é maior do que a pressão superimposta calculada. PEEP tem um efeito homogeneizador sobre o parênquima pulmonar. Dentre os parâmetros clínicos estudados, Pflex mostrou a pior correlação com colapso pulmonar documentado enquanto PO2 e a complacência máxima se mostraram equivalentes. / A prospective clinical study performed on 11 patients with ARDS or ALI with the intention of studying the regional behavior of lung tissue density and alveolar collapse along the three spatial axes. An initial recruitment maneuver was followed by multiple semi-complete CT scans at descending levels of PEEP. Multiple linear regression (R2=0.83) showed a gravitational gradient of densities and collapse (p<0.001) and no cephalo-caudal (p<0.001) or right-toleft increase (p<0.05), corroborating the liquid-like behavior of the lung. Pressure exerted by mediastinal structures, chest wall and effusions is transmitted uniformly throughout the lung. PEEP has a homogenizing effect on lung parenchyma. Among commonly used clinical surrogates, Pflex showed the worst correlation with actual lung collapse, while arterial PO2 and compliance were equivalent.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

The visualization of a 3D image obtained from computerized tomography examinations has shown itself to be an important factor for increasing the quality of medical diagnoses and, consequently, treatment efficacy. There already exist on the market, several visualization softwares, which use different techniques to show the 3D tomography image. However, to show a high quality 3D image, sophisticated devices must be used to obtain slices, close to one another, thus increasing the incidence of X-ray given to the patient. An interpolation slice method which resulted from the TC examination produces good results, and is able to reduce the X-ray incidence upon the patient. This method must reconstruct the curvature from the patient s internal structures without using slices in close proximity. This work proposes a method of 3D image interpolation, composed of a juxtaposition of the slices from CT examination results. The goal of this method is to increase the quality of 3D visualization through the production of sharp and precise structure contours. This thesis proposes the division of the interpolation method into two steps. In the first step, the goal is to obtain an initial representation of the image in 3D, which is composed of real slices as well as virtual slices which are referred to in this work as initial virtual slices. In the second step, the empty spaces of the structure are recovered by the 3D image inpainting process. This work also proposes a method to obtain the initial virtual slice and two different methods for inpainting the 3D image. These inpainting methods are the transversal slice line prolongation method and the transportation and diffusion of information. Both methods use the differential equation theory. The transportation and diffusion of information method shows better results than other methods proposed in this work, besides this, this method presents better results than the linear interpolation and Goshtasby et al. [1] methods also implemented in this work. Visual and numerical comparisons are used to obtain this conclusion. The numerical measures used are statistical correlation, the PSNR and the Hausdorff distance [2]. The transportation and diffusion of information method shows itself able to produce better results than all the other tested methods. Besides this principal contribution, this work also developed a KIT to implement 2D and 3D CT visualize applications. / A visualização de imagens resultantes de exame de tomografia computadorizada (TC) em 3D ´e um fator importante para o aumento da precisão nos diagnósticos médicos e, consequentemente, na eficácia dos tratamentos. Atualmente existem diversos produtos no mercado, que fazem uso de várias técnicas existentes para apresentação de imagens tomográficas em 3D. Contudo, para se obter maior suavidade e precisão nos contornos das estruturas visualizadas em 3D, utiliza-se equipamentos capazes de produzir fatias paralelas do corpo humano muito próximas uma das outras, aumentando a exposição dos pacientes aos raios X. Um método de interpolação de fatias resultantes de exame de TC que forneça bons resultados, pode reduzir a incidência de raios X no paciente, pois esse método pode recuperar a curvatura das estruturas sem a necessidade de uma grande proximidade entre as fatias. Este trabalho propõe um método para a interpolação de imagem em 3D, formada pela justaposição de fatias de resultados de exames de tomografia computadorizada. O objetivo desse método ´e obter contornos suaves e precisos, melhorando os processos de visualização em 3D. Para isso, esta tese propõe a divisão do processo de interpolação em duas etapas. Na primeira etapa obtém-se uma representação inicial da imagem em 3D composta por fatias reais e por fatias denominadas de fatias virtuais iniciais e, na segunda etapa, restaura-se essas estruturas geradas com um processo de retoque de imagem em 3D. Este trabalho propõe também um método para obtenção da fatia virtual inicial e dois métodos diferentes para a realização do passo de retoque da imagem em 3D resultante da justaposição das fatias reais e virtuais iniciais. Esses métodos são o prolongamento de linhas nas fatias transversais e transporte e difusão de informações. Ambos os métodos utilizam a teoria de equações diferenciais. O método de transporte e difusão de informações demonstrou melhores resultados do que outro método proposto neste trabalho, além de obter melhores resultados do que os métodos de interpolação linear e Goshtasby e outros [1] implementados neste trabalho. Comparações visuais e comparações numéricas utilizando a correlação estatística, a PSNR e a distância de Haussdorff [2] foram realizadas para se obter essas conclusões. O método de transporte e difusão de informações é capaz de gerar contornos mais suaves e precisos que esses outros métodos testados. Além dessa contribuição principal, este trabalho também desenvolveu um KIT para a construção de aplicações visualizadoras de tomografias computadorizadas em 2D e em 3D. / Mestre em Ciências