As doenÃas cardÃacas constituem a principal causa de mortalidade em paÃses desenvolvidos e ocupam uma posiÃÃo de destaque em paÃses em desenvolvimento, sendo no Brasil a segunda causa de morte. Na busca por sua identificaÃÃo, diversos exames podem ser feitos, dentre eles o ECG (eletrocardiograma), medicina nuclear e o ecocardiograma de esforÃo (ECE). Este Ãltimo à preferÃvel por ser um mÃtodo de baixo custo, comparando-se com medicina nuclear, alÃm de ser um mÃtodo nÃo evasivo. Por estas razÃes à muito utilizado no diagnÃstico preciso de isquemia (perda de elasticidade muscular), inclusive na sua intensidade. Entretanto, o diagnÃstico por ECE à realizado por uma anÃlise visual de um vÃdeo por um especialista, portanto subjetivo. Esta dissertaÃÃo descreve um mÃtodo de segmentaÃÃo do ventrÃculo esquerdo em ecocardiogramas, utilizando-se de contornos ativos (snakes) na tentativa de tornar o ECE o mais objetivo possÃvel, permitindo uma medida automÃtica do volume do ventrÃculo esquerdo atravÃs da anÃlise do ECE a fim de detectar a isquemia. TÃcnicas de eliminaÃÃo de ruÃdo speckle sÃo implementadas e confrontadas, pois o ECE à sempre contaminado por este tipo de ruÃdo, resultando em uma anÃlise visual de difÃcil percepÃÃo. Tais tÃcnicas utilizam a transformada wavelets na construÃÃo dos filtros, sendo entÃo, implementados e avaliados quatro diferentes algoritmos, tomando-se como parÃmetro o tempo de processamento e a relaÃÃo sinal/ruÃdo. Desenvolvesse tambÃm uma tÃcnica de detecÃÃo do ventrÃculo esquerdo, usando o mÃtodo dos contornos ativos (snakes). Resultados parciais sÃo obtidos, permitindo uma detecÃÃo de bordas do miocÃrdio interno representando as paredes do ventrÃculo esquerdo. / The cardiac illnesses represent the most of death cause in developed countries and one of the commonest in developing countries, which is the case of Brazil. In order to detect them, different existing methods can be applied. Among them, the ECG (electrocardiogram), methods developed from nuclear medicine and echocardiogram of effort (ECE). This last one is preferred due to its low cost, in comparison with the nuclear medicine and its non-invasive ability. For these reasons, ECE is used to diagnostic the isquemia (muscular elasticity loss). But the diagnostic is done by a specialist through the visualization of a video, and is consequently subjective. This master degree dissertation describes a segmentation method of the left ventricle in ecocardiograms, using the active contours model (snake), in order to the ECE becomes more objective, allowing an automatic measure of left ventricle and consequently the detection of isquemia. Denoising techniques are implemented because this kind of image is corrupted by the speckle noise, what is harmful for analises. Wavelet-based technics are developed and four algorithms are compared in measuring the time of execution and the resulting signal to noise ratio. From the resulting denoised images, a technique for left ventricle border detection is developed using the snake methods. Partial results show an effective result for the detection of intern myocardium borders which represent the left ventricle.

Simulações Numéricas são executadas em um código numérico de alta precisão resolvendo as equações de Navier-Stokes e da continuidade para regimes de escoamento incompressíveis num contexto da turbulência bidimensional. Este código utiliza um esquema compacto de diferenças finitas de sexta ordem na aproximação das derivadas espaciais. As derivadas temporais são calculadas usando o esquema de Runge-Kuta de terceeira ordem com baixo armazenamento. Tal código numérico fornece uma representação melhorada para uma grande faixa de escalas de comprimento e de tempo. As técnicas dos contornos imersos acopladas ao método dos contornos virtuais permitem modelar escoamentos não-estacionários sobre geometrrias complexas, usando simplesmente uma malha Cartesiana uniforme. Por meio de procedimentos de aproximação/interpolação, as técnicas dos contornos imersos (aproximação Gaussiana, interpolação bilinear e redistribuição Gaussiana), permitem a representação do corpo sólido no interior do campo de escoamento, com a superfície não coincidindo com a malha computacional. O método dos contornos virtuais, proposto originalmente por Peskin, consiste, basicamente, na imposição na superfície e/ou no interior do corpo, de um termo de força temporal acrescentando às equações do momento. A aplicação deste campo de força local leva o fluido ao repouso na superfície do corpo, permitindo obter as condições de contorno de não-deslizamento e de não penetração de fluido na parede. A análise das oscilações induzidas no escoamento-contorno pelo processo de desprendimento de vórtices na esteira do cilindro circular e de geometria retangulares na incidência, para números de Reybolds variando de 40 a 400, confirma a eficiência computacional e a aplicabilidade das técncias implementadas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológio, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T01:19:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 290090.pdf: 2513189 bytes, checksum: a331c7d044a31f94da8415aa031d9c25 (MD5) / Na construção das aeronaves o conforto tem se destacado como um dos principais objetivos de projeto, sendo o elevado ruído um dos principais motivos de desconforto dos passageiros. O presente trabalho tem como objetivo principal avaliar o comportamento vibro-acústico de painéis aeronáuticos de material composto em baixas frequências. As análises vibroacústicas foram realizadas em diversas configurações (painéis sem reforços e painéis reforçados), sendo constituídos basicamente de fibra de carbono impregnadas em matriz de resina epóxi. Para caracterizar as propriedades mecânicas dos corpos de provas, aplicou-se a técnica de ajuste de modelo numérico através de resultados experimentais obtidos, como funções de resposta em frequência. Também foi caracterizado o amortecimento estrutural dos corpos de provas através dos métodos do decaimento e da largura de banda. Na determinação da eficiência de radiação sonora utilizou-se um modelo híbrido, que combina o método dos elementos finitos (FEM) e o método dos elementos de contornos (BEM). E, por último, a densidade modal foi obtida numericamente, utilizando um software de elementos finitos, do qual podem ser calculadas as mobilidades pontuais. Ao final, os modelos de eficiência de radiação e densidade modal foram comparados com os resultados experimentais, apresentando boa concordância. Portanto, esta metodologia comprova que os modelos numéricos podem ser utilizados nas fases iniciais do projeto, por serem mais rápidos e eficientes do que os procedimentos experimentais. / In the aircraft construction, comfort has distinguished itself as one of the main project objectives once high noise levels have became one of the main reasons of passengers discomfort. The main goal of this Master Thesis is to evaluate the vibroacoustic behavior of composite aeronautical panels in the low frequency range. Vibroacoustic analyses were performed with different panel configurations (panels without reinforcements and reinforced panels). These panels consist primarily of carbon fiber impregnated with epoxy resin. To characterize the samples' mechanical properties, the numerical model updating technique was applied, using some the experimental results, such as frequency response functions. The samples' structural damping was also characterized through the decay and bandwidth methods. The sound radiation efficiency determination was performed by a hybrid model combining Finite Element Method (FEM) and Boundary Element Method (BEM). Finally, the modal density was obtained numerically, using finite element software to calculate point mobility functions. Finally, the efficiency radiation models and modal density were compared with experimental results, presenting good agreement. Therefore, this methodology proves that the numerical models can be used in the early stages of the project, since they are faster and more efficient than experimental procedures.

Simulações Numéricas são executadas em um código numérico de alta precisão resolvendo as equações de Navier-Stokes e da continuidade para regimes de escoamento incompressíveis num contexto da turbulência bidimensional. Este código utiliza um esquema compacto de diferenças finitas de sexta ordem na aproximação das derivadas espaciais. As derivadas temporais são calculadas usando o esquema de Runge-Kuta de terceeira ordem com baixo armazenamento. Tal código numérico fornece uma representação melhorada para uma grande faixa de escalas de comprimento e de tempo. As técnicas dos contornos imersos acopladas ao método dos contornos virtuais permitem modelar escoamentos não-estacionários sobre geometrrias complexas, usando simplesmente uma malha Cartesiana uniforme. Por meio de procedimentos de aproximação/interpolação, as técnicas dos contornos imersos (aproximação Gaussiana, interpolação bilinear e redistribuição Gaussiana), permitem a representação do corpo sólido no interior do campo de escoamento, com a superfície não coincidindo com a malha computacional. O método dos contornos virtuais, proposto originalmente por Peskin, consiste, basicamente, na imposição na superfície e/ou no interior do corpo, de um termo de força temporal acrescentando às equações do momento. A aplicação deste campo de força local leva o fluido ao repouso na superfície do corpo, permitindo obter as condições de contorno de não-deslizamento e de não penetração de fluido na parede. A análise das oscilações induzidas no escoamento-contorno pelo processo de desprendimento de vórtices na esteira do cilindro circular e de geometria retangulares na incidência, para números de Reybolds variando de 40 a 400, confirma a eficiência computacional e a aplicabilidade das técncias implementadas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-26T10:05:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 304981.pdf: 4501266 bytes, checksum: 9a2ed99e7d61d185777fc55d3d15ad1c (MD5) / As propriedades dinâmicas de materiais são parâmetros importantes para a análise vibroacústica numérica de um refrigerador doméstico. O gabinete de um refrigerador doméstico é geralmente composto por três tipos de materiais: aço laminado a quente, espuma rígida de poliuretano (PUR) e poliestireno de alto impacto (PSAI). Neste trabalho, as propriedades mecânicas (módulo de elasticidade dinâmico e amortecimento) desses materiais foram determinadas, a fim de compreender o seu comportamento dependente da frequência, para usá-los corretamente em um modelo vibroacústico numérico de refrigeradores domésticos. Procedimentos experimentais baseados nas respostas impulsivas de vigas foram realizados para cada material. Além disso, modelos numéricos foram usados para ajustar as propriedades da PUR encontradas experimentalmente. Finalmente, um modelo numérico de uma viga sanduíche foi construído usando-se as propriedades obtidas. Os resultados foram comparados com os testes experimentais realizados em amostra de viga sanduíche de um gabinete de um refrigerador. Análise modal experimental foi realizada e comparada com analise modal de um modelo numérico. Boa concordância foi encontrada para frequências entre 0Hz a 600Hz. Finalmente, um modelo em Método do Elemento de Contorno (BEM) foi construído utilizando-se o modelo numérico para estimar a potência sonora radiada pelo refrigerador devido às principais excitações.

Simulações Numéricas são executadas em um código numérico de alta precisão resolvendo as equações de Navier-Stokes e da continuidade para regimes de escoamento incompressíveis num contexto da turbulência bidimensional. Este código utiliza um esquema compacto de diferenças finitas de sexta ordem na aproximação das derivadas espaciais. As derivadas temporais são calculadas usando o esquema de Runge-Kuta de terceeira ordem com baixo armazenamento. Tal código numérico fornece uma representação melhorada para uma grande faixa de escalas de comprimento e de tempo. As técnicas dos contornos imersos acopladas ao método dos contornos virtuais permitem modelar escoamentos não-estacionários sobre geometrrias complexas, usando simplesmente uma malha Cartesiana uniforme. Por meio de procedimentos de aproximação/interpolação, as técnicas dos contornos imersos (aproximação Gaussiana, interpolação bilinear e redistribuição Gaussiana), permitem a representação do corpo sólido no interior do campo de escoamento, com a superfície não coincidindo com a malha computacional. O método dos contornos virtuais, proposto originalmente por Peskin, consiste, basicamente, na imposição na superfície e/ou no interior do corpo, de um termo de força temporal acrescentando às equações do momento. A aplicação deste campo de força local leva o fluido ao repouso na superfície do corpo, permitindo obter as condições de contorno de não-deslizamento e de não penetração de fluido na parede. A análise das oscilações induzidas no escoamento-contorno pelo processo de desprendimento de vórtices na esteira do cilindro circular e de geometria retangulares na incidência, para números de Reybolds variando de 40 a 400, confirma a eficiência computacional e a aplicabilidade das técncias implementadas.

El análisis y procesamiento de imágenes es un área con activo desarrollo en la matemática y ciencia de la computación. La motivación de esta memoria es desarrollar un método de segmentación de objetos biológicos en imágenes de microscopía que construya contornos de la más alta calidad y que requiera la menor interacción humana en su ejecución. Una familia de métodos exitosa en esta área está basada en un modelo de minimización de energía de curvas deformables bajo la influencia de fuerzas externas. En la presente memoria se trabajó en la implementación de uno de estos métodos y constó de dos partes. En la primera parte se implementó el algoritmo Topology Adaptive Snakes o T-Snakes. La propiedad esencial de este método es que admite cambios topológicos en las curvas (fusiones, cortes y destrucción), lo que permite segmentar objetos con formas altamente complejas minimizando la interacción humana en al proceso. En la segunda parte se implementó el algoritmo Edge Preserving Gradient Vector Flow (EPGVF) el cual genera los campos vectoriales que fuerzan las curvas a evolucionar hacia los bordes de objetos en la imagen. Este método se comparó con su algoritmo predecesor, Generalized Gradient Vector Flow (GGVF), sin que EPGVF presentara ventajas convincentes en las imágenes probadas.

Este trabalho representa continuidade no desenvolvimento de trabalhos na área de neurociência computacional, em particular na área de neuromorfometria e no relacionamento da forma-função. Os objetivos principais são a investigação e a simulação de modelos dinâmicos para o desenvolvimento de células neurais, e a caracterização da sua morfometria em termos de atributos. A tese apresenta um histórico sobre a neurociência, e uma breve revisão sobre a biologia do neurônio e sobre fatores que influenciam na variação na sua forma. Seguimos com a apresentação dos principais modelos computacionais de simulação neural, funcionais e de crescimento neural, com uma descrição mais detalhada de um modelo de crescimento baseado na atuação do cálcio como agente morfogênico e também na polimerização de actinas. Como uma introdução à modelagem neural, discutimos técnicas computacionais de evolução de contornos que podem ser utilizadas na simulação do desenvolvimento neural, propagação de frentes e contornos ativos. Apresentamos também medidas neuromorfométricas tais como a dimensão fractal multiescala, e medidas extraídas a partir do esqueleto da imagem do neurônio, tais como largura, espessura, número de ramos e curvatura das ramificações. Apresentamos os resultados obtidos em diferentes hipóteses de desenvolvimento de células neurais. Foram propostos crescimentos baseados na normal (velocidade na direção normal a curva), convolução, thin plate splines e dinâmica da polimerização da actina. Além disso, foi proposta uma nova abordagem para a evolução da membrana neural baseada em contornos, utilizando a formulação de contornos ativos sob a ação do campo elétrico externo e a curvatura da forma, o que possibilitou a geração de estruturas com características muito semelhantes a do neurônio, inclusive com ramificações. Finalizamos o trabalho apresentando os resultados e conclusões obtidas para os modelos de desenvolvimento. / In this thesis we report the investigation and simulation of dynamic models of neural growing, and their characterization using shape features, considering the form function relationship and neuromorphometry. The thesis begins by presenting an overview about neuroscience, neural cell biology and the biological factors that affects the neuron form developments, followed by the presentation of computational neuronal models based on electrophisiological measures and development models of internal structures as actin and microtubules. Special attention is devoted to a neuron growth model based on calcium as a morphogen, whose main characteristic is its electric activity at the membrane. Regarding mathematical models of neural development, two different approaches of contour evolutions are presented, Level Set Methods and Active Contours. Some neuromorphometric measures are implemented and discussed as features for classification and neural evolution, including the multiscale fractal dimension, and dendrite measurements are obtained by using neuron skeletons. In agreement with biological form influences, some hypotheses about development of neuron growth are proposed based on evolution rules, such as: normal evolution (based in normal velocity), convolution, thin plate splines and actin polimerization. A new approach about neuron development is also proposed: a contour based technique that makes use of active contour formulation, Snake Balloon, where the membrane velocity and direction suffers influences of internal and external factors, such as electrical field with diferent geometries, and contour curvature. Both hypotheses are in accordance with the biological factors that influences the neuron form. The simulation produces similar neuron-like structures, even with ramification of certain dendrites

[pt] O presente trabalho desenvolve um sistema computacional que, baseado em conceitos algébricos bem simples, discretiza domínios planos de contornos irregulares em elementos triangulares equilaterais ou próximas a estes. A técnica utilizada consiste em gerar faixas consecutivas de elementos triangulares a partir do contorno externo, de tal forma a diminuir consecutivamente a área restante a ser discretizada. O método apresentado envolve várias modificações feitas sobre o método de Sadek como a atualização instantânea do contorno após o processo de geração, cortes sequenciais, teste de interferência, sequência do processo de geração e o cálculo da posição do nó gerado. Vários exemplos gráficos são mostrados. / [en] The development a computional algorithm for the generation of triangular meshes for plane surfaces with irregular boundarys is described. The method used is based on the generation of successive layers of elements starting from the external boundary and the consecutive reduction of the remaining area. It contains modifications of the method of Sadek such as continous update of the boundary, sequential cuts and test of interference. Several graphical examples are included.

Orientador: Eudes Borges de Araújo / Resumo: Nos últimos anos, grande atenção tem sido dada ao desenvolvimento de células solares com o iodeto de chumbo e metilamônio (MAPbI3) em virtude de suas excelentes propriedades fotovoltaicas. Apesar de altas eficiências de conversão de energia terem sido atingidas com essas células, a síntese desse material e algumas de suas características elétricas permanecem em estudo. No presente trabalho, mostrou-se que a síntese desse material na forma de filmes finos via spin-coating deve ser executada preferencialmente com soluções precursoras de dimetilsulfóxido depositadas sobre platina, com maiores tempos e temperaturas de secagem e aumento da taxa de remoção do solvente. Por sua vez, pastilhas de MAPbI3 tiveram condições ótimas de sinterização a 120°C por 2h. O material foi caracterizado em termos de suas propriedades elétricas por meio da espectroscopia de impedância, com tensões de frequências na faixa de 300 Hz a 1 MHz e temperaturas no intervalo entre 100 e 430K, tendo sido observada uma histerese entre o aquecimento e o resfriamento nos comportamentos da permissividade elétrica, impedância, módulo elétrico e condutividade elétrica, que se mostraram sensíveis à temperatura e às frequências da tensão de teste. Ainda, foram observadas alterações dessas propriedades elétricas associadas às transições de fase, cujas temperaturas em que ocorrem se mostraram independentes da frequência da tensão. A fim de separar os efeitos diferenciados dos grãos e contornos de grão nas propriedades e... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In recent years, great attention has been paid to the manufacture of solar cells with methylammonium lead iodide (MAPbI3) due to its excellent photovoltaic properties. Although high energy conversion efficiencies have been achieved with these cells, the synthesis of this material and some of its electrical characteristics remain under study. In the present research, it was shown that the synthesis of this material in the form of spin-coating thin films should be performed preferably with dimethylsulfoxide precursor solutions deposited over platinum surfaces, with higher drying times and temperatures and increasing the solvent removal rate. In turn, MAPbI3 pellets had optimum sintering conditions at 120°C for 2h. The material was characterized in terms of it’s electrical properties by impedance spectroscopy, with frequency voltages in the range of 300 Hz to 1 MHz and temperatures in the range 100 to 430K, and a hysteresis between heating and cooling was observed on permissivity, impedance, electrical modulus and conductivity behaviors, which were sensitive to temperature and applied voltage frequencies. In addition, changes in these electrical properties associated with phase transitions were observed, whose temperatures at which they occurred were independent of the voltage frequency. In order to separate the differentiated effects of grains and grain boundaries on the electrical properties of MAPbI3, an equivalent circuit was proposed that was efficient to describe the exper... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre