Imagens térmicas, ou infravermelhas, contém somente informações funcionais do corpo e nenhuma informação anatômica. A falta de um referencial anatômico pode dificultar a inspeção visual da imagem em diagnósticos, motivo pelo qual imagens médicas funcionais são combinadas com imagens anatômicas, como no caso da fusão de imagens anatômicas de ressonância ou ultrassom com imagens funcionais de tomografia computadorizada e PET. Considerando isso, este trabalho apresenta um método para registro e fusão de imagens térmicas com imagens anatômicas, a fim de acrescentar referências anatômicas a imagens térmicas e facilitar a sua analise em diagnósticos. Devido as diferenças morfológicas entre as imagens anatômicas e funcionais a deformação de ao menos uma delas e necessária. Para isso foi adotado o método de transformação não rígida por interpolação utilizando B-splines com marcadores manualmente posicionados. Não há relatos da aplicação desta abordagem no registro e fusão de imagens térmicas em imagens de atlas anatômicos, apesar desta ser utilizada em outras áreas. Foi realizada uma serie de testes com imagens térmicas e anatômicas, essas últimas provindas de atlas anatômicos e fotografias de luz visível, de diferentes partes do corpo humano. O método apresentado e capaz de incluir informações de imagens anatômicas em imagens térmicas pelo registro e fusão destas, apresentando erros de posicionamento da ordem de 5 mm. / Thermal images, or infrared images, contain only functional information about the body, without anatomical information. The lack of an anatomical reference can compromise visual inspection. For this reason, functional medical images are combined with anatomical images, as in the case of the fusion of magnetic resonance or ultrasound anatomical images and PET functional images. Considering this, the present work presents a method for registration and fusion of thermal and anatomical images, with the purpose of providing anatomical references to thermal images and facilitate its analysis in diagnoses. Due to the morphological differences between the anatomical and functional images, it is necessary to transform at least one of them. For this purpose a method of non-rigid transformation with B-splines and manual landmarks was adopted. There are no reports of the application of this technique to thermal images and images from anatomical atlas, despite being used in other fields. Experiments were performed with thermal and anatomical images, the latter from atlas and visible light photographs, from different parts of the human body. The proposed method is capable of including information from anatomical images to thermal images through their registration and fusion, with errors in the order of 5 mm.

A pesquisa buscou avaliar se a ultrassonografia portátil, durante consulta clínica em uma unidade básica de saúde pública do Sistema Único de Saúde brasileiro, foi capaz de fornecer informações adicionais confiáveis para a tomada de decisões terapêuticas e diminuir o tempo de espera para uma eventual avaliação especializada, por meio da comparação entre os achados obtidos na ultrassonografia portátil e na ultrassonografia convencional. A ultrassonografia é o segundo método de avaliação por imagem mais utilizado na prática médica, após o Raio-X. Não emite radiações ionizantes e seu efeito sobre os tecidos biológicos é seguro, desde que em nível de intensidade acústica mínima para obtenção dos resultados desejados. Este trabalho surgiu da observação de quão prolongado é o tempo de espera por exames de ultrassom a que estão sujeitos os pacientes da saúde pública brasileira, chegando até dois anos em alguns casos, contrariando protocolos de recomendação e podendo comprometer a saúde do paciente. Avaliou-se custo-efetividade da tecnologia, suas principais limitações, a necessidade de criação de protocolos para sua utilização e os subsídios fornecidos para a tomada de decisões pelo médico clínico. A tecnologia foi aplicada em exames nas áreas de medicina interna, sistema musculoesquelético e cardiologia. Empregou aparelho de ultrassom portátil aprovado pela Anvisa, modelo Vscan™ Dualprobe. Conforme protocolos do Instituto Americano de Ultrassom em Medicina (AIUM), os sujeitos da pesquisa foram submetidos a exame com aparelho portátil, durante o momento da consulta com o pesquisador, após anamnese e exame físico. Posteriormente, foram submetidos a exame empregando aparelho convencional, com médico possuindo titulação em ultrassonografia. As imagens e os achados foram comparados entre os exames e se calculou um índice de confiabilidade Kappa global nas três áreas estudadas de 91,12%, embora o índice para a área cardíaca tenha sido de 76,92%, o que demonstra a limitação do uso do ultrassom portátil para a área. A pesquisa demonstrou que o emprego da ultrassonografia portátil pode vir a ser um importante aliado do médico clínico, permitindo melhoria da qualidade da saúde prestada aos pacientes do Sistema Único de Saúde brasileiro. / The research aimed to evaluate whether portable ultrasonography, during clinical consultation in a basic public health unit of the Brazilian Unified Health System, was able to provide reliable additional information for therapeutic decision-making and to reduce the waiting time for a specialized evaluation, by means of the comparison between the findings obtained in portable ultrasonography and conventional ultrasonography. Ultrasonography is the second method of image evaluation more used in medical practice after the X-ray. It does not emit ionizing radiation and its effect on biological tissues is safe, provided that at minimum acoustic intensity level to obtain the desired results. This study was based on the observation of the length of time the patient waits for the ultrasound exams to which Brazilian public health patients are subjected, up to two years in some cases, contrary to recommendation protocols and potentially compromising patient´s health. It evaluated the cost-effectiveness of the technology, its main limitations, the need to create protocols for its use and the subsidies provided for the decision-making by the clinician. The technology was applied in examinations in the areas of internal medicine, musculoskeletal system and cardiology. It was used a portable ultrasound device approved by Anvisa, model Vscan™ Dualprobe. According to protocols of the American Institute of Ultrasound in Medicine (AIUM), the subjects were examined with a portable device, during the moment of the consultation with the researcher, after anamnesis and physical examination. Subsequently, they were submitted to an examination using a conventional device, with a doctor having ultrasound titration. The images and findings were compared between the exams and a global Kappa reliability index was calculated in the three studied areas of 91.12%, although the index for the cardiac area was 76.92%, which demonstrates the limitation of the use of portable ultrasound for the area. The research demonstrated that the use of portable ultrasonography can be an important ally of the clinician, allowing an improvement in the quality of health provided to patients of the Brazilian Unified Health System.

The objective of this research is to develop and design front-end analog circuits for Capacitive Micromachined Ultrasound Transducers (CMUTs) and optical grating MEMS microphone. This work is motivated by the fact that with micro-scaling, MEMS sense capacitance gets smaller in a CMUT array element for intravascular ultrasound imaging, which has dimensions of 70um x 70um and sub pico-farad capacitance. Smaller sensors lead to a lower active-to-parasitic ratio and thus, degrads sensitivity. Area and power requirements are also very stringent, such as the case of intravascular catheter implementations with CMOS-First CMUT fabrication approach. In this implementation, capacitive feedback charge amplifier is an alternative approach to resistive feedback amplifiers. Capacitive feedback charge amplifier provides high sensitivity, small area, low distortion and saving power. This approach of charge amplifiers is also suitable in capacitive microphones where it provides low power and high sensitivity. Another approach to overcome capacitive detection challenges is to implement optical detection. In the case of biomimetic microphone structure, optical detection overcomes capacitive detection's thermal noise issues. Also with micro-scaling, optical detection overcomes the increased parasitics without any sensitivity degradation, unlike capacitive detection. For hearing aids, along with sensitivity, battery life is another challenge. We propose the use of 1-bit front-end sigma-delta ADC for overall improved hearing aid power efficiency. Front-end interface based on envelope detection and synchronous detection schemes have also been designed. These interface circuits consume currents in microampere range from a 1.5V battery. Circuit techniques are used for maximizing linear range and signal handling with low supplies. The entire front end signal processing with Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL) drivers, photodiodes, filters and detectors is implemented on a single chip in 0.35um CMOS process.