Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Biomédica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Porofessores Doutores Rui Miranda Guedes e José António de Oliveira Simões

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Biomédica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Professores Doutores José António de Oliveira Simões e António Torres Marques

Tese de doutoramento. Engenharia Química e Biológica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Em serviços de radioterapia são utilizados acessórios confeccionados com diversos tipos de polímeros para auxiliar no posicionamento dos pacientes durante o tratamento e na execução das rotinas de trabalho. A radiação gama pode causar nos polímeros degradação de sua estrutura molecular que além de reduzir sua eficiência na assepsia e seu tempo de vida útil, pode também eliminar compostos orgânicos nocivos ao ambiente de trabalho. Neste trabalho é apresentado o estudo da degradação causada pela exposição à radiação gama em polímeros utilizados em serviços de radioterapia. Amostras de policarbonato (PC), polipropileno (PP), polimetilmetacrilato (PMMA) e compósito de poliuretana derivada de óleo de mamona com juta (PU-Juta), foram expostas a doses de radiação gama de 5 kGy (dose de algumas semanas de rotinas de radioterapia) a 25 kGy (dose de esterilização), sendo analisadas por espectrometria de absorção na região do infravermelho, indentação instrumentada, ângulo de contato e análise termogravimétrica. O PU-Juta mostrou-se o mais adequando para utilização, pois apresenta fragilização no material somente com doses acima de 20 kGy, por não perder sua característica hidrofílica permitindo assepsia de forma eficiente e por não possuir compostos orgânicos voláteis nocivos em sua composição. O PC apresentou indícios de fragilização a partir de 5 kGy, reduzindo drasticamente o tempo de vida útil e sendo o menos indicado em serviços onde haja exposição à radiação ionizante. / Radiotherapy Services uses many different types of polymeric accessories to assist in the positioning of patients during treatment and work routines. Gamma radiation can cause material degradation and allow that harmful compounds are released into the air. Also can harm the efficiency of sterilization and reduce the accessories useful life. This paper presents the study of the degradation caused by exposure to gamma radiation in polymers used in radiotherapy services. Samples of polycarbonate (PC), polypropylene (PP), polymethylmethacrylate (PMMA) and a composite of polyurethane derived from castor oil with Jute (PU-Jute) were exposed to gamma radiation doses of 5 kGy (few weeks of routines radiotherapy) to 25 kGy (sterilization dose) and analyzed by infrared spectroscopy, instrumented indentation, contact angle and thermal analysis. The PU-Jute samples proved to be the most fitting for use in places with radiation exposure. The material embrittlement was detected above 20 kGy doses. Also does not change their hydrophilic characteristic allowing aseptic procedures efficiently and has no harmful volatile compounds in the composition. The PC samples showed signs of embrittlement with 5 kGy reducing drastically their lifetime. Therefore is not suited for radiotherapy services.

O presente trabalho mostra as diferenças de dose encontradas em meios de diferentes densidades eletrônicas, simulando tecido adiposo, muscular, ósseo e cavidade aérea, comparando medidas experimentais com feixe de fótons de 6 MeV e valores resultantes de algoritmos de cálculo existentes em um sistema de planejamento radioterápico. Para isso foram utilizados dosímetros termoluminescentes posicionados acima, dentro e abaixo de cada objeto simulador e medidos os perfis de dose ao longo do eixo longitudinal e do eixo transversal. As simulações computacionais foram realizadas com dois algoritmos de cálculo presentes na versão 8.5 do sistema de planejamento Eclipse: o Pencil Beam Convolution e o Analytical Anisotropic Algorithm. Comparando doses em um mesmo ponto, com e sem heterogeneidades, foram encontradas diferenças percentuais de até 12%, quando os algoritmos de correção de heterogeneidades não foram aplicados. Analisando essas comparações, pode-se observar também qual dos algoritmos de cálculo mais se aproxima dos valores experimentais, propondo ser o algoritmo de maior confiabilidade. / This work presents the dose variations obtained when phantoms of different electronic densities were used, simulating fat tissue, muscle, bones and air cavities, comparing experimental data with a 6 MeV photon beams and the values calculated by the treatment planning system algorithms. Thermoluminescent dosimeters were positioned above, inside and below each phantom measuring the dose along the depth and along a profile. The computational simulation was done by two algorithms that are part of Eclipse version 8.5: Pencil Beam Convolution and Analytical Anisotropic Algorithm. Comparing doses at the same point, with and without heterogeneities, percentages of 12% were found when heterogeneity correction was not used. These results also show which of the algorithms approaches better to the experimental values, becoming more reliable.

Osso é o tecido mais desafiador para extração e purificação de DNA. Sistemas comerciais equipamentos específicos são frequentemente usados em Laboratórios Forenses para esse objetivo. Este trabalho se concentra principalmente na comparação de dois métodos de extração de DNA de células degradadas de tecido ósseo. Neste contexto, é descrito o método clássico e já apresentado pelos Laboratórios Forenses, que utiliza a proteinase K. Será proposto um método ainda não utilizado rotineiramente em Laboratórios Forenses de Genética Molecular, que se baseia em um dispositivo que imprime na amostra um movimento de precessão. Após um exaustivo levantamento dos casos processados no Laboratório de Genética Molecular Forense da Polícia Científica do Estado do Paraná, do ano de 1998 até o ano de 2013, foram encontrados 817 casos de identificação humana, dos quais 527 foram encaminhados ao orgão solicitante, com resultados conclusivos, sendo 463 foram inclusões e 64 exclusões. Dos casos restantes, 85 foram processados por diversas vezes, sem resultados conclusivos, frente à impossibilidade técnica para extração de DNA da célula, até os dias de hoje. Os 205 não correspondiam às características necessárias para este trabalho. Dos 85 casos com resultados inconclusivos, foram utilizadas neste trabalho 45 amostras já extraídas. Os outros 40 casos não foram utilizados para não prejudicar o arquivo do Laboratório. / The bone is the most challenging tissue for DNA extraction and purification. Expensive commercial kits and specific equipment are often used in forensic laboratories towards that goal. This paper focuses primarily on comparing two methods of DNA extraction from cell degraded bone tissue. In this context is described the classic method and already filed by the forensic laboratories, which uses proteinase K and will be proposed a method not yet routinely used in Forensic Laboratories of Molecular Genetics, which is based on a device that produces a movement of precession. After an exhaustive survey in the archives of the Molecular Genetics Laboratory of Forensic Paraná State Forensic Science, between the years 1998 and 2013, were found 817 cases of human identification, of which 527 with conclusive results, of which 463 were inclusions and 64 exclusions. Of the remaining cases, 85 were processed several times without conclusive results, for technical impossibilities until the present day. The remaining 205 cases were cataloged in the archives of the Laboratory as no appointment, not leave report, canceled, and various tissues. The remaining 85 cases with inconclusive results, were used in this study 45 samples already extracted. The other 40 cases contained very little sample, or were used until the end of the samples sent.

Este trabalho propõe um sistema de baixo custo baseado em uma plataforma com um processador RISC para contagem de células vermelhas (hemácias) de animais silvestres aplicável a animais domésticos. Este sistema tem o objetivo de realizar a contagem semi-automática de células de diferentes espécies de animais silvestre, cujos tamanhos e volumes variam consideravelmente. Os resultados obtidos com a contagem de células de cães e cavalos mostram que o sistema proposto consegue contar de modo automático a maioria das células, apresentando um erro médio de 1,88% de falsos negativos e de 1,82% de falsos positivos. O sistema permite ao usuário corrigir manualmente esta contagem, no máximo, 3,70% da quantidade total das células. Também, o sistema permite o armazenamento das imagens das amostras como forma de documentação do exame. / A RISC-based platform is proposed for supporting the counting of red blood cells of wild animals. This platform is aimed for semi-automatic counting of the cells from different species of animals where size and volume of cells can greatly differ. The results show that this system can automatically count most of the cells correctly with an average error of only 1.88% of false negatives and 1.82% of false positives. It’s possible for the user to manually correct the results where a work at most 3.70%. It´s also possible to storage the images for future use.

Nesta dissertação, apresenta-se o projeto e a implementação de um instrumento portátil para captação dos sons respiratórios adventícios de forma não invasiva, a partir das vias aéreas, em animais submetidos a ventilação mecânica e com lavagem previa com solução salina. Descrevem-se os ensaios para avaliação da resposta em frequência e sensibilidade do microfone de eletreto que foi fixado nos tubos de um ventilador mecânico de uma Unidade de Terapia Intensiva – UTI, o comportamento da propagação dos sons nos tubos do aparelho de ventilação mecânica e as características dos circuitos eletrônicos projetados para realizar a adequação e digitalização dos sinais sonoros captados pelos microfones e transferidos para um software de gravação instalado em um computador pessoal. Os testes do sistema eletrônico de captação dos sons foram realizados em três porcos submetidos a ventilação mecânica e com monitoramento em tempo real da quantidade de ar nos pulmões através de um tomógrafo de impedância elétrica. Como resultado das gravações, foi possível identificar ruídos de crepitação, induzidos nos animais através de manobras ventilatórias. Conclui-se que o circuito desenvolvido e a fixação do microfone nos tubos possibilitam a captação dos ruídos de crepitação em animais submetidos a ventilação mecânica, evidenciando a boa propagação dos sons ao longo das vias aéreas do sistema respiratório. Discute-se também a possibilidade de utilizar esse sistema em conjunto com o sistema de tomografia por impedância elétrica para identificar a duração e a extensão das alterações no recrutamento pulmonar durante a ventilação mecânica. / This essay presents the project of a portable equipment to capture adventitious respiratory sounds, inside the airways, in animals submitted at mechanical ventilation. It is described the tests for assessment of frequency response and sensitivity of the microphone that was fixed in the tubes of a mechanical ventilator, the behavior of sound propagation in tubes of the system and the characteristics of electronic circuits designed to acquire sound signals by microphones and transferred them to a recording software installed on a personal computer. Tests with the electronic system were performed in three pigs submitted to mechanical ventilation and monitoring in real time the amount of air into the lungs through electrical impedance tomography. Through the recorded sound, it was possible to identify crackles induced in animals by ventilator maneuvers. It was possible to conclude that the developed circuit and setting the microphone in the tube allows to capture crackle sounds on animals with mechanical ventilation, showing a good sound propagation along the airways of the respiratory system. It is also discussed the possibility of using this system with the Electric Impedance Tomography - EIT - to identify the duration and extent of changes in alveolar recruitment during pulmonary ventilation.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2008 / Bibliografia: p. 159-170 / O Laboratório Clínico (LC) tem por finalidade fornecer informações para avaliar a saúde dos seres humanos para diagnóstico, prevenção ou tratamento de uma doença ou deficiência. A qualidade é um diferencial técnico que articula as partes do sistema labora / Abstract: The purpose of a Clinical Laboratory is either to provide information for the diagnosis, prevention or treatment of any type of illness or deficiency or to evaluate the health condition of human beings. In this regard, the quality standard appe

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2006 / Bibliografia: p. 71-77 / Construir um tesauro na área médica com a idéia de reunir classes de sinônimos e contemplar acepções não é uma tarefa trivial, devido à complexidade inerente à própria terminologia. Nesta dissertação, abordam-se problemas existentes na criação manual de u / Abstract: To build a thesaurus with synonyms-based classes and include acceptions in medical domain is not a trivial task, due to the inherent terminology complexity. In this dissertation we show some highlighted problems present in the manual mode thesau