INTRODUÇÃO: A ampliação dos critérios de indicação para cirurgia do implante coclear e os benefícios da preservação da audição residual no pósoperatório estimularam o desenvolvimento de técnicas cirúrgicas atraumáticas. Minimizar os traumas intracocleares durante a inserção do feixe de eletrodos do implante coclear é um passo fundamental para este intuito. O objetivo deste trabalho é avaliar se o trauma intracoclear é diferente quando o feixe de eletrodos do implante coclear é inserido através do quadrante anterossuperior ou anteroinferior da membrana da janela redonda. MÉTODOS: Vinte e cinco ossos temporais frescos de cadáveres humanos foram submetidos à timpanomastoidectomia padrão. Após exposição adequada da membrana da janela redonda, em metade dos ossos o feixe de eletrodos do implante coclear foi inserido via quadrante anterossuperior da membrana da janela redonda, e na outra metade via quadrante anteroinferior. Os ossos temporais foram desidratados e embebidos em epóxi, com o feixe de eletrodos in situ. As peças foram serialmente polidas, tingidas e visualizadas por meio de estereomicroscópio para avaliar o trauma intracoclear causado pela inserção do feixe de eletrodos. As imagens foram fotografadas. RESULTADOS: Em treze ossos temporais o feixe de eletrodos do implante coclear foi inserido via quadrante anterossuperior da membrana da janela redonda, e em doze ossos via quadrante anteroinferior. Obteve-se 372 superfícies. As análises histológicas revelaram diferentes graus de traumas às estruturas intracocleares. Os resultados mostraram que a inserção do feixe de eletrodos via quadrante anterossuperior ou anteroinferior acarretam a mesma frequência de trauma intracoclear. CONCLUSÕES: A presença de trauma intracoclear e a severidade dos traumas ocorridos no tocante à inserção do feixe de eletrodos de implante coclear pelo quadrante anterossuperior e anteroinferior da membrana da janela redonda não apresentou diferença estatisticamente significativa. Observou-se, porém, maior facilidade para exposição cirúrgica do quadrante anterossuperior em relação ao quadrante anteroinferior / INTRODUCTION: The expansion of the indication criteria for cochlear implant surgery and the benefits of preserving residual hearing postoperatively have stimulated the development of atraumatic surgeries. Minimizing the intracochlear traumas during the electrodes insertion is a critical step for this aim. The objective of this study is to assess whether there is a difference in intracochlear trauma when the cochlear implant electrode array is inserted through the anterior-superior or anterior-inferior quadrants of the round window membrane. METHODS: Twenty-five fresh human temporal bones were submitted to standard tympanomastoidectomy. After adequate exposure of the round window membrane, in half of the bones the cochlear implant electrode array was inserted via anterior-superior quadrant of round window membrane and in the other half via anterior-inferior quadrant. The temporal bones were dehydrated and embedded in epoxy with the electrodes array in situ. The specimens were serially polished, stained and viewed through a stereomicroscope to assess the intracochlear trauma caused by insertion of the electrode array. Resulting images were documented. RESULTS: In thirteen temporal bones the cochlear implant electrode array was inserted via anterior-superior quadrant of round window membrane and in twelve bones via anterior-inferior quadrant. Three hundred and seventy two surfaces were obtained. Histological examinations revealed varying degrees of damage to the intracohlear structures. The results showed that the insertion of the electrode array via anterior-superior or anterior-inferior quadrant lead to the same frequency of intracochlear trauma. CONCLUSIONS: The presence of intracochlear trauma and severity of traumas regarding the insertion of cochlear implant electrode array via anterior-superior and via anterior-inferior quadrant of the round window membrane showed no statistically significant difference. However, it was observed that surgical exposure of anterior-superior quadrant was easier than surgical exposure of anterior-inferior quadrant

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-08-28T16:30:59Z No. of bitstreams: 1 ILZA MARIA DO NASCIMENTO BRASILEIRO - TESE PPGEP 2006..pdf: 2336923 bytes, checksum: 7428c7728ba45c4c9d6d5bc534fc602b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-28T16:30:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ILZA MARIA DO NASCIMENTO BRASILEIRO - TESE PPGEP 2006..pdf: 2336923 bytes, checksum: 7428c7728ba45c4c9d6d5bc534fc602b (MD5) Previous issue date: 2006-07-07 / A presença de água associada ao petróleo provoca uma série de problemas nas etapas de produção, transporte e refino. Na produção e transporte os maiores inconvenientes está ligada à necessidade de superdimensionamento das instalações de coleta, armazenamento e transferência, incluindo bombas, linhas de tubulações, tanques, etc, além do maior consumo de energia e segurança operacional. Em virtude de sua composição (material em suspensão, microrganismos, sais e gases dissolvidos) a água de produção pode sofrer variações de temperatura e pressão, provocar problemas de corrosão e/ou incrustação, causando danos às tubulações, equipamentos e acessórios (válvulas, instrumentos, etc.), podendo redundar em acidentes humanos e/ou ambientais. No processo de extração e refinação do petróleo, por exemplo, o efluente gerado apresenta concentrações elevadas de sulfetos, N-amoniacal, fenóis, óleos e graxas. Todos estes são compostos altamente nocivos ao meio ambiente e necessitam de tratamento antes do descarte para se enquadrarem às normas ambientais e com isso não causar danos ao meio ambiente. Os processos eletroquímicos possuem um grande potencial no tratamento de efluentes devido ao reduzido tempo de tratamento, pequena área de instalação quando comparada aos processos convencionais, além da possibilidade de serem associadas a outros processos no pré ou pós-tratamento de efluentes e não exigem, de maneira geral, insumos químicos. O principal objetivo de este trabalho é à aplicação da tecnologia eletroquímica na oxidação de poluentes advindos do processo de produção/refino da indústria de petróleo, para este propósito foi estudado e desenvolvido um reator que possa funcionar com eficiência no processo de eletroxidação. Além disto, o trabalho aborda o estudo da incrustação nos eletrodos, a mesma que causa diminuição considerável no rendimento do processo. O reator utilizado em este estudo foi um reator eletro número total de experimentos e consequentemente diminuir os custos operacionais do estudo em questão. Foram analisados os seguintes parâmetros dependentes: salinidade (mg/L), potencial elétrico (V), vazão volumétrica (l/h) e intervalo de eletrólise (h). Como indicadores da eficiência do tratamento eletroquímico foram analisados os seguintes parâmetros independentes: percentual de remoção de sulfeto, N-amoniacal, fenol e índice de incrustação relativo. Após a análise de todos os resultados feitos com o efluente sintético, puderam-se estabelecer as condições limites para os parâmetros (dependentes) a serem estudados no processamento com o efluente real do Pólo Industrial de Guamaré/RN e que apresentaram os melhores resultados. As melhores condições operacionais para as variáveis de entrada foram: vazão volumétrica de 380 l/h, potencial elétrico de 4 V e intervalo de eletrolise de 0,29 horas. O percentual de remoção de sulfeto foi avaliado na forma de perfil de concentração, e conforme o esperado, a remoção foi em torno de 100 %. A remoção do fenol foi em torno de 100 %, para o tempo total de eletrólise, que foi de 2 horas. Com a finalidade de avaliarmos o nível de incrustação nos eletrodos que também foi um dos objetivos de nossa pesquisa, foram realizadas análises físico-quimicas de alcalinidade e dureza em CaCO3, índice de incrustação por cronoamperometria e microscopia eletrônica de varredura dos eletrodos. / The presence of water associated to the oil provokes a series of problems in the production, transport and refining stages. In the transport and production stages the greatest inconvenient are the necessity of supersizing the collection of installations, storage and oil/water transfer. Here are included pumps, tubings, tanks, etc., beyond the biggest energy consumption and operational security. In virtue of its composition (suspended material, microorganism, salts and dissolved gases). The water production may suffer temperature and pressure variation, to provoke corrosion and/or incrustation problems, causing damages to the tubings, equipment and accessories (valves, instruments, etc.) being able to result in human and/or environmental damages. In the extraction and refinement of oil process, for example, the generated effluent presents high concentration of sulphide, N-ammoniacal, phenols, oil and greases. All these compounds are highly harmful to the environment and need treatment before the discharging in order to fit itself to environmental norms and did not cause damages to the environment. The electrochemical processes possess a great potential in effluents treatment due to the reduced time of treatment, small area of installation when compared to the conventional processes beyond the possibility to be associates to other processes such as before and posttreatment effluent, and they do not demand, in general way chemical reagents. The main objective of the present work is the application of the electrochemical technology in the oxidation of pollutants coming from the production/refining process of oil industry, for this purpose, was studied and developed an electrochemical reactor that can operate with efficiency in the electro-oxidation process. Moreover, the work approaches the study of the incrustation in the electrodes, which the same which causes the greatest decreasing in the electro-oxidation process efficiency. The reactor used in this study was following dependent parameters had been analyzed: salinity (mg/L), electric potential (V), volumetric flow rate (l/h) and electrolysis time (h). As efficiency indicators the following independent parameters had been analyzed: sulphide removal, N-ammoniacal and phenol percentage and relative index of incrustation. After analysis of all results mode with the synthetic effluent had been able to be established the conditions limits for the parameters (dependents) to be studied in the processing with the real effluent of the Industrial GuamaréPolo/RN and that they had presented the best results. The best operational conditions for the entrance variables had been: volumetric flow rate of 380 l/h, electric potential of 4 V and electrolysis time of 0,29 h. The sulphide removal percentage was evaluated in the form of concentration profile, and according to the expectation the removal was around 100 %. The phenol removal was around 100%, for the total electrolysis time that was of 2 hours. With this purpose of evaluating the incrustation level in the electrodes that also was one of the aims of our research, was carried out physical-chemistry analysis of alkalinity and hardness in CaCO3, incrustation index for chronoamperometric technique and scanning electronic microscopy of the electrodes.

Cette thèse présente un système bioélectronique prometteur, l’Hynet. Ce Réseau Hybride (vivant-artificiel) est conçu pour l’étude du comportement à long terme des cellules électrogénératrices, comme les neurones et les cellules betas, en deux aspects : l’individuel et en réseau. Il est basé sur une boucle fermée et sur la communication en temps réel entre la culture cellulaire et une unité artificielle (Matériel, Logiciel). Le premier Hynet utilise des Matrices d’électrodes (MEA) commerciales qui limitent les performances spatiotemporelles du Hynet. Une nouvelle Matrice d’électrodes intelligente (iMEA) est développée. Ce nouveau circuit intégré, analogique et mixte, fournit une interface à forte densité, à forte échelle et adaptative avec la culture. Le nouveau système améliore le traitement des données en temps réel et une acquisition faible bruit du signal extracellulaire. / This thesis presents a promising new bioelectronics system, the Hynet. The Hynet is a Hybrid (living-artificial) Network, developed to study the long-term behavior of electrogenic cells (such as Neurons or Beta-cells), both individually and in a network. It is based on real-time closed-loop communication between a cell culture (bioware) and an artificial processing unit (hardware and software). In the first version of our Hynet, we use commercial Multielectrode Arrays (MEA) that limits its spatiotemporal performances. A new Intelligent Multielectrode Array (iMEA) is therefore developed. This new analog/mixed integrated circuit provides a large-scale, high-density, and adaptive interface with the Bioware, which improves the real-time data processing and the low-noise acquisition of the extracellular signal. / Esta dissertação de doutorado apresenta um sistema bioeletrônico auspicioso, o Hynet. Esta Rede Híbrida (viva e artificial), é concebida para o estudo do comportamento à longo prazo de células eletrogeneradoras (como neurônios ou células beta), em dois aspectos : individual e em redes. Ele é baseado na comunicação bidirecional, em laço fechado e em tempo real entre uma cultura celular (Bioware) e uma unidade artificial (Hardware ou Software). Um primeiro Hynet é apresentado, mas o uso de Matrizes de Eletrodos (MEA) comerciais limita a performance do sistema. Finalmente, uma nova Matriz de Eletrodos Inteligente (iMEA) é desenvolvida. Este novo circuito integrado fornece uma interface adaptativa, em alta densidade e grande escala, com o Bioware. O novo sistema melhora o processamento de dados em tempo real e a aquisição baixo ruído do sinal extracelular.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A Tomografia de Processos é uma importante ferramenta para diversos setores da indústria. Tal importância vem da necessidade de obter informações sobre determinada propriedade física em regiões de complicado acesso, por exemplo, o interior de um duto. A tomografia é uma ferramenta muito versátil, podendo ser adaptada para investigar diversas propriedades físicas. Entre as diversas modalidades tomográficas está a elétrica, conhecida como Tomografia de Impedância Elétrica (EIT). A EIT pode ainda ser dividida em duas partes: Tomografia de Resistência Elétrica (ERT) e Tomografia de Capacitância Elétrica (ECT). Enquanto a ERT é capaz de distinguir materiais condutivos de não-condutivos, a ECT é capaz de diferenciar dois materiais não-condutivos pela sua permissividade elétrica. A modalidade de tomografia elétrica possui vantagens como: baixo tempo de aquisição, baixo custo e não-radioatividade. Os principais desafios enfrentados na tomografia elétrica são: a dependência da trajetória do campo em relação ao meio (efeito de campo mole) e a pouca quantidade de eletrodos disponı́veis para medições devido às dimensões dos mesmos. Em decorrência do efeito de campo mole, a soma da contribuição individual de cada pixel em uma região é diferente da contribuição real da região, em outras palavras, é um problema não-linear. Devido a pequena quantidade de eletrodos, em geral 8 ou 12, reconstruir uma imagem com resolução prática é um problema mal-posto. Muitos métodos foram propostos para contornar essas dificuldades, grande parte se baseia em um modelo linearizado do sistema e na resolução de um problema inverso. Neste trabalho é proposto um método de reconstrução de imagens com representação esparsa, no qual busca-se reconstruir uma imagem composta de poucos elementos de uma base redundante. Esses elementos são aprendidos a partir de sinais de treinamento e usados como entrada para um modelo de ECT. As respostas, em capacitância, desse modelo formam uma matriz de sensibilidade redundante. Tal matriz pode ser interpretada como uma linearização por partes do problema direto. Para validação desse algoritmo foram realizados experimentos em escoamentos bifásicos ar-água. Os sinais de treinamento foram obtidos com o uso de um sensor de ECT em conjunto com um sensor wire-mesh capacitivo. Os resultados obtidos demonstram a capacidade do método proposto em reconstruir imagens a partir de 8 medições de capacitâncias. As imagens reconstruı́das apresentam melhores resultados, segundo diferentes métricas, quando comparados a outros métodos com representações esparsas. / Process Tomography is an important tool for many sectors of industry. Such importance comes from the necessity of obtaining knowledge of physical properties from hard reaching places, as the interior of a solid object or pipe. Tomography is a very versatile tool, it can be adapted for investigating different physical properties. Among the many tomographic modalities is the electrical, know as Electrical Impedance Tomography (EIT). The EIT can also be divided in two: Electrical Resistance Tomography (ERT) and Electrical Capacitance Tomography (ECT). While the ERT is capable of distinguishing conducting materials from non-conducting ones, the ECT is capable of distinguishing two non-conducting materials by their electrical permittivity. The electrical modality has advantages such as: low acquisition time, low cost and non-radioactive. The main challenges of electrical tomography are: dependency of the trajectory of the field in the medium (effect know as soft-field) and the low number of electrodes available for measurement due to their sizes. As a result of the soft-field effect, the sum of individual contributions of small discrete segments in a given region is different from the contribution of the entire region as one. In other words, the relation between the electrical property and the electrical measurements are non-linear. Due to the small number of measuring electrodes, commonly 8 or 12, reconstructing images with practical resolution is an ill-posed problem. In order to overcome these obstacles, many methods were proposed and the majority are based on the resolution of an inverse problem of a linear model. This work proposes a method of image reconstruction with sparse inducing regularization that seeks to obtain an image representation with only few elements of a redundant basis. The elements of this basis are obtained from training images and used as input of an ECT simulation. The output capacitances of the model make up the columns of a redundant sensitivity matrix. Such matrix can be viewed as a piecewise linearization of the direct problem. For validation purposes, experimental tests were conducted on two-phase flows (air-water). The training signals were obtained from an experiment with a capacitive wire-mesh sensor along with an ECT sensor. The results obtained show that the proposed method is capable of reconstructing images from a set of only 8 capacitance measurements. The reconstructed images show better results, according to different metrics, when compared to other methods that also use sparse representations.

Introdução: O acesso pela via da fossa craniana média para colocação do implante coclear provou ser uma alternativa valiosa em pacientes com otite média crônica e cavidades de mastoidectomia instáveis, cócleas parcialmente ossificadas e em alguns casos de displasia do ouvido interno. Até hoje não existem pesquisas que descrevam se a inserção do feixe de eletrodos pela via da fossa média pode ser feita com um mínimo de traumatismo intracoclear, comparável ao observado nas inserções pela janela redonda. Objetivo: Avaliar o trauma intracoclear com dois modelos distintos de implante quando o feixe de eletrodos é inserido por cocleostomia na fossa craniana média em ossos temporais. Método: 20 ossos temporais retirados antes de 24 horas pós-óbito, foram implantados através do local da cocleostomia no giro basal da cóclea identificado no assoalho da fossa cerebral média. Dez peças receberam um implante reto e dez um pré-curvado, e foram fixadas em resina epóxi. Foi realizada tomografia computadorizada para determinar a colocação adequada do feixe eletrodos, profundidade de inserção e a distância entre a janela redonda e a cocleostomia. Por último, as peças foram polidas em série, tingidas e visualizadas por estereomicroscópio para avaliar a posição do feixe e trauma intracoclear. Resultados: A tomografia mostrou um posicionamento intracoclear do feixe de eletrodos nas 20 peças. No grupo dos implantes retos a média de eletrodos inserido foi 12,3 (10 a 14) e dos pré-curvados 15,1 (14 a 16) com uma diferença significativa (U=78, p=0,0001). A mediana de profundidade de inserção foi maior para o eletrodo pré-curvado (14,5mm) que para o reto (12,5mm) com diferenças estatisticamente significativas (U = 66, p = 0,021). Só uma das 20 inserções foi atraumática e 70% tiveram graus de trauma altos (grau 3 ou 4). Não foram observadas diferenças significativas do grau de trauma entre os dois tipos de feixes nem quando as inserções foram no sentido da janela redonda, comparado com o sentido do giro médio. Conclusões: A técnica cirúrgica utilizada permitiu a inserção do feixe de eletrodos na cóclea em todas as peças, porém sem garantir uma inserção na escala timpânica e com alto risco de trauma nas microestruturas da cóclea / Introduction: In recent years, a middle fossa approach has been described for the insertion of cochlear implants, and it proved to be a reliable alternative for implantation in patients with chronic supurative otitis media, unstable mastoid cavities with recurrent otorrhea, partially ossified cochlea and in some cases of inner ear dysplasia. Until now, no research has been done to describe if this approach allows for anatomic preservation and non-traumatic insertions comparable to those through the round window. Objective: To evaluate cochlear trauma when the cochlear implant electrode is inserted through a middle fossa approach by means of histologic and imaging studies in temporal bones. Methods: 20 temporal bones retrieved before 24 hours after death were implanted through a middle cranial fossa cochleostomy in the basal turn of the cochlea. Ten received a straight electrode and 10 a perimodiolar electrode. After reducing the bone size with preservation of the inner ear structures, the temporal bones were fixed, dehydrated and embedded in an epoxy resin. CT scans were performed to determine if an adequate direction of insertion was attained, the depth of insertion and the distance between the cochleostomy and the round window. At last, the samples were polished by micro-grinding technique and microscopically visualized to evaluate intracochlear trauma. Results: The CT-scan showed an adequate intracoclear position of the electrode in all the samples. In the straight electrode group the average number of inserted electrodes was 12.3 (10 to 14) against 15.1 (14- 16) for the perimodiolar (U=78, p=0.0001). The median depth of insertion was significantly larger for the perimodiolar electrode group (14.4mm vs. 12.5mm U=66, p = 0.021). Only one atraumatic insertion was achieved and 70% of the samples had important trauma (grades 3 and 4). No differences were identified for the trauma grades between the two groups of electrodes. Also, there were no differences in trauma if the cochlear implants were inserted in the direction of the basal turn of the cochlea or in the direction of the middle and apical turns. Conclusions: The surgical technique that was used allowed for a proper intracochlear insertion of the electrodes in all 20 temporal bones but it does not guarantee a correct scala tympani position and carries high trauma risk for the intracochlear microstructures

Introdução: O acesso pela via da fossa craniana média para colocação do implante coclear provou ser uma alternativa valiosa em pacientes com otite média crônica e cavidades de mastoidectomia instáveis, cócleas parcialmente ossificadas e em alguns casos de displasia do ouvido interno. Até hoje não existem pesquisas que descrevam se a inserção do feixe de eletrodos pela via da fossa média pode ser feita com um mínimo de traumatismo intracoclear, comparável ao observado nas inserções pela janela redonda. Objetivo: Avaliar o trauma intracoclear com dois modelos distintos de implante quando o feixe de eletrodos é inserido por cocleostomia na fossa craniana média em ossos temporais. Método: 20 ossos temporais retirados antes de 24 horas pós-óbito, foram implantados através do local da cocleostomia no giro basal da cóclea identificado no assoalho da fossa cerebral média. Dez peças receberam um implante reto e dez um pré-curvado, e foram fixadas em resina epóxi. Foi realizada tomografia computadorizada para determinar a colocação adequada do feixe eletrodos, profundidade de inserção e a distância entre a janela redonda e a cocleostomia. Por último, as peças foram polidas em série, tingidas e visualizadas por estereomicroscópio para avaliar a posição do feixe e trauma intracoclear. Resultados: A tomografia mostrou um posicionamento intracoclear do feixe de eletrodos nas 20 peças. No grupo dos implantes retos a média de eletrodos inserido foi 12,3 (10 a 14) e dos pré-curvados 15,1 (14 a 16) com uma diferença significativa (U=78, p=0,0001). A mediana de profundidade de inserção foi maior para o eletrodo pré-curvado (14,5mm) que para o reto (12,5mm) com diferenças estatisticamente significativas (U = 66, p = 0,021). Só uma das 20 inserções foi atraumática e 70% tiveram graus de trauma altos (grau 3 ou 4). Não foram observadas diferenças significativas do grau de trauma entre os dois tipos de feixes nem quando as inserções foram no sentido da janela redonda, comparado com o sentido do giro médio. Conclusões: A técnica cirúrgica utilizada permitiu a inserção do feixe de eletrodos na cóclea em todas as peças, porém sem garantir uma inserção na escala timpânica e com alto risco de trauma nas microestruturas da cóclea / Introduction: In recent years, a middle fossa approach has been described for the insertion of cochlear implants, and it proved to be a reliable alternative for implantation in patients with chronic supurative otitis media, unstable mastoid cavities with recurrent otorrhea, partially ossified cochlea and in some cases of inner ear dysplasia. Until now, no research has been done to describe if this approach allows for anatomic preservation and non-traumatic insertions comparable to those through the round window. Objective: To evaluate cochlear trauma when the cochlear implant electrode is inserted through a middle fossa approach by means of histologic and imaging studies in temporal bones. Methods: 20 temporal bones retrieved before 24 hours after death were implanted through a middle cranial fossa cochleostomy in the basal turn of the cochlea. Ten received a straight electrode and 10 a perimodiolar electrode. After reducing the bone size with preservation of the inner ear structures, the temporal bones were fixed, dehydrated and embedded in an epoxy resin. CT scans were performed to determine if an adequate direction of insertion was attained, the depth of insertion and the distance between the cochleostomy and the round window. At last, the samples were polished by micro-grinding technique and microscopically visualized to evaluate intracochlear trauma. Results: The CT-scan showed an adequate intracoclear position of the electrode in all the samples. In the straight electrode group the average number of inserted electrodes was 12.3 (10 to 14) against 15.1 (14- 16) for the perimodiolar (U=78, p=0.0001). The median depth of insertion was significantly larger for the perimodiolar electrode group (14.4mm vs. 12.5mm U=66, p = 0.021). Only one atraumatic insertion was achieved and 70% of the samples had important trauma (grades 3 and 4). No differences were identified for the trauma grades between the two groups of electrodes. Also, there were no differences in trauma if the cochlear implants were inserted in the direction of the basal turn of the cochlea or in the direction of the middle and apical turns. Conclusions: The surgical technique that was used allowed for a proper intracochlear insertion of the electrodes in all 20 temporal bones but it does not guarantee a correct scala tympani position and carries high trauma risk for the intracochlear microstructures