Thèse en cotutelle : Université Laval, Québec, Canada et Université Félix-Houphouët-Boigny, Abidjan, Côte d'ivoire

O eletrocardiograma transMITe informações com relação à passagem do pulso elétrico pelo coração e, conseqüentemente, do funcionamento deste. Desde o início da sua utilização, possibilitada pelo trabalho de Willem Einthoven criando a primeira máquina capaz de medir o pulso elétrico de forma não invasiva e com sensibilidade forte o bastante para ser capaz de produzir um gráfico proveitoso, o eletrocardiograma é muito utilizado para avaliação clínica de pacientes. Entretanto a evolução das máquinas que o descrevem não foi muito além do que o elaborado por Einthoven no início do século 20. As máquinas capazes de captar o eletrocardiograma se tornaram menores (até portáteis para algumas aplicações), gráficos passaram a ser disponibilizados em telas de vídeo (ao invés das fitas de papel) e, como maior evolução, as máquinas que observam o eletrocardiograma passaram a conseguir captar a ocorrência de um ciclo cardíaco com alta confiabilidade e, atualmente, passaram a medir também o parâmetro ST com precisão deliMITada (necessitando ajuda do operador para ajuste em alguns casos). É baseado nestes fatos que esta dissertação procura estudar algoritmos matemáticos, de forma mais focada nos modelos do impulso elétrico durante os ciclos cardíacos, e avaliar suas capacidades de interpretar parâmetros do ciclo de ECG de forma precisa e rápida para que o médico tenha prontamente os dados necessários para realizar a avaliação clínica do paciente. Em primeira análise foram estudados os algoritmos para detecção do pulso de eletrocardiograma (detecção da onda R), em seguida feito o janelamento da curva de ECG a fim de separar os ciclos cardíacos. A partir deste ponto foram analisados os modelos matemáticos gerados por equações polinomiais, Transformada de Fourier e Transformada wavelet. E, com o intuito de filtrar ruídos e gerar derivações não medidas, foi implementado um filtro de kalman em um modelo vetorial do eletrocardiograma. Para avaliar os resultados obtidos foram utilizados requisitos de desempenho declarados pelo FDA norte americano e pela norma européia IEC60601-2-51. Essas análises foram feitas através da utilização dos algoritmos gerados nas curvas provindas do banco de dados do PhisioNet. O método polinomial não foi considerado interessante na medida em que não possibilita gerar uma equação para um ciclo cardíaco, mas sim várias equações (uma para cada ponto do ciclo). Os demais métodos apresentaram melhor eficiência na medida em que foram capazes de gerar parâmetros com significado físico e possibilitando melhor caracterização de pontos importantes da curva do eletrocardiograma. / The electrocardiogram gives information related to the passage of an electric pulse through the heart and, therefore, to his state function. Since the beginning of electrocardiogram utilization, thanks to the work of Willem Einthoven building the first machine capable of measuring the electric pulse non-invasively and with sensitivity enough to be able to provide a profitable graph, it is widely used for clinical evaluation of patients. However the evolution of the machines that describes the electrocardiogram hadn´t much more advances since the elaborated by Einthoven in the beginning of the 20th century. They become smaller (even portable for some applications), the graphs are now displayed in video screens (instead of the paper strip) and, taking place as the biggest evolutions, machines that observes the electrocardiogram became able to recognize a cardiac cycle with high reliability and, more recently, became able to measure the ST parameter with liMITed precision (it needs the help of the operator to set specific measuring points in some cases). It is based in these facts that this dissertation looks for analyzing mathematic algorithms, more specifically the mathematic models of the electric impulse during the cardiac cycles, and evaluate their capacities to expound ECG parameters in a fast and reliable way in order to the physician receive promptly the data needed for his clinical evaluation of the patient. For the first step were analyzed some algorithms for electrocardiogram pulse detection (detection of R wave), in the following step were done the windowing of the ECG wave in order to separate the cardiac cycles. In this step were analyzed the mathematic models generated by polynomial equations, Fourier Transform and Wavelet Transform. And, in order to filter noises and generate leads not measure, it was implemented a kalman´s filter at a vector model. To evaluate the obtained results were used the requirements of performance given by north-american FDA and by the European rule IEC60601-2-51. These evaluations were done by executing the generated algorithms in the waves supplied by the databank PhisioNet. The polynomial method weren´t considered interesting because it weren´t able to generate an equation for the cardiac cycle, but many equations (one for each point of the cycle). The other methods showed a better efficiency since they were capable of generate parameters with physical meaning and being able to do a better characterization of the important points of the electrocardiogram wave.

Tomografia por Coerência Óptica, ou simplesmente OCT (acrônimo do inglês: Optical Coherence Tomography), é uma técnica para geração de imagens de seções transversais de meios espalhadores ao comprimento de onda utilizado. A OCT é baseada em interferometria óptica e gera imagens comumente correlacionadas às imagens geradas exames histológicos com a vantagem de ser indolor, não invasiva e não utilizar radiação ionizante. Este estudo dividiu-se em dois objetivos distintos, um refere-se à aplicação de sinais interferométricos de autocorrelação para a formação de imagens de amostras com estruturas complexas. O segundo objetivo foi o estudo das estruturas denominadas de harmônicos e sua aplicação no aumento da resolução axial de um sistema OCT. Com relação à primeira parte, constatou-se que o sinal interferométrico de autocorrelação é muitas vezes ignorado ou descartado pela OCT tradicional. Análises mais profundas da teoria de interferometria, juntamente com alguns estudos anteriores, apontaram para a possibilidade de gerar imagens de maior complexidade morfológica utilizando o sinal de autocorrelação, com a vantagem de se utilizar um arranjo óptico mais simples e também possibilitar imagens estáticas de amostras em movimento axial. Para testar os benefícios e as limitações da técnica de autocorrelação (Au-OCT) foi montado em laboratório e foram realizadas imagens de amostras no repouso e em movimento e confrontadas com imagens geradas no sistema OCT convencional. O sistema de Au-OCT foi capaz de gerar imagens de estruturas diversas (dentes, filmes plásticos entre outros), e apesar de possuir uma qualidade de imagem inferior à OCT, ela apresentou vantagens quando a amostra sofre deslocamentos axiais. Já em relação as características harmônicas, que se apresentam em amostras de alta refletividade óptica como falsas estruturas em imagens OCT, todo um estudo para o entendimento do fenômeno foi desenvolvido. Demonstrou-se também a possibilidade de utilização dessas estruturas para aprimorar a resolução axial diferencial (entre estruturas da própria amostra) através de um estudo numérico e experimental. Para isso padrões dimensionais do tipo degrau foram mensurados e os resultados tratados de acordo com procedimentos metrológicos, mostrando que os harmônicos podem ser utilizados para promover o aumento de resolução axial de um fator de aproximadamente dois. Por fim uma análise crítica sobre os resultados e uma discussão sobre perspectivas dos temas abordados, foram realizada. / Optical Coherence Tomography also largely known as the acronym OCT, is a technique developed to generate transversal sections images of light scattering media. Based on optical interferometry, it provides images correlated to histological images with the advantages of being not invasive, painless besides and does not use ionizing radiation. This study was divided into two separate goals; one refers to the application of interferometric autocorrelation signals for forming images of samples with complex structures. The second objective was the study of structures called harmonics and its application in increasing the axial resolution of an OCT system. Regarding the first part, it was found that the interferometric autocorrelation signal is often ignored or discarded by traditional OCT. Further analysis of the theory of interferometry, along with some previous studies have pointed to the possibility of generating images of greater morphological complexity using the signal autocorrelation, with the advantage of using a simplest optical arrangement and also allow static images of samples in axial movement. To test the benefits and limitations of the autocorrelation technique (Au-OCT) a setup was assembled in and images of samples were performed at rest and in motion and compared with images generated in conventional OCT system. The system Au-OCT was able to generate images of several structures (teeth, plastic films etc.), and despite having a lower image quality to the OCT, it presented advantages when the sample undergoes axial motion. Regarding the harmonic characteristics that are present in samples of high optical reflectivity as false structures in OCT images, a whole study to the understanding of the phenomenon was developed. Also demonstrated the possibility of using these structures to enhance the differential axial resolution (structures between the sample itself) using a numerical and experimental study. Dimensional standards step height like were measured and results handled according to metrological procedures, showing that the harmonics can be used to promote the increase of axial resolution by a factor of about two. Finally a critical analysis of the results and a discussion of perspectives of the topics discussed were performed.

Objetivou-se com este trabalho avaliar a utilização da metodologia no infravermelho com Transformada de Fourier (ITF) na determinação do pH e ponto de congelamento (PC) no leite bovino. No primeiro estudo foram avaliados os efeitos das diferentes condições de conservação em amostras de leite para posterior análise do pH e do PC. Para tanto, foram coletadas, do tanque de 57 propriedades, amostras de três litros de leite. Cada amostra foi subdividida e transferida para 45 frascos de 40mL e distribuídas de acordo com a temperatura de armazenamento (-30C° - Congelado; 7°C - Resfriado; 25°C - Ambiente), idade da amostra (0, 3, 6 e 9dias) e níveis de adição de água (0, 2, 4 e 6%). Foram adicionadas pastilhas de bronopol (Microtabs®) aos 44 frascos, sendo que um foi mantido sem adição do conservante para tratamento controle. Os resultados obtidos, considerando as diferentes condições de conservação das amostras, e ainda, o efeito da adição do bronopol, foram avaliados por comparação de médias. As metodologias (referência e alternativa) foram correlacionadas em função da idade da amostra para o PC por análise de regressão linear. A sensibilidade e a especificidade foram calculadas para avaliação do desempenho do equipamento MilkoScanTM FT+ na detecção de água. A adição do bronopol não alterou as médias do pH, porém reduziu significativamente o PC. Para eliminação desse efeito, foram calculados fatores de correção para os resultados do PC nas duas metodologias empregadas nesse estudo. O aumento da temperatura de armazenamento reduziu significativamente as médias do pH e do PC em amostras com seis e nove dias de coleta. Não houve efeito significativo nas médias do pH e do PC com o aumento na idade da amostra a -30° e 7°C. As correlações entre as metodologias em função da idade da amostra para o PC foram altas e significativas. A sensibilidade e especificidade do equipamento MilkoScanTM FT+ na detecção de água, em relação ao crioscópio eletrônico, foram de 90,9% e de 86,8%, respectivamente. No segundo estudo, objetivou-se caracterizar a atual situação do ponto de congelamento (PC) em rebanhos brasileiros, e avaliar o efeito da lactose e da contagem bacteriana total (CBT) sobre os resultados do PC. Foram analisados 137.443 dados por meio de estatística descritiva e de análise da variância, para caracterizar a atual situação do PC e para avaliação dos efeitos da lactose e da CBT sobre o PC. A média e o respectivo desviopadrão do PC foi de -0,522 (0,011)°C, e, constatou-se que o percentual de amostras em conformidade com a Instrução Normativa nº 51 foi de 92,48%, enquanto que para amostras em não conformidade, com indicativo de adição de água ou de soluto, foi de 7,10% e 0,41% respectivamente. A lactose e a CBT influenciaram significativamente nos níveis do PC. / The objective of this study was to evaluate the use of the methodology Fourier Transform Infrared (FTIR) for determining the pH and freezing point (FP) in bovine milk. The first study evaluated the effects of different storage conditions on samples of milk for subsequent analysis of pH and the PC. For both, were collected from the tank of 57 properties, samples of three liters of milk. Each sample was divided and transferred to 45 vials of 40mL and distributed according to storage temperature (-30C°- Frozen, 7°C - Cold, 25°C - Environment), age of the sample (0, 3, 6 and 9 days) and levels of added water (0, 2, 4 and 6%). Tablets to bronopol (Microtabs®) were added to 44 bottles, of which one was maintained without addition of preservative for control treatment. The results, considering the different conditions of storage of samples, and the effect of adding bronopol were evaluated by comparison of means. The methods (reference and alternative) were correlated with age of the sample to the FP for linear regression analysis. The sensitivity and specificity were calculated to evaluate the performance of MilkoScanTM FT+ equipment for detecting water. The addition of bronopol did not alter the average pH, but significantly reduced the FP. To combat this effect, were calculated correction factors for the results of the PC in the two methodologies employed in this study. Increasing the temperature of storage significantly reduced the average pH and the FP samples with six and nine days of collection. There was no significant effect on mean pH and the PC with the increasing age of the sample at -30°C and 7°C. The correlations between the methods depending on the age of the sample for the FP were high and significant. The sensitivity and specificity of the equipment MilkoScanTM FT+ in the detection of water on the thermistor cryoscope were 90.9% and 86.8% respectively. While in the second study aimed to characterize the current state of the freezing point (FP) in Brazilian herds and Evaluated the effect of lactose and the total bacterial count (TBC) on the results of the FP. 137,443 data were analyzed using descriptive statistics and analysis of variance, to characterize the current state of the FP and to evaluated the effects of lactose and TBC on the FP. The mean and standard deviation of the FP was -0.522 (0.011)°C, and it was found that the percentage of samples in accordance with Normative Instruction nº 51 was 92.48%, while for samples not in accordance with an indication of added water and solute was 7.10% and 0.41% respectively. The lactose and TBC significantly influenced the levels of PC.

Tomografia por Coerência Óptica, ou simplesmente OCT (acrônimo do inglês: Optical Coherence Tomography), é uma técnica para geração de imagens de seções transversais de meios espalhadores ao comprimento de onda utilizado. A OCT é baseada em interferometria óptica e gera imagens comumente correlacionadas às imagens geradas exames histológicos com a vantagem de ser indolor, não invasiva e não utilizar radiação ionizante. Este estudo dividiu-se em dois objetivos distintos, um refere-se à aplicação de sinais interferométricos de autocorrelação para a formação de imagens de amostras com estruturas complexas. O segundo objetivo foi o estudo das estruturas denominadas de harmônicos e sua aplicação no aumento da resolução axial de um sistema OCT. Com relação à primeira parte, constatou-se que o sinal interferométrico de autocorrelação é muitas vezes ignorado ou descartado pela OCT tradicional. Análises mais profundas da teoria de interferometria, juntamente com alguns estudos anteriores, apontaram para a possibilidade de gerar imagens de maior complexidade morfológica utilizando o sinal de autocorrelação, com a vantagem de se utilizar um arranjo óptico mais simples e também possibilitar imagens estáticas de amostras em movimento axial. Para testar os benefícios e as limitações da técnica de autocorrelação (Au-OCT) foi montado em laboratório e foram realizadas imagens de amostras no repouso e em movimento e confrontadas com imagens geradas no sistema OCT convencional. O sistema de Au-OCT foi capaz de gerar imagens de estruturas diversas (dentes, filmes plásticos entre outros), e apesar de possuir uma qualidade de imagem inferior à OCT, ela apresentou vantagens quando a amostra sofre deslocamentos axiais. Já em relação as características harmônicas, que se apresentam em amostras de alta refletividade óptica como falsas estruturas em imagens OCT, todo um estudo para o entendimento do fenômeno foi desenvolvido. Demonstrou-se também a possibilidade de utilização dessas estruturas para aprimorar a resolução axial diferencial (entre estruturas da própria amostra) através de um estudo numérico e experimental. Para isso padrões dimensionais do tipo degrau foram mensurados e os resultados tratados de acordo com procedimentos metrológicos, mostrando que os harmônicos podem ser utilizados para promover o aumento de resolução axial de um fator de aproximadamente dois. Por fim uma análise crítica sobre os resultados e uma discussão sobre perspectivas dos temas abordados, foram realizada. / Optical Coherence Tomography also largely known as the acronym OCT, is a technique developed to generate transversal sections images of light scattering media. Based on optical interferometry, it provides images correlated to histological images with the advantages of being not invasive, painless besides and does not use ionizing radiation. This study was divided into two separate goals; one refers to the application of interferometric autocorrelation signals for forming images of samples with complex structures. The second objective was the study of structures called harmonics and its application in increasing the axial resolution of an OCT system. Regarding the first part, it was found that the interferometric autocorrelation signal is often ignored or discarded by traditional OCT. Further analysis of the theory of interferometry, along with some previous studies have pointed to the possibility of generating images of greater morphological complexity using the signal autocorrelation, with the advantage of using a simplest optical arrangement and also allow static images of samples in axial movement. To test the benefits and limitations of the autocorrelation technique (Au-OCT) a setup was assembled in and images of samples were performed at rest and in motion and compared with images generated in conventional OCT system. The system Au-OCT was able to generate images of several structures (teeth, plastic films etc.), and despite having a lower image quality to the OCT, it presented advantages when the sample undergoes axial motion. Regarding the harmonic characteristics that are present in samples of high optical reflectivity as false structures in OCT images, a whole study to the understanding of the phenomenon was developed. Also demonstrated the possibility of using these structures to enhance the differential axial resolution (structures between the sample itself) using a numerical and experimental study. Dimensional standards step height like were measured and results handled according to metrological procedures, showing that the harmonics can be used to promote the increase of axial resolution by a factor of about two. Finally a critical analysis of the results and a discussion of perspectives of the topics discussed were performed.

Se plantea la búsqueda de un algoritmo eficaz que corrija las oscilaciones por encima del 100% que aparecen por la superposición de las reflexiones internas en la transmitancia del sistema sustrato película delgada en la región del infrarrojo. Luego de corregir los espectros de transmitancia y encontrar la absorbancia, se probarán modelos (gaussianas y lorentzianas) que ajusten de manera óptima los picos de absorbancia correspondiente a los diferentes estados de vibración moleculares. Al tener los parámetros de los ajustes se podrá hacer el cálculo de número de enlaces, fracción de cristalinidad y el ancho de mediana altura. Finalmente se estudia la dependencia de estas constantes versus la temperatura de recocido y las relaciones que existen entre ellas. / Tesis

Thesis (M.App.Sc.) - Carleton University, 2006. / Includes bibliographical references (p. 99-102). Also available in electronic format on the Internet.

Thesis (B.A.)--Haverford College, Dept. of Computer Science, 2001. / Includes bibliographical references.

Orientador: Nelson Callegari Júnior / Banca: Ernesto Vieira Neto / Banca: Marta Cilene Gadotti / Resumo: O objetivo principal deste trabalho é mostrar a importância da Teoria da Transformada de Fourier Discreta como ferramenta nas análises de dados obtidos de simulações numéricas com modelos de Sistemas Dinâmicos em Mecânica Celeste. Mostraremos as principais motivações e justi cativas presentes no desenvolvimento das Transformada de Fourier contínua, discreta, e de algoritmos computacionais para Fast Fourier Transform. Esse desenvolvimento será aplicado na dinâmica de rotação de satélites naturais / Abstract: The main objective of this work is to show the importance of Discrete Fourier Transformation as a tool in the analyses of data obtained from numerical simulations of Dynamical Systems models in Celestial Mechanics. We will show the main motivations and justi- cations presented in development of continuous and discrete Fourier Transform, and computational algorithms to Fast Fourier Transform. We will apply these theoretical development in dynamics of rotation of naturals satellites / Mestre

Made available in DSpace on 2015-05-14T16:53:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-08-18Bitstream added on 2015-05-14T16:59:34Z : No. of bitstreams: 1 000829551.pdf: 3997285 bytes, checksum: 099e685288a956b7bfb783c39c93305e (MD5) / O objetivo principal deste trabalho é mostrar a importância da Teoria da Transformada de Fourier Discreta como ferramenta nas análises de dados obtidos de simulações numéricas com modelos de Sistemas Dinâmicos em Mecânica Celeste. Mostraremos as principais motivações e justi cativas presentes no desenvolvimento das Transformada de Fourier contínua, discreta, e de algoritmos computacionais para Fast Fourier Transform. Esse desenvolvimento será aplicado na dinâmica de rotação de satélites naturais / The main objective of this work is to show the importance of Discrete Fourier Transformation as a tool in the analyses of data obtained from numerical simulations of Dynamical Systems models in Celestial Mechanics. We will show the main motivations and justi- cations presented in development of continuous and discrete Fourier Transform, and computational algorithms to Fast Fourier Transform. We will apply these theoretical development in dynamics of rotation of naturals satellites