Introdução: A disfunção respiratória é uma das complicações de maior prevalência no período pós-operatório de pacientes submetidos à cirurgia de revascularização do miocárdio (RM) com circulação extracorpórea (CEC), mesmo na ausência de doença pulmonar prévia1. Por meio de tomografia computadorizada, foram investigadas as alterações pulmonares pósoperatórias e o seu impacto na oxigenação. Métodos: vinte pacientes não hipoxêmicos em programação de cirurgia eletiva de revascularização do miocárdio com CEC foram estudados. Medidas hemodinâmicas, e amostras sanguíneas seriadas foram obtidas antes da cirurgia, após a intubação orotraqueal, após a CEC, na UTI, 12h, 24h e 48h após a cirurgia. Tomografias volumétricas pré e pós-operatórias foram adquiridas em condições de apneia após uma expiração espontânea. Os dados foram analisados usando teste de t Student; o comportamento temporal dos dados hemodinâmicos e outras variáveis fisiológicas foi analisado ao longo do tempo, usando análise de variância de uma via para repetidas medidas, seguido pelo teste de Student-Neumann-Keuls, quando necessário.Resultados: a relação PaO2/FiO2 diminuiu de forma significativa após a indução da anestesia, atingindo o seu nadir após a saída de CEC. Comparando-se com a TC pré-operatória, foi observada uma redução de 31% no volume de gás pulmonar (p<0,001), ao passo que foi observado um aumento do volume de tecido de 19% (p<0,001). A área não aerada dos pulmões aumentou de 253 97 g(p < 0.001), de 3 % a 27 %, após a cirurgia; e a área pobremente aerada pulmonar apresentou aumento de 72 68 g (p < 0.001), de 24 % to 27 %, enquanto a área normalmente aerada pulmonar reduziu de 147 119 g (p < 0.001), que representa 72 % to 46%. Não foram observadas correlações entre a relação PO2/FIO2 ou na fração de shunt nas primeiras 24 horas pós-operatórias Conclusões: A estrutura pulmonar está profundamente modificada após a cirurgia de RM com CEC. Associadas a outros fatores, essas alterações são responsáveis pela ocorrência de hipoxemia resultantes de atelectasias / Introduction: Hypoxemia is a frequent complication after coronary artery bypass graft (CABG) with cardiopulmonary bypass (CPB), usually attributed to atelectasis. Using computed tomography (CT), we investigated pulmonary alterations postoperatively and its impact on oxygenation. Methods: Twenty non-hypoxemic patients with normal cardiac function scheduled to CABG under CPB were studied. Hemodynamic measurements and blood samples were obtained before surgery, after intubation, after CPB, at ICU admission, 12h, 24h and 48h after surgery. Pre and postoperative volumetric thoracic CT scans were acquired in apnea conditions after a spontaneous expiration. Data was analyzed using paired Student t test and two-way repeated measures analysis of variance followed by SNK test when indicated. Results: PaO2/FiO2 ratio was significantly reduced after anesthesia induction, reaching its nadir after CPB and partially ameliorating 12h after surgery. Compared to preoperative CT, there was a postoperative 31 % reduction in pulmonary gas volume (p < 0.001) while tissue volume increased by 19 % (p < 0.001). Non-aerated lung increased by 253 97 g(p < 0.001), from 3 % to 27 %, after surgery and poorly-aerated lung by 72 68 g (p < 0.001), from 24 % to 27 % while normally-aerated lung was reduced by 147 119 g (p < 0.001), from 72 % to 46 %. No correlations were observed between PaO2/FiO2 ratio or shunt fraction at 24 h postoperatively and postoperative lung alterations. Conclusions: Lung structure is profoundly modified after CABG with CPB. Taken together, these multiple alterations occurring in the lungs are responsible for postoperative hypoxemia instead of atelectasis alone

Introdução: A disfunção respiratória é uma das complicações de maior prevalência no período pós-operatório de pacientes submetidos à cirurgia de revascularização do miocárdio (RM) com circulação extracorpórea (CEC), mesmo na ausência de doença pulmonar prévia1. Por meio de tomografia computadorizada, foram investigadas as alterações pulmonares pósoperatórias e o seu impacto na oxigenação. Métodos: vinte pacientes não hipoxêmicos em programação de cirurgia eletiva de revascularização do miocárdio com CEC foram estudados. Medidas hemodinâmicas, e amostras sanguíneas seriadas foram obtidas antes da cirurgia, após a intubação orotraqueal, após a CEC, na UTI, 12h, 24h e 48h após a cirurgia. Tomografias volumétricas pré e pós-operatórias foram adquiridas em condições de apneia após uma expiração espontânea. Os dados foram analisados usando teste de t Student; o comportamento temporal dos dados hemodinâmicos e outras variáveis fisiológicas foi analisado ao longo do tempo, usando análise de variância de uma via para repetidas medidas, seguido pelo teste de Student-Neumann-Keuls, quando necessário.Resultados: a relação PaO2/FiO2 diminuiu de forma significativa após a indução da anestesia, atingindo o seu nadir após a saída de CEC. Comparando-se com a TC pré-operatória, foi observada uma redução de 31% no volume de gás pulmonar (p<0,001), ao passo que foi observado um aumento do volume de tecido de 19% (p<0,001). A área não aerada dos pulmões aumentou de 253 97 g(p < 0.001), de 3 % a 27 %, após a cirurgia; e a área pobremente aerada pulmonar apresentou aumento de 72 68 g (p < 0.001), de 24 % to 27 %, enquanto a área normalmente aerada pulmonar reduziu de 147 119 g (p < 0.001), que representa 72 % to 46%. Não foram observadas correlações entre a relação PO2/FIO2 ou na fração de shunt nas primeiras 24 horas pós-operatórias Conclusões: A estrutura pulmonar está profundamente modificada após a cirurgia de RM com CEC. Associadas a outros fatores, essas alterações são responsáveis pela ocorrência de hipoxemia resultantes de atelectasias / Introduction: Hypoxemia is a frequent complication after coronary artery bypass graft (CABG) with cardiopulmonary bypass (CPB), usually attributed to atelectasis. Using computed tomography (CT), we investigated pulmonary alterations postoperatively and its impact on oxygenation. Methods: Twenty non-hypoxemic patients with normal cardiac function scheduled to CABG under CPB were studied. Hemodynamic measurements and blood samples were obtained before surgery, after intubation, after CPB, at ICU admission, 12h, 24h and 48h after surgery. Pre and postoperative volumetric thoracic CT scans were acquired in apnea conditions after a spontaneous expiration. Data was analyzed using paired Student t test and two-way repeated measures analysis of variance followed by SNK test when indicated. Results: PaO2/FiO2 ratio was significantly reduced after anesthesia induction, reaching its nadir after CPB and partially ameliorating 12h after surgery. Compared to preoperative CT, there was a postoperative 31 % reduction in pulmonary gas volume (p < 0.001) while tissue volume increased by 19 % (p < 0.001). Non-aerated lung increased by 253 97 g(p < 0.001), from 3 % to 27 %, after surgery and poorly-aerated lung by 72 68 g (p < 0.001), from 24 % to 27 % while normally-aerated lung was reduced by 147 119 g (p < 0.001), from 72 % to 46 %. No correlations were observed between PaO2/FiO2 ratio or shunt fraction at 24 h postoperatively and postoperative lung alterations. Conclusions: Lung structure is profoundly modified after CABG with CPB. Taken together, these multiple alterations occurring in the lungs are responsible for postoperative hypoxemia instead of atelectasis alone

Made available in DSpace on 2014-07-29T16:02:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Superficies helicoidais.pdf: 906474 bytes, checksum: 1d89336393ea70fe9a7948ddebe670f9 (MD5) Previous issue date: 2012-05-31 / In this work, based in [2] and [6] we studies helicoidal surfaces of the Euclidean space and Minkowski space R31 with prescribed Gaussian or mean curvature given by smooth functions. In the Minkowski space we consider three especial kinds of helicoidal surfaces, corresponding to the space-like, time-like or light-like axes of revolution and show some geometric meanings of the helicoidal surfaces of the space-like type. We also define certain solinoid (tubular) surfaces around a hyperbolic helix in R31and we study some of their geometric properties. / Neste trabalho, baseado nos artigos [2] e [6] estudamos superfícies helicoidais no Espaço Euclidiano e no Espaço de Minkowski R31 com curvatura média ou Gaussiana dada por funções diferenciáveis. No Espaço de Minkowski R31 , consideramos três tipos especiais de superfícies helicoidais, correspondendo aos eixos de revolução space-like, time-like ou light-like e apresentamos alguns significados geométricos de superfícies helicoidais do tipo space-like. Também definimos superfícies (tubulares) solenóides em torno de uma hélice hiperbólica em R31 e estudamos algumas de suas propriedades geométricas.

É apresentada uma aproximação para controle simultâneo de força e posição para garras antropomórficas, a fim de se obter uma manipulação segura de objetos e ferramentas. Para que a aproximação seja satisfatória, deve-se levar em consideração a variação da força e da posição no tempo, a geometria da garra, as características de rigidez, a geometria do objeto, as possibilidades e tipos de contato. A análise cinestática do sistema garra-objeto, é feita com o auxílio da Teoria Helicoidal. Esta teoria permite análises e representações de problemas complexos do espaço dimensional igual a seis, no espaço Euclidiano tridimensional. Isso é possível pois esta teoria foi desenvolvida utilizando as coordenadas de Plücker, que descrevem uma reta com seis informações. Essa abordagem traz vantagens quando comparada a métodos tradicionais e torna possível a obtenção de um controlador que considera a influência de cada dedo no processo da pega. No caso de robôs trabalhando de forma cooperativa, e no sistema de pega e manipulação de objetos, a mesma abordagem pode ser utilizada. / This work presents a simultaneous force and position control approach - a kinestatic controller -, applied to the manipulation of objects and tools using an anthropomorphic gripper. To approximate in a efficient way, the functions accomplished by a human hand, the controller should be conceived taking into consideration: the time-variable information of space and forces, the gripper geometry, the gripper elastic characteristics, the object geometry and the intermittent contacts possibilities. To take the gripper and object characteristics into consideration the screw theory was employed. The screw theory allows the analysis in the three-dimensional Euclidean space of six-dimensional complex problems. This is possible since the theory was based on Plücker coordinates, which are used to describe lines in space using six inputs. This theory provides severaI advantages when compared to anothers traditional methods. Using this theory it is possible to construct a controller that takes in account the fingers or robots (when it works cooperatively) influences in the grasping and manipulating processes.

É apresentada uma aproximação para controle simultâneo de força e posição para garras antropomórficas, a fim de se obter uma manipulação segura de objetos e ferramentas. Para que a aproximação seja satisfatória, deve-se levar em consideração a variação da força e da posição no tempo, a geometria da garra, as características de rigidez, a geometria do objeto, as possibilidades e tipos de contato. A análise cinestática do sistema garra-objeto, é feita com o auxílio da Teoria Helicoidal. Esta teoria permite análises e representações de problemas complexos do espaço dimensional igual a seis, no espaço Euclidiano tridimensional. Isso é possível pois esta teoria foi desenvolvida utilizando as coordenadas de Plücker, que descrevem uma reta com seis informações. Essa abordagem traz vantagens quando comparada a métodos tradicionais e torna possível a obtenção de um controlador que considera a influência de cada dedo no processo da pega. No caso de robôs trabalhando de forma cooperativa, e no sistema de pega e manipulação de objetos, a mesma abordagem pode ser utilizada. / This work presents a simultaneous force and position control approach - a kinestatic controller -, applied to the manipulation of objects and tools using an anthropomorphic gripper. To approximate in a efficient way, the functions accomplished by a human hand, the controller should be conceived taking into consideration: the time-variable information of space and forces, the gripper geometry, the gripper elastic characteristics, the object geometry and the intermittent contacts possibilities. To take the gripper and object characteristics into consideration the screw theory was employed. The screw theory allows the analysis in the three-dimensional Euclidean space of six-dimensional complex problems. This is possible since the theory was based on Plücker coordinates, which are used to describe lines in space using six inputs. This theory provides severaI advantages when compared to anothers traditional methods. Using this theory it is possible to construct a controller that takes in account the fingers or robots (when it works cooperatively) influences in the grasping and manipulating processes.

A semiflexible polymer confined to a spherical surface is used as a basic model for understanding DNA conformation in restricted space. By means of Monte Carlo simulation for a bead-rod chain generated on a spherical surface, we find an ordered helicoidal phase at sufficiently high surface density and determine the critical density of the isotropic-helicoidal phase transition for various persistence lengths. We verify that the excluded volume effect is the key factor to cause the helicoidal state. In addition to Monte Carlo simulations, we utilize the model of wormlike chain with Onsager's excluded volume interaction and examine the Landau expansion of the free energy involving both the orientational and spatial order parameters. We also analytically figure out the critical density and transition gap for various ratios of persistence lengths of the polymer chain and the radius of spherical surface. The results from both simulation and analysis are consistent with each other.

A semiflexible polymer confined to a spherical surface is used as a basic model for understanding DNA conformation in restricted space. By means of Monte Carlo simulation for a bead-rod chain generated on a spherical surface, we find an ordered helicoidal phase at sufficiently high surface density and determine the critical density of the isotropic-helicoidal phase transition for various persistence lengths. We verify that the excluded volume effect is the key factor to cause the helicoidal state. In addition to Monte Carlo simulations, we utilize the model of wormlike chain with Onsager's excluded volume interaction and examine the Landau expansion of the free energy involving both the orientational and spatial order parameters. We also analytically figure out the critical density and transition gap for various ratios of persistence lengths of the polymer chain and the radius of spherical surface. The results from both simulation and analysis are consistent with each other.

In nature, both fundamental and sophisticated ecological functionality alike are driven by the display or, conversely, the concealment of colour and visual contrast. Through scientific investigation, the evolutionary genius manifested in numerous light manipulating biological systems has provided many blueprints for innovative photonic devices and other smart materials. The development of innovative bioinspired materials that harness the optical properties exhibited by chiral structures, such as those found in certain Scarabaeidae, offer widespread potential. In this thesis, the species-specific circularly polarised optical behaviour corresponding to a variety of Scarabaeidae beetles is investigated. The helicoidal morphology giving rise to circularly polarised photonic properties is first described for several beetles displaying a narrowband colour appearance. A structural analysis of the native surface structures encountered in these species is presented alongside a discussion of their role in defining the species' optical characteristics. Experimental measurements of the circularly polarised scattering behaviour are presented and discussed with respect to the electron microscopy and surface morphology measurements comprising the structural analysis. Following this, the origins of the subtle differences in the metallic colour appearance of several broadband coleopteran structures are deciphered. The broadband response of these species is attributed to chirped configurations of the helicoidal lamellar structure, elucidated using electron microscopy. Results of this structural analysis are applied to theoretical simulations of the structures' electromagnetic response and consolidate experimental measurements of the circularly polarised reflectance. Rigorous experimental measurement demonstrated that the circularly polarised spectral response is relatively robust to small structural defects or `biological noise'. Building from this, the intraspecific colour variation displayed in the species Chrysina aurigans is a useful lens through which the nuances of the chirped multilayer structure are further examined. As a result, this work provides detailed insights into the fine-tuning of chirped biological photonic systems. Likewise, the topic of biological wave retarders is afforded significant attention, primarily with reference to the biological half-wave plate encountered in the cuticle structure of Chrysina resplendens. A rigorous analysis of the photonic system in C. resplendens is presented, leading to novel conclusions describing this system's opto-structural relationship. Additionally, this thesis reports, for the first time, the presence of a biological wave retarder in the cuticle structure of Chrysina cupreomarginata.

Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-10T13:17:17Z No. of bitstreams: 2 Tese Versão Final.pdf: 2634141 bytes, checksum: 3be0eec58e6affaff38af3b69dafd885 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-10T13:17:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese Versão Final.pdf: 2634141 bytes, checksum: 3be0eec58e6affaff38af3b69dafd885 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-02-03 / As ligas com memória de forma são materiais metálicos que exibem propriedades termoelásticas muito originais: Efeito da Memória de Forma e Pseudoelasticidade (superelasticidade e efeito tipo borracha). Estas ligas estão cada vez mais despertando interesse e reconhecimento nos últimos anos. Isto se deve a sua principal característica de retomar uma forma ou tamanho previamente definidos, quando submetidos a um ciclo térmico apropriado. O objetivo principal deste trabalho é o desenvolvimento de um modelo térmico e mecânico do comportamento de uma mola helicoidal de Ni-Ti com Efeito Memória de Forma (EMF) para ser empregada em um novo modelo de uma máquina de calor funcional. Esta máquina de calor é acionada por uma mola de Ni-Ti que funciona entre uma fonte quente (373 K) e uma fonte fria (273 K). Para obtenção da mola utilizou-se um arame de Ni-Ti de 2,2mm de diâmetro. Para esta mola de Ni-Ti obter o efeito memória de forma reversível foi necessário submetê-la a um treinamento, já que acontece quando a mudança de forma é promovida apenas pela variação de temperatura. Um projeto mecânico desta máquina foi construído para determinação das forças dissipativas geradas pela mola. Foram desenvolvidas as equações de calor e as equações da dinâmica que descrevem o comportamento da mola. Através das equações da dinâmica desenvolvidas pode-se determinar a massa mínima para o movimento da máquina, bem como a potência instantânea e média e o rendimento global. Pode-se verificar a funcionalidade da máquina através de uma relação do ângulo de inclinação da hélice e o coeficiente de atrito estático. Dentre os principais resultados foi observado que o rendimento global da máquina, comparado ao das máquinas desta categoria mostrou a viabilidade do projeto.

Na prática de fundações por estacas helicoidais submetidas a esforços de tração (também conhecidas como ancoragens helicoidais) frequentemente são observadas discrepâncias entre valores de capacidade de carga previstos por métodos teóricos e medidos em provas de carga. Entre outros fatores, estas diferenças ocorrem pelo fato de nenhum dos métodos teóricos existentes considerarem adequadamente o efeito da instalação no comportamento deste tipo de ancoragem. Durante a penetração por rotação das hélices da estaca/ancoragem no terreno, os parâmetros de resistência e de rigidez do solo penetrado, e as tensões radiais em torno da estaca são modificados. O nível de degradação do solo que suportará as cargas aplicadas na ancoragem é dependente do tipo e características do solo, e do número e geometria das hélices. Diante deste cenário de incertezas provenientes do efeito da instalação, duas distintas abordagens probabilísticas são apresentadas nesta dissertação. A primeira abordagem tem o intuito de verificar o efeito da variabilidade de distintas variáveis influentes no comportamento de ancoragens helicoidais. Para este fim, foi utilizado o método de expansão em Polinômio de Caos, baseado na modelagem numérica de ancoragens helicoidais em areia, calibrada com os resultados medidos em modelos testados em centrifuga. Foi verificado nesta parte o nível de influência de cada parâmetro de entrada do solo no comportamento carga x deslocamento da ancoragem. No segundo enfoque, foi proposto e avaliado um modelo probabilístico para simular a curva carga x deslocamento, obtida em provas de carga. Nesta parte, foi realizada uma análise de confiabilidade para verificação do estado limite de serviço de ancoragens helicoidais baseada em resultados de provas de carga executadas no Brasil. São também apresentadas nesta análise as incertezas provenientes da variabilidade do fator de torque utilizado na verificação da capacidade de carga durante a instalação da ancoragem. / Discrepancies between predicted and measured results of uplift capacity of helical piles (or helical anchors) have been commonly observed in the practical experience. Among other factors, these differences occur because the existing theoretical methods do not consider adequately the installation effect on the behavior of this type of anchor. During the anchor installation, the penetration by rotation of the helical plates into the ground modifies the soil strength and stiffness parameters, and the radial stresses around the pile. The degradation degree of the soil penetrated is dependent on the type and characteristics of the soil, and also on the number and geometry of helices. Against this background of uncertainty due to the installation effect, two different probabilistic approaches are presented in this dissertation. The first approach is used to verify the effect of the variability of different influential variables on the behavior of helical anchors. For this purpose, the probabilistic method named Sparse Polynomial Chaos Expansion was used, based on the numerical modeling of helical anchors in sand, calibrated with measured results obtained from reduced models tested in centrifuge. As a result, the level of influence of each soil input parameter on the anchor load-displacement behavior is presented. In the second approach, a probabilistic model to simulate the load-displacement curve obtained in load tests was proposed and evaluated. For this part, a reliability analysis was performed to check the serviceability limit state of helical anchors, based on the results of field load tests performed in Brazil. In addition, the uncertainties arising from the variability of the torque factor were evaluated. The torque factor is frequently used to verify the uplift capacity of helical anchors during installation.