Neste trabalho estamos propondo diminuir o tamanho do ponto focal usando um colimador externo ao aparelho, no lado do catodo, mascarando assim, parte do ponto focal. Esta localização permite utilizar a região onde há maior intensidade de radiação por efeito \"heel\". Este método tem também a vantagem de diminuir o efeito Compton. As localizações do colimador foram encontradas por simulação computacional de acordo com o seguinte compromisso: maior faixa do filme com ponto focal reduzido sem comprometer a intensidade do feixe de radiação. A simulação computacional foi programada em linguagem pascal (Delphi) considerando que o ponto focal possui forma e distribuição de intensidade variadas. Os parâmetros para a simulação foram utilizados para a realização de um dispositivo experimental. As imagens obtidas com este dispositivo foram comparadas às imagens simuladas afim de comprovar a validade do modelo. / Throughout this work we intend to decrease the focal spot size putting an extemal collimator on the side of the cathode beneath the mammography device, this concealing part of the focal spot. This setting permits the use of the area where there is more radiation intensity by \"heel\" effect. This method has the advantage of decreasing the Compton effect too. The setting of the collimator were determined by computer simulation in the accordance in the following commitment: a larger band of the film and reduced focal spot size. These settings were determined without committing the radiation beam intensity. The computer simulation was programmed using pascal (Delphi) taking in a count that the focal spot has varied intensity distribution and geometry. The parameters applied for the simulation were used for the accomplishment of an experimental device. The images obtained with this device were compared to the simulate images so as to prove the validity of the model.

Este trabalho apresenta uma ferramenta computacional para a visualização de volumes anatômicos em procedimentos de morfometria de estruturas cerebrais, visando o auxílio computadorizado ao diagnóstico e avaliação clínica da epilepsia do lobo temporal. As estruturas de interesse são segmentadas manualmente corte a corte produzindo volumes que são segmentados de forma que os cortes estejam paralelos em x e y sendo isotrópicos em z. A visualização volumétrica é realizada utilizando o algoritmo Marching Cubes capaz de gerar polígonos para aproximar as superfícies do modelo gerando um volume 3D de alta resolução. O algoritmo oferece uma interface ao usuário para que ele interaja com os volumes reconstruídos a fim de detectar assimetrias laterais ou variações significativas em relação a padrões populacionais pré-estabelecidos ou em relação a volumes de exames anteriores.

Submitted by Suelen Reis (suziy.ellen@gmail.com) on 2013-05-08T16:09:26Z No. of bitstreams: 1 Maria Caroline_dissertacao.pdf: 3000863 bytes, checksum: 39550ba0de49ddaa7a9d9df1eda48983 (MD5) / Rejected by Alda Lima da Silva(sivalda@ufba.br), reason: Documento de Física on 2013-05-08T18:28:33Z (GMT) / Submitted by Suelen Reis (suziy.ellen@gmail.com) on 2013-05-09T16:49:27Z No. of bitstreams: 1 Maria Caroline_dissertacao.pdf: 3000863 bytes, checksum: 39550ba0de49ddaa7a9d9df1eda48983 (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Meirelles(rodrigomei@ufba.br) on 2013-05-09T17:10:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Maria Caroline_dissertacao.pdf: 3000863 bytes, checksum: 39550ba0de49ddaa7a9d9df1eda48983 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-05-09T17:10:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maria Caroline_dissertacao.pdf: 3000863 bytes, checksum: 39550ba0de49ddaa7a9d9df1eda48983 (MD5) Previous issue date: 2009 / Nos últimos anos, buscando melhorar os diagnósticos em imagens biomédicas, foram desenvolvidos diversos métodos de filtragem das imagens de forma a facilitar a detecção de padrões estruturais associados aos tumores. Por outro lado, a geometria fractal pode ser aplicada para descrever a hierarquia das irregularidades dos fenômenos naturais. As propriedades de um fractal podem ser caracterizadas por um conjunto de expoentes que descrevem um padrão no comportamento das flutuações. Esse conjunto de expoentes representa uma descrição mais completa da medida fractal e é definida como multifractal. Os parâmetros obtidos através da caracterização multifractal contêm informações que podem relacionar as propriedades observadas em diferentesescalas com os diferentes padrões de ocupação das células no tecido. Tais parâmetros oferecem, portanto, um aprofundamento na compreensão da dinâmica de formação de tais padrões. O objetivo geral desta dissertação é avaliar o formalismo multifractal como uma ferramenta útil para a caracterização de padrões espaciais de tumores hepáticos e até onde nos sabemos trata-se de um trabalho original no tema. Nele discutimos um refinamento sobre os métodos de caracterização de tumores embasados na teoria fractal de forma a considerar o espectro de dimensões fractais mediante uma análise multifractal. As imagens de tumores utilizadas foram consideradas como superfícies multi-afins. Foi feito um estudo de casos a partir de três amostras de exames médicos tomográficos com o objetivo de se testar o método na obtenção do grau de heterogeneidade das imagens. O método de cálculo do espectro multifractal foi validado de maneira a avaliar o efeito das diferentes resoluções nas imagens e os diferentes valores dos expoentes de rugosidade para o caso de superfícies monofractais. As características multifractais foram analisadas por duas abordagens. Primeiro em relação às imagens lesadas pelo tumor e segundo, pela comparação desses resultados com as imagens não atingidas pela lesão. Com esta análise pôde-se verificar que nos casos analisados as imagens apresentam um comportamento multifractal, o que indica um padrão de heterogeneidade maior do que se supunham os métodos fractais. / Salvador

Este trabalho apresenta uma ferramenta computacional para a visualização de volumes anatômicos em procedimentos de morfometria de estruturas cerebrais, visando o auxílio computadorizado ao diagnóstico e avaliação clínica da epilepsia do lobo temporal. As estruturas de interesse são segmentadas manualmente corte a corte produzindo volumes que são segmentados de forma que os cortes estejam paralelos em x e y sendo isotrópicos em z. A visualização volumétrica é realizada utilizando o algoritmo Marching Cubes capaz de gerar polígonos para aproximar as superfícies do modelo gerando um volume 3D de alta resolução. O algoritmo oferece uma interface ao usuário para que ele interaja com os volumes reconstruídos a fim de detectar assimetrias laterais ou variações significativas em relação a padrões populacionais pré-estabelecidos ou em relação a volumes de exames anteriores.

Neste trabalho estamos propondo diminuir o tamanho do ponto focal usando um colimador externo ao aparelho, no lado do catodo, mascarando assim, parte do ponto focal. Esta localização permite utilizar a região onde há maior intensidade de radiação por efeito \"heel\". Este método tem também a vantagem de diminuir o efeito Compton. As localizações do colimador foram encontradas por simulação computacional de acordo com o seguinte compromisso: maior faixa do filme com ponto focal reduzido sem comprometer a intensidade do feixe de radiação. A simulação computacional foi programada em linguagem pascal (Delphi) considerando que o ponto focal possui forma e distribuição de intensidade variadas. Os parâmetros para a simulação foram utilizados para a realização de um dispositivo experimental. As imagens obtidas com este dispositivo foram comparadas às imagens simuladas afim de comprovar a validade do modelo. / Throughout this work we intend to decrease the focal spot size putting an extemal collimator on the side of the cathode beneath the mammography device, this concealing part of the focal spot. This setting permits the use of the area where there is more radiation intensity by \"heel\" effect. This method has the advantage of decreasing the Compton effect too. The setting of the collimator were determined by computer simulation in the accordance in the following commitment: a larger band of the film and reduced focal spot size. These settings were determined without committing the radiation beam intensity. The computer simulation was programmed using pascal (Delphi) taking in a count that the focal spot has varied intensity distribution and geometry. The parameters applied for the simulation were used for the accomplishment of an experimental device. The images obtained with this device were compared to the simulate images so as to prove the validity of the model.

Orientador: João Antônio Pereira / Resumo: O uso de ferramentas computacionais atualmente está auxiliando o aprimoramento dos processos e procedimentos de análise e simulações em inúmeras áreas do conhecimento humano. A tomografia computadorizada (TC) é uma ferramenta de diagnóstico já consolidada na área médica e atualmente começa a ser utilizada como uma ferramenta para algo ainda mais inovador, a geração de modelos tridimensionais de órgãos ou estruturas ósseas do paciente para uso na criação de biomodelos e fabricação de próteses personalizadas. Biomodelos são cópias físicas das estruturas anatômicas de regiões ou orgãos do corpo humano utilizados para diagnóstico e planejamento cirúrgico. O uso de imagens tomográficas para geração de modelos 3D tem despertado um grande interesse na área médica e de bioengenharia. Além da criação do biomodelo é possível, com o uso das imagens, a geração de modelos computacionais representativos, possibilitando com isso, a realização de diversas simulações e análises biomecânicas da região ou órgão de interesse, visando a fabricação de próteses ou órteses personalizadas. Neste trabalho é apresentada uma metodologia para a geração de modelos matemáticos tridimensionais a partir de tomografias computadorizadas com o objetivo de estudar e analisar um implante personalizado da ATM (Articulação Temporomandibular), solicitado mecanicamente e fabricado em liga de titânio (Ti6Al4V) pelo processo de manufatura aditiva rápida do tipo DMLS (Sinterização Direta de Metais a Laser). Através do m... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The use of computational tools is currently helping to improve the processes and procedures of analysis and simulations in many areas of human knowledge. Computed tomography (CT) is a diagnostic tool already consolidated in the medical field and is now being used as a tool for something even more innovative, the generation of three-dimensional models of organs or bone structures of the patient for use in the creation of biomodels and Manufacture of customized prostheses. Biomodels are physical copies of the anatomical structures of regions or organs of the human body used for diagnosis and surgical planning. The use of tomographic images for generating 3D models has aroused great interest in the medical and bioengineering field. Besides the creation of the biomodel it is possible, through the use of the images, the generation of representative computational models, making possible the accomplishment of several simulations and biomechanical analyzes of the region or organ of interest, aiming at the manufacture of customized prostheses or orthoses. In this work is presented a methodology for the generation of three-dimensional mathematical models from CT scans in order to build, study and analyze a custom implant TMJ (Temporomandibular Joint), requested mechanically and made of titanium alloy (Ti6Al4V) by the prototyping process of type DMLS (Direct Metal Laser Sintering). Through the model created for the TMJ region, computational simulations of stresses and deformations were ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

A Tomografia de Impedância Elétrica (TIE) é uma técnica relativamente nova e que tem se mostrado bastante promissora na obtenção de imagens do interior de um corpo explorando as diferenças entre as propriedades elétricas (condutividade e permissividade) dos diferentes materiais que o constituem. A técnica se baseia na aplicação de um perfil de potencial elétrico ou de corrente elétrica no contorno da seção do corpo e na medição da resposta. A partir da relação entre os dados da excitação e da resposta, estima-se a distribuição de condutividade no interior do domínio, o que pode ser traduzido, computacionalmente, como uma imagem dessa seção. Apesar de promissora, a TIE ainda apresenta dificuldades, principalmente no que se refere à resolução da imagem e ao elevado tempo computacional necessário para sua reconstrução. A reconstrução de uma imagem na TIE é uma tarefa realizada em duas etapas: primeiro deve-se resolver o problema direto, que se resume na determinação dos potencias elétricos no interior do domínio e das respostas no contorno a partir dos dados da excitação; segundo, deve-se resolver o problema inverso, que é a determinação da condutividade dos pontos internos do domínio a partir da relação entre os dados de excitação e resposta no contorno. Dependendo do método utilizado para a resolução do problema inverso, deve-se resolver o problema direto iterativamente inúmeras vezes, onerando computacionalmente o processo. Esse trabalho se propõe a aplicar o Método dos Elementos de Contorno (MEC) como técnica de resolução numérica do problema direto. A vantagem é que o MEC requer apenas a discretização do contorno e não de todo o domínio, como ocorre com os outros métodos. Essa redução na dimensão do problema diminui consideravelmente o tamanho do sistema linear a ser resolvido a cada resolução do problema direto, o que pode reduzir satisfatoriamente o tempo computacional empregado na reconstrução de cada imagem. Para isso, foi implementado um programa em linguagem C que resolve o problema direto da TIE, especificamente para um domínio bidimensional, utilizando o MEC. O programa, a princípio, aceita formas genéricas de geometria do domínio e de condições de contorno. Foram realizados testes com domínios quadrado e circular e com diferentes tipos e valores para as condições de contorno. Os resultados obtidos foram comparados tanto com resultados analíticos como obtidos na literatura e foram bastante satisfatórios. / The Electrical Impedance Tomography (EIT) is a quite new technique and has proved to be promising in obtaining inner body images exploring the differences between electric qualities (conductivity and permissity) of different materials that constitute it. The technique is based on applying an electric potential profile or electric current on the boundary of the body section and by measuring the response. From the relation of data of excitement and response, the distribution of conductivity in the interior of the dominion is assessed, what may be translated, computationally, as an image of that section. Although being promising, the EIT still presents difficulties, especially regarding image definition and the long time taken to its reconstruction. A EIT image reconstruction is a task done in two phases: first, one must solve the direct problem which is basically the determination of electrical potentials in the interior of the dominion and the responses on the boundary from the excitation data; second, the inverse problem must be solved, which is the determination of conductivity of the inner points of the dominion from the relation between the excitation data and the response on the boundary. Depending on the method used to solve the inverse problem, the direct problem must be iterative solved countless times, burdening the process computationally. This work has the purpose of applying the Boundary Element Method (BEM) as numeric resolution technique of the direct problem. The advantage is that the BEM requires only the discretization of the boundary and not of the whole dominion, as it occurs with the other methods. This decrease in the problem dimension reduces the size of the linear system to be solved at each resolution of the direct problem, what may reduce satisfactory the computational time employed on the reconstruction of each image. For that, a C language program was implemented, which solves the direct problem of the EIT, particularly for a two dimensional dominion, using the BEM. The program, at first, accepts generic forms of the dominion geometry and of boundary conditions. Tests were performed with square and circular and with different types and values for the boundaries conditions. The obtained results were compared to analytic results as well as the ones obtained from literature and were quite satisfactory.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-09-04T18:08:18Z No. of bitstreams: 1 LuisClaudioSilva.pdf: 4393489 bytes, checksum: 5c3cb715bd7992ba1cc5380c1a940f32 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-04T18:08:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LuisClaudioSilva.pdf: 4393489 bytes, checksum: 5c3cb715bd7992ba1cc5380c1a940f32 (MD5) Previous issue date: 2017-07-27 / Breast cancer is the second type of cancer that most a ects women in the world, losing only for non melanoma skin cancer. Breast density can hinder the location of masses, especially in early stages. In this work, the use of independent component analysis for detecting and segmentation lesions in dense breasts is proposed. Several works suggests the use of computer aided diagnosis, increasing sensitivity to over 90% in detecting cancer in non dense breasts, however there are few published studies about detecting in dense breasts. To analyse its e ciency in relation to other segmentation techniques, we compare the performance with principal component analysis. To measure the quality of the segmentation obtained by the two methods, a area overlay measure will be used. To verify if there was any di erence between the results of the proposed methods in the detection of lesions in nondense breasts and in dense breasts, a statistic test for two proportions was used. Experimental results on the Mini-MIAS and DDSM database showed an accuracy of 92.71% in detecting masses in nondense and 79.17% in dense breasts. All experiments showed that the ICA lters have a better performance for detect lesions in dense breast, compared with PCA. Contrary to previous works, our experiments showed that there is actually a signi cant di erence between the detection of masses in dense and nondense breasts. This study can help specialist to detect lesions in dense breast. / O câncer de mama é o segundo tipo de câncer que mais afeta mulheres no mundo, perdendo apenas para o câncer de pele não melanoma. A densidade da mama pode di cultar a localização de massas, especialmente em estágios iniciais. Neste trabalho, propõe-se o uso de análise de componentes independentes para detectar e segmentar lesões em mamas densas. Vários trabalhos sugerem o uso do diagnóstico auxiliado por computador, aumentando a sensibilidade para acima de 90% na detecção de câncer em mamas não densas, no entanto, existem poucos estudos publicados sobre a detecção em mamas densas. Para analisar a e ciência do método proposto em relação a outras técnicas de segmentação, comparamos o desempenho com a análise de componentes principais. Para medir a qualidade da segmentação obtida pelos dois métodos, será utilizada uma medida de sobreposição de área. Para veri car se houve diferença entre os resultados dos métodos propostos na detecção de lesões em mamas não densas e nas mamas densas, foi utilizado um teste estatístico para duas proporções. Os resultados experimentais usando os bancos de dados Mini-MIAS e DDSM mostraram uma acurácia de 92,71% na detecção de massas em mamas não densas e 79,17% em mamas densas. Todas as experiências mostraram que os ltros de ICA usados têm um melhor desempenho para detectar lesões em mamas densas, em comparação com PCA. Contrariamente aos trabalhos anteriores, nossos experimentos mostraram que existe realmente uma diferença signi cativa entre a detecção de massas em mamas densas e não densas. Este estudo pode ajudar o especialista a detectar lesões em mamas densas

O uso de análise quantitativa em radiologia médica tem sido de grande valia na detecção de alterações não acessíveis à análise visual simples, dita qualitativa, seja por serem muito sutis, seja por não estarem presentes nas técnicas de imagem de ressonância magnética convencional. Porém, certos tipos de quantificação exigem a aquisição softwares e de plataformas computacionais de alto custo, além de mão de obra especializada com conhecimento técnico em computação para operar em ambientes não intuitivos. Neste cenário o objetivo deste trabalho foi a implementação de um software para análise de transferência de magnetização em imagens de ressonância magnética nuclear que funcionasse na plataforma IBM-PC e em sistemas operacionais livres como GNU/Linux. Com este intuito foi elaborado um algoritmo para leitura de imagens codificadas no padrão DICOM 3.0, um algoritmo para a construção dos mapas de Razão de Transferência de Magnetização do volume adquirido e um visualizador com interface amigável para a segmentação e análise dos resultados. Ao final, software possibilitou a abertura da imagem DICOM. Também construiu de maneira eficiente, os mapas de diferença de porcentagem entre as imagens sem e com o pulso de transferência de magnetização (MTR), possibilitando, inclusive, correções de artefatos de movimentos, quando pouco intensos. Permitiu o delineamento de regiões de interesse irregular, com boa visibilidade dos resultados. Como controle padrão, os resultados foram comparados com o conjunto de ferramentas da Universidade McGill (Brain Imaging Center, McGuill University, Montreal, Quebec, Canadá), amplamente testado em artigos publicados. / The use of quantitative analysis in medical radiology has been of great value in the detection of not accessible alterations in the simple visual analysis, said qualitative, for being very subtle, or for not being present in conventional magnetic resonance image techniques. However, certain types of quantification demand the acquisition of high cost softwares and computational platforms, beyond specialized workmanship, with technical knowledge in computation, to operate in non intuitive environments. In this scenery the objective of this work was the implementation of a software for analysis of transference of magneti zation in nuclear magnetic resonance images that works in IBM-PC platform and free operational systems as GNU/Linux. So, an algorithm for reading of standard DICOM 3.0 codified images was elaborated, an algorithm for the construction of Magnetization Transfer Ratio maps of acquired volume, and a visualizer with friendly interface for segmentation and analysis of the results. Finally the software made the opening of DICOM image possible. It also generated in efficient way the maps of percentage difference among the images without and with the pulse of magnetization transfer (MT), also making devices of movement corrections possible, when they are not very intense. It allowed the delineation of regions of irregular interest, with good visibility of the results. As standard control, the results were compared with the set of tools of the McGill University (Brain Imaging Center, McGuill University, Montreal, Quebec, Canada), widely tested in published articles. The elaborated program took care of the considered objectives.

A Tomografia de Impedância Elétrica (TIE) é uma técnica relativamente nova e que tem se mostrado bastante promissora na obtenção de imagens do interior de um corpo explorando as diferenças entre as propriedades elétricas (condutividade e permissividade) dos diferentes materiais que o constituem. A técnica se baseia na aplicação de um perfil de potencial elétrico ou de corrente elétrica no contorno da seção do corpo e na medição da resposta. A partir da relação entre os dados da excitação e da resposta, estima-se a distribuição de condutividade no interior do domínio, o que pode ser traduzido, computacionalmente, como uma imagem dessa seção. Apesar de promissora, a TIE ainda apresenta dificuldades, principalmente no que se refere à resolução da imagem e ao elevado tempo computacional necessário para sua reconstrução. A reconstrução de uma imagem na TIE é uma tarefa realizada em duas etapas: primeiro deve-se resolver o problema direto, que se resume na determinação dos potencias elétricos no interior do domínio e das respostas no contorno a partir dos dados da excitação; segundo, deve-se resolver o problema inverso, que é a determinação da condutividade dos pontos internos do domínio a partir da relação entre os dados de excitação e resposta no contorno. Dependendo do método utilizado para a resolução do problema inverso, deve-se resolver o problema direto iterativamente inúmeras vezes, onerando computacionalmente o processo. Esse trabalho se propõe a aplicar o Método dos Elementos de Contorno (MEC) como técnica de resolução numérica do problema direto. A vantagem é que o MEC requer apenas a discretização do contorno e não de todo o domínio, como ocorre com os outros métodos. Essa redução na dimensão do problema diminui consideravelmente o tamanho do sistema linear a ser resolvido a cada resolução do problema direto, o que pode reduzir satisfatoriamente o tempo computacional empregado na reconstrução de cada imagem. Para isso, foi implementado um programa em linguagem C que resolve o problema direto da TIE, especificamente para um domínio bidimensional, utilizando o MEC. O programa, a princípio, aceita formas genéricas de geometria do domínio e de condições de contorno. Foram realizados testes com domínios quadrado e circular e com diferentes tipos e valores para as condições de contorno. Os resultados obtidos foram comparados tanto com resultados analíticos como obtidos na literatura e foram bastante satisfatórios. / The Electrical Impedance Tomography (EIT) is a quite new technique and has proved to be promising in obtaining inner body images exploring the differences between electric qualities (conductivity and permissity) of different materials that constitute it. The technique is based on applying an electric potential profile or electric current on the boundary of the body section and by measuring the response. From the relation of data of excitement and response, the distribution of conductivity in the interior of the dominion is assessed, what may be translated, computationally, as an image of that section. Although being promising, the EIT still presents difficulties, especially regarding image definition and the long time taken to its reconstruction. A EIT image reconstruction is a task done in two phases: first, one must solve the direct problem which is basically the determination of electrical potentials in the interior of the dominion and the responses on the boundary from the excitation data; second, the inverse problem must be solved, which is the determination of conductivity of the inner points of the dominion from the relation between the excitation data and the response on the boundary. Depending on the method used to solve the inverse problem, the direct problem must be iterative solved countless times, burdening the process computationally. This work has the purpose of applying the Boundary Element Method (BEM) as numeric resolution technique of the direct problem. The advantage is that the BEM requires only the discretization of the boundary and not of the whole dominion, as it occurs with the other methods. This decrease in the problem dimension reduces the size of the linear system to be solved at each resolution of the direct problem, what may reduce satisfactory the computational time employed on the reconstruction of each image. For that, a C language program was implemented, which solves the direct problem of the EIT, particularly for a two dimensional dominion, using the BEM. The program, at first, accepts generic forms of the dominion geometry and of boundary conditions. Tests were performed with square and circular and with different types and values for the boundaries conditions. The obtained results were compared to analytic results as well as the ones obtained from literature and were quite satisfactory.