Orientador: José Ricardo de Arruda Miranda / Banca: Luciana Aparecida Corá / Banca: Roberto Morato Fernandez / Resumo: Nos últimos anos tem-se buscado o desenvolvimento de técnicas que sejam livres de radiação ionizante, como as técnicas biomagnéticas. Destas, destaca-se a biosusceptometria de corrente alternada (BAC), que é uma técnica bastante simples, baixo custo e versátil que possui grande aplicação em pesquisas relacionadas ao trato gastrintestinal humano e recentemente foi aprimorada para que pudesse gerar imagens de marcadores ferromagnéticos tanto in vitro quanto in vivo, a partir disso foi proposta uma nova instrumentação para a realização de imagens tomográficas denominado de Tomografia por Biosusceptometria de Corrente Alternada (TBAC). Este projeto propõe o desenvolvimento de novas instrumentações e caracterizações computacionais de recursos que possibilitem a aplicação da BAC para produzir imagens tomográficas de fantomas in vitro. Para tanto, foi construído novos sistemas de aquisição de imagens com amostras e sensores girantes e aplicação de algoritmo de reconstrução (método de retroprojeção filtrada) para obter imagens tomográficas de diferentes fantomas por biosusceptometria de corrente alternada. Para os sistemas planares houve avanços na sensibilidade ou intensidade de sinal de 50 % e em resolução espacial passou de 7,4 cm para 5,7 cm, já que, foi alterado o raio de detecção e excitação em relação a outro sistema já utilizado anteriormente. Quando comparamos os sistemas planares ao novo sistema circular o ganho em relação a resolução temporal foi significante, passando de 3 horas para 2 minutos o que nos proporcionará futuras medidas in vivo, apensar deste ganho devido ao modo de aquisição dos sinais outros problemas foram encontrados como novos métodos de processamento dos sinais, assim como novos algoritmos de reconstrução / Abstract: In recent years researchers have tried to develop techniques that are free of ionizing radiation, such as biomagnetic techniques. Of these, there is the AC biosusceptometria (BAC), which is a very simple technique, low cost and versatile which has wide application in research related to the human gastrointestinal tract and recently has been enhanced so that it could generate ferromagnetic markers pictures both in vitro and in vivo, as it was proposed a new instrumentation for the acquisition of tomographic images referred to as Alternating Current Biosusceptometria Tomography (ACBT). This project proposes the development of new instrumentation and computational resources characterizations that allow the application of BAC to produce tomographic images of phantoms in vitro. To that end, we built new image acquisition systems with samples and rotating sensors and reconstruction algorithm application (filtered back projection method) to obtain tomographic images of different phantoms by AC biosusceptometria. For planar systems there have been advances in sensitivity or 50% signal strength and spatial resolution increased from 7.4 cm to 5.7 cm, since the radius of detection and excitation has been changed from the other system previously used . Comparing the planar systems with new circular system the temporal resolution gain was significant, from 3 hours to 2 minutes which will give us future in vivo measurements, to join this gain due to the acquisition mode of the signals other problems were found as new signal processing methods as well as new reconstruction algorithms / Mestre

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de membranas sensoras para a detecção de oxigênio gasoso através da fosforescência resolvida no tempo, além de descrever um sistema de medição para avaliação de desempenho destes elementos. Os transdutores são formados a partir da imobilização em matrizes poliméricas, de poli(cloreto de vinila) e poliestireno, das seguintes metaloporfirinas de paládio: Coproporfirina I, Mesoporfirina IX, Deuteroporfirina IX e meso-Tetrapenta(fluorofenil)porfirina. O feixe de excitação das membranas é proveniente de um LED violeta, sendo que a fosforescência emitida pelos luminóforos é detectada por uma miniválvula fotomultiplicadora. Relatam-se a produção das membranas sensoras e seus principais parâmetros, como curvas de calibração, envelhecimento, tempos de resposta e fotoestabilidade. As membranas de PVC apresentaram sensibilidade moderada, com razões τ0/τar próximas a 4, permitindo medições com uma resolução média de 10 μs.%-1 para a faixa de 16% de O2 a ar. No caso das membranas em PS, as razões τ0/τar chegam a atingir 50, com resoluções acima de 900 μs.%-1 para concentrações entre 0% e 1% de O2; no entanto, mostram-se de difícil aplicação para concentrações acima de 16%. De modo geral, os elementos produzidos apresentaram tempos de resposta inferiores a 1 s. Assim, possíveis aplicações para estes dispositivos incluem o monitoramento da respiração humana e a detecção de oxigênio residual (e.g.: embalagens alimentícias). Evidenciou-se ainda, uma elevada fotodegradação das membranas perante a excitação na banda B, sendo que o indicador PdTFPP mostrou-se superior aos demais quanto à fotoestabilidade. / This research presents the development of sensing membranes for detection of gaseous oxygen by time-resolved phosphorescence as well as the description of a measurement system for performance evaluation of those elements. The transducers are formed by the immobilisation of palladium metalloporphyrins probes (coproporphyrin I, mesoporphyrin IX, deuteroporphyrin IX and meso-Tetrapenta(fluorophenyl) porphyrin) in polymers of poly(vinyl chloride) and polystyrene. A light emitting diode is employed for dye excitation and the phosphorescence is detected by a miniature photomultiplier tube. The production of the membranes as well as their practical parameters such as calibration curves, ageing, response times and light stability are reported. PVC membranes exhibited moderate sensitivity, with ratios τ0/τair near 4, enabling measurements with a resolution of 10 μs.%-1 for the range of 16% of O2 up to 20,5%. For PS membranes, the ratios τ0/τair reached up to 50, with resolutions of up to 900 μs.%-1 considering concentrations between 0% and 1% of O2, however they proved to be of difficult application for concentrations above 16%. Some sensor membranes showed response times below 1 s. Thus, possible applications for these devices include monitoring of human respiration and detection of residual oxygen (e.g.: food packaging). Also, it was observed a high signal degradation when the dyes are excited around their B bands. PdTFPP dye presented more light stability than the others.

Este estudo tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema para oximetria de pulso destinado a medir a saturação arterial de oxigênio. A determinação da saturação de oxigênio no sangue é reconhecida mundialmente como padrão de cuidado em anestesiologia, sendo utilizado em diversas aplicações desde tratamentos intensivos em hospitais até cirurgias veterinárias. O sistema de oximetria desenvolvido emprega um sensor de transmitância utilizando LEDs e um fotodetector como componentes principais. O instrumento é composto de um amplificador de transimpedância, circuito de demultiplexação, filtros passa-faixas, amplificador de ganho digitalmente programável e um processador digital de sinais. Os resultados de funcionamento do protótipo foram comparados com um simulador de oximetria de pulso comercial, obtendo-se um coeficiente r = 0,99954 entre os dados de saturação de oxigênio. Medições in vivo obtidas foram comparadas com medições feitas por um oxímetro comercial, atingindo-se diferenças médias de ±1,67% entre os dados de percentagem de saturação pulsátil e ±1,44 batimentos cardíacos para a taxa de batimentos por minuto. Espera-se que este trabalho possa contribuir para melhorar a monitorização de oxigênio aos tecidos do corpo tornando ainda mais comum e acessível o uso da técnica de medição da oximetria de pulso. / The main subject of this research is the development of a measurement system for pulse oximetry in order to determine oxygen arterial saturation. The measurement of blood oxygen saturation is recognized as a world standard in anesthesiology care, being used in intensive care units as well as in veterinary surgery. The developed oximetry system employs a transmittance probe using light emitting diodes and a photo detector as main components. The instrument is also composed by a transimpedance amplifier, demux and sample-and-hold circuits, pass-band filters, digitally controlled amplifier and a digital signal processor. The functioning results of the prototype were confirmed by using a commercial pulse oximeter simulator, obtaining a coefficient r = 0.99954 between the oxygen saturation data. Also, in vivo results obtained were compared with a commercial pulse oximeter showing mean differences of ±1.67% for percentage saturation data and ±1.44 beats per minute for heart rate. It is hoped that this work can help to improve the oxygen monitoring to body tissues and to make pulse oximetry a more common and accessible monitoring technique.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de membranas sensoras para a detecção de oxigênio gasoso através da fosforescência resolvida no tempo, além de descrever um sistema de medição para avaliação de desempenho destes elementos. Os transdutores são formados a partir da imobilização em matrizes poliméricas, de poli(cloreto de vinila) e poliestireno, das seguintes metaloporfirinas de paládio: Coproporfirina I, Mesoporfirina IX, Deuteroporfirina IX e meso-Tetrapenta(fluorofenil)porfirina. O feixe de excitação das membranas é proveniente de um LED violeta, sendo que a fosforescência emitida pelos luminóforos é detectada por uma miniválvula fotomultiplicadora. Relatam-se a produção das membranas sensoras e seus principais parâmetros, como curvas de calibração, envelhecimento, tempos de resposta e fotoestabilidade. As membranas de PVC apresentaram sensibilidade moderada, com razões τ0/τar próximas a 4, permitindo medições com uma resolução média de 10 μs.%-1 para a faixa de 16% de O2 a ar. No caso das membranas em PS, as razões τ0/τar chegam a atingir 50, com resoluções acima de 900 μs.%-1 para concentrações entre 0% e 1% de O2; no entanto, mostram-se de difícil aplicação para concentrações acima de 16%. De modo geral, os elementos produzidos apresentaram tempos de resposta inferiores a 1 s. Assim, possíveis aplicações para estes dispositivos incluem o monitoramento da respiração humana e a detecção de oxigênio residual (e.g.: embalagens alimentícias). Evidenciou-se ainda, uma elevada fotodegradação das membranas perante a excitação na banda B, sendo que o indicador PdTFPP mostrou-se superior aos demais quanto à fotoestabilidade. / This research presents the development of sensing membranes for detection of gaseous oxygen by time-resolved phosphorescence as well as the description of a measurement system for performance evaluation of those elements. The transducers are formed by the immobilisation of palladium metalloporphyrins probes (coproporphyrin I, mesoporphyrin IX, deuteroporphyrin IX and meso-Tetrapenta(fluorophenyl) porphyrin) in polymers of poly(vinyl chloride) and polystyrene. A light emitting diode is employed for dye excitation and the phosphorescence is detected by a miniature photomultiplier tube. The production of the membranes as well as their practical parameters such as calibration curves, ageing, response times and light stability are reported. PVC membranes exhibited moderate sensitivity, with ratios τ0/τair near 4, enabling measurements with a resolution of 10 μs.%-1 for the range of 16% of O2 up to 20,5%. For PS membranes, the ratios τ0/τair reached up to 50, with resolutions of up to 900 μs.%-1 considering concentrations between 0% and 1% of O2, however they proved to be of difficult application for concentrations above 16%. Some sensor membranes showed response times below 1 s. Thus, possible applications for these devices include monitoring of human respiration and detection of residual oxygen (e.g.: food packaging). Also, it was observed a high signal degradation when the dyes are excited around their B bands. PdTFPP dye presented more light stability than the others.

Este estudo tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema para oximetria de pulso destinado a medir a saturação arterial de oxigênio. A determinação da saturação de oxigênio no sangue é reconhecida mundialmente como padrão de cuidado em anestesiologia, sendo utilizado em diversas aplicações desde tratamentos intensivos em hospitais até cirurgias veterinárias. O sistema de oximetria desenvolvido emprega um sensor de transmitância utilizando LEDs e um fotodetector como componentes principais. O instrumento é composto de um amplificador de transimpedância, circuito de demultiplexação, filtros passa-faixas, amplificador de ganho digitalmente programável e um processador digital de sinais. Os resultados de funcionamento do protótipo foram comparados com um simulador de oximetria de pulso comercial, obtendo-se um coeficiente r = 0,99954 entre os dados de saturação de oxigênio. Medições in vivo obtidas foram comparadas com medições feitas por um oxímetro comercial, atingindo-se diferenças médias de ±1,67% entre os dados de percentagem de saturação pulsátil e ±1,44 batimentos cardíacos para a taxa de batimentos por minuto. Espera-se que este trabalho possa contribuir para melhorar a monitorização de oxigênio aos tecidos do corpo tornando ainda mais comum e acessível o uso da técnica de medição da oximetria de pulso. / The main subject of this research is the development of a measurement system for pulse oximetry in order to determine oxygen arterial saturation. The measurement of blood oxygen saturation is recognized as a world standard in anesthesiology care, being used in intensive care units as well as in veterinary surgery. The developed oximetry system employs a transmittance probe using light emitting diodes and a photo detector as main components. The instrument is also composed by a transimpedance amplifier, demux and sample-and-hold circuits, pass-band filters, digitally controlled amplifier and a digital signal processor. The functioning results of the prototype were confirmed by using a commercial pulse oximeter simulator, obtaining a coefficient r = 0.99954 between the oxygen saturation data. Also, in vivo results obtained were compared with a commercial pulse oximeter showing mean differences of ±1.67% for percentage saturation data and ±1.44 beats per minute for heart rate. It is hoped that this work can help to improve the oxygen monitoring to body tissues and to make pulse oximetry a more common and accessible monitoring technique.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2007. / Submitted by Larissa Ferreira dos Angelos (ferreirangelos@gmail.com) on 2009-12-22T18:47:27Z No. of bitstreams: 1 2007_MaxwellDiogenesBandeiradeMelo.PDF: 1367153 bytes, checksum: 730c589fb22b9faa5de16d3540a94af9 (MD5) / Approved for entry into archive by Daniel Ribeiro(daniel@bce.unb.br) on 2009-12-22T22:28:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_MaxwellDiogenesBandeiradeMelo.PDF: 1367153 bytes, checksum: 730c589fb22b9faa5de16d3540a94af9 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-12-22T22:28:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_MaxwellDiogenesBandeiradeMelo.PDF: 1367153 bytes, checksum: 730c589fb22b9faa5de16d3540a94af9 (MD5) Previous issue date: 2007-05-02 / O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de uma técnica para a melhoria de curvas de temperatura medidas com cateteres Swan-Ganz, que melhoram o desempenho de técnicas desenvolvidas anteriormente. Nesta tese de doutorado, breves discussões sobre a fisiologia do sistema cardiovascular e sobre os métodos baseados em termodiluição são apresentadas. Em seguida, uma revisão bibliográfica apresenta os trabalhos anteriores que usaram operações de deconvolução para melhorar sinais de termodiluição. Para fundamentar o uso da técnica de termodiluição, um capítulo apresenta experimentos para a caracterização da resposta temporal do sensor embutido no cateter que é usado na medida de temperatura. O capítulo principal desta tese apresenta um novo método iterativo para a realização de deconvolução cega do sinal de termodiluição, que é baseada em um procedimento no domínio do tempo. Um grande número de simulações computacionais mostrou que o método funciona bem para freqüências cardíacas inferiores a 170 batimentos por minuto, para frações de ejeção menores que 0,7, e apresenta erros significativos fora desses limites. O método foi testado em dois simuladores mecânicos pulsáteis do sistema cardiovascular, e os resultados mostraram uma boa precisão do método, com um erro médio de 8,9%. O método proposto apresentou desempenho superior ao desempenho dos métodos anteriores, pois foi obtida uma resposta mais rápida, e os resultados independem da estimativa inicial para a resposta do sensor. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The objective of this work is the development of a technique for the improvement of temperature curves measured by Swan-Ganz catheters, which improves the performance of previously developed techniques. In this dissertation, brief discussions on the physiology of the cardiovascular system and on the thermodilution-based method are presented. Later, a literature review summarizes the previous works that used deconvolution operations for improving thermodilution signals. In order to lay the foundation for the deconvolution technique, we present experiments for characterizing the time response of the sensor embedded in the catheter that is used for temperature measurement. The main chapter in this dissertation presents a new iterative method for performing the blind deconvolution of the thermodilution signal, which is based on a timedomain approach. A great number of computational simulations shows that the method works well for cardiac frequencies up to 170 beats per minute, and for ejection fractions that are smaller than 0,7, and have a significant error outside these boundaries. The method is then tested with data obtained in a mechanical pulsatile simulator of the cardiovascular system, and the results show a good precision of the method, with a mean error of 8,9%. The proposed method improved the performance of the previously reported methods, since it had a faster response, and the results are independent on the initial estimate for the sensor response.

Orientador: José Wilson Magalhães Bassani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T06:37:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silveira_AnaCarolina_M.pdf: 689842 bytes, checksum: 93f964c598955647fad2133fc52a9802 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Neste trabalho foi descrito o desenvolvimento e a aplicação de um método para classificação de equipamentos médicos considerando dados de manutenção corretiva. O método foi desenvolvido para auxiliar os engenheiros clínicos no gerenciamento das tecnologias médicas. Os três indicadores utilizados foram tempo gasto com manutenção corretiva (TMc), custo de manutenção corretiva ($Mc) e número de manutenções corretivas (NCc). Os indicadores foram obtidos da base de dados do Centro de Engenharia Biomédica (CEB) da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) no período de 2004 a 2006. Foram estudados os seguintes grupos de equipamentos: 1) Bomba de infusão tipo seringa; 2) Bomba de infusão de uso geral; 3) Monitores cardíacos e multiparamétricos; 4) Ventiladores pulmonares e 5) grupo heterogêneo composto por diferentes grupos de equipamentos, participando todos dos grupos de 1 a 5, incluindo aparelhos de anestesia, unidades eletrocirúrgicas e desfibriladores/cardioversores. O método baseia-se na hipótese de que a idade do equipamento é um fator determinante para o aumento dos três indicadores estudados. Os resultados confirmam essa hipótese e a classificação revelou diferenças importantes entre marcas/modelos dos equipamentos de um determinado grupo. Além disso, o método mostrou-se aplicável para grupos homogêneos ou heterogêneos de equipamentos. A classificação proposta pode ser utilizada na gestão de equipamentos médicos, gerando alertas que contribuam para a tomada de decisão pelo engenheiro clínico e a fiscalização por parte de agências reguladoras governamentais. / Abstract: This work describes the development and implementation of a method for classification of medical devices based on corrective maintenance data. The method was developed to assist clinical engineers in the management of medical technologies. The three indicators used were time spent on corrective maintenance (TMc), cost of corrective maintenance ($Mc) and number of corrective maintenance events (NCc). Indicators were obtained from the database of the Center for Biomedical Engineering (CEB), Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) from 2004 to 2006. The following groups of medical devices were studied: 1) syringe infusion pump; 2) general use infusion pump; 3) multiparametric and cardiac monitors; 4) lung ventilators and 5) heterogeneous group composed of different types of equipment, all from groups 1 to 5 plus, anesthesia machines, electrosurgical units and defibrillator / cardioverter. The method relies on the hypothesis that equipment age is a determining factor for the increase of the three indicators studied. The results confirmed this hypothesis, and the classification revealed important differences among brands/models of equipment of a given group. Moreover, it was shown to be possible to apply this method for both homogeneous and heterogeneous groups of equipment. The proposed classification may be used in the management of medical equipment, generating alerts that may contribute to decision making by local clinical engineering teams and government regulatory agencies. / Mestrado / Engenharia Biomedica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: José Wilson Magalhães Bassani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T21:21:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oshiyama_NataliaFerreira_M.pdf: 6014922 bytes, checksum: 4063b44144a21ae929c6f7dcff3cbcb7 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O constante avanço tecnológico faz com que uma grande variedade de equipamentos médico-hospitalares esteja disponível no mercado e, cada vez mais, o corpo clínico torna-se dependente dessas novas tecnologias para tratar os pacientes de maneira mais segura e eficiente. No cenário do sistema de saúde atual, em que os recursos financeiros passaram a ser mais controlados, o gerenciamento de tecnologia tem ganhado crescente importância. No entanto, mesmo com disponibilidade de dados históricos de manutenção, os engenheiros clínicos têm dificuldades em realizar o gerenciamento com base nos dados quantitativos concretos do banco de dados, o que os leva freqüentemente a basear-se em sua experiência profissional para a tomada de decisões. Este trabalho teve como objetivo desenvolver uma metodologia de classificação de equipamentos baseada nos requerimentos de manutenção corretiva, levando em conta o número e duração de ocorrências, bem como o custo deste tipo de serviço. As classes de equipamentos foram estabelecidas por meio da análise Always Better Control (ABC). Em seguida, foi utilizada a lógica paraconsistente anotada (LPA) para identificar inconsistências e/ou indeterminações que poderiam surgir no estabelecimento das classes de equipamentos. Como aproximadamente 90% das classificações não apresentaram inconsistências e/ou indeterminações, pode-se dizer que a classificação foi desenvolvida de maneira coerente e pode ser utilizada como ferramenta de auxílio ao gerenciamento diário de manutenções, realizado pelos engenheiros clínicos, planejamento de aquisição e substituição de equipamentos, data mining por fabricantes e até mesmo por órgãos governamentais e agências reguladoras. Por outro lado, inconsistências e/ou indeterminações detectadas com a LPA indicam à equipe de engenharia clínica os casos que requerem uma análise post-hoc mais detalhada / Abstract: Current technological development increases the variety of medical equipment available to the market, which turns physicians dependent on the new technologies for safer and more efficient treatment of patients. As a result of the rapid technological advance and rigid control of financial resources in the current healthcare system, medical technology management has become more important. Nonetheless, even with historical maintenance data available, clinical engineers have difficulty in performing management based on the quantitative and concrete information in the database, and usually employ their professional experience for decision making. This work describes a methodology for classification of medical equipment based on some requirements for corrective maintenance: failure frequency, time and cost of this kind of service. Equipment classes were established using the Always Better Control analysis (ABC). The paraconsistent annotated logic (PAL) was used to identify inconsistencies and indeterminacies that might arise from the equipment classification. As almost 90% of the classifications did not present inconsistencies and/or indeterminacies, it is possible to conclude that the classification was coherent and may be used as a tool for helping clinical engineers on daily management work, new equipment acquisition and replacement planning, data mining for equipment manufacturers and by governmental and regulatory agencies. On the other hand, the inconsistencies and/or indeterminacies detected with PAL may point out to the clinical engineering team specific equipments that require a more detailed, post-hoc, case analysis / Mestrado / Engenharia Biomedica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Helder Anibal Hermini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-07T21:32:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gregorio_Dagoberto_M.pdf: 10229197 bytes, checksum: ae87f07eb1d4902ea8a47a0ad3b57b32 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Este trabalho apresenta a utilização das tecnologias da automação no processo, de desenvolvimento, para uma solução na prevenção de úlceras de pressão em pessoas; inertes, obesas, mantendo sua integridade física durante o período de reabilitação hospitalar. Dentre as tecnologias da automação foram utilizados os sistemas integrados de CAD / CAE para: o modelamento ergonométrico, o modelamento tridimensional, a montagem tridimensional virtual, as simulações de funcionabilidade com ferramentas digitais para a análise cinemática dos sistemas mecânicos e a análise estrutural dos componentes, criando-se assim o protótipo virtual do estudo; também foi desenvolvido e testado um sistema supervisório para a programação e controle da movimentação do equipamento com comunicação, via rede informatizada, ao controlador lógico programável de um protótipo funcional sensorizado, promovendo os movimentos de prevenção e garantindo a condição de segurança ao paciente durante o processo de reabilitação hospitalar. Os resultados obtidos podem ser aplicados, em estudos futuros, na utilização da automação de equipamentos hospitalares mecatfônicos para a reabilitação humana / Abstract: This work presents the use of the technologies of the automation in the process, of "';' development, for a solution in the prevention of pressure ulcers in people; inert, obese, maintaining his/her physical integrity during the period of hospital rehabilitation. Among the technologies of the automation the integrated systems of CAD were used / CAE for: the modeling ergonometric, the three-dimensional modeling, the virtual three-dimensional assembly, the operation simulations with digital tools for the cinematic analysis of the mechanical systems and the structural analysis of the components, growing up like this the virtual prototype of the study; it was also developed and tested a system supervisoring for the programming and control of the movement of the equipment with communication, through computerized net, to the programmable logical controller of a prototype functional sensoring, promoting the prevention movements and guaranteeing safety's condition to the patient during the process of hospital rehabilitation. The obtained results can be applied, in future studies, in the use of the automation of hospital mecatronics equipment for the human rehabilitation / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Carlos Arturo Levi D'Ancona / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-14T10:41:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leitao_VictorAugustoSanguinettiScherrer.pdf: 1700258 bytes, checksum: 2379024277024619e3fd370dd428bf85 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O tratamento da litíase urinária foi revolucionado em 1980 pelo desenvolvimento do litotridor extracorpóreo, capaz de fragmentar cálculos por meio de ondas acústicas. Inicialmente, a litotripsia extracorpórea por ondas de choque foi vista como a solução para todos os pacientes com cálculos urinários, porém o tempo provou que existem limitações e que a evolução dos aparelhos não melhorou a taxa de fragmentação. Geradores mais modernos não produzem resultados comparáveis àqueles do Dornier HM3®, o primeiro litotridor eletrohidráulico, com aumento nas taxas de re-tratamento. O objetivo deste estudo foi descrever um modelo experimental in vivo de litotripsia e comparar a um equipamento eletromagnético, o Siemens Modularis®, com o HM3, considerado o "padrão ouro". Doze suínos fêmeas (n=24 rins), com peso médio de 36 kg (34- 38 kg), foram separados em grupos de três animais, de acordo com o equipamento e o número de choques aplicados (eletrohidráulico: EH500 e EH2000, eletromagnético: EM500 e EM2000). Os animais foram submetidos a laparotomia mediana e ureterotomia proximal para implante de cálculos artificiais de BegoStone Plus® em ambos os rins. Os cálculos mediam 10x5 mm, com peso médio de 0,452 g (0,439 - 0,464 g). O HM3® original foi utilizado com 20 quilovolts, sendo usado um eletrodo novo para cada rim. O litotridor Modularis® utilizou nível de energia 4.0 e para acoplamento foi usado gel acústico. Após a litotripsia, os animais foram sacrificados e os rins abertos para remoção dos fragmentos. A ausência de fragmentos residuais foi confirmada por radiografia. Os fragmentos foram separados, com o auxílio de peneiras geológicas, conforme o tamanho em: maiores que 4,0 mm; entre 2,8mm e 4 mm; entre 2,0mm e 2,8 mm e menores que 2,0 mm. A eficiência do aparelho foi definida pela soma da massa de fragmentos que passaram pela peneira de 2,0 mm somada à massa dos fragmentos não recuperados. Após 500 choques o HM3 foi mais eficiente (p=0,012). Após 2000 choques o HM3 obteve melhor fragmentação sem, contudo, alcançar diferença estatística (p=0,206). Foi excluído de cada grupo o cálculo com a menor massa de fragmentos <2mm e refeita a análise com cinco amostra por grupo. O HM3 apresentou melhores resultados tanto após 500 como após 2000 choques (p=0,008 e p=0,072, respectivamente). O HM3 possui vantagens de acoplamento ideal devido à imersão em água, assim como ponto focal (F2) aleatório e aumento progressivo da distância entre os pólos do eletrodo, que são características intrínsecas ao equipamento eletrohidráulico. Essas qualidades fazem do HM3 um aparelho mais eficiente. O método in vivo descrito é factível e consistente, revelando a superioridade do Dornier HM3® quando comparado ao Siemens Modularis®. / Abstract: Urinary stone treatment was revolutionized in 1980 by the development of extracorporeal lithotripter, which is capable of stone comminution by means of acoustic waves. Initially, extracorporeal shock wave lithotripsy (ESWL) was seen as the solution for all stone patients, but time has proved that there are limitations and that lithotripter evolution did not increase fragmentation rates. Modern generations of lithotripter did not produce comparable results to the Dornier HM3, the first electrohydraulic lithotripter, with an increase in re-treatment rates. The objective of this study was to describe an experimental model of in vivo lithotripsy and compare an electromagnetic device (Siemens Modularis) to the electrohydraulic HM3, considered the gold standard. Twelve female swines (n=24 kidneys) weighing on average 36 kg (34- 38 kg) underwent midline laparotomy and proximal ureterotomy for implantation of BegoStone Plus artificial stones in both kidneys. Stones measured 10 x 5 mm and weighed on average 0.452 (0.439 - 0.464 g). An original HM3 was set on 20kV and a new electrode used for each kidney. Modularis was set on energy level 4.0 and water based gel used as coupling agent. Upon treatment completion animals were euthanized and kidneys removed for fragment collection. Complete removal of fragments was confirmed by radiography. Fragments were then separated according to size (>4 mm, 2.8 - 4.0 mm, 2.0 - 2.8 mm, and <2.0 mm) using brass geological sieves. Efficiency was defined as the sum of fragment mass passing the 2 mm mash and those not recovered. After 500 shocks the HM3 had higher efficiency (p=0.012). At 2000 shocks HM3 had better comminution results, although statistical significance was not achieved (p=0.206). After exclusion of the calculus with the least mass of fragments <2mm for each group, HM3 presented better results than Modularis both after 500 and 2000 shocks (p=0.008 and 0.072, respectively). The HM3 has the advantages of ideal coupling, utilizing a water tub, as well as random focal point and spark gap increase, which are intrinsic to the electrohydraulic equipment These characteristics make the HM3 a more efficient lithotripter. The in vivo method described is feasible and consistent, revealing the superiority of HM3 when compared to the Siemens Modularis. / Universidade Estadual de Campi / Cirurgia / Doutor em Cirurgia