Simulação computacional de ambientes cirúrgicos têm sido amplamente utilizados, normalmente para treinamentos, ajudando no desenvolvimento de habilidades essenciais e minimizando erros em procedimentos cirúrgicos. Para estes ambientes, é essencial a obtenção de um comportamento mais realista, sendo importante o uso de técnicas com alta precisão, além de uma simulação em tempo real. A fim de melhor controlar este trade-off entre eficiência e eficácia, apresentamos um ambiente híbrido e adaptativo que combina um conjunto de métodos para alcançar uma boa precisão e desempenho na simulação. Nosso sistema mescla métodos físicos de deformação (Método de Elementos Finitos e Mass-Mola) com um método não-físico que aproxima o comportamento dos primeiros (Green Coordinates), sendo capaz de utilizar o método apropriado dependendo da situação. Para melhor simular um ambiente cirúrgico completo, foram implementadas ferramentas adicionais para interação, permitindo pegar e manipular, queimar, e sentir os objetos do cenário. Nosso sistema proporciona grande imersão ao usuário, consumindo menos recursos computacionais e aumentando as taxas de atualização da simulação. / Computational simulation of surgical environments have been widely used usually for trainings, improving essential skills and minimizing errors in surgical procedures. As these environments are always looking for a more realistic behavior, it is important to use high-precision techniques while ensuring a real-time simulation. In order to better manage this trade-off between efficiency and effectiveness, we present a hybrid and adaptive environment that combines a set of methods to achieve good accuracy and performance for a simulation. Our system merges physically deformation methods (Finite Elements Method and Mass Spring Damper) with a non-physical method that approximates the formers behavior (Green Coordinates), being able to use the appropriate method depending on the situation. To simulate an approximation of a complete surgical environment, we also implement interaction tools, such as picking, burning, and haptic feedback. Our system provides great immersion for the user, consuming less computational resources and increasing update rates.

Introdução: Extubação é a retirada da via aérea artificial. Desmame é o processo de transição da ventilação artificial para a respiração espontânea. A falha na extubação exerce um impacto adverso na clínica dos pacientes, além disso, a reintubação acrescenta dias no CTI (Centro de Terapia Intensiva) e na permanência hospitalar. O Índice de respiração rápida e superficial (IRRS) é um parâmetro fidedigno nas referências sobre o tema, devendo ser incluído em protocolos de desmame. Objetivos: Avaliar a capacidade do IRRS como preditor de sucesso de extubação da ventilação mecânica invasiva (VMI), em uma população geral de pacientes críticos e também relacionar este índice a uma população de pacientes subdivididos em diferentes comorbidades, tais como: Doentes neurológicos, cardíacos, pulmonares e outras. Material e Métodos: Foram incluídos neste trabalho pacientes que necessitaram de ventilação mecânica invasiva por um período maior que 48 horas e que foram considerados aptos para extubação pela equipe médica assistente. Foram excluídos pacientes que não fossem extubados em até 6 horas após ventilação espontânea em tubo T, paciente com traqueostomia e com doença neuromuscular periférica. Após, o paciente era colocado em ventilação espontânea com tubo T , e em seguida era registrada a relação f/Vt (freqüência respiratória/volume corrente) sendo esta calculada no 1º (IRRS 1) e 30o (IRRS 2) minuto do teste, e calculado o Delta do IRRS. Os dados foram expressos em freqüência e percentual, média e desvio padrão e mediana (percentil 25-percentil 75), com nível de significância p<0,05 e curvas ROC (Receiver-operating Characteristic) para as variáveis do IRRS. Resultados: De um total de 504 pacientes extubados, 403 (80,0%) obtiveram sucesso no processo de desmame da VMI e 101 (20,0%) falharam. Quando comparamos o grupo sucesso com o grupo insucesso, encontramos os seguintes resultados: Média de idade 56 versus 61 (p<0,025) , IRRS 1 56,5 versus 68,6 (p=0,004), IRRS 2 59,8 versus 81,8 (p=< 0,001), Delta do IRRS 3,4 versus 13,2 (p=0,011), dias de CTI 12 versus 16 (p=0,001), dias de hospitalização 29,5 versus 33 (p=0,185), óbito 11% versus 29% (p< 0,001 ). Em relação às curvas ROC encontramos os seguintes valores para as áreas sobre a curva IRRS 1- 0,592 (IC 95% 0,527 – 0,656) p=0,005; IRRS 2- 0,619 (IC 95% 0,552 – 0,686) p=< 0,001; Delta do IRRS- 0,567 (IC 95% 0,499 – 0,635) p=0,039. Não encontramos diferenças significativas quando analisamos os dados dividindo os pacientes por subgrupos de comorbidades. Conclusão: A utilização do IRRS como preditor de sucesso, pode colaborar para a identificação dos pacientes que terão sucesso no processo de extubação da ventilação mecânica invasiva. Este índice não deve ser usado isoladamente, mas deve ser incluído em protocolos de desmame. Não encontramos diferenças significativas no comportamento do IRRS nas diferentes comorbidades avaliadas neste estudo. / Introduction: Extubation is the removal of artificial airway. Weaning is the process of transition from artificial to spontaneous breathing. Extubation failure has an adverse impact on patients' clinical evolution; furthermore, re-intubation increases ICU (Intensive Care Unit) and hospitalization time. Rapid Shallow Breathing Index (RSBI) is a reliable parameter in references on the theme and should be included in weaning protocols. Objectives: To assess the capacity of RSBI as a predictor of successful extubation from invasive mechanical ventilation (IMV) in a general population of critical patients, and relate that rate to a population of patients subdivided into different co-morbidities such as neurological, cardiac, pulmonary patients and others. Material and Methods: This study includes patients who required invasive mechanical ventilation for a period of more than 48 hours and were deemed fit for extubation by the assistant medical team. It excluded patients who were not extubated within 6 hours after spontaneous ventilation with a T-piece, patients with tracheostomy and those with peripheral neuromuscular disease. After extubation, the patient was placed in spontaneous ventilation with T-piece, and then the f/Vt (respiratory rate/Tidal volume) ratio was recorded, calculated at the 1st (RSBI 1) and 30th (RSBI 2) minute of the trial and calculated Delta RSBI. The data are expressed in frequency and percentage, average, standard deviation, and median (25th percentile-75th percentile), with a significance level of p<0.05 and ROC (Receiver-operating Characteristic) curves for the variables of RSBI. Results: From a total of 504 patients extubated, 403 (80.0%) achieved successful extubation from IMV and 101 (20.0%) failed. When comparing the success group and the failure group, the following results are found: average age 56 versus 61 (p<0.025); RSBI 1 56.5 versus 68.6 (p=0.004); RSBI 2 59.8 versus 81.8 (p=< 0.001); Delta RSBI 3.4 versus 13.2 (p=0.011); days in ICU 12 versus 16 (p=0.001); days of hospitalization 29.5 versus 33 (p=0.185); death 11% versus 29% (p< 0.001 ). In relation to ROC curves we find the following values for the areas under the curve RSBI 1- 0,592 (IC 95% 0,527 – 0,656) p=0,005; RSBI 2- 0,619 (IC 95% 0,552 – 0,686) p=< 0,001; Delta RSBI- 0,567 (IC 95% 0,499 – 0,635) p=0,039. No significant differences were found when the data was analyzed dividing the patients into co-morbidity subgroups. Conclusion: The use of the RSBI as a predictor of success, can help identify patients who will succeed in extubation from invasive mechanical ventilation. This index should not be used alone, but should be included in the weaning protocols. No significant differences were found in RSBI behavior for different co-morbidities assessed in this study.

abstract: Surgery as a profession requires significant training to improve both clinical decision making and psychomotor proficiency. In the medical knowledge domain, tools have been developed, validated, and accepted for evaluation of surgeons' competencies. However, assessment of the psychomotor skills still relies on the Halstedian model of apprenticeship, wherein surgeons are observed during residency for judgment of their skills. Although the value of this method of skills assessment cannot be ignored, novel methodologies of objective skills assessment need to be designed, developed, and evaluated that augment the traditional approach. Several sensor-based systems have been developed to measure a user's skill quantitatively, but use of sensors could interfere with skill execution and thus limit the potential for evaluating real-life surgery. However, having a method to judge skills automatically in real-life conditions should be the ultimate goal, since only with such features that a system would be widely adopted. This research proposes a novel video-based approach for observing surgeons' hand and surgical tool movements in minimally invasive surgical training exercises as well as during laparoscopic surgery. Because our system does not require surgeons to wear special sensors, it has the distinct advantage over alternatives of offering skills assessment in both learning and real-life environments. The system automatically detects major skill-measuring features from surgical task videos using a computing system composed of a series of computer vision algorithms and provides on-screen real-time performance feedback for more efficient skill learning. Finally, the machine-learning approach is used to develop an observer-independent composite scoring model through objective and quantitative measurement of surgical skills. To increase effectiveness and usability of the developed system, it is integrated with a cloud-based tool, which automatically assesses surgical videos upload to the cloud. / Dissertation/Thesis / Ph.D. Biomedical Informatics 2013

Estudo descritivo, desenvolvido por método de estudo de caso, de múltiplos casos, enfocando o fenômeno da ansiedade. Objetivos: identificar a presença e quantificar o nível de ansiedade em cardíacos isquêmicos antes e após, dez minutos, das orientações ao procedimento de angioplastia coronariana transluminal percutânea (ACTP); mensurar o nível de ansiedade desses clientes, dez minutos antes do indivíduo entrar em sala de procedimentos para sua realização, e identificar a presença de sintomas de ansiedade. Aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa, com coleta de dados realizada por demanda espontânea conforme conveniência do pesquisador. A amostra compôs-se de vinte sujeitos cardíacos isquêmicos, adultos, encaminhados via Sistema Único de Saúde ao primeiro procedimento de ACTP. Composto por observação participativa e três momentos de mensuração da pressão arterial, freqüência cardíaca e respiratória e aplicação do Inventário de Ansiedade Traço–Estado de Spielberger (IDATE) para Estado, no primeiro momento também foi aplicado o IDATE–Traço. Para obtenção dos resultados aplicou-se métodos de análise estatística simples. Os resultados encontrados foram que a pressão arterial sistólica se manteve acima dos valores limites, segundo a Sociedade Brasileira de Cardiologia, nas três etapas em mais de 60% dos casos, sendo realizado o tratamento anti-hipertensivo; os padrões observados para freqüência cardíaca se mantiveram na faixa de normalidade para 85% dos casos, porém, em 70% dos casos faziam-se uso associado de betabloqueadores; a freqüência respiratória mostrou-se ascendente durante o evoluir das etapas, com taquipnéia em 50% dos casos no segundo momento e em 70% no terceiro momento. Os valores, segundo categorização do IDATE, tiveram as médias do estado de ansiedade em faixa moderada nos três momentos, sendo que entre o segundo e terceiro momentos houve variação de, mais ou menos, seis pontos, levando alguns clientes ao nível elevado. Para ansiedade traço a faixa também foi moderada. As orientações de enfermagem realizadas por cinco profissionais diferentes produziu, em 60% dos clientes, aumento da pontuação do IDATE, sendo percebido e relatado por alguns como aumento do nervosismo após as orientações. O conteúdo das observações demonstra que comportamentos característicos à ansiedade foram mantidos em todos os clientes, tendo maior número e variedade sem relação ao tempo de espera. Conclui-se que a ansiedade, provocada pela ACTP, já vem alterada (moderada), mantendo-se ou agravando-se ao longo da espera, e as orientações de enfermagem não produzem a redução da ansiedade, em alguns casos a eleva mais. Mesmo utilizando medicações anti-hipertensivas, os clientes desenvolvem hipertensão leve a severa, acompanhada por elevação da freqüência respiratória e manutenção da freqüência cardíaca na normalidade nos três momentos. O ambiente ao qual o indivíduo é exposto contribui para desencadear ansiedade, agravando-a também. Considera-se a amostra do estudo pequena, permitindo apenas a generalização naturalística. Expôs-se a realidade vivida pelo cardíaco, suscitando novos questionamentos e demonstrando a necessidade de intervenções ambientais locais. Espera-se com este trabalho o desencadear de outros estudos com populações maiores, aprofundando-se na compreensão da ansiedade. / This descriptive study was developed by mens of the case study method, of various cases, focusing the anxiety phenomena. Goals: identify the presence and qualify the level of anxiety in ischemic cardiac patients before and after (ten minutes) giving out instructions about the procedure of the percutaneous transluminal corornary angioplasty (PTCA); measure the level of anxiety of these clients ten minutes before they entered in the procedure room for itscompletion. The Research EthicsCommittee approved this study, and data collection was performed through spontaneous demand according to researcher’s convenience. The sample: considered of twenty ischemic cardiac patients, all adults, which had been forwarded by the Single Health Sistem for the first PTCA proceduce. The study was compound which a structured partivipative observation and three moments for measuring arterial pressure, cardiac and respiratory frequency, and the application of Spielberger’s (STAXI) State-Trait Anxiety Inventory. In the first moment there was also the application of the STAXI-Trait. Methods of simple statistical analisys were used to obtain the results. Results: showed that the sytolic arterial pressure was maintained above limit values, according to the Cardiology Brazilian Society, in all threee moments for more than 60% of the cases, anti-hypertensive treatment was performed; the observed satandarts for cardiac frequency were kept within the normality rank for 85% of the cases, however, 70% of the individuals form the sample made use of beta-blockers; the respiratory frequency showed to rise during the evolutionof the moments. With increased respitation rate in 50% of the cases in the second moment and 70% in the third. The values, according to the score and categorization of STAXI, had the measures of state of anxiety in a moderate rank in the three moments, being that there was a variation between the sencond and third moments of up to approximately six points, whichled some clientsto wrong level. For trait anxiety, the rank was also moderate. The nursing instructions were performed by five different professionals and produced an increase of STAXI pontuaction in 60% of the clients. This was obseved and reported by someas an increase of nervousness after the instruction. The content of the observations shows that the characteristic behaviors related to anxiety were maintained in all clients, with a higher number and variety disproportional to the waiting time. The study allows us to conclude that the anxiety caused by PTCA is already altered (moderate), and is kept at this level or worsens during the waiting period, and the nursisng instructions do not make this anxiety decrease, and, in some cases, it even increase. Despite using anti-hypetensive medication, the clientdevelop slight to severe hypertension accompained by an elevation of respiratory frequency and maintenance of cardiac frequency at normal rates from the first to the third moment. The environment to which the individual is exposed contributes to the manifestation of anxiety, worsening it was well. The study’s sample is considerate to be small, allowing only the naturalistic generalization. The realy experienced by cardiac patient has been exposed, raising new questionings and showing the need for local environmental interventions. It is hoped to, throught this study, incite new studieswith larger populations, increasing the comprehension of anxiety.

As invasões biológicas tem alcançado ampla disseminação devido a ações antrópicas em todo o planeta. Drosophila suzukii (Matsumura, 1931) (Diptera: Drosophilidae), é uma espécie invasora global que vem promovendo grandes danos às culturas agrícolas. Nativa do Sudeste Asiático, D. suzukii recentemente (ano de 2013) invadiu e se dispersou pela América do Sul. Aqui, utilizamos uma abordagem filogeográfica baseada no fragmento do gene COI para explorar a dinâmica de invasão das populações de D. suzukii no Brasil. Identificamos cinco haplotipos e uma diversidade genética moderada nas populações brasileiras, que estão em expansão demográfica e espacial. A AMOVA indicou uma alta estrutura genética entre as populações, o que é parcialmente explicado pela sua origem morfoclimática e história de invasão. D. suzukii expandiu do sul para o sudeste do Brasil, auxiliado pelo transporte de frutas mediado por humanos de região para região. O compartilhamento de haplótipos entre as regiões brasileiras e outras regiões invadidas do mundo sugere um único evento de invasão de D. suzukii no Brasil, originário de áreas previamente invadidas (como América do Norte e Europa). A rápida dispersão geográfica e a grande variedade de frutas atacadas por D. suzukii requerem implementação imediata de estratégias de controle (legais e fitossanitárias) para gerenciar esta praga no Brasil. / Biological invasions have reached large parts of the globe, due to human actions across the planet. Drosophila suzukii (Matsumura, 1931) (Diptera: Drosophilidae) is a globally invasive species, always associated with enormous and costly damage to agricultural crops. Native to Southeast Asia, D. suzukii recently (i.e. 2013) invaded and is dispersing through South America. Here, we used a phylogeographic approach based on the COI gene fragment to explore the invasion dynamics of D. suzukii populations in Brazil. We identified five haplotypes and moderate genetic diversity in Brazilian populations, which are undergoing demographic and spatial expansion. The AMOVA indicated a high genetic structure among the populations, which is partially explained by their morphoclimatic origin and invasion history. D. suzukii expanded from southern to southeastern Brazil, aided by human-mediated transport of fruits from region to region. The sharing of haplotypes among Brazilian and other invaded regions of the world suggests a single invasion event of D. suzukii in Brazil, originating from previously invaded areas (e.g., North America and Europe). The rapid geographic dispersal and wide variety of fruits attacked by of D. suzukii require immediate implementation of control strategies (legal and phytosanitary) to manage this pest in Brazil.

Espécies invasoras apresentam características vantajosas sobre espécies nativas o que pode torná-las uma das principais ameaças à biodiversidade. O javali (Sus scrofa), é considerado uma das piores espécies invasoras no mundo devido ao alto impacto que causa nos ecossistemas naturais. A caça é a estratégia de controle mais usada, sendo sua efetividade variável. Determinar a efetividade de uma estratégia de controle num local específico implica estudar as características da população invasora assim como a pressão de caça nela exercida. Nesse contexto, este estudo tem por objetivo avaliar a caça legal como forma de controle da população de javalis na Floresta Nacional (FLONA) de Capão Bonito no estado de São Paulo, Brasil. Foram utilizadas armadilhas fotográficas para estimar o tamanho dos grupos de javalis, assim como levantadas informações de presença de javalis por detecção de vestígios ao longo da área de estudo. Características da população foram obtidas a partir dos indivíduos abatidos e de literatura. A intensidade da caça foi informada pelo caçador e vizinhos da FLONA forneceram informações complementares sobre danos causados pela espécie. Há indícios de diminuição depois da liberação da caça. No entanto, não há evidencia quantitativa suficiente de que o controle esteja sendo efetivo. Imprecisões nas estimativas podem ser diminuídas com estudos específicos das características populacionais e comportamentais ao longo do tempo, além de estudos que possam incluir a magnitude da caça ilegal. / Invasive species have advantageous traits over native species which may turn them into one of the most important threats to biodiversity. Wild boar (Sus scofa) is considered one of the worst invasive species of the world due to the high impact over natural ecosystems. Worldwide, hunting is the most used control strategy with variable efficacy. In order to determine the efficacy of a control strategy it is necessary to evaluate the invasive population traits and the hunting impact. This work aims to studying the legal hunting effectiveness as a control method of wild boar population at the National Forest of Capão Bonito, São Paulo, Brazil. Cameras traps were used to estimate group size and transects were used to detect vestiges in the study area. Population characteristics were obtained from hunted specimens and from literature review. The hunting pressure was informed by the hunter and neighbors provided additional information about damages caused by the species. There is evidence of the wild boar population reduction after the beginning of hunting. However, there are no sufficient quantitative evidence about such impact. The accuracy of the results presented in this work could be improved by the development of further research in population and behavioral characteristics including the potential impact of illegal hunting.

Introdução: Extubação é a retirada da via aérea artificial. Desmame é o processo de transição da ventilação artificial para a respiração espontânea. A falha na extubação exerce um impacto adverso na clínica dos pacientes, além disso, a reintubação acrescenta dias no CTI (Centro de Terapia Intensiva) e na permanência hospitalar. O Índice de respiração rápida e superficial (IRRS) é um parâmetro fidedigno nas referências sobre o tema, devendo ser incluído em protocolos de desmame. Objetivos: Avaliar a capacidade do IRRS como preditor de sucesso de extubação da ventilação mecânica invasiva (VMI), em uma população geral de pacientes críticos e também relacionar este índice a uma população de pacientes subdivididos em diferentes comorbidades, tais como: Doentes neurológicos, cardíacos, pulmonares e outras. Material e Métodos: Foram incluídos neste trabalho pacientes que necessitaram de ventilação mecânica invasiva por um período maior que 48 horas e que foram considerados aptos para extubação pela equipe médica assistente. Foram excluídos pacientes que não fossem extubados em até 6 horas após ventilação espontânea em tubo T, paciente com traqueostomia e com doença neuromuscular periférica. Após, o paciente era colocado em ventilação espontânea com tubo T , e em seguida era registrada a relação f/Vt (freqüência respiratória/volume corrente) sendo esta calculada no 1º (IRRS 1) e 30o (IRRS 2) minuto do teste, e calculado o Delta do IRRS. Os dados foram expressos em freqüência e percentual, média e desvio padrão e mediana (percentil 25-percentil 75), com nível de significância p<0,05 e curvas ROC (Receiver-operating Characteristic) para as variáveis do IRRS. Resultados: De um total de 504 pacientes extubados, 403 (80,0%) obtiveram sucesso no processo de desmame da VMI e 101 (20,0%) falharam. Quando comparamos o grupo sucesso com o grupo insucesso, encontramos os seguintes resultados: Média de idade 56 versus 61 (p<0,025) , IRRS 1 56,5 versus 68,6 (p=0,004), IRRS 2 59,8 versus 81,8 (p=< 0,001), Delta do IRRS 3,4 versus 13,2 (p=0,011), dias de CTI 12 versus 16 (p=0,001), dias de hospitalização 29,5 versus 33 (p=0,185), óbito 11% versus 29% (p< 0,001 ). Em relação às curvas ROC encontramos os seguintes valores para as áreas sobre a curva IRRS 1- 0,592 (IC 95% 0,527 – 0,656) p=0,005; IRRS 2- 0,619 (IC 95% 0,552 – 0,686) p=< 0,001; Delta do IRRS- 0,567 (IC 95% 0,499 – 0,635) p=0,039. Não encontramos diferenças significativas quando analisamos os dados dividindo os pacientes por subgrupos de comorbidades. Conclusão: A utilização do IRRS como preditor de sucesso, pode colaborar para a identificação dos pacientes que terão sucesso no processo de extubação da ventilação mecânica invasiva. Este índice não deve ser usado isoladamente, mas deve ser incluído em protocolos de desmame. Não encontramos diferenças significativas no comportamento do IRRS nas diferentes comorbidades avaliadas neste estudo. / Introduction: Extubation is the removal of artificial airway. Weaning is the process of transition from artificial to spontaneous breathing. Extubation failure has an adverse impact on patients' clinical evolution; furthermore, re-intubation increases ICU (Intensive Care Unit) and hospitalization time. Rapid Shallow Breathing Index (RSBI) is a reliable parameter in references on the theme and should be included in weaning protocols. Objectives: To assess the capacity of RSBI as a predictor of successful extubation from invasive mechanical ventilation (IMV) in a general population of critical patients, and relate that rate to a population of patients subdivided into different co-morbidities such as neurological, cardiac, pulmonary patients and others. Material and Methods: This study includes patients who required invasive mechanical ventilation for a period of more than 48 hours and were deemed fit for extubation by the assistant medical team. It excluded patients who were not extubated within 6 hours after spontaneous ventilation with a T-piece, patients with tracheostomy and those with peripheral neuromuscular disease. After extubation, the patient was placed in spontaneous ventilation with T-piece, and then the f/Vt (respiratory rate/Tidal volume) ratio was recorded, calculated at the 1st (RSBI 1) and 30th (RSBI 2) minute of the trial and calculated Delta RSBI. The data are expressed in frequency and percentage, average, standard deviation, and median (25th percentile-75th percentile), with a significance level of p<0.05 and ROC (Receiver-operating Characteristic) curves for the variables of RSBI. Results: From a total of 504 patients extubated, 403 (80.0%) achieved successful extubation from IMV and 101 (20.0%) failed. When comparing the success group and the failure group, the following results are found: average age 56 versus 61 (p<0.025); RSBI 1 56.5 versus 68.6 (p=0.004); RSBI 2 59.8 versus 81.8 (p=< 0.001); Delta RSBI 3.4 versus 13.2 (p=0.011); days in ICU 12 versus 16 (p=0.001); days of hospitalization 29.5 versus 33 (p=0.185); death 11% versus 29% (p< 0.001 ). In relation to ROC curves we find the following values for the areas under the curve RSBI 1- 0,592 (IC 95% 0,527 – 0,656) p=0,005; RSBI 2- 0,619 (IC 95% 0,552 – 0,686) p=< 0,001; Delta RSBI- 0,567 (IC 95% 0,499 – 0,635) p=0,039. No significant differences were found when the data was analyzed dividing the patients into co-morbidity subgroups. Conclusion: The use of the RSBI as a predictor of success, can help identify patients who will succeed in extubation from invasive mechanical ventilation. This index should not be used alone, but should be included in the weaning protocols. No significant differences were found in RSBI behavior for different co-morbidities assessed in this study.

Simulação computacional de ambientes cirúrgicos têm sido amplamente utilizados, normalmente para treinamentos, ajudando no desenvolvimento de habilidades essenciais e minimizando erros em procedimentos cirúrgicos. Para estes ambientes, é essencial a obtenção de um comportamento mais realista, sendo importante o uso de técnicas com alta precisão, além de uma simulação em tempo real. A fim de melhor controlar este trade-off entre eficiência e eficácia, apresentamos um ambiente híbrido e adaptativo que combina um conjunto de métodos para alcançar uma boa precisão e desempenho na simulação. Nosso sistema mescla métodos físicos de deformação (Método de Elementos Finitos e Mass-Mola) com um método não-físico que aproxima o comportamento dos primeiros (Green Coordinates), sendo capaz de utilizar o método apropriado dependendo da situação. Para melhor simular um ambiente cirúrgico completo, foram implementadas ferramentas adicionais para interação, permitindo pegar e manipular, queimar, e sentir os objetos do cenário. Nosso sistema proporciona grande imersão ao usuário, consumindo menos recursos computacionais e aumentando as taxas de atualização da simulação. / Computational simulation of surgical environments have been widely used usually for trainings, improving essential skills and minimizing errors in surgical procedures. As these environments are always looking for a more realistic behavior, it is important to use high-precision techniques while ensuring a real-time simulation. In order to better manage this trade-off between efficiency and effectiveness, we present a hybrid and adaptive environment that combines a set of methods to achieve good accuracy and performance for a simulation. Our system merges physically deformation methods (Finite Elements Method and Mass Spring Damper) with a non-physical method that approximates the formers behavior (Green Coordinates), being able to use the appropriate method depending on the situation. To simulate an approximation of a complete surgical environment, we also implement interaction tools, such as picking, burning, and haptic feedback. Our system provides great immersion for the user, consuming less computational resources and increasing update rates.

Estão disponíveis para treinamento videocirúrgico métodos in vitro e treino em animais, antes de se estar apto para chegar ao paciente propriamente dito. O treino em animais vivos tem sua importância no fato de mimetizar situações reais, permitindo o treinamento, não só da técnica, mas também de conduta e trabalho em equipe. Em contrapartida, o uso de animais vivos utilizados em treinamento cirúrgico (vivissecção) e pesquisa têm encontrado oposição em questões éticas e de bem estar animal. A utilização de cadáveres para o treinamento e desenvolvimento de novas técnicas cirúrgicas em Medicina tem se tornado uma alternativa interessante para a videocirurgia. No presente estudo foram testados como modelos experimentais cadáveres de cães conservados com a solução de Larssen modificada, que mantém as características teciduais do cadáver semelhantes às de um cão vivo. Foram utilizados 10 cães oriundos da rotina do Hospital de Clínicas Veterinárias da Universidade Federal do Rio Grande do Sul ou do Centro de Controle de Zoonoses de Porto Alegre, com indicação de eutanásia por patologias graves e sem tratamento. Após a eutanásia, foram preparados com solução de Larssen modificada, a fim de manterem características teciduais semelhantes as de um cão vivo, sendo armazenados em freezer após o preparo. Estes cadáveres, depois de descongelados, foram testados quanto a viabilidade do modelo para treinamento de nefrectomia total laparoscópica e tireoidectomia videoendoscópica. Foram avaliadas no transoperatório, características teciduais como: coloração, textura e odor dos cadáveres e também, a pressão de dióxido de carbono utilizada para a insuflação. O modelo experimental em cadáveres de cães conservados com solução de Larssen modificada foi viável e efetivo para treinamento em videocirurgia nas técnicas propostas; embora alguns cães, durante a nefrectomia laparoscópica evidenciassem os rins friáveis. No que se refere às características teciduais avaliadas, foram semelhantes às de um animal vivo, e a pressão média de dióxido de carbono utilizada durante a nefrectomia total laparoscópica foi de 15,58 mmHg e para a tireoidectomia videoendoscópica foi de 15,75 mmHg. / In consideration of the fact that training with live animals simulates real situations, it has still its importance. It allows not only technical training but also conduct and teamwork. In contrast, the use of live animals in surgical training (vivisection) and research has found opposition due to ethical and animal welfare concerns. The use of cadavers for training and development of new surgical techniques in medicine has become an interesting alternative for videosurgery. In the present study cadavers of dogs, conserved with a modified Larssen solution were used as experimental models. This modified Larssen solution preserves the tissue of the body with similar characteristics to the tissue of alive dogs. Ten dogs from the routine of the Veterinary Hospital of the Federal University of Rio Grande do Sul and the Porto Alegre's Zoonosis Control Center with indication of euthanasia for serious diseases were used for this study. After euthanasia the dogs were prepared with the modified Larssen solution and were stored in freezers. Before beginning procedures the cadaveres were defrosted, the bodies of the dogs were tested to evaluate the training feasibility for laparoscopic total nefrectomy and videoendoscopic thyroidectomy. In the next step characteristics like coloration, tissue structure, odor and pressure of carbon dioxide for inflation has been evaluated. The experimental model to prepare dog cadavers with modified Larssen solution proved to be practicable and effective for training in videosurgery within the proposed procedures. Even though, some dogs showed friable kidneys during laparoscopic nephrectomy. In relation to the evaluated tissue characteristics, the experimental model showed similar characteristics of a living animal. The middle pressure of carbon dioxide was 15,58 mmHg during laparoscopic total nefrectomy and 15,75 mmHg during videoendoscopic thyroidectomy.

Esta dissertação refere-se `a simulação de um sistema de controle em um manipulador robótico para compensação dos movimentos do coração em cirurgias cardíacas minimamente invasivas. No intuito de compensar os movimentos do batimento cardíaco utilizam-se técnicas de controle híbrido de posição/força e dados dos movimentos do coração obtidos in vivo, utilizadas como elementos básicos para a constituição deste sistema. Tópicos de modelagem de manipuladores robóticos e, em especial, a modelagem da relação entre as forças e deslocamentos na superfície do coração compõe a base estrutural. Focalizou-se, ainda, o papel do controle de força em relação `a posição da ferramenta do manipulador na superfície do coração. Pretende-se que a principal contribuição deste trabalho seja demonstrar que o controlador híbrido segue as restrições impostas pela dinâmica do sistema coração-pulmão. / This paper refers to the simulation of a control system for a robotic manipulator to compensate the movements of the heart in minimally invasive cardiac surgery. In order to compensate the motion of the beating heart techniques are used to implement a hybrid position/force controller based on data and the movements of the heart obtained in vivo, used as references to the input of the system. Topics modeling robotic manipulators, and in particular, modeling the relationship between forces and displacements on the surface of the heart comprises the structural basis. The role of power control over the position of the manipulator tool on the surface of the heart. It is intended that the main contribution of this study is to show that the hybrid controller follows the restrictions imposed by the dynamics of the heart-lung system.