Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Interventional radiology consists of minimally invasive procedures guided by real-time X-ray imaging of a region of the patient to be diagnosed or treated. Since it is a practice that uses ionizing radiation, performing these procedures should follow the three basic principles of radioprotection, which are justification, optimization (medical exposure), and dose limitation (occupational exposure). Interventional procedures in children with congenital heart defects are justified by substituting other high-risk procedures. However, as these procedures are responsible for high doses in the patient and individuals occupationally exposed (IOE), it is important to evaluate the medical exposures of pediatric individuals due to a greater susceptibility to radiation damage in these individuals who present a rapid metabolism and closer proximity of the organs. In addition, the longer life expectancy in children allows more time for any harmful effects of radiation, such as cancer, to manifest. Because direct dose measurement within the human body is difficult or impractical, the Monte Carlo simulation of radiation transport is a useful tool in estimating dosimetric protection quantities (H T and E) in anthropomorphic phantoms representing the anatomy of the human body. In addition, it is possible to calculate conversion coefficients that relate protection quantities with measurable quantities, such as the kerma-area product (PKA). In this work, we modelled paediatric interventional cardiology scenarios using the MCNPX code and a pair of adult and paediatric hybrid anthropomorphic phantoms (newborn, 1 year and 5 year) to evaluate medical and occupational exposures. The results obtained in this work show conversion coefficients H T /PKA and E/PKA of 5 to 16 times higher than the values obtained in the literature for interventional procedures performed in adult patients. In addition, we estimate the influence of personal protective equipment (lead apron, thyroid shield and lead glasses) on occupational exposures, which contribute to reduction of H T doses in the physician up to 98% (gonads and thyroid), when used. / A radiologia intervencionista consiste de procedimentos minimamente invasivos guiados por imagens de raios X em tempo real de uma região do paciente a ser diagnosticada ou tratada. Por ser uma prática que utiliza radiação ionizante, a realização destes procedimentos deve seguir os três princípios básicos de radioproteção, que são a justificação, otimização (exposição do paciente) e limitação de dose (exposição do médico). Os procedimentos intervencionistas em crianças com cardiopatias congênitas são justificáveis por substituírem outros procedimentos de alto risco. Entretanto, conforme estes procedimentos são responsáveis por altas doses no paciente, além dos indivíduos ocupacionalmente expostos (IOE), é importante avaliar as exposições médicas de indivíduos pediátricos devido uma maior susceptibilidade de ocorrência de danos provocados pela radiação nestes indivíduos, que apresentam metabolismo rápido e maior proximidade anatômica dos órgãos. Além disso, a maior expectativa de vida das crianças induz uma maior probabilidade de ocorrência de efeitos estocásticos tardios como o câncer. Devido à medição direta da dose dentro do corpo humano ser difícil ou impraticável, a simulação Monte Carlo do transporte de radiação é uma ferramenta útil na estimativa de grandezas dosimétricas de proteção (H T e E) em simuladores antropomórficos que representam a anatomia do corpo humano. Além disso, é possível calcular coeficientes de conversão que relacionam grandezas de proteção com grandezas mensuráveis, como o produto kerma-área (PKA). Neste trabalho, modelamos cenários de cardiologia intervencionista pediátrica utilizando o código MCNPX e uma dupla de simuladores antropomórficos híbridos adulto e pediátrico (recém-nascido, de 1 e 5 anos) para avaliar as exposições médicas e ocupacionais. Os resultados obtidos neste trabalho mostram coeficientes de conversão H T /PKA e E/PKA de 5 a 16 vezes maiores que os valores obtidos na literatura para procedimentos intervencionistas realizados em pacientes adultos. Além disso, estimamos a influência dos equipamentos de proteção individual (avental, óculos plumbíferos e protetor de tireoide) nas exposições ocupacionais, que contribuem para redução das doses H T no médico em até 98% (gônadas e tireoide), quando utilizados.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Establish limits to the exposure of the population to various ionizing radiation sources is crucial to prevent occupationally exposed individuals and the public, to their deleterious effects. In computational ambit, it is necessary that different exposure scenarios are simulated in order to obtain the dose coefficients (CCs), which relate physical dosimetric quantities - as absorbed dose, Fluency or Kerma Air - with limiting quantities - as equivalent and / or effective dose. Under certain exposure conditions, the individual's posture is not always the same, and the scenario shall be described as realistic as possible. In this work, the AM (Adult Male) and AF (Adult Female) anthropomorphic reference phantom of ICRP publication n° 110 had their postures modified from supine posture (standing) to sitting posture. The change of posture was performed through of a subroutine written in the Visual Monte Carlo code (VMC) to rotate the thigh region of the phantom and position it between the region of the leg and torso. The ScionImage software was used to reconstruct and smooth the knee and hip contours in a sitting posture phantom, and for 3D visualization of phantom was used VolView software. After this step the MCNPX radiation transport code was used for the calculation of fluence-to-dose conversion coefficients (CCs) to six irradiation geometries: AP, PA, LLAT, RLAT, ROT and ISO, recommended by ICRP. The results were compared between the phantoms in standing and sitting postures, for both sexes, in order to assess differences in scattering and absorption of radiation in different postures. The results show significant differences of up to 100% in the equivalent dose conversion coefficients of organs in the pelvic region, 79 % in organs with distribution in the whole body (such as skin, muscle, lymph nodes, bone marrow and trabecular bone) and a difference of 27% to effective dose conversion coefficients. Moreover in order to conduct a comparative study between two types of simulators, was estimated CCs equivalent and effective dose of adult male hybrid simulators, UFHADM, and female, UFHADF, in a sitting posture, and compared to the AM and AF simulators, also in the sitting posture, where it was observed significant difference in energies below 0.05 MeV. This study demonstrated the feasibility of using anthropomorphic phantoms in the sitting posture to represent more realistic postures and can be used in studies in medical and occupational dosimetry. This study demonstrated the feasibility of using anthropomorphic simulators reference in the seated position to represent more realistic positions can thus be used in studies in medical and occupational dosimetry as well as the importance of developing as realistic simulators as possible to dose estimation as faithful as possible in different irradiation scenarios. / Estabelecer limites à exposição da população a diversas fontes de radiação ionizante é de fundamental importância para prevenir indivíduos, ocupacionalmente expostos e do público, dos seus efeitos deletérios. Em âmbito computacional, é necessário que diferentes cenários de exposição sejam simulados, visando à obtenção dos coeficientes de dose (CCs), que associam grandezas dosimétricas físicas – como dose absorvida, fluência ou kerma no ar – com grandezas limitantes – como equivalente e/ou dose efetiva. Em certas condições de exposição a posição do indivíduo nem sempre é a mesma, e o cenário deve ser descrito da forma mais realística possível. Neste trabalho, os simuladores antropomórficos de referência da publicação nº 110 da ICRP, AM (Adult Male) e AF (Adult Female), tiveram suas posturas modificadas da postura supinada (em pé) para a postura sentada. A mudança de postura foi realizada por meio de uma subrotina escrita no software Visual Monte Carlo (VMC) para rotacionar a região da coxa dos simuladores e posicioná-la entre a região da perna e do tronco. O software ScionImage foi utilizado para reconstruir e suavizar os contornos no joelho e quadril dos simuladores na postura sentada, e com ferramenta auxiliar para visualização 3D dos simuladores foi utilizado o software VolView. Após essa etapa foi utilizado o código de transporte de radiação MCNPX para o cálculo dos coeficientes de conversão (CCs) de dose equivalente e efetiva por fluência de partículas, calculados para seis geometrias de irradiação AP, PA, LLAT, RLAT, ROT e ISO, recomendadas pela ICRP. Os resultados foram comparados entre os simuladores em pé e sentado, para ambos os gêneros, com o objetivo de avaliar as diferenças de espalhamento e absorção da radiação para as diferentes posturas. Os resultados dos CCs mostram diferenças significativas, de até 100 % para dose equivalente dos órgãos situados a região pélvica e 79 % em órgãos com distribuição em todo o corpo como, por exemplo, pele, músculo, nódulos linfáticos medula óssea e trabécula óssea, e uma diferença de 14 % para dose efetiva. Ademais, a fim de realizar um estudo comparativo entre dois tipos de simuladores, foi estimado os CCs de dose equivalente e efetiva dos simuladores híbridos adulto masculino, UFHADM, e feminino, UFHADF, na postura sentada, e comparado com os simuladores AM e AF, também na postura sentada, onde foi observado diferença significativa em energias abaixo de 0,05 MeV. Este estudo demonstrou a viabilidade do uso dos simuladores antropomórficos de referência na postura sentada para representar posturas mais realísticas podendo assim, ser utilizado em estudos na dosimetria médica e ocupacional, bem como a importância de desenvolver simuladores tão realista quanto possíveis para estimativa de dose tão fiéis quanto possíveis em diversos cenários de irradiação.

Cardiac procedures are the most common within the interventional radiology (IR) and they can provide high medical and occupational exposures, since, in most cases these procedures are time consuming and complexes. Although the use of X-rays is justified in this case, it is important to make an assessment of radiation doses and associated risk to patients and medical staff. The aim of this study was to build a computational model of exposure composed of an adult patient, a cardiologist and a nurse, in a typical cardiac scenario in IR and, then, estimate absorbed doses in organs and tissues, and through this dosimetric quantity, determine equivalent doses, the effective dose and cancer risk associated with exposure. The estimated dosimetric quantities were normalized by the kerma-area product (KAP). In this study, the results are presented in conversion coefficient (CC) for radiation dose and cancer risk. The radiographic parameters used in the Monte Carlo simulations were: peak voltages between 60 and 120 kVp, inherent filtration of 3.5 mm Al and a field area 10 cm x 10 cm. Eight beam projections were used: antero-posterior (AP), postero-anterior (PA), right anterior oblique (RAO90o), left anterior oblique (LAO90o), cranial (CRAN30o), caudal (CAUD30o), left anterior oblique and right anterior oblique (LAO45o and RAO45o). The radiation transport code used was MCNPX 2.7.0, in which was incorporated three anthropomorphic phantoms were incorporated with a source of X-rays emitting photons isotropically in the patient´s chest region and all common objects inside the room in IR. The anthropomorphic phantoms used to represent the cardiologist and the patient were the MASH and the nurse was simulated by the FASH phantom. Energy spectra were generated using the SRS 78 program. Two irradiation scenarios named I and II were created. In I, the operating table had no lead curtain and suspended shields of lead glass and, in II, these protection devices were considered. The average effective dose of CCs for the eight projections used in cardiac procedures angiography and coronary angioplasty was: patient 2,5E-01 mSv/Gy.cm2; cardiologist 2,0E-01(I) and 4,7E-02 ÊSv/Gy.cm2 (II) and nurse 2,4E-02 (I) and 1,8E-02 ÊSv/Gy.cm2 (II).The effective risk of cancer in 10-4/Gy.cm 2 was: 1.2 for the patient, 2,6 E-03 (I) and 4.9 E-04 (II) for the cardiologist and 5.2 E-04 (I) and 4.0 E-04 (II) for the nurse. The results presented in this study are consistent with the experimental values obtained in the literature. Thus, we believe that results improve or extend the existing data and will be a useful reference tool for professionals of radiation protection, the scientific community and especially for the physicians themselves who are exposed routinely. / Os procedimentos cardiacos sao os mais frequentes dentro da radiologia intervencionista (RI) e podem proporcionar elevadas exposicoes medicas e ocupacionais, uma vez que, na maioria dos casos, os procedimentos sao demorados e complexos. Embora o uso de raios X nestes casos seja justificado, e importante fazer uma avaliacao das doses dessa radiacao e dos riscos associados tanto em pacientes quanto nos profissionais envolvidos. O objetivo deste estudo foi criar um modelo computacional de exposicao composto por um paciente adulto, um medico cardiologista e uma enfermeira, em um cenario tipico cardiaco em RI e, posteriormente, estimar as doses absorvidas nos orgaos e tecidos e, por meio desta grandeza, determinar as doses equivalentes, a dose efetiva e os riscos de cancer associados a exposicao. As grandezas estimadas foram normalizadas pelo produto kerma-area (PKA). Os resultados obtidos estao apresentados no formato de coeficiente de conversao (CCs) de dose de radiacao e de risco de cancer. Os parametros radiograficos utilizados nas simulacoes Monte Carlo foram: tensoes de pico entre 60 - 120 kVp, filtracao inerente de 3,5 mm Al, area do campo 10 cm x 10 cm. Foram utilizadas oito projecoes de feixe: antero-posterior (AP), postero-anterior (PA), obliquo anterior direito (RAO90o), obliquo anterior esquerdo (LAO90o), cranial (CRAN30o), caudal (CAUD30o), obliquo anterior esquerdo e obliquo anterior direito (LAO45o e RAO45o). O codigo de transporte de radiacao utilizado foi o MCNPX-2.7.0, no qual foram incorporados os tres simuladores antropomorficos, uma fonte de raios X emitindo fotons isotropicamente na regiao do torax do paciente e todos os objetos comuns no interior da sala de RI. O simulador antropomorfico utilizado para representar o cardiologista e o paciente foi o MASH e para simular a enfermeira foi utilizado a FASH. Os espectros de energia foram gerados utilizando o programa SRS 78. Foram criados dois cenarios de irradiacao denominados de I e II. Em I, a mesa cirurgica nao possuia cortina de chumbo e nem tinha protetores suspensos de vidro plumbifero e, em II, estes dispositivos de protecao foram considerados. As medias dos CCs de dose efetiva para as oito projecoes usadas em procedimentos cardiacos de angiografia e angioplastia coronaria foi: paciente 2,5E-01 mSv/Gy.cm2; cardiologista 2,0-E01(I) e 4,7E-02 ÊSv/Gy.cm2 (II) e enfermeira 2,4E-02 (I) e 1,8E-02 ÊSv/Gy.cm2 (II). O risco efetivo de cancer em 10-4/Gy.cm2 foi de 1,2 para o paciente, 2,6E-03 (I) e 4,9E-04 (II) para o cardiologista e 5,2E-04 (I) e 4,0E-04 (II) para a enfermeira. Os resultados apresentados neste estudo sao consistentes com os valores experimentais descritos na literatura. Tais resultados ampliam o conhecimento ja existente sobre doses em radiologia intervencionista e propiciam uma ferramenta util de consulta para os profissionais de radioprotecao, para a comunidade cientifica e, sobretudo, para os proprios medicos que se expoem rotineiramente.

Dosimetric quantities are necessary for evaluate the human exposures to radiation quantitatively and to describe relationships between the dose and biological effects caused by the interaction of radiation with the organs and tissues, providing a basis for estimating risks in radiological protection. Anthropomorphic simulators are threedimensional representations of the human body and coupled to a radiation transport code provides conversion coefficients for estimating the equivalent and effective doses through physical quantities, such as air kerma (Kair). In most published papers the exposure scenarios consist of simulators implemented in the standing posture. In this work we developed exposure scenarios in the Visual Monte Carlo (VMC) code using a female adult voxel simulator in standing and sitting postures. The simulator was irradiated by a plane source of monoenergetic photons with energy from 10 keV to 2 MeV in the antero-posterior (AP), postero-anterior (PA), right lateral (RLAT) and left lateral (LLAT) irradiation geometries. The conversion coefficients for equivalent and effective doses in terms of air kerma (H/Kair and E/Kair) were calculated for both scenarios and compared. The results show that the relative difference of conversion coefficients for the organs of the head and thorax was not significant (less than 5%) since the anatomic position of the organs is the same in both postures. The relative difference is more significant for organs of abdominal region, such as the ovaries (71% for photon energy of 20 keV), the bladder (39% at 60 keV) and the uterus (37% at 100 keV), especially when the simulator is irradiated in AP geometry. In this same irradiation geometry, the conversion coefficients E/Kair presented relative differences until 27% (at 10 keV), due to a change in absorbed dose of organs with relevant wT , which are located in the anterior portion of the simulator. Thus, the calculation of conversion coefficients HT / Kair and E/Kair using anthropomorphic simulators in different postures is important for more precisely estimating of individual dose in real scenarios of radiation exposure. / Grandezas dosimétricas são necessárias para avaliar exposições dos seres humanos à radiação de modo quantitativo e para descrever relações entre a dose e os efeitos biológicos causados pela interação da radiação com os órgãos e tecidos, fornecendo uma base para estimativas de riscos em proteção radiológica. No âmbito computacional, os simuladores antropomórficos são representações tridimensionais do corpo humano que quando acoplados a um código de transporte de radiação fornecem coeficientes de conversão para estimativa de dose equivalente e dose efetiva através de grandezas físicas, como por exemplo, o kerma no ar (Kar). Na literatura, os cenários de exposição são, em geral, formados por simuladores implementados na postura vertical (em pé). Neste trabalho, foram elaborados cenários de exposição no código Visual Monte Carlo utilizando um simulador voxel adulto feminino nas posturas vertical e sentada. O simulador foi irradiado por uma fonte plana de fótons monoenergéticos de 10 keV a 2 MeV nas geometrias de irradiação antero-posterior (AP), postero-anterior (PA), lateral direita (RLAT) e lateral esquerda (LLAT). Os coeficientes de conversão de dose equivalente e dose efetiva em termos do kerma no ar (HT/Kar e E/Kar ) foram calculados para ambos cenários e comparados. Os resultados mostram que a diferença relativa entre os coeficientes de conversão HT /Kar?? para os órgãos da cabeça e do tórax não foi significante (menor que 6%) devido à posição anatômica dos órgãos ser a mesma para ambas posturas. Entretanto, a diferença relativa é significante para órgãos da região abdominal inferior, como ovários (71% para fótons de 20 keV), bexiga (39% em 60 keV) e útero (37% em 100 keV), principalmente quando o simulador é irradiado na geometria AP. Nesta mesma geometria, os coeficientes de conversão E/Kar apresentaram diferenças mais evidentes (27% em 10 keV), devido uma mudança na dose absorvida de órgãos com fatores de ponderação teciduais (wT ) relevantes, situados na porção anterior do simulador. Assim, o cálculo dos coeficientes de conversão HT /Kar e E/Kar utilizando simuladores antropomórficos em diferentes posturas é importante para estimar mais precisamente a dose em indivíduos submetidos a cenários reais de exposição à radiação.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Total Body Irradiation is a special technique of radiotherapy used for conditioning for bone marrow transplantation. Its function is to immunosuppression, bone marrow ablation and destruction of malignant cells. How it is the irradiation of a large and irregular field is necessary to seek ways to offset the tissues so that the absorbed dose to the patient's body has a uniformity of ± 10%. In addition, other factors intervene so that this condition is satisfied, such as the choice of radiation source, the posture of the patient, the incidence geometry, the distance of treatment, the combination of fields, among others. To analyze how these factors influence the dose distribution in the body, in this study we were simulated computationally scenarios of Total Body Irradiation, using telecobaltherapy units and linear accelerator of 6 MV, for an estimated equivalent and effective doses using the code MCNPX of radiation transport and hybrid anthropomorphic simulators UFHADF and UFHADM in sitting postures to RLAT and LLAT irradiation, and lying to the AP and PA projections. To validate the spectra used in the simulations was calculated PDP for comparison with experimental measurements. As for the validation of TBI scenarios were estimated entrance dose rates in skin also for comparison with experimental measurements. The PDP curves are shown according to the literature. The values of the estimated dose rates are less than 10% relative difference in relation to the experimental measurements, which allowed us to estimate the dose in the organs. The simulation results show that the lateral irradiations of UF simulators in the sitting posture offer a less uniform dose distribution compared to radiation AP / PA with the simulator in lying posture. For the PA irradiation geometry the absorbed dose in the red marrow is approximately 20% higher than in the AP projection, which suggests that the first case is most appropriate for the destruction of diseased marrow. Regarding the use of attenuators objects for radiation attenuation in the lung there was a reduction of 23% of the absorbed dose by this organ, which shows their effectiveness and importance to these procedures. It was also observed that the decrease in patient treatment away from the radiation source and the room walls leads to a near increase of 10% and 5%, respectively, the absorbed dose, which suggests that treatments be more suitable carried out great distances focus-surface and far from the room's walls. The energy beam used for Total Body Irradiation, the most significant differences between the Cobalt-60 and linear accelerator 6 MV spectra were up to 46.23%, which occurred for the AP irradiation geometry, where observed that the first deposits most of its energy near the surface, which shows that more energy beams for irradiation are more effective at greater depths. Another factor analyzed was the combination of adjacent and overlapping fields for the treatment, leading to overdoses in some organs and committed dose uniformity as observed by other authors. The calculation of the effective dose showed that there is a greater overall commitment of the body to radiation in LLAT incidence geometry. It was also found that the effective dose is higher in the AP projection than PA as found in the literature. The analyzes show the importance and suggest a more detailed study of the exposure conditions for planning treatments for TB / A Irradiação de Corpo Inteiro é uma técnica especial de radioterapia utilizada para o condicionamento de transplante de medula óssea. Sua função é de imunossupressão, ablação da medula e destruição de células malignas. Por se tratar da irradiação de um campo grande e irregular é necessário buscar meios para compensação dos tecidos para que a dose absorvida pelo corpo do paciente tenha uma uniformidade de ±10%. Além disso, outros fatores interferem para que essa condição seja satisfeita, tais como a escolha fonte de radiação, a postura do paciente, a geometria de incidência, a distância de tratamento, a combinação de campos, entre outros. Para analisar a maneira como esse fatores influenciam na distribuição da dose no corpo, neste trabalho foram simulados computacionalmente cenários de Irradiação de Corpo Inteiro, que utilizam unidades de telecobaltoterapia e aceleradores lineares de 6 MV, para a estimativa da doses equivalente e efetiva utilizando o código de transporte de radiação MCNPX e os simuladores antropomórficos híbridos UFHADF e UFHADM nas posturas sentada, para irradiações RLAT e LLAT, e deitada para as projeções AP e PA. Para a validação dos espectros utilizados nas simulações foi calculada a PDP para a comparação com medidas experimentais. Já para a validação dos cenários de TBI foram estimadas as taxas de dose de entrada na pele também para a comparação com medidas experimentais. As curvas de PDP se mostraram de acordo com a literatura. Os valores das taxas de dose estimadas apresentaram uma diferença relativa menor que 10% em relação às medidas experimentais, o que permitiu estimar a dose nos órgãos. Os resultados das simulações mostram que as irradiações laterais dos simuladores UF na postura sentada oferecem uma distribuição de dose menos uniforme se comparado às irradiações AP/PA com o simulador na postura deitada. Para a geometria de irradiação PA a dose absorvida na medula vermelha é aproximadamente 20% maior que na projeção AP, o que sugere que o primeiro caso seja mais adequado para a destruição da medula doente. Quanto ao uso de objetos compensadores para atenuação da radiação no pulmão houve uma redução da dose absorvida por esse órgão em 23%, o que mostra sua eficácia e importância para esses procedimentos. Também foi observado que a diminuição da distância de tratamento do paciente a fonte de radiação e das paredes da sala leva a um aumento próximo de 10% e de 5%, respectivamente, na dose absorvida, o que sugere que sejam mais adequados tratamentos realizados a grandes distâncias foco-superfície e distantes das paredes da sala. Quanto à energia do feixe utilizado para Irradiação de Corpo Inteiro, as diferenças mais significativas entre o Cobalto-60 e o espectro do acelerador linear de 6 MV foram de até 46,23%, o que ocorreu para a geometria de irradiação PA, onde é observado que o primeiro deposita a maior parte de sua energia próximo a superfície, o que mostra que feixes mais energéticos são mais eficazes para irradiação em profundidades maiores. Outro fator analisado foi a combinação de campos adjacentes e sobrepostos para o tratamento, o que levou a superdosagens em alguns órgãos e comprometeu a uniformidade da dose assim como observado por outros autores. Os cálculos da dose efetiva permitiram concluir que há um maior comprometimento geral do corpo para irradiações na geometria de incidência LLAT. Também foi encontrado que a dose efetiva é superior na projeção AP que em PA assim como encontrado na literatura. As análises feitas mostram a importância e sugerem um estudo mais detalhado das condições de exposição para o planejamento de tratamentos por TBI.

Neste trabalho propomos uma abordagem Bayesiana não-paramétrica para a modelagem de dados com comportamento extremo. Tratamos o parâmetro de locação μ da distribuição generalizada de valor extremo como uma função aleatória e assumimos um processo Gaussiano para tal função (Rasmussem & Williams 2006). Esta situação leva à intratabilidade analítica da distribuição a posteriori de alta dimensão. Para lidar com este problema fazemos uso do método Hamiltoniano de Monte Carlo em variedade Riemanniana que permite a simulação de valores da distribuição a posteriori com forma complexa e estrutura de correlação incomum (Calderhead & Girolami 2011). Além disso, propomos um modelo de série temporal autoregressivo de ordem p, assumindo a distribuição generalizada de valor extremo para o ruído e determinamos a respectiva matriz de informação de Fisher. No decorrer de todo o trabalho, estudamos a qualidade do algoritmo em suas variantes através de simulações computacionais e apresentamos vários exemplos com dados reais e simulados. / In this work we propose a Bayesian nonparametric approach for modeling extreme value data. We treat the location parameter μ of the generalized extreme value distribution as a random function following a Gaussian process model (Rasmussem & Williams 2006). This configuration leads to no closed-form expressions for the highdimensional posterior distribution. To tackle this problem we use the Riemannian Manifold Hamiltonian Monte Carlo algorithm which allows samples from the posterior distribution with complex form and non-usual correlation structure (Calderhead & Girolami 2011). Moreover, we propose an autoregressive time series model assuming the generalized extreme value distribution for the noise and obtained its Fisher information matrix. Throughout this work we employ some computational simulation studies to assess the performance of the algorithm in its variants and show many examples with simulated and real data-sets.

Os circuladores tradicionais são amplamente utilizados em telecomunicações e defesa militar para o simultâneo envio e recepção de sinais por um único meio. Esses circuitos passivos, fabricados a partir de materiais ferromagnéticos, possuem a desvantagem do aumento de dimensões, peso e custos de fabricação com a diminuição da frequência de operação definida no projeto destes dispositivos, inviabilizando sua aplicação em frequências abaixo de 500 MHz. O circulador ativo surgiu como uma alternativa aos tradicionais, tendo aplicações em frequências desde o nível DC até a ordem de dezenas de gigahertz. As suas maiores aplicações ocorrem quando são necessários dispositivos compactos, de baixo custo e de baixa potência. Os primeiros circuitos propostos possuíam uma grande limitação em termos de frequência de operação e de potência entregue à carga. Entretanto, com os avanços tecnológicos na eletrônica, tais problemas podem ser amenizados atualmente. Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um circuito circulador ativo para a utilização em instrumentação eletrônica, em particular para a operação em frequências na ordem das utilizadas em equipamentos de ultrassom Doppler de ondas contínuas, na faixa de 2 MHz a 10 MHz. As possíveis vantagens da implementação de circuladores em sistemas de ultrassom estão relacionadas ao incremento da relação sinal-ruído, aumento da área de recepção do transdutor, simplificação da construção do transdutor, simplificação do circuito de demodulação/ processamento, e maior isolação entre os circuitos de transmissão e recepção de sinais. Na fase inicial, o circulador ativo proposto é modelado por equacionamento, utilizando-se tanto o modelo ideal dos amplificadores operacionais como o seu modelo de resposta em frequência. Simulações computacionais foram executadas para confirmar a validade do equacionamento. Um circuito montado em placa de prototipagem rápida foi apresentado, e testes de prova de conceito em baixas frequências foram realizados, mostrando uma grande semelhança entre o teórico, o simulado e o experimental. A segunda parte contou com o projeto do circuito circulador para a operação em maiores frequências. O circuito proposto é composto por três amplificadores operacionais de realimentação por corrente e vários componentes passivos. Uma análise de sensibilidade utilizando os métodos de Monte-Carlo e análise do pior caso foi aplicada, resultando em um perfil de comportamento frente às variações dos componentes do circuito e às variações da impedância de carga. Uma placa de circuito impressa foi projetada, utilizando-se de boas práticas de leiaute para a operação em altas frequências. Neste circuito montado, foram realizados os seguintes testes e medições: comportamento no domínio do tempo, faixa dinâmica, nível de isolação em relação à amplitude do sinal, largura de banda, levantamento dos parâmetros de espalhamento, e envio e recepção de sinais por transdutor de ultrassom Doppler de ondas contínuas. Os resultados dos testes de desempenho foram satisfatórios, apresentando uma banda de transmissão de sinais para frequências de 100 MHz, isolação entre portas não consecutivas de 39 dB na frequência de interesse para ultrassom Doppler e isolação maior que 20 dB para frequências de até 35 MHz. A faixa dinâmica excedeu a tensão de 5 Vpp, e o circuito teve bom comportamento no envio e na recepção simultânea de sinais pelo transdutor de ultrassom. / Traditional circulators are widely used in both telecommunications and military defense for sending and receiving signals simultaneously through a single medium. These passive circuits which are manufactured from ferromagnetic materials, have the disadvantages of having suffered an increase in dimensions, weight, and manufacturing costs along with the decrease in the operation frequency established in the designs of such devices, thus preventing their useful employment in frequencies below 500 MHz. The active circulator emerged as an alternative to the traditional ones, and has applications on frequencies ranging from a DC level to levels involving dozens of gigahertz. It is applicable when compact devices are made necessary, at a low cost, and for low frequencies. The first circuits to be introduced had a major limitation in terms of operating frequency and power delivered to the load. However, due to technological advances in electronics, problems such as the aforementioned can now be minimized. This research work presents the development of an active circulator circuit to be used in electronic instrumentation, particularly for operation at frequencies such as those used in continuous wave Doppler ultrasound equipment, ranging from 2 MHz to 10 MHz. The advantages made possible by implementing ultrasound systems with circulators are related to an increase in the signal-to-noise ratio, an increase in the transducers reception area, a simplified construction of the transducer, simplification of the demodulation/processing circuit, and a greater isolation between the transmission circuits and signal reception. In the initial phase, the proposed active circulator was modeled by means of an equating method, using both the ideal model of operational amplifiers and the model of frequency response. Computer simulations were carried out in order to confirm the validity of the equating method. A circuit mounted upon a breadboard was introduced and proof of concept assessments were performed at low frequencies, showing a great similarity among the theoretical, simulated and experimented data. The second phase is when the circulator circuits design was developed in order make its operation at higher frequencies possible. The proposed circuit is comprised of three currentfeedback operational amplifiers and several passive components. A sensitivity analysis was carried out using Monte-Carlo methods and worst-case analyses, resulting in a certain behavioral profile influenced by variations in circuit components and variations in load impedance. A printed circuit board was designed, employing good practice layout standards so that operation at high frequencies would be achieved. The following evaluations and measurements were performed on the circuit that was assembled: time domain behavior, dynamic range, isolation level relative to signal amplitude, bandwidth, survey of the scattering parameters, and transmission and reception of signals by a continuous wave Doppler ultrasound transducer. The results of the performance tests were satisfactory, presenting a 100 MHz signal transmission band, isolation between non-consecutive ports of 39 dB at the frequency of interest to the Doppler ultrasound, and an isolation greater than 20 dB for frequencies of up to 35 MHz. The dynamic range exceeded the 5Vpp and the circuit performed satisfactorily in the simultaneous transmission and reception of signals through the ultrasound\'s transducer.

Submitted by Nelson Nojima (nelson.nojima@gmail.com) on 2013-09-09T22:05:53Z No. of bitstreams: 1 Dissert-NelsonNojima_v27a.pdf: 752789 bytes, checksum: 162111784a7b3f201faadac1a7a9417f (MD5) / Approved for entry into archive by Suzinei Teles Garcia Garcia (suzinei.garcia@fgv.br) on 2013-09-10T12:39:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissert-NelsonNojima_v27a.pdf: 752789 bytes, checksum: 162111784a7b3f201faadac1a7a9417f (MD5) / Made available in DSpace on 2013-09-10T12:56:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissert-NelsonNojima_v27a.pdf: 752789 bytes, checksum: 162111784a7b3f201faadac1a7a9417f (MD5) Previous issue date: 2013-08-23 / For the purpose of pricing interest rate derivatives in the Brazilian market, this work focuses on the numerical implementation of the Heath, Jarrow and Morton model (1992) in its multi-factor discrete form, which allows for great flexibility on the estimation of the forward rate curve under a volatility term structure based on orthogonal factors (PCA), thus facilitating the Monte Carlo simulation of its dynamics as a consequence of the independence of these factors. The volatility term structure is built in a non-parametric way based on synthetic buckets obtained via interpolation of historical data of BM&FBOVESPA DI Futures ranging from Jan/2nd/2003 to Dec/28th/2012. The Brace and Musiela (1994) adaptation of the HJM Model was adopted in this study. The following derivatives are priced: DI Futures, options on the IDI index, and options on DI Futures. / Com o objetivo de precificar derivativos de taxas de juros no mercado brasileiro, este trabalho foca na implementação do modelo de Heath, Jarrow e Morton (1992) em sua forma discreta e multifatorial através de uma abordagem numérica, e, que possibilita uma grande flexibilidade na estimativa da taxa forward sob uma estrutura de volatilidade baseada em fatores ortogonais, facilitando assim a simulação de sua evolução por Monte Carlo, como conseqüência da independência destes fatores. A estrutura de volatilidade foi construída de maneira a ser totalmente não paramétrica baseada em vértices sintéticos que foram obtidos por interpolação dos dados históricos de cotações do DI Futuro negociado na BM&FBOVESPA, sendo o período analisado entre 02/01/2003 a 28/12/2012. Para possibilitar esta abordagem foi introduzida uma modificação no modelo HJM desenvolvida por Brace e Musiela (1994).

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This Master s dissertation presents the development of a methodology to evaluate and estimate the behavior of the residential consumer facing the application of the white hourly tariff. In the context of the Smart Grids, this rate is applied aiming to encourage the consumers to shift their consumption to times of lower loading of system, looking for a better utilization of the infrastructure of the electric system. Considering this, the proposed methodology considers the analysis about the habits of use of electric shower, which is the household equipment that presents the greatest contribution on the final consumption and on the peak of the load curve of residential consumers. In this way the analysis considers data from the Brazilian Center of Information in Energy Efficiency - PROCEL INFO, which includes information about habits of use of household. This database, combined with the application of the Monte Carlo method, provide an overview of the possible effects of the application of the hourly rate to the consumers and to the electrical system, as well as, a guideline of actions that can be taken for a better adaptation of the consumers, considering this new trend. / Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de uma metodologia para avaliar e estimar o comportamento do consumidor residencial frente a aplicação da tarifa horária branca. No contexto das Redes Elétricas Inteligentes, esta tarifa visa incentivar os consumidores a deslocarem o seu consumo para horários de menor carregamento do sistema e, consequentemente, buscar um melhor aproveitamento da infraestrutura do sistema elétrico. Neste sentido, a metodologia proposta considera a análise sobre os hábitos de utilização do chuveiro elétrico, carga com maior representatividade no consumo final e na ponta da curva de carga dos consumidores residenciais. Desta forma, são utilizados dados do Centro Brasileiro de Informação de Eficiência Energética PROCEL INFO, que reúne uma base de informações sobre os hábitos de utilização de equipamentos oriunda de pesquisas realizadas no mercado residencial brasileiro no ano de 2005. Esta base de dados, aliada a aplicação do Método de Monte Carlo, fornece uma visão dos possíveis efeitos da aplicação da tarifa horária para o consumidor e para o sistema elétrico, assim como, nortear ações que possam ser tomadas em função de uma melhor adaptação do consumidor frente a esta nova tendência.

Actualmente, los riesgos de diferente comportamiento (variabilidad y vinculados a eventos) pueden afectar a las edificaciones multifamiliares, generando importantes sobrecostos y desviaciones presupuestales. Esta tesis se enfoca en la elaboración de una metodología pauteada que sirva como herramienta aplicativa para cualquier proyecto de edificio multifamiliar, independientemente de su ubicación. Se ha diferenciado el análisis de los riesgos bajo las dos tipologías mencionadas por el PMBOK en su sexta edición (variabilidad y vinculados a eventos), como una tendencia novedosa. En la investigación primeramente se desarrolla una encuesta de juicio experto para identificar los riesgos más frecuentes en la muestra de estudio (distrito de Miraflores, ciudad de Lima). Seguidamente, se realiza una entrevista a los profesionales responsables de los tres proyectos que se toman como caso de estudio. En las mismas se recaban todos los datos necesarios para realizar a continuación el análisis cualitativo y el análisis cuantitativo de los diferentes riesgos investigados. Para el análisis cuantitativo se utiliza el método de Monte Carlo, a través del software @RISK. En cada proyecto se obtienen los valores de los riesgos en forma de contingencia, relacionados con el Costo Directo del presupuesto. Finalmente, a través de las convoluciones, se determinan los valores de la contingencia de los riesgos generales, o combinación simultánea de los riesgos de variabilidad y vinculados a eventos. Se puede concluir que esta metodología es muy beneficiosa al implementarse en etapas tempranas o de planificación, pues permite cuantificar los riesgos, en aras de mitigarlos y controlarlos durante la ejecución del proyecto. / Currently, the risks of different behavior (variability and linked to events) can affect multifamily buildings, generating significant cost overruns and budget deviations. This thesis focuses on the elaboration of a methodology that serves as an application tool for any multi-family building project, regardless of its location. The risk analysis has been differentiated under the two typologies mentioned by the PMBOK in its sixth edition (variability and linked to events), as a novel trend. The investigation first develops an expert judgment survey to identify the most frequent risks in the study sample (Miraflores district, Lima city). Next, an interview is conducted with the professionals responsible for the three projects that are taken as a case study. They collect all the necessary data to carry out the qualitative analysis and the quantitative analysis of the different risks investigated. The Monte Carlo method is used for quantitative analysis, through the @RISK software. In each project the values of the risks are obtained in the form of contingency, related to the Direct Cost of the budget. Finally, through the convolutions, the values of the contingency of the general risks, or simultaneous combination of the risks of variability and linked to events are determined. It can be concluded that this methodology is very beneficial when implemented in early stages or planning, since it allows quantifying the risks, in order to mitigate and control them during the execution of the project. / Tesis