INTRODUÇÃO: Na Radioterapia, a acurácia da distribuição de dose em cálculos com correção de heterogeneidade está diretamente relacionada à escolha do algoritmo de cálculo. Existe uma variedade de algoritmos de cálculo disponíveis no mercado, variando em tempo de processamento e acurácia. Este estudo teve como objetivos quantificar a acurácia de dez diferentes algoritmos de cálculo em objetos simuladores de pulmão e analisar o impacto da escolha do algoritmo na distribuição de dose em radioterapia aplicada a tumores de pulmão. METODOLOGIA: Foram utilizados placas simuladoras de água (água sólida RW3) e pulmão (cortiça) para determinar a Porcentagem de Dose em Profundidade (PDP) e perfil transversal dentro da heterogeneidade (cortiça). As medidas foram realizadas em um Clinac Varian 6EX, com feixes de fótons de 6 MV e dois tamanhos de campo (5 x 5 cm2 e 10 x 10 cm2), irradiando-se filmes radiocrômicos Gafchromic EBT3 e câmara de ionização Scanditronix Wellhofer CC13. Planejamentos de 25 pacientes - 11 com técnica tridimendional (3D) e 14 com técnica de Radioterapia Estereotática Corpórea (SBRT) - foram realizados, inicialmente sem correção de heterogeneidade e, mantendo-se as UM, os cálculos com os diferentes algoritmos/métodos de correção foram comparados com o planejamento inicial. Foram avaliados as doses no volume alvo e nos órgãos em risco. RESULTADOS: As medidas realizadas em objetos simuladores revelaram que os algoritmos baseados no princípio da convolução (Eclipse® Pencil Beam Convolution com métodos de correção Batho, Batho Modificado e TAR equivalente; XiO® Clarkson e Convolution e iPlan® Pencil Beam) apresentaram diferenças de dose significativas na região da cortiça, sempre superestimando a medida, com uma sobredose superior a 8%. Algoritmos mais avançados, como o Eclipse® AAA e Acuros XB, XiO® Superposition e iPlan® XVMC, apresentaram desvios inferiores a 3% na região da heterogeneidade. A análise dos perfis mostra, igualmente, que a segunda classe de algoritmos apresenta melhor comportamento em meios de baixa densidade como a cortiça. A largura da penumbra apresentou desvios inferiores a 1 mm para os algoritmos mais avançados contra diferenças de até 4,5 mm entre os algoritmos baseados em convolução. A análise da distribuição de dose em planejamentos de tumores pulmonares mostrou que todos os cálculos com correção de heterogeneidade presentam doses superiores ao cálculo sem correção de heterogeneidade. O histograma dose-volume (DVH) do volume alvo sofreu um impacto maior do que dos órgãos em risco. Os cálculos realizados com algoritmos baseados em convolução apresentaram distribuições de dose semelhantes entre si, porém diferentes das do cálculo sem correção de heterogeneidade. Eclipse® AAA, Acuros XB, XiO® Superposition e iPlan® XVMC apresentaram distribuições de dose também semelhantes, porém Eclipse® Acuros XB e iPlan® XVMC são ainda mais similares. Os planejamentos de SBRT apresentaram resultados mais discrepantes do cálculo sem correção de heterogeneidade do que os planejamentos 3D. CONCLUSÕES: Os diferentes algoritmos de cálculo disponíveis possuem acurácias diferentes em meios de baixa densidade eletrônica. Essas diferenças possuem impacto nas distribuições de dose em planejamentos de tratamento de tumores pulmonares, sendo o impacto ainda maior para a técnica de SBRT. Entre os algoritmos avaliados, há pelo menos um de cada fabricante que apresentou bom desempenho em objetos simuladores de pulmão e que devem ser priorizados para o cálculo em planejamentos de tratamentos de câncer de pulmão / INTRODUCTION: In Radiotherapy, the dose distribution accuracy in heterogeneity correction calculations is directly related to the choice of calculation algorithm. There are many calculation algorithms commercially available. They vary in accuracy and processing time. This study aimed to quantify the accuracy of ten different calculation algorithms in lung equivalent material and to analyze the impact of the algorithm choice in the dose distribution in Radiotherapy applied to lung tumors. METHODS: It was used plates of water (solid water RW3) and lung (cork) equivalent materials to determine the Percentage of Depth Dose (PDD) and transversal profile inside the heterogeneity (cork). The measurements were performed in a Clinac Varian 6EX, with 6 MV photon beams and two field sizes (5 x 5 cm2 and 10 x 10 cm2), through irradiation of radiochromic films Gafchromic EBT3 and ionization chamber Scanditronix Wellhofer CC13. Treatment planning of 25 patients - 11 with tridimensional (3D) technique and 14 with Stereotactic Body Radiation Therapy (SBRT) technique - were performed, first without heterogeneity correction and, by keeping the Monitor Units (MU), the calculations were then performed with the different algorithms/methods of heterogeneity corrections and the results were compared with the initial planning. It was analyzed the target volume and organs at risk doses. RESULTS: The measurements performed in phantoms revealed that algorithms based on the convolution principle (Eclipse® Pencil Beam Convolution with correction methods Batho, Batho Modified and Equivalent TAR; XiO® Clarkson and Convolution e iPlan® Pencil Beam) presented significant dose differences in the cork region, overestimating the measurement, with a overdose higher than 8%. More advanced algorithms, as Eclipse® AAA and Acuros XB, XiO® Superposition and iPlan® XVMC, presented deviations below to 3% in the heterogeneity region. The profile analysis showed, similarly, that the second class of algorithms presents better performance in medium with low electronic density, like cork. The penumbra width presented deviations below to 1 mm for the more sophisticated algorithms against differences up to 4.5 mm between the convolution based algorithms. The dose distribution analysis in lung treatment planning showed that all the calculations performed with heterogeneity corrections presented doses higher than the calculation without heterogeneity corrections. The target volume dose-volume histogram (DVH) had a higher impact compared to the organs at risk. The calculation performed with convolution based algorithms presented dose distributions comparable, although different from the calculation performed without heterogeneity correction. Eclipse® AAA, Acuros XB, XiO® Superposition and iPlan® XVMC presented dose distribution similar, however Eclipse® Acuros XB and iPlan® XVMC are still more similar. The SBRT treatment planning presented higher deviations from the calculation with no heterogeneity correction, compared with the 3D treatment planning. CONCLUSIONS: The different calculation algorithms available have different accuracies in low density mediums. These differences have impact in the dose distributions in lung treatment planning, being the impact higher for the SBRT technique. Between the evaluated algorithms there is, at least one of each manufacturer, that presented acceptable performance in lung equivalent material and it should be the choice in lung treatment planning calculation

O câncer do colo do útero é o quarto tipo de câncer mais frequente em mulheres em todo mundo. No Brasil, estima-se que cerca de 16 mil novos casos ocorrem por ano. A redução deste tipo de câncer ao longo dos anos deve-se ao rastreamento das lesões intraepiteliais cervicais por meio do exame citológico de Papanicolaou. Em 2014, o Programa Nacional de Imunização (PNI) introduziu a vacina contra o papilomavírus humano (HPV) como prevenção primária deste câncer, uma vez que este vírus é uma causa necessária para o surgimento desta malignidade. A vacinação não substitui o rastreamento, visto que não há proteção contra todos os tipos de HPV de alto risco e nem imunização de toda a população. A incorporação do programa de vacinação interfere nos resultados do programa de rastreamento, pois leva a diminuição dos casos de câncer e lesões precursoras. Desta forma, existe a necessidade de explorar novas estratégias de rastreamento, considerando também outras tecnologias existentes. Objetivo: desenvolver um modelo do tipo Markov para realizar uma análise de custo-efetividade de estratégias de rastreamento do câncer do colo do útero para hipotéticas coortes imunizadas e não imunizadas contra o vírus do HPV no Brasil na perspectiva do Sistema Único de Saúde (SUS). Métodos: A primeira parte é a exploração e avaliação qualitativa de estudos de avaliação econômica sobre estratégias de rastreamento para prevenção do câncer do colo do útero que utilizaram um modelo do tipo Markov feita por meio de uma revisão sistemática. A reunião das várias abordagens utilizadas e das principais características destes modelos poderá auxiliar a construção de um modelo em cenários onde há poucos profissionais capacitados com esta técnica. Baseando-se nesta revisão e nas consultas a especialistas das áreas de ginecologia, virologia e epidemiologia, foi desenvolvido um modelo matemático de análise de decisão estático do tipo Markov que simula a história natural do câncer do colo do útero considerando a imunização contra o HPV. Este modelo simula o seguimento de uma coorte de mulheres, dos 10 anos até o óbito, cujos parâmetros foram estimados a partir de dados secundários (revisão da literatura, sistemas de informação em saúde e inquéritos populacionais) nacionais específicos do rastreamento e calibrados de forma a refletir as condições reais de rastreamento encontradas no Brasil. Resultados: A revisão dos modelos de Markov para avaliação econômica de estratégias de rastreamento do câncer do colo do útero mostrou que a declaração do problema e a descrição das estratégias a serem comparadas foram muito bem relatados. Em contrapartida, os itens de avaliação da incerteza e consistência do modelo e a consistência precisam melhorar o relato. Os resultados obtidos por meio da calibração do modelo se mostraram satisfatórios, pois alcançaram uma boa concordância com os dados empíricos. A análise do caso base sugeriu que a melhor estratégia foi o Teste HPV-DNA como triagem para o encaminhamento da citologia ou da colposcopia, com repetição a cada 5 anos, para mulheres entre 30 e 70 anos. Esta estratégia promove um ganho de 9,5 dias ao longo dos anos e detecta, a cada 100 mil mulheres, 6 casos a mais de câncer e 16 de NIC II/III. A razão de custo-efetividade incremental (RCEI) foi de R$16.056,94 por ano de vida ganho, na perspectiva do sistema de saúde. Conclusão: Estudos futuros devem considerar metodologias que levem em conta a incerteza, a heterogeneidade e a consistência no modelo de decisão e utilizar diretrizes validadas para o relato do estudo / Cervical cancer is the fourth most common cancer in women worldwide. In Brazil, it is estimated that around 16,000 new cases occur per year. The reduction of this type of cancer over the years owes to cervical intraepithelial lesions screening through pap smears. In 2014, the National Immunization Program (NIP) introduced a vaccine against human papillomavirus (HPV) as the primary prevention of this cancer, since this virus is a necessary cause for the onset of this malignancy. Vaccination does not replace screening because there is no protection against all types of high risk HPV nor immunization of the entire population. Incorporation of the vaccination program interferes with the results of the screening program, leading to a decreased number of cancer cases and precursor lesions. In this way, there is a need to explore new screening strategies, also considering other existing technologies. Objective: Determining a Markov based model to perform a cost-effectiveness analysis of cervical cancer screening strategies for hypothetical immunized and non-immunized cohorts against the HPV in Brazil from the perspective of the Unified Health System (UHS). Methods: The first part is a qualitative appraisal and assessment of economic evaluation studies on screening strategies for cervical cancer prevention using a Markov based model done through a systematic review. The combination of different approaches and of the main features of these models can be auxiliary in the construction of a model in scenarios where there are few professionals trained with this technique. Based on this review and consultations with specialists in the areas of gynecology, virology and epidemiology, a Markov model for decision analysis was developed, which simulates the natural history of cervical cancer considering immunization against HPV. This model simulates the follow-up of a cohort of women, from 10 years-old to death, whose parameters were estimated from secondary data, particular to screening and calibrated in order to reflect real screening conditions found in Brazil. Results: A review of Markov models for economic evaluation of cervical cancer screening strategies showed that the report of the problem statement and the description of the compared strategies were well conducted. In contrast, the uncertainties of the model and the consistency were the worst items. The results obtained by calibration of the model were satisfactory, since a good agreement with empirical data was achieved. The baseline case analysis suggested that the best strategy was the HPV-DNA Test as triage for cytology or colposcopy referral, repeated every 5 years, for women between 30 and 70 years-old. This strategy promotes a gain of 9.5 days over the years and detects, every 100,000 women, 6 cases of cancer and 16 of CIN 2/3. The incremental cost-effectiveness ratio (ICER) was R$16,056.94 per life years gained from the health system perspective. Conclusion: Future studies should consider methodologies that take into account uncertainty, heterogeneity and consistency in the decision model and use validated guidelines for the study report

A hemólise induzida mecanicamente em sistemas de bombeamento centrífugo é um processo complexo para o qual ainda se almeja um modelo matemático que possa auxiliar eficazmente o desenvolvimento e otimização destes dispositivos médicos. Este trabalho propõe um equacionamento matemático do escoamento do fluido sanguíneo no interior de bombas centrífugas, levando-se em consideração as variações do campo de tensões através de uma abordagem reológica não-newtoniana. A destruição da fase globular é modelada matematicamente por uma distribuição estatística. Tal modelo bifásico simplificado é utilizado em simulações numéricas de experimentos virtuais propostos e padronizados pela comunidade científica internacional especializada. A validação do modelo é realizada através de comparação com resultados referenciais. Os resultados obtidos demonstram um nova possibilidade de solução numérico-computacional para o problema da hemólise por trauma mecânico. / Mechanically induced hemolysis in centrifugal pumping systems is a complex process for which a mathematical model is still desired. It can effectively aid the development and optimization of these medical devices. This work proposes a mathematical modeling for the blood flow into centrifugal pumps, taking into account the variations of the stress field through a non-Newtonian rheological approach. The destruction of the globular phase is mathematically modeled by a statistical distribution. Such a simplified two-phase model is used in numerical simulations of virtual experiments proposed and standardized by the international scientific community. The validation of the model is performed through comparison with reference results. The results obtained show a new mathematical solution for the problem of hemolysis induced by mechanical trauma.

Orientador: Celso de Almeida / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T04:16:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MoyaOsorio_DianaPamela_M.pdf: 1282063 bytes, checksum: 0bd5600058b4051f103c6622f93e5cc4 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Na próxima geração de redes celulares, a ICC (Interferência de Co-Canal ) constitui a causa principal para a degradação do desempenho, especialmente para os usuários na borda da célula, o que é um grande obstáculo para alcançar amplas áreas de cobertura e alta eficiência espectral. Neste trabalho, o desempenho do enlace reverso de uma rede celular em termos da eficiência espectral média e na presença de ICC é avaliado mediante uma simulação semi-analítica. Foram considerados dois cenários, canal AWGN(Additive White Gaussian Noise) e canal com desvanecimento plano do tipo Rayleigh, além de um modelo de propagação com perda de percurso exponencial. A avaliação é feita para fatores de reuso clássicos e modulações M-QAM (Multi-Level Quadrature Amplitude Modulation). Considera-se também uma estratégia de controle de potência e modulação adaptativa baseada na SIR (Signal-to-Noise Interference) e a BER (Bit Error Rate). Adicionalmente, é analisada a utilização de arranjo de antenas para diminuição dos efeitos da interferência e técnicas de diversidade para mitigação dos efeitos do desvanecimento / Abstract: In the next generation of wireless cellular networks, the CCI (Co-Channel Interference) constitutes the primary cause of performance degradation, specially for cell edge users, which is a big obstacle to attain wide area coverage and high spectral efficiency. In this work, the performance of the uplink of cellular networks in terms of the mean spectral efficiency is evaluated through a semi-analytical simulation, by considering the presence of CCI. It was considered two sceneries, an AWGN (Additive White Gaussian Noise) channel and a Rayleigh flat fading channel, as well as an exponential pathloss propagation model. The evaluation is done for classical reuse factors and M-QAM (Multi-Level Quadrature Amplitude Modulation) modulations. It is also considered a power control strategy and adaptive modulation based on the SIR (Signal-to-Noise Interference) and BER (Bit Error Rate). Besides, it is analyzed the utilization of an antenna array to reduce the interference effects and diversity techniques to mitigate fading effects / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Denis José Schiozer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T08:15:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paiva_HernaniPetroni_M.pdf: 4091307 bytes, checksum: 9c0f72cc029a22e1f5a96e7587ad9ab5 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A recuperação de petróleo em reservatórios naturalmente fraturados apresenta-se como um risco de projeto, sobretudo em sistemas molháveis ao óleo ou com molhabilidade intermediária, já que a simulação utilizando deslocamento por injeção de água indica significativa redução da recuperação. As fraturas representam descontinuidades do meio poroso e possuem efeito capilar e condutividade hidráulica distintos, o que altera sensivelmente o comportamento do escoamento no reservatório, e também os mecanismos físicos envolvidos no processo de recuperação. A simulação de reservatórios fraturados é geralmente realizada com o modelo de dupla porosidade, que está implementado nos principais simuladores comerciais. Neste modelo os processos físicos envolvidos na recuperação são representados pela função de transferência entre matriz e fratura. No entanto, os simuladores comerciais utilizam diferentes funções de transferências com diferentes modelos para representar o processo de recuperação. Neste trabalho, foi construído um simulador de dupla porosidade no qual foram implementadas as funções de transferência de Kazemi et al. (1976), Sabathier et al. (1998) e Lu et al. (2008) para comparação dos resultados de recuperação utilizando deslocamento por injeção de água em sistemas molháveis ao óleo ou com molhabilidade intermediária. A comparação entre as funções de transferência foi realizada para diferentes combinações de processos físicos, mostrando que há significativo aumento de recuperação em sistemas molháveis ao óleo ou com molhabilidade intermediária, especialmente em reservatórios totalmente descontínuos quando o deslocamento ocorre por embebição concorrente, coerentemente com o resultado experimental de Firoozabadi (2000). As funções de transferência implementadas, associadas ao modelo de dupla porosidade, foram também comparadas a simuladores comerciais e a um modelo de fraturas discretas refinado, obtendo-se, entretanto, resultados distintos, mostrando que os diferentes modelos de função de transferência fornecem diferentes resultados. A injeção de água mostrou-se um método de recuperação efetivo mesmo em reservatórios totalmente descontínuos em sistemas molháveis ao óleo ou com molhabilidade intermediária quando há deslocamento por embebição concorrente com gradientes de pressão nos blocos de matriz suficientemente elevados. Os resultados são sensíveis aos parâmetros de caracterização e variam de acordo com o processo físico utilizado. Portanto, a caracterização de reservatórios naturalmente fraturados deve ser realizada levando-se em consideração os fenômenos físicos e os modelos utilizados para representá-los / Abstract: The naturally fractured reservoir recovery is a project risk specially in oil-wet or intermediate-wet systems because of the simulations results under waterflood displacement. Fractures are porous medium discontinuities with distinct capillarity and hydraulic conductivity properties that change the reservoir flow behaviour as well the physical mechanisms acting in petroleum recovery. Double-porosity models are generally used in fractured reservoir simulation and have been implemented in the major commercial reservoir simulators. The physical processes acting in petroleum recovery are represented in double-porosity models by matrix-fracture transfer functions. Commercial simulators have their own transfer function implementations, and as a result different kinetics and final recoveries are attained. In this work, a double porosity simulator was built with Kazemi et al. (1976), Sabathier et al. (1998) and Lu et al. (2008) transfer function implementations and their recovery results compared using waterflood displacement in oil-wet or intermediate-wet systems. The results of transfer function comparisons show recovery improvements in oil-wet or intermediate-wet systems under different physical processes combination, particularly in fully discontinuous porous medium when concurrent imbibition takes place, coherent with Firoozabadi (2000) experimental results. Furthermore, the implemented transfer functions, related to a double-porosity model, were compared to double-porosity commercial simulators models, as well a discrete fracture model with refined grid, showing differences between them. Waterflood can be an effective recovery method even in fully discontinuous media for oil-wet or intermediate-wet systems where concurrent imbibition takes place with high enough pressure gradients across the matrix blocks. These results are sensitive to reservoir characterization parameters whose sensitiveness depends on the physical process employed. Naturally fractured reservoir characterization must consider the physical phenomena occurring during recovery and the models used to represent them / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Michel Daoud Yacoub / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-27T01:29:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barbin_ManoelVitorio_M.pdf: 5394528 bytes, checksum: f2e1dbef898be5580589baf0e2996f16 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A identificação de objetos através de ondas de radiofrequência ou RFID (Radio Frequency Identification) é uma tecnologia onde uma etiqueta, colocada em um objeto, tem suas informações lidas por um sistema de processamento remoto. Embora esta não seja uma tecnologia recente, sua utilização tem apresentado constante crescimento nos últimos anos. Atualmente, RFID é apontada com uma das principais tecnologias habilitadoras da internet do futuro, a Internet das Coisas, IoT (Internet of Things). Operando principalmente em faixas destinadas para o uso de aplicações médicas, científicas e industriais, ISM (Industrial, Scientific and Medical), sistemas de RFID apresentam diferentes características em função da banda de frequências utilizada. Em UHF (Ultra High Frequency), os sistemas de RFID que fazem uso de etiquetas passivas, são considerados como uma solução com bom desempenho para a identificação de objetos em distâncias que variam de alguns poucos centímetros a vários metros. Contudo, a distância de identificação depende do material que constitui um dado objeto. Por exemplo, metais estão entre os materiais que degradam significativamente o desempenho de sistemas de RFID em UHF, reduzindo a distância de identificação. Diversas soluções de etiquetas têm sido desenvolvidas com o objetivo de torná-las, o máximo possível, insensíveis à presença do metal. Alguns diferentes tipos de antenas foram propostas, entre as quais se destacam as que possuem um plano-terra inerente a sua estrutura, como a de microfita e a planar de F-Invertido, PIFA (Planar Inverted-F Antenna). Uma revisão destas soluções é realizada nesta dissertação. Este trabalho descreve o projeto de uma etiqueta passiva de RFID em UHF, baseado em uma PIFA, para identificação de objetos metálicos colocados em distâncias maiores que oito metros, aproximadamente. O principal objetivo de uso da etiqueta é na identificação de objetos com razoáveis dimensões tais como containers, chapas, canos, etc., frequentemente encontrados em ambientes industriais e armazéns de estocagem. Uma forma diferente de alimentação do sinal de radiofrequência para a antena é desenvolvida. Simulações eletromagnéticas e medições indicam um bom desempenho da etiqueta em uma ampla faixa de frequências, que abrange as principais bandas de operação de RFID em UHF no mundo / Abstract: The identification of objects by radio waves or RFID (Radio Frequency Identification) is a technology where a tag is attached to an object and its information read by a remote processing system. Although it is not a new technology, its use has shown steady growth in recent years. Currently, RFID is identified as one of the main enabling technologies of the future Internet, the Internet of Things, IoT. Operating in the bands intended primarily for use in industrial, scientific and medical (ISM) applications, RFID systems have different characteristics depending on the frequency band used. In the UHF (Ultra High Frequency) band, RFID systems using passive tag are considered as a solution with good performance to identify objects at distances ranging from a few centimeters to several meters. However, the distance of identification depends on the material that the object is made of. For example, metals are materials which can significantly degrade the performance of UHF RFID systems by reducing the distance of identification. Several solutions for tags have been developed in order to make them, as far as possible, insensitive to the presence of metal. Some different types of antennas were proposed, among which are those with a ground plane inherent in its structure, such as the microstrip antenna and the PIFA (Planar Inverted-F Antenna). A review of these solutions is carried out in this dissertation. This document describes the design of a passive RFID tag in UHF, based on a PIFA for identification of metallic objects placed at distances greater than eight meters or so. The main use of the tag is to identify objects with medium or large dimensions such as containers, plates, pipes, etc., often found in industrial environments and storage warehouses. A different kind of RF feeder to the antenna is developed. Electromagnetic simulations and measurements indicate a good tag performance in a wide frequency band, which covers the main RFID UHF operation bands in the world / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Made available in DSpace on 2017-06-01T18:20:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dinaldo Silva Jr_ diss.pdf: 2263144 bytes, checksum: 4d00c56f72c32488fe5f7002dd8d8335 (MD5) Previous issue date: 2007-07-27 / Motivated by urgent necessity to support the studies of strategies, controlling and combat to big fires, mainly in forest reserves, we develop a computational tool for assistance in this task. Our main goal in this work was to elaborate software, and to develop a first case study, that is fire simulation in the REBIO of the Lake Piratuba AP. We reached this goal in three stages: first, we created a logical and mathematical model about tree combustion dynamics of reactions and the thermodynamics; second, we implement a computational program in a professional language for becomes it accessible or portable; third, we carry through a test with actual images of satellite of the REBIO of the Piratuba Lake. We got fire images simulated in virtual forests that demonstrated a high degree of realism or similarity that it is observed in real images. We also applied this software in satellite images of REBIO. The results of the dynamic images demonstrate the expected qualitative effect, but the geometric delimitation of the reached areas is more evident with the precise fire extension visualization, in the map scale, and its consequences, allowing that space and time, useful parameters to the fireman service, are measured in the simulation. / Motivados pela urgente necessidade de apoiar os estudos de estratégias, controle e combate a incêndios, principalmente em reservas florestais, desenvolvemos uma ferramenta computacional para auxiliar nessa tarefa. O nosso principal objetivo nesse trabalho foi elaborar um software, e realizar um primeiro estudo de caso, de simulação de incêndios na REBIO do Lago Piratuba AP. O trabalho foi desenvolvido em três etapas: primeiro, criamos um modelo lógico e matemático baseado na dinâmica de reações e na termodinâmica da combustão de uma árvore; segundo, implementamos um programa computacional em linguagem utilizada pelos profissionais da área de computação para torná-lo mais acessível ou portável; terceiro, realizamos um teste com imagens reais de satélite obtidas da REBIO do Lago Piratuba. Obtivemos imagens de incêndios simulados em florestas virtuais que demonstraram um alto grau de realismo ou semelhança com o que é observado em imagens reais. Também aplicamos o software em imagens reais da REBIO obtidas de satélite. Realizamos testes de propagação de incêndios nessas imagens sob a introdução de obstáculos naturais e artificiais para o fogo. Os resultados das imagens dinâmicas demonstram o efeito qualitativo esperado, mas a delimitação geométrica das áreas atingidas fica mais evidente com a observação precisa em escala no mapa, da extensão do fogo, e suas conseqüências, permitindo que parâmetros espaciais e temporais, úteis ao serviço de combate a incêndios, sejam medidos na simulação.

Made available in DSpace on 2017-06-01T18:20:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 gilmar_goncalves_brito.pdf: 3439629 bytes, checksum: ed230adf1f2ca149aa0edf61c1997996 (MD5) Previous issue date: 2013-04-16 / Landslides occur around the world, in various conditions of weather and terrain, costing billions of dollars, causing thousands of deaths and worsening environmental, economic and political problems. A serious question associated with landslides is the disordered of human occupation - characterizing a geopolitical and economic issue. Actions to mitigate the problems arising from this phenomenon include environmental monitoring of the areas of greatest susceptibility for managing the higher risk population. The monitoring processes consist of recognizing soil dynamics and climatic factors, responsible for causing destabilization and landslides. In the Brazilian context, there is a strong relationship between heavy rains and landslides, since the phenomenon of runoff water infiltrated the soil and produces erosion. Therefore, a predictive monitoring of the first soil layers is an important feature for detecting areas of imminent risk of slippage. Several approaches for monitoring were presented internationally, they are based on different technologies, such as acoustic waves in the soil; detectors of relative humidity and rainfall selective analysis. All these approaches are anchored in the paradigm of remote sensing and smartsensor networks. Based on that, this paper proposes a model to estimate the imminence of of landslides risk. The proposed model is built on four pillars: (i) proposing a physics simulation environment, from the creation of a laboratory scale test environments, (ii) recognizing the technology and refinement of pre-existing models, (iv) developing of multiparametric smart sensor and (v) developing of a peer-to-peer network of sensors. This study aggregates to the scientific and technical contribution a framework for monitoring, useful for studying of landslides dynamics. Such framework is crucial for prototyping monitoring networks to be used by civil defense. / Fenômenos de deslizamentos de encostas ocorrem em todo o mundo em diversas condições climáticas e de terrenos, custando bilhões de dólares e produzindo milhares de mortes, agravando problemas ambientais, econômicos e políticos. Um problema sério que se associa à questão dos deslizamentos de encostas é o crescimento populacional e a ocupação desordenada das encostas, caracterizando os deslizamentos como uma questão geopolítica e econômica. Ações para mitigar os problemas decorrentes desses fenômenos de deslizamentos incluem o Monitoramento Ambiental das áreas de maior susceptibilidade e o Manejo da População, quando submetidas a elevado risco de deslizamento. Os processos de monitoração consistem na coleta de um conjunto de sinais e parâmetros, provenientes do solo das encostas, que possam ser usados para o reconhecimento das dinâmicas dos solos. Combinando os sinais provenientes do solo e parâmetros que reflitam os fatores climáticos e antrópicos, causadores de desestabilizações e deslizamentos, torna-se possível utilizar estes dados combinados em modelos de avaliação de risco para realizar a Predição de Deslizamentos. No Contexto Brasileiro, existe uma forte relação entre chuvas intensas e deslizamentos de encostas, devido aos fenômenos de escoamento de águas infiltradas no solo e na erosão decorrente, sendo, portanto, o monitoramento preditivo das primeiras camadas do solo um importante recurso para a detecção das áreas de eminente risco de deslizamento. Diversas abordagens para a monitoração dos solos foram apresentadas internacionalmente, sendo estas abordagens baseadas em diversas tecnologias, como exemplos podem ser citadas as técnicas de ondas acústicas no solo, detectores de umidade relativa e pluviometria seletiva. Essas abordagens podem tirar proveito do recente paradigma de Redes Sensores, baseados em dispositivos computacionais móveis de baixo consumo, movidos a baterias, que podem formar redes de trocas de dados baseadas em redes sem fio, permitindo a conexão de diversos sensores de solo, espalhados ao longo das encostas, formando um sistema de coleta destes dados de sensores em tempo real para posterior processamento e avaliação de riscos. Frente ao exposto, este trabalho propõe um sistema de monitoramento baseado em rede sensores, capaz de estimar o risco eminente de deslizamento. O sistema proposto considerou quatro dimensões do problema de desenvolvimento e prototipação do sistema de monitoramento: (1) Proposição de um Ambiente de Simulação Física, a partir da criação de um ambiente de testes em laboratório utilizando escala reduzida; (2) Reconhecimento tecnológico e refinamento de propostas de sistemas pré-existentes, que tenham a mesma finalidade, já descritos na literatura, sejam eles projetos acadêmicos ou sistemas já comercialmente disponíveis; (3) Desenvolvimento de um Sensor Inteligente Multiparamétrico; (5) desenvolvimento de uma Rede de Monitoramento para coleta de dados vindos da encosta e processamento local. Este trabalho apresenta, como contribuição técnico-científica principal, um ambiente de simulação e monitoração, sendo este ambiente relevante para estudos das dinâmicas dos deslizamentos, bem como para a prototipação de redes de monitoração para aplicações em ambientes reais, para geração de informação sobre os riscos de deslizamento, uteis para as atividades de contingenciamento dos defeitos de deslizamento por parte da Defesa Civil.

Na prática intervencionista, a ultrassonografia intravascular (USIV) é usada para se obter informações quantitativas e qualitativas do acometimento aterosclerótico, de forma complementar à angiografia. Esta tese teve como objetivos explorar a característica tomográfica do exame de USIV, bem como sua dinâmica dentro do ciclo cardíaco. Para isso, desenvolvemos técnicas de processamento de imagens médicas. Primeiramente, investigamos a reconstrução tridimensional da coronária baseando-nos apenas nas imagens de USIV, ou seja, sem a angiografia, como é feita a reconstrução atualmente. Na análise da dinâmica, fizemos um estudo para dispor volumes da coronária em diferentes fases do ciclo cardíaco de forma que estivessem alinhados espacialmente. Como consequência dos tratamentos propostos anteriormente, realizamos estudos sobre a quantificação de propriedades mecânicas dentro das condições oferecidas no intervalo de um ciclo cardíaco. As metodologias propostas foram aplicadas em simulações numéricas desenvolvidas neste trabalho e em exames reais. Obtivemos resultados compatíveis com os objetivos iniciais para reconstrução tridimensional da USIV em simulações numéricas. Na análise da dinâmica, a reconstrução de volumes em diferentes fases do ciclo e o alinhamento espacial possibilitaram a quantificação da variação setorial de volume da luz do vaso durante o ciclo cardíaco / In percutaneous coronary interventions, intravascular ultrasound (IVUS) examination is used to retrieve quantitative and qualitative information about the atherosclerotic plaque progression, complementary to angiography examination. This thesis has as objectives to explore the tomographic characteristic of the IVUS examination, as well as its dynamics within a cardiac cycle. For that purpose, medical image processing techniques were developed. Firstly, we have investigated how to reconstruct the tridimensional coronary based only on IVUS images, that is, without angiography, as it is done nowadays. Regarding dynamic analysis, we have studied models to build volumes of the coronary in distinct phases of the cardiac cycle in a spatial aligned way. Conversantly, as a consequence of the previous image processing methods, we have studied the quantification of mechanical properties of the vessel wall within a cardiac cycle. The methodologies proposed were applied in numeric phantoms developed in this work and also in real IVUS examinations. As result, tridimensional reconstruction was successful in the numeric phantom approach. In dynamics analysis, the reconstruction in distinct cardiac phases and volumes spatial alignment enabled the quantification of lumen volume variation during the cardiac cycle

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2013-03-20T20:30:43Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_FerramentaComputacionalDimensionamento.pdf: 5505026 bytes, checksum: 5878a24a559a954e57075b4ec934afc7 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2013-03-27T14:26:31Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_FerramentaComputacionalDimensionamento.pdf: 5505026 bytes, checksum: 5878a24a559a954e57075b4ec934afc7 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-03-27T14:26:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_FerramentaComputacionalDimensionamento.pdf: 5505026 bytes, checksum: 5878a24a559a954e57075b4ec934afc7 (MD5) Previous issue date: 2012 / Esta dissertação apresenta a utilização alguns modelos matemáticos disponíveis na literatura para representar as etapas de processamento da energia em um Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede Elétrica (SFCR). Além disso, propõem-se dois modelos representativos do comportamento da potência elétrica em situações de limitação de potência do inversor e das perdas elétricas em função do carregamento. Todas as modelagens estão implementadas computacionalmente no ambiente GUIDE do MATLAB, o que permite a análise, auxilia no dimensionamento e viabiliza a simulação da operacionalidade e consequente contribuição energética de SFCRs com diferentes tamanhos relativos. No trabalho ainda é mostrada a interface da ferramenta computacional desenvolvida e a validação dos dados gerados pelo programa com dados medidos experimentalmente de SFCRs, a qual evidencia a eficácia dos modelos utilizados e a melhora na precisão. Ao final são mostradas estimativas energéticas para cinco cidades brasileiras, além de exemplos de análise dos dados gerados pela ferramenta computacional. / This dissertation presents the utilization of some mathematical models present on literature which represent the energy processing steps on Grid-Connected Photovoltaic Systems (GCPV). Besides, two models regarding the power limitation due to inverter’s temperature and the electric losses are proposed. All models are implemented at MATLAB GUIDE enviroment which allows the analysis, helps on the design and makes possible the operacionality simulation and and energy contribution of GCPV with diferent sizes. The work presents the program interface developed and its data validation by comparing it with experimental data. Some energy forecasting for five Brazilian cities are shown at the end of the work with examples on how analyze the data generated by the program.