Inúmeros estudos têm demonstrado que o Transtorno Obsessivo-Compulsivo (TOC) costuma cursar com uma taxa de resposta a tratamentos variando entre cerca de 60 a 80% dos casos, por meio do emprego de medicamentos inibidores de recaptação de serotonina, ou da terapia comportamental. Encontramos, no entanto, uma parcela de indivíduos portadores desta enfermidade os quais não respondem às opções terapêuticas clássicas, evoluindo com grave comprometimento psicossocial. Radiocirurgias estereotáxicas, como a capsulotomia anterior por raios gama, são uma opção terapêutica para estes pacientes. Recentemente, um aperfeiçoamento da capsulotomia anterior por raios gama foi desenvolvido na Universidade de Brown, denominado capsulotomia ventro-capsular e ventro-estriatal por raios gama, utilizando-se de lesões menores e tendo melhor perfil de eventos adversos. Faltam no entanto estudos detalhando a eficácia e o perfil de eventos adversos desta técnica. O objetivo deste estudo foi determinar se a capsulotomia ventro-capsular e ventro-estriatal por raios gama no TOC é eficaz quanto à redução de sintomas obsessivo-compulsivos e melhora clínica global e qual o perfil de eventos adversos, e de alterações neuropsicológicas e de personalidade do procedimento. Selecionaram-se 14 pacientes com TOC refratário, e que foram submetidos a esta técnica cirúrgica no país, cinco dos quais fizeram parte de um estudo piloto inicial. Os outros nove pacientes participaram de um ensaio clínico randomizado, duplo-cego, no qual um grupo se submeteu a radiocirurgia verdadeira (grupo ativo), enquanto o outro grupo recebeu uma falsa radiocirurgia (grupo placebo). Anteriormente ao procedimento, todos realizaram uma detalhada avaliação clínica/psiquiátrica, além de uma extensa bateria de instrumentos de diagnóstico psiquiátrico, gravidade e evolução do TOC, melhora clínica global, sintomas depressivos/ansiosos, e alterações neuropsicológicas e de personalidade. Os indivíduos foram periodicamente avaliados e acompanhados durante o período mínimo de um ano. Relativo ao estudo piloto, dois em cinco pacientes (40%) responderam ao tratamento após um ano de seguimento, ou três em cinco (60%) em até três anos de seguimento. No grupo ativo, um entre quatro pacientes (25%) respondeu ao tratamento em até um ano de seguimento, ou três entre quatro (75%) no período entre 12 e 24 meses de seguimento. No grupo placebo, nenhum dos cinco pacientes respondeu à falsa radiocirurgia. O evento adverso mais grave foi o desencadeamento de um episódio maníaco de curta duração, em apenas um paciente da amostra total. Alterações indesejáveis neuropsicológicas ou da personalidade não foram observadas neste estudo. Concluindo, este estudo sugere que a capsulotomia ventro-capsular e ventro-estriatal é relativamente eficaz, com poucos eventos adversos. / Several studies have demonstrated that good treatment responses in obsessive-compulsive disorder (OCD) are often obtained in 60 to 80 % of patients, whether employing serotonin reuptake inhibitors or behavior therapy. However, a subgroup of these patients does not respond to the conventional therapeutic options. Severe psychosocial impairments are meanwhile observed. Stereotactic radiosurgeries, such as Gamma Knife anterior capsulotomy is a treatment option for these subjects. A smaller Gamma Knife capsulotomy technique, termed ventral capsular and ventral striatal gamma capsulotomy, has been recently developed at Brown University, with few adverse events. On the other hand, there is a lack of studies describing the efficacy and adverse events associated to this new technique. The aim of this study was to determine whether ventral capsular and ventral striatal gamma capsulotomy is efficacious in terms of obsessive-compulsive symptoms reductions and clinical global improvements, as well as to report the profile of adverse events, and neuropsychological and personality changes associated to this procedure. Fourteen refractory OCD patients were selected to be submitted to this new radiosurgical technique. Five subjects were operated in an open, pilot study. The other nine patients took part in a double-blind, randomized controlled trial, consisting of an active group (which received true radiosurgery) and a placebo group (with sham radiosurgery patients). All subjects were previously evaluated by a preliminary clinical/psychiatric interview, as well as by extensive specific instruments regarding psychiatric diagnosis, OCD evolution and severity, clinical global improvements, anxiety/depression symptoms, and neuropsychological and personality changes. All patients were offered periodical follow-up visits for a minimum of one year. Regarding the pilot study, two of five patients (40%) responded to treatment after one year of follow-up, while three of five (60%) responded after three years of follow-up. In the active group, one out of four patients (25%) responded to treatment until one year of follow-up, while three out of four subjects (75%) responded in the period between 12 and 24 months of follow-up. None of the five patients in the placebo group had responded to the false radiosurgery. The most serious adverse event was the development of a short-term, manic episode, in only one patient. Adverse neuropsychological and personality changes were not observed in this study. In conclusion, this study suggests that ventral capsular and ventral striatal gamma capsulotomy is a relatively efficacious procedure, with few adverse events.

Estruturas do tipo linha/curva (line-like, curve-like), alongadas e ramificadas são comumente encontradas nos ecossistemas que conhecemos. Na biomedicina e na biociências, por exemplo, diversas aplicações podem ser observadas. Justamente por este motivo, extrair este tipo de estrutura em imagens é um constante desafio em problemas de análise de imagens. Porém, diversas dificuldades estão envolvidas neste processo. Normalmente as características espectrais e espaciais destas estruturas podem ser muito complexas e variáveis. Especificamente as mais \"finas\" são muito frágeis a qualquer tipo de processamento realizado na imagem e torna-se muito fácil a perda de informações importantes. Outro problema bastante comum é a ausência de parte das estruturas, seja por motivo de pouca resolução, ou por problemas de aquisição, ou por casos de oclusão. Este trabalho tem por objetivo explorar, descrever e desenvolver técnicas de detecção/segmentação de estruturas finas e ramificadas. Diferentes métodos são utilizados de forma combinada, buscando uma melhor representação topológica e perceptual das estruturas e, assim, melhores resultados. Grafos são usados para a representação das estruturas. Esta estrutura de dados vem sendo utilizada com sucesso na literatura na resolução de diversos problemas em processamento e análise de imagens. Devido à fragilidade do tipo de estrutura explorado, além das técnicas de processamento de imagens, princípios de visão computacional são usados. Busca-se, desta forma, obter um melhor \"entendimento perceptual\" destas estruturas na imagem. Esta informação perceptual e informações contextuais das estruturas são utilizadas em um modelo de campos aleatórios de Markov, buscando o resultado final da detecção através de um processo de otimização. Finalmente, também propomos o uso combinado de diferentes modalidades de imagens simultaneamente. Um software é resultado da implementação do arcabouço desenvolvido e o mesmo é utilizado em duas aplicações para avaliar a abordagem proposta: extração de estradas em imagens de satélite e extração de raízes em imagens de perfis de solo. Resultados do uso da abordagem proposta na extração de estradas em imagens de satélite mostram um melhor desempenho em comparação com método existente na literatura. Além disso, a técnica de fusão proposta apresenta melhora significativa de acordo com os resultados apresentados. Resultados inéditos e promissores são apresentados na extração de raízes de plantas. / Line- curve-like, elongated and ramified structures are commonly found inside many known ecosystems. In biomedicine and biosciences, for instance, different applications can be observed. Therefore, the process to extract this kind of structure is a constant challenge in image analysus problems. However, various difficulties are involved in this process. Their spectral and spatial characteristics are usually very complex and variable. Considering specifically the thinner ones, they are very \"fragile\" to any kind of process applied to the image, and then, it becomes easy the loss of crucial data. Another very common problem is the absence of part of the structures, either because of low image resolution and image acquisition problems or because of occlusion problems. This work aims to explore, describe and develop techniques for detection/segmentation of thin and ramified structures. Different methods are used in a combined way, aiming to reach a better topological and perceptual representation of the structures and, therefore, better results. Graphs are used to represent the structures. This data structure has been successfully used in the literature for the development of solutions for many image processing and analysis problems. Because of the fragility of the kind of structures we are dealing with, some computer vision principles are used besides usual image processing techniques. In doing so, we search for a better \"perceptual understanding\" of these structures in the image. This perceptual information along with contextual information about the structures are used in a Markov random field, searching for a final detection through an optimization process. Lastly, we propose the combined use of different image modalities simultaneously. A software is produced from the implementation of the developed framework and it is used in two application in order to evaluate the proposed approach: extraction of road networks from satellite images and extraction of plant roots from soil profile images. Results using the proposed approach for the extraction of road networks show a better performance if compared with an existent method from the literature. Besides that, the proposed fusion technique presents a meaningful improvement according to the presented results. Original and promising results are presented for the extraction of plant roots from soil profile images.

I ntrodução: A incidência de lesões venosas pós-implante transvenoso de dispositivos cardíacos eletrônicos implantáveis (DCEI) é elevada, sendo a disfunção ventricular e o uso prévio de marcapasso temporário (MPT) ipsilateral ao implante definitivo fatores de risco independentes para sua ocorrência. A utilidade de estratégias terapêuticas profiláticas para a prevenção dessa complicação ainda permanece controversa. O objetivo desse estudo clínico, randomizado e controlado foi avaliar o papel da anticoagulação oral na prevenção das lesões venosas pós-implante transvenoso de DCEI em pacientes de alto risco, analisando a influência na incidência das obstruções venosas, a segurança, a eficácia e as complicações do tratamento. Método: No período de Fevereiro/2004 a Setembro/2007 foram estudados 101 pacientes adultos submetidos ao primeiro implante transvenoso de DCEI, apresentando fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE) <=0,40 e/ou presença de MPT ipsilateral ao implante definitivo. Após o procedimento, os pacientes foram randomizados para o uso diário de placebo ou varfarina. Avaliações clínicas e laboratoriais foram realizadas periodicamente. A pesquisa de lesões venosas foi feita pela venografia por subtração digital, seis meses após o implante. A análise dos dados foi realizada segundo o princípio de \"intenção-de-tratar\". Na análise da associação das variáveis demográficas, clínicas e operatórias com a presença de lesões venosas empregou-se os testes Qui-quadrado, Exato de Fisher ou \"t\" de Student e o modelo de regressão logística foi utilizado para a identificação de fatores de risco. Resultados: As características basais foram similares nos dois grupos, não sendo encontradas diferenças significativas entre as variáveis demográficas, clínicas e operatórias. Durante o período de seguimento clínico, ocorreram seis óbitos, quatro relacionados com a progressão da insuficiência cardíaca e duas mortes súbitas. Do total de óbitos, quatro pacientes estavam alocados no Grupo Varfarina e dois no Placebo. Somente um paciente, do Grupo Varfarina, apresentou sangramento gastrintestinal, com necessidade de hospitalização e transfusão de hemoderivados. O valor médio do INR dos pacientes do Grupo Varfarina foi 2,3±0,7 enquanto que no Grupo Placebo foi 1,1±0,3, sendo que esta diferença manteve-se ao longo de todo o período de seguimento. O valor médio da hemoglobina e do hematócrito foi similar em ambos os grupos, sendo 13,9±1,6g/dL e 41,2±4,6%, no Grupo Placebo e 14,0±1,4g/dL e 41,9±3,7%, no Grupo Varfarina. Dos pacientes alocados no Grupo Varfarina, 17 (38,6%) apresentaram obstruções venosas, em comparação a 29 (60,4%) casos do Grupo Placebo, com redução absoluta do risco de 22% (RR= 0,63; IC 95%= 0,013 a 0,42). A comparação das características clínicas dos pacientes que apresentaram lesões venosas com as dos pacientes que não apresentaram mostrou que o uso de varfarina (P=0,037) esteve associado a uma menor incidência de lesões venosas e a presença da doença de Chagas (P= 0,051) esteve associada a uma maior incidência. Somente a ausência de anticoagulação oral foi identificada como fator de risco independente para a ocorrência das lesões venosas (OR= 2,424; IC 95% 1,048 - 5,606; P= 0,038). Conclusão: O uso profilático da anticoagulação mostrou-se seguro e reduziu significativamente a incidência de obstruções venosas pós-implante de DCEI nos pacientes de alto risco. / Introduction: The incidence of venous thrombosis after cardiac devices implantation is high. Ventricular dysfunction and previous transvenous temporary leads ipsilaterally to the permanent implantation are independent risk factors. The effect of prophylactic strategies to prevent these complications remains controversial. The aim of this clinical, randomized and controlled study was to evaluate the role of oral anticoagulant therapy in the prevention of these complications in high risk patients, analyzing the effect on the venous obstructions incidence, the safety, effectiveness and complications of this treatment. Method: Between February 2004 and September 2007, 101 adult patients submitted to first transvenous cardiac devices implantation, with left ventricular ejection fraction <=0.40 and/or previous transvenous temporary leads were evaluated. After device implantation, patients were randomly assigned to receive either placebo or warfarin. Periodical clinical and laboratorial evaluations were performed to anticoagulant management. Following the six-month period, every patient was submitted to a digital subtraction venography. Data analysis was performed according to the \"intention-to-treat\" principle. The association of demographic, clinical and procedure variables with the presence of venous lesions was analyzed by the Chi-square, Fisher\'s exact, or \"t\" Student tests, and logistic regression model was used to identify risk factors. Results: Baseline characteristics were similar in both groups and no significant difference was observed in demographic, clinical and procedure variables. During the follow-up period, six patients died, four related to heart failure progression and two of sudden death. Four of the patients dead were allocated in Warfarin group and two in Placebo group. Only one patient of the Warfarin group presented with gastrointestinal bleeding, requiring hospitalization and blood transfusion. The median INR of patients in the Warfarin group was 2.3 ± 0.7, whereas the median INR in the Placebo group was 1.1 ± 0.3. This difference was maintained throughout the study period. The median hemoglobin and hematocrit values were similar in both groups, with 13.9 ± 1.6g / dL and 41.2 ± 4.6% in the Placebo group and 14.0 ± 1.4g / dL and 41.9 ± 3.7% in the Warfarin group. The frequency of venous obstructions in the Warfarin group was 38.6% compared with 60.4% in the Placebo group (P=0.018), corresponding to an absolute risk reduction of 22% (RR= 0.63, 95% CI= 0.013-0.42). The comparison between obstructed and non-obstructed patients showed that warfarin use was associated with a lower incidence of venous lesions (P= 0.037) and that Chagas\' disease presence was associated with a higher incidence (P= 0.051). Logistic regression analysis showed that only absence of anticoagulant therapy (P=0.038; OR=2.424, 95% CI= 1.048 - 5.606) was a predictor of venous obstruction. Conclusion: The prophylactic use of the anticoagulation therapy has been safe and reduced the frequency of venous thrombosis after transvenous cardiac devices implantation in high risk patients.

Este projeto de doutorado apresenta uma nova abordagem MAP-MRF para a classificação contextual de imagens multiespectrais utilizando combinação de modelos de Campos Aleatórios Markovianos definidos em sistemas de ordens superiores. A modelagem estatística para o problema de classificação segue o paradigma Bayesiano, com a definição de um modelo Markoviano para os dados observados (Gaussian Markov Random Field multiespectral) e outro modelo para representar o conhecimento a priori (Potts). Nesse cenário, o parâmetro &beta; do modelo de Potts atua como um parâmetro de regularização, tendo papel fundamental no compromisso entre as observações e o conhecimento a priori, de modo que seu correto ajuste é necessário para a obtenção de bons resultados. A introdução de sistemas de vizinhança de ordens superiores requer a definição de novos métodos para a estimação dos parâmetros dos modelos Markovianos. Uma das contribuições desse trabalho é justamente propor novas equações de pseudo-verossimilhança para a estimação desses parâmetros no modelo de Potts em sistemas de segunda e terceira ordens. Apesar da abordagem por máxima pseudo-verossimilhança ser amplamente utilizada e conhecida na literatura de campos aleatórios, pouco se conhece acerca da acurácia dessa estimação. Foram derivadas aproximações para a variância assintótica dos estimadores propostos, caracterizando-os completamente no caso limite, com o intuito de realizar inferências e análises quantitativas sobre os parâmetros dos modelos Markovianos. A partir da definição dos modelos e do conhecimento dos parâmetros, o próximo estágio é a classificação das imagens multiespectrais. A solução para esse problema de inferência Bayesiana é dada pelo critério de estimação MAP, onde a solução ótima é determinada maximizando a probabilidade a posteriori, o que define um problema de otimização. Como não há solução analítica para esse problema no caso de prioris Markovianas, algoritmos iterativos de otimização combinatória foram empregados para aproximar a solução ótima. Nesse trabalho, adotam-se três métodos sub-ótimos: Iterated Conditional Modes, Maximizer of the Posterior Marginals e Game Strategy Approach. Porém, é demonstrado na literatura que tais métodos convergem para máximos locais e não globais, pois são altamente dependentes de sua condição inicial. Isto motivou o desenvolvimento de uma nova abordagem para combinação de classificadores contextuais, que utiliza múltiplas inicializações simultâneas providas por diferentes classificadores estatísticos pontuais. A metodologia proposta define um framework MAP-MRF bastante robusto para solução de problemas inversos, pois permite a utilização e a integração de diferentes condições iniciais em aplicações como classificação, filtragem e restauração de imagens. Como medidas quantitativas de desempenho, são adotados o coeficiente Kappa de Cohen e o coeficiente Tau de Kendall para verificar a concordância entre as saídas dos classificadores e a verdade terrestre (amostras pré-rotuladas). Resultados obtidos mostram que a inclusão de sistemas de vizinhança de ordens superiores é de fato capaz de melhorar significativamente não apenas o desempenho da classificação como também a estimação dos parâmetros dos modelos Markovianos, reduzindo tanto o erro de estimação quanto a variância assintótica. Além disso, a combinação de classificadores contextuais através da utilização de múltiplas inicializações simultâneas melhora significativamente o desempenho da classificação se comparada com a abordagem tradicional com apenas uma inicialização. / This work presents a novel MAP-MRF approach for multispectral image contextual classification by combining higher-order Markov Random Field models. The statistical modeling follows the Bayesian paradigm, with the definition of a multispectral Gaussian Markov Random Field model for the observations and a Potts MRF model to represent the a priori knowledge. In this scenario, the Potts MRF model parameter (&beta;) plays the role of a regularization parameter by controlling the tradeoff between the likelihood and the prior knowledge, in a way that a suitable tunning for this parameter is required for a good performance in contextual classification. The introduction of higher-order MRF models requires the specification of novel parameter estimation methods. One of the contributions of this work is the definition of novel pseudo-likelihood equations for the estimation of these MRF parameters in second and third order neighborhood systems. Despite its widely usage in practical MRF applications, little is known about the accuracy of maximum pseudo-likelihood approach. Approximations for the asymptotic variance of the proposed MPL estimators were derived, completely characterizing their behavior in the limiting case, allowing statistical inference and quantitative analysis. From the statistical modeling and having the model parameters estimated, the next step is the multispectral image classification. The solution for this Bayesian inference problem is given by the MAP criterion, where the optimal solution is obtained by maximizing the a posteriori distribution, defining an optimization problem. As there is no analytical solution for this problem in case of Markovian priors, combinatorial optimization algorithms are required to approximate the optimal solution. In this work, we use three suboptimal methods: Iterated Conditional Modes, Maximizer of the Posterior Marginals and Game Strategy Approach, a variant approach based on non-cooperative game theory. However, it has been shown that these methods converge to local maxima solutions, since they are extremelly dependent on the initial condition. This fact motivated the development of a novel approach for combination of contextual classifiers, by making use of multiple initializations at the same time, where each one of these initial conditions is provided by different pointwise pattern classifiers. The proposed methodology defines a robust MAP-MRF framework for the solution of general inverse problems since it allows the use and integration of several initial conditions in a variety of applications as image classification, denoising and restoration. To evaluate the performance of the classification results, two statistical measures are used to verify the agreement between the classifiers output and the ground truth: Cohens Kappa and Kendalls Tau coefficient. The obtained results show that the use of higher-order neighborhood systems is capable of significantly improve not only the classification performance, but also the MRF parameter estimation by reducing both the estimation error and the asymptotic variance. Additionally, the combination of contextual classifiers through the use of multiple initializations also improves the classificatoin performance, when compared to the traditional single initialization approach.

INTRODUÇÃO: Com o avanço da tecnologia, alguns equipamentos vêm sendo incorporados ao ato operatório, dentre eles os robôs, que apesar da notoriedade ainda são considerados controversos. MÉTODO: Trabalho clínico aleatorizado, duplo cego, avaliando a segurança e a eficiência, na cirurgia torácica videoassistida, para o tratamento da hiperidrose palmar/axilar, comparando o grupo \"Hu\" (auxiliar humano) e o grupo \"Ro\" (auxiliar robô), na manipulação da ótica. Foram analisados 38 casos, 19 casos em cada grupo, \"Hu\" e \"Ro\". Todos os procedimentos foram realizados sob anestesia geral, com secção do nervo simpático ao nível T3, T4 e G3. Os procedimentos foram filmados e gravados, sendo que dois observadores independentes avaliaram: número de movimentos inadvertidos, toques em estruturas da cavidade torácica e número de vezes em que a ótica foi retirada para limpeza. Foram avaliados, ainda, os seguintes parâmetros: 1. quanto à segurança - intercorrências cirúrgicas, dor torácica e aspecto da cicatriz; 2. quanto à eficácia - tempos total, cirúrgico e de utilização de ótica, presença de anidrose palmar/axilar, permanência hospitalar, hiperidrose vicariante e satisfação com o resultado do procedimento. RESULTADOS: Os resultados obtidos comparando o grupo \"Hu\" e \"Ro\", quanto à segurança, mostram que não houve diferença estatisticamente significativa nos seguintes parâmetros: intercorrências cirúrgicas, movimentos inadvertidos, dor torácica e aspecto da cicatriz entre os dois grupos. Porém, o número de toques em estruturas na cavidade torácica foi menor no grupo \"Ro\" (p<0,001). Quanto à eficácia, não ocorreu diferença estatisticamente significativa entre os dois grupos nos seguintes parâmetros: número de vezes em que a ótica foi retirada para limpeza, presença de anidrose palmar/axilar, permanência hospitalar, hiperidrose vicariante e grau de satisfação com o resultado do procedimento. Porém, o grupo \"Hu\" apresentou menor tempos total, de cirurgia e de utilização da ótica (p<0,001), quando comparado ao grupo \"Ro\". CONCLUSÕES: Podemos concluir que o auxílio da robótica no manuseio da ótica, na cirurgia videoassistida para realização de simpatectomia torácica para tratamento da hiperidrose, é seguro e eficiente, quando comparado ao auxílio humano. / INTRODUCTION: With the advance of technology, some pieces of equipment have been incorporated into the surgical act, among which robots, that, in spite of their notoriety, are still considered controversial. METHOD: A randomized double blind clinical study to evaluate the safety and efficiency in video-assisted thoracic surgery for the treatment of palmar/axillary hyperhidrosis, comparing the \"Hu\" (human-assisted) group and the \"Ro\" (robot-assisted) group, in the manipulation of the optics. Thirty-eight cases were analyzed, 19 cases in each group, \"Hu\" and \"Ro\". All the procedures were conducted under general anesthesia, with the ablation of the sympathetic nerve at T3, T4 and G3 levels. The procedures were recorded, in that two independent observers assessed: the number of involuntary movements, contact with structures of the thoracic cavity, and the number of times in which the optics was removed to be cleaned. The following parameters were also assessed: 1. on safety - surgical events, thoracic pain and scar appearance; 2. on efficiency - total times, surgical and optics use, presence of palmar/axillary anhydrosis, hospital stay, vicarious hyperhidrosis and satisfaction with the result of the procedure. RESULTS: The results obtained by comparing the \"Hu\" and \"Ro\" groups on safety show there was no significant statistical difference in the following parameters: surgical events, involuntary movements, thoracic pain and scar appearance between the two groups. However, the number of contacts with structures in the thoracic cavity was less in the \"Ro\" group (p<0.001). On efficiency, there was no significant statistical difference between the two groups in the following parameters: number of times in which the optics was removed to be cleaned, presence of palmar/axillary anhydrosis, hospital stay, vicarious hyperhidrosis, and the level of satisfaction with the result of the procedure. However, the \"Hu\" group presented less total time of surgery and of optics use (p<0.001), when compared to the \"Ro\" group. CONCLUSIONS: We can conclude that the robot-assisted procedure in handling the optics in video-assisted thoracic sympathectomy for the treatment of hyperhidrosis is safe and efficient when compared to the human-assisted procedure.

Considere um meio desordenado formado por $N$ pontos cujas coordenadas são geradas aleatoriamente com probabilidade uniforme ao longo das arestas unitárias de um hipercubo de $d$ dimensões. Um caminhante, partindo de um ponto qualquer desse meio, se desloca seguindo a regra determinista de dirigir-se sempre ao ponto mais próximo que não tenha sido visitado nos últimos $\\mu$ passos. Esta dinâmica de movimentação, denominada caminhada determinista do turista, leva a trajetórias formadas por uma parte inicial transiente de $t$ pontos, e uma parte final cíclica de $p$ pontos. A exploração do meio se limita aos $t+p$ pontos percorridos na trajetória. O sucesso da exploração depende do valor da memória $\\mu$ do viajante. Para valores pequenos de $\\mu$ a exploração é altamente localizada e o sistema não é satisfatoriamente explorado. Já para $\\mu$ da ordem de $N$, aparecem ciclos longos, permitindo a exploração global do meio. O objetivo deste estudo é determinar o valor de memória $\\mu_1$ para o qual ocorre uma transição abrupta no comportamento exploratório do turista em meios unidimensionais. Procuramos também entender a distribuição da posição final do turista após atingir um estado estacionário que é atingido quando o turista fica aprisionado nos ciclos. Os resultados obtidos por simulações numéricas e por um tratamento analítico mostram que $\\mu_1 = \\log_2 N$. O estudo também mostrou a existência de uma região de transição com largura $\\varepsilon = e/ \\ln 2$ constante, caracterizando uma transição aguda de fase no comportamento exploratório do turista em uma dimensão. A análise do estado estacionário da caminhada em função da memória mostrou que, para $\\mu$ distante de $\\mu_1$, a dinâmica de exploração ocorre como um processo difusivo tradicional (distribuição gaussiana). Já para $\\mu$ próximo de $\\mu_1$ (região de transição), essa dinâmica segue um processo superdifusivo não-linear, caracterizado por distribuições $q$-gaussianas e distribuições $\\alpha$-estáveis de Lévy. Neste processo, o parâmetro $q$ funciona como parâmetro de ordem da transição. / Consider a disordered medium formed by $N$ point whose coordinates are randomly generated with uniform probability along the unitary edges of a $d$-dimensional hypercube. A walker, starting to walk from any point of that medium, moves following the deterministic rule of always going to the nearest point that has not been visited in the last $\\mu$ steps. This dynamic of moving, called deterministic tourist walk, leads to trajectories formed by a initial transient part of $t$ points and a final cycle of $p$ points. The exploration of the medium is limited to the $t+p$ points covered. The success of the exploration depends on the traveler\'s memory value $\\mu$. For small values of $\\mu$, the exploration is highly localized and the whole system remains unexplored. For values of $\\mu$ of the order of $N$, however, long cycles appear, allowing global exploration of the medium. The objective of this study is to determine the memory value $\\mu_1$ for which a sharp transition in the exploratory behavior of the tourist in one-dimensional media occurs. We also want to understand the distribution of the final position of the tourist after reaches a steady state in exploring the medium. That steady state is reached when the tourist is trapped in cycles. The results achieved by numerical simulations and analytical treatment has shown that $\\mu_1 = \\log_2 N$. The study has also shown the existence of a transition region, with a constant width of $\\varepsilon = e/ \\ln 2$, characterizing a phase transition in the exploratory behavior of the tourist in one dimension. The analysis of the walk steady state as a function of the memory has shown that for $\\mu$ far from $\\mu_1$, the exploratory dynamic follows a traditional diffusion process (with gaussian distribution). In the other hand, for $\\mu$ near $\\mu_1$ (transition region), the dynamic follows a non-linear superdiffusion process, characterized by $q$-gaussian distributions and Lèvy $\\alpha$-stable distributions. In this process, the parameter $q$ plays the role of a transition order parameter.

In this thesis we propose to use a penalized maximum conditional likelihood criterion to estimate the graph of a general discrete Markov random field. We prove the almost sure convergence of the estimator of the graph in the case of a finite or countable infinite set of variables. Our method requires minimal assumptions on the probability distribution and contrary to other approaches in the literature, the usual positivity condition is not needed. We present several examples with a finite set of vertices and study the performance of the estimator on simulated data from theses examples. We also introduce an empirical procedure based on k-fold cross validation to select the best value of the constant in the estimators definition and show the application of this method in two real datasets. / Nesta tese propomos um critério de máxima verossimilhança penalizada para estimar o grafo de dependência condicional de um campo aleatório Markoviano discreto. Provamos a convergência quase certa do estimador do grafo no caso de um conjunto finito ou infinito enumerável de variáveis. Nosso método requer condições mínimas na distribuição de probabilidade e contrariamente a outras abordagens da literatura, a condição usual de positividade não é necessária. Introduzimos alguns exemplos com um conjunto finito de vértices e estudamos o desempenho do estimador em dados simulados desses exemplos. Também propomos um procedimento empírico baseado no método de validação cruzada para selecionar o melhor valor da constante na definição do estimador, e mostramos a aplicação deste procedimento em dois conjuntos de dados reais.

Inúmeros estudos têm demonstrado que o Transtorno Obsessivo-Compulsivo (TOC) costuma cursar com uma taxa de resposta a tratamentos variando entre cerca de 60 a 80% dos casos, por meio do emprego de medicamentos inibidores de recaptação de serotonina, ou da terapia comportamental. Encontramos, no entanto, uma parcela de indivíduos portadores desta enfermidade os quais não respondem às opções terapêuticas clássicas, evoluindo com grave comprometimento psicossocial. Radiocirurgias estereotáxicas, como a capsulotomia anterior por raios gama, são uma opção terapêutica para estes pacientes. Recentemente, um aperfeiçoamento da capsulotomia anterior por raios gama foi desenvolvido na Universidade de Brown, denominado capsulotomia ventro-capsular e ventro-estriatal por raios gama, utilizando-se de lesões menores e tendo melhor perfil de eventos adversos. Faltam no entanto estudos detalhando a eficácia e o perfil de eventos adversos desta técnica. O objetivo deste estudo foi determinar se a capsulotomia ventro-capsular e ventro-estriatal por raios gama no TOC é eficaz quanto à redução de sintomas obsessivo-compulsivos e melhora clínica global e qual o perfil de eventos adversos, e de alterações neuropsicológicas e de personalidade do procedimento. Selecionaram-se 14 pacientes com TOC refratário, e que foram submetidos a esta técnica cirúrgica no país, cinco dos quais fizeram parte de um estudo piloto inicial. Os outros nove pacientes participaram de um ensaio clínico randomizado, duplo-cego, no qual um grupo se submeteu a radiocirurgia verdadeira (grupo ativo), enquanto o outro grupo recebeu uma falsa radiocirurgia (grupo placebo). Anteriormente ao procedimento, todos realizaram uma detalhada avaliação clínica/psiquiátrica, além de uma extensa bateria de instrumentos de diagnóstico psiquiátrico, gravidade e evolução do TOC, melhora clínica global, sintomas depressivos/ansiosos, e alterações neuropsicológicas e de personalidade. Os indivíduos foram periodicamente avaliados e acompanhados durante o período mínimo de um ano. Relativo ao estudo piloto, dois em cinco pacientes (40%) responderam ao tratamento após um ano de seguimento, ou três em cinco (60%) em até três anos de seguimento. No grupo ativo, um entre quatro pacientes (25%) respondeu ao tratamento em até um ano de seguimento, ou três entre quatro (75%) no período entre 12 e 24 meses de seguimento. No grupo placebo, nenhum dos cinco pacientes respondeu à falsa radiocirurgia. O evento adverso mais grave foi o desencadeamento de um episódio maníaco de curta duração, em apenas um paciente da amostra total. Alterações indesejáveis neuropsicológicas ou da personalidade não foram observadas neste estudo. Concluindo, este estudo sugere que a capsulotomia ventro-capsular e ventro-estriatal é relativamente eficaz, com poucos eventos adversos. / Several studies have demonstrated that good treatment responses in obsessive-compulsive disorder (OCD) are often obtained in 60 to 80 % of patients, whether employing serotonin reuptake inhibitors or behavior therapy. However, a subgroup of these patients does not respond to the conventional therapeutic options. Severe psychosocial impairments are meanwhile observed. Stereotactic radiosurgeries, such as Gamma Knife anterior capsulotomy is a treatment option for these subjects. A smaller Gamma Knife capsulotomy technique, termed ventral capsular and ventral striatal gamma capsulotomy, has been recently developed at Brown University, with few adverse events. On the other hand, there is a lack of studies describing the efficacy and adverse events associated to this new technique. The aim of this study was to determine whether ventral capsular and ventral striatal gamma capsulotomy is efficacious in terms of obsessive-compulsive symptoms reductions and clinical global improvements, as well as to report the profile of adverse events, and neuropsychological and personality changes associated to this procedure. Fourteen refractory OCD patients were selected to be submitted to this new radiosurgical technique. Five subjects were operated in an open, pilot study. The other nine patients took part in a double-blind, randomized controlled trial, consisting of an active group (which received true radiosurgery) and a placebo group (with sham radiosurgery patients). All subjects were previously evaluated by a preliminary clinical/psychiatric interview, as well as by extensive specific instruments regarding psychiatric diagnosis, OCD evolution and severity, clinical global improvements, anxiety/depression symptoms, and neuropsychological and personality changes. All patients were offered periodical follow-up visits for a minimum of one year. Regarding the pilot study, two of five patients (40%) responded to treatment after one year of follow-up, while three of five (60%) responded after three years of follow-up. In the active group, one out of four patients (25%) responded to treatment until one year of follow-up, while three out of four subjects (75%) responded in the period between 12 and 24 months of follow-up. None of the five patients in the placebo group had responded to the false radiosurgery. The most serious adverse event was the development of a short-term, manic episode, in only one patient. Adverse neuropsychological and personality changes were not observed in this study. In conclusion, this study suggests that ventral capsular and ventral striatal gamma capsulotomy is a relatively efficacious procedure, with few adverse events.

Sofisticadas técnicas para estimação de modelos baseadas em simulação, os filtros de partículas ou métodos de Monte Carlo Seqüenciais, foram empregadas recentemente para solucionar diversos problemas difícieis no campo da robótica móvel. No entanto, o sucesso dos fitros de partículas limitou-se à computação de parâmetros em espaços de baixa dimensionalidade. Os atuais esforços de pesquisa em robótica móvel têm comecado a explorar certas propriedades estruturais de seus domnios de aplicação que envolvem a utilização de filtros de partculas em espacos de maior dimensão, aumentando consideravelmente a complexidade da simulação envolvida. Simulações estatsticas dessa natureza requerem uma grande quantidade de numeros pseudo-aleatorios que possam ser gerados eficientemente e atendam a certos criterios de qualidade. O processo de geração de numeros pseudo-aleatorios torna-se o ponto crtico de tais aplicações em termos de desempenho. Neste contexto, a computação reconguravel insere-se como uma tecnologia capaz de satisfazer a demanda por alto desempenho das grandes simulações estatsticas pois sistemas baseados em arquiteturas reconguraveis possuem o potencial de mapear computação em hardware visando aumento de eficiência sem comprometer seriamente sua exibilidade. Tecnologias reconguraveis também possui o atrativo de um baixo consumo de energia, uma caracterstica essencial para os futuros robôs moveis embarcados. Esta dissertação apresenta a implementação um sistema embarcado baseado em FPGA e projetado para solucionar o problema de localização de robôs por meio de tecnicas probabilsticas. A parte fundamental de todo este sistema e um veloz gerador de numeros aleatorios mapeado ao hardware reconguravel que foi capaz de atender rígidos criterios estatsticos de qualidade / Sophisticated techniques for estimation of models based on simulation, particle filters or Sequential Monte Carlo Methods, were recently used to solve many difficult problems in the field of mobile robotics. However, the success of particle filters was limited to the computation of parameters in low dimensionality spaces. The current research efforts in mobile robotics have begun to explore some structural properties of their application\'s domain involving the use of particle filters in spaces of a higher dimension, greatly increasing the complexity of the involved simulation. Statistical simulations of this nature require a lot of pseudorandom numbers that can be generated efficiently and meet certain quality criteria. The process of generating pseudorandom number becomes the critical point of such applications in terms of performance. In this context, reconfigurable computing is a technology capable of meeting the demand for high performance of large statistical simulations because systems based on reconfigurable architectures have the potential to map computation to hardware aiming to increase eficiency without a serious drawback in exibility. Reconfigurable technologies are also attractive because of their low energy consume, a essential feature for the future mobile robots. This dissertation presents an implementation of a FPGA based embedded system designed to solve the robot localization problem by the means of probabilistic technics. The fundamental part from the whole system is a fast random number generator mapped to reconfigurable hardware wich atends a rigid quality criteria

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:32:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 434501 bytes, checksum: 0ab5e3021a0cbd11c8c868f09b269488 (MD5) Previous issue date: 2014-02-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The analysis of growth curves of animals has been widely used to increase the efficiency of beef cattle ranching. Related to growth curves with nonlinear mixed models strategic, studies have strategic applications in genetic improving programs in defining selection criteria for earliness and weight gain, aimed at, that for each individual is estimated a random coefficient, facilitating identification and selection of more efficient animals based on the coefficients. This methodology considers the variability between and within individuals. The objective of this study was to evaluate the efficiency of the adjustment of growth curves by nonlinear mixed models. Nonlinear models, Michaelis-Menten Modified, Logistic, von Bertalanffy, Gompertz, Richards and Brody, were fitted, with and without the incorporation of random effects for analysis of growth in beef cattle Tabapuã race. For comparison between fixed and mixed models were used the following adjustment quality evaluators: Akaike s information criterion (AIC), Bayesian information criterion (BIC), mean absolute deviation (DMA), mean square error (MSE) and coefficient of determination (R2). The use of nonlinear mixed model was efficient to describe bovine growth curves. / A análise de curvas de crescimento de animais tem sido muito utilizada para aumentar a eficiência da pecuária de corte. Estudos relacionados a curvas de crescimento com modelos não lineares mistos podem ter aplicações estratégicas em programas de melhoramento genético na definição de critérios de seleção para precocidade e ganho de peso, tendo em vista, que para cada indivíduo é estimado um coeficiente aleatório, facilitando a identificação e seleção de animais mais eficientes com base nos coeficientes. Essa metodologia considera a variabilidade entre e dentro de indivíduos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência do ajuste de curvas de crescimento através de modelos não lineares mistos. Foram ajustados os modelos não lineares Michaelis-Menten Modificado, Logístico, von Bertalanffy, Gompertz, Richards e Brody, com e sem a incorporação de efeitos aleatórios para análise de curva de crescimento de bovinos de corte da raça Tabapuã. Para comparação entre modelos fixos e mistos foram utilizados os seguintes avaliadores de qualidade de ajuste: critério de informação de Akaike (AIC), critério de informação bayesiano (BIC), desvio médio absoluto (DMA), erro quadrático médio (EQM) e coeficiente de determinação (R2). A utilização de modelos não lineares mistos foi eficiente para descrever curvas de crescimento de bovinos.