Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Skeletal muscle consists of muscle fiber types that have different physiological and biochemical characteristics. Basically, the muscle fiber can be classified into type I and type II, presenting, among other features, contraction speed and sensitivity to fatigue different for each type of muscle fiber. These fibers coexist in the skeletal muscles and their relative proportions are modulated according to the muscle functionality and the stimulus that is submitted. To identify the different proportions of fiber types in the muscle composition, many studies use biopsy as standard procedure. As the surface electromyography (EMGs) allows to extract information about the recruitment of different motor units, this study is based on the assumption that it is possible to use the EMG to identify different proportions of fiber types in a muscle. The goal of this study was to identify the characteristics of the EMG signals which are able to distinguish, more precisely, different proportions of fiber types. Also was investigated the combination of characteristics using appropriate mathematical models. To achieve the proposed objective, simulated signals were developed with different proportions of motor units recruited and with different signal-to-noise ratios. Thirteen characteristics in function of time and the frequency were extracted from emulated signals. The results for each extracted feature of the signals were submitted to the clustering algorithm k-means to separate the different proportions of motor units recruited on the emulated signals. Mathematical techniques (confusion matrix and analysis of capability) were implemented to select the characteristics able to identify different proportions of muscle fiber types. As a result, the average frequency and median frequency were selected as able to distinguish, with more precision, the proportions of different muscle fiber types. Posteriorly, the features considered most able were analyzed in an associated way through principal component analysis. Were found two principal components of the signals emulated without noise (CP1 and CP2) and two principal components of the noisy signals (CP1 and CP2 ). The first principal components (CP1 and CP1 ) were identified as being able to distinguish different proportions of muscle fiber types. The selected characteristics (median frequency, mean frequency, CP1 and CP1 ) were used to analyze real EMGs signals, comparing sedentary people with physically active people who practice strength training (weight training). The results obtained with the different groups of volunteers show that the physically active people obtained higher values of mean frequency, median frequency and principal components compared with the sedentary people. Moreover, these values decreased with increasing power level for both groups, however, the decline was more accented for the group of physically active people. Based on these results, it is assumed that the volunteers of the physically active group have higher proportions of type II fibers than sedentary people. Finally, based on these results, we can conclude that the selected characteristics were able to distinguish different proportions of muscle fiber types, both for the emulated signals as to the real signals. These characteristics can be used in several studies, for example, to evaluate the progress of people with myopathy and neuromyopathy due to the physiotherapy, and also to analyze the development of athletes to improve their muscle capacity according to their sport. In both cases, the extraction of these characteristics from the surface electromyography signals provides a feedback to the physiotherapist and the coach physical, who can analyze the increase in the proportion of a given type of fiber, as desired in each case. / A musculatura esquelética é constituída por tipos de fibras musculares que possuem características fisiológicas e bioquímicas distintas. Basicamente, elas podem ser classificadas em fibras do tipo I e fibras do tipo II, apresentando, dentre outras características, velocidade de contração e sensibilidade à fadiga diferentes para cada tipo de fibra muscular. Estas fibras coexistem na musculatura esquelética e suas proporções relativas são moduladas de acordo com a funcionalidade do músculo e com o estímulo a que é submetido. Para identificar as diferentes proporções de tipos de fibra na composição muscular, muitos estudos utilizam a biópsia como procedimento padrão. Como a eletromiografia de superfície (EMGs) nos permite extrair informações sobre o recrutamento de diferentes unidades motoras, este estudo parte da hipótese de que seja possível utilizar a EMGs para identificar diferentes proporções de tipos de fibras em uma musculatura. O objetivo deste estudo foi identificar as características dos sinais EMGs que sejam capazes de distinguir, com maior precisão, diferentes proporções de tipos de fibras. Também foi investigado a combinação de características por meio de modelos matemáticos apropriados. Para alcançar o objetivo proposto, sinais emulados foram desenvolvidos com diferentes proporções de unidades motoras recrutadas e diferentes razões sinal-ruído. Treze características no domínio do tempo e da frequência foram extraídas do sinais emulados. Os resultados de cada característica extraída dos sinais emulados foram submetidos ao algorítimo de agrupamento k-means para separar as diferentes proporções de unidades motoras recrutadas nos sinais emulados. Técnicas matemáticas (matriz confusão e técnica de capabilidade) foram implementadas para selecionar as características capazes de identificar diferentes proporções de tipos de fibras musculares. Como resultado, a frequência média e a frequência mediana foram selecionadas como capazes de distinguir com maior precisão as diferentes proporções de tipos de fibras musculares. Posteriormente, as características consideradas mais capazes foram analisadas de forma associada por meio da análise de componentes principais. Foram encontradas duas componentes principais para os sinais emulados sem ruído (CP1 e CP2) e duas componentes principais para os sinais com ruído (CP1 e CP2 ), sendo as primeiras componentes principais (CP1 e CP1 ) identificadas como capazes de distinguirem diferentes proporções de fibras. As características selecionadas (frequência mediana, frequência média, CP1 e CP1 ) foram utilizadas para analisar sinais EMGs reais, comparando pessoas sedentárias com pessoas fisicamente ativas praticantes de treinamentos físicos de força (musculação). Os resultados obtidos com os diferentes grupos de voluntários mostram que as pessoas fisicamente ativas obtiveram valores mais elevados de frequência média, frequência mediana e componentes principais em comparação com as pessoas sedentárias. Além disto, estes valores decaíram com o aumento do nível de força para ambos os grupo, entretanto, o decaimento foi mais acentuado para o grupo de pessoas fisicamente ativas. Com base nestes resultados, presume-se que os voluntários do grupo fisicamente ativo apresentam maiores proporções de fibras do tipo II, se comparado com as pessoas sedentárias. Por fim, com base nos resultados obtidos, pode-se concluir que as características selecionadas foram capazes de distinguir diferentes proporções de tipos de fibras musculares, tanto para os sinais emulados quanto para os sinais reais. Estas características podem ser utilizadas em vários estudos, como por exemplo, para avaliar a evolução de pessoas com miopatias e neuromiopatia em decorrência da reabilitação fisioterápica, e também para analisar o desenvolvimento de atletas que visam melhorar sua capacidade muscular de acordo com sua modalidade esportiva. Em ambos os casos, a extração destas características dos sinais de eletromiografia de superfície proporciona um feedback ao fisioterapeuta e ao treinador físico, que podem analisar o aumento na proporção de determinado tipo de fibra, conforme desejado em cada caso. / Mestre em Ciências

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:37:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Luiz Carlos Ferreira Rodrigues.pdf: 3281430 bytes, checksum: ce62f748aa1e8330c7d6402e06d3d41f (MD5) Previous issue date: 2012-03-02 / The cardiopathies are currently, according the Ministério da Saúde, the second biggest cause of mortality among the Brazilians, behind only the brain vascular diseases. The motivation for the work here presented is the identification and classification of cardiopathies registered in Electrocardiogram exams, ECG, such as premature contractions, branches blocks, tachycardia and other rhythms disturbance. Due its easy application and low cost, the ECG is one of the resources more commonly used by researchers and health professionals in the assessment of cardiac conditions. The computational application developed in this study relies in the application of Wavelets Transforms for the digital signal processing of ECG, in extracting the morphologic characteristics, dynamics and spectral of the cycles of the signal and in the submission of these characteristics to two Support Vector Machines (SVM). The output of these two SVM's are combined as input to a Bayesian Network for the identification and classification of the cardiopathies. The characteristic of each cycle, morphologic and spectral, has it dimensionality reduced by Principal Component Analysis (PCA). The spectral characteristics are extracted by the extractions of the Wavelets Transforms coefficients of the signal, whilst the dynamics characteristics are defined by the interval between the global maxima of each cycle. For development, testings and validations of the application we utilize the MIT-BIH Arrhythmia database, made available by Massachusetts Institute of Technology (MIT). At the end of this work we demonstrate that the application is able to recognize and classify 8 types of heart beats in ECG records, with an medium accuracy above 95,0%. / As cardiopatias são atualmente, segundo o Ministério da Saúde, a segunda maior causa de mortalidade entre brasileiros, ficando atrás apenas das doenças cerebrovasculares. A motivação do trabalho aqui apresentado é a identificação e classificação de cardiopatias registradas em exames de Eletrocardiograma, o ECG, tais como contrações prematuras, bloqueio de ramos, taquicardias e outros distúrbios de ritmo. Devido a sua fácil aplicação e baixo custo, o ECG é um dos recursos mais largamente utilizados por pesquisadores e profissionais da saúde na avaliação da saúde do coração. A aplicação computacional desenvolvida neste estudo concentra-se no uso de Transformadas Wavelets para o processamento digital dos sinais de ECG, na extração das características morfológicas, dinâmicas e espectrais de ciclos do sinal e na submissão dessas características a duas Máquinas de Vetores de Suporte (SVM). Os resultados das SVM's são combinadas em uma Rede Bayesiana para a identificação e classificação das cardiopatias. As características morfológicas de cada ciclo do sinal são extraídas através de Análise de Componentes Principais (PCA), as características espectrais são extraídas através da decomposição do sinal em coeficientes de Transformadas Wavelets enquanto as características dinâmicas são definidas pelos intervalos entre o máximo global de cada ciclo. Para desenvolvimento, testes e validação da aplicação foi utilizado o Banco de Arritmias MIT-BIH, disponibilizado pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT). Neste trabalho demonstramos que a aplicação desenvolvida é capaz de reconhecer e classificar 8 tipos de batimentos cardíacos em registros de ECG, com uma acurácia média total de classificação superior a 95,0%.

A pesquisa buscou avaliar se a ultrassonografia portátil, durante consulta clínica em uma unidade básica de saúde pública do Sistema Único de Saúde brasileiro, foi capaz de fornecer informações adicionais confiáveis para a tomada de decisões terapêuticas e diminuir o tempo de espera para uma eventual avaliação especializada, por meio da comparação entre os achados obtidos na ultrassonografia portátil e na ultrassonografia convencional. A ultrassonografia é o segundo método de avaliação por imagem mais utilizado na prática médica, após o Raio-X. Não emite radiações ionizantes e seu efeito sobre os tecidos biológicos é seguro, desde que em nível de intensidade acústica mínima para obtenção dos resultados desejados. Este trabalho surgiu da observação de quão prolongado é o tempo de espera por exames de ultrassom a que estão sujeitos os pacientes da saúde pública brasileira, chegando até dois anos em alguns casos, contrariando protocolos de recomendação e podendo comprometer a saúde do paciente. Avaliou-se custo-efetividade da tecnologia, suas principais limitações, a necessidade de criação de protocolos para sua utilização e os subsídios fornecidos para a tomada de decisões pelo médico clínico. A tecnologia foi aplicada em exames nas áreas de medicina interna, sistema musculoesquelético e cardiologia. Empregou aparelho de ultrassom portátil aprovado pela Anvisa, modelo Vscan™ Dualprobe. Conforme protocolos do Instituto Americano de Ultrassom em Medicina (AIUM), os sujeitos da pesquisa foram submetidos a exame com aparelho portátil, durante o momento da consulta com o pesquisador, após anamnese e exame físico. Posteriormente, foram submetidos a exame empregando aparelho convencional, com médico possuindo titulação em ultrassonografia. As imagens e os achados foram comparados entre os exames e se calculou um índice de confiabilidade Kappa global nas três áreas estudadas de 91,12%, embora o índice para a área cardíaca tenha sido de 76,92%, o que demonstra a limitação do uso do ultrassom portátil para a área. A pesquisa demonstrou que o emprego da ultrassonografia portátil pode vir a ser um importante aliado do médico clínico, permitindo melhoria da qualidade da saúde prestada aos pacientes do Sistema Único de Saúde brasileiro. / The research aimed to evaluate whether portable ultrasonography, during clinical consultation in a basic public health unit of the Brazilian Unified Health System, was able to provide reliable additional information for therapeutic decision-making and to reduce the waiting time for a specialized evaluation, by means of the comparison between the findings obtained in portable ultrasonography and conventional ultrasonography. Ultrasonography is the second method of image evaluation more used in medical practice after the X-ray. It does not emit ionizing radiation and its effect on biological tissues is safe, provided that at minimum acoustic intensity level to obtain the desired results. This study was based on the observation of the length of time the patient waits for the ultrasound exams to which Brazilian public health patients are subjected, up to two years in some cases, contrary to recommendation protocols and potentially compromising patient´s health. It evaluated the cost-effectiveness of the technology, its main limitations, the need to create protocols for its use and the subsidies provided for the decision-making by the clinician. The technology was applied in examinations in the areas of internal medicine, musculoskeletal system and cardiology. It was used a portable ultrasound device approved by Anvisa, model Vscan™ Dualprobe. According to protocols of the American Institute of Ultrasound in Medicine (AIUM), the subjects were examined with a portable device, during the moment of the consultation with the researcher, after anamnesis and physical examination. Subsequently, they were submitted to an examination using a conventional device, with a doctor having ultrasound titration. The images and findings were compared between the exams and a global Kappa reliability index was calculated in the three studied areas of 91.12%, although the index for the cardiac area was 76.92%, which demonstrates the limitation of the use of portable ultrasound for the area. The research demonstrated that the use of portable ultrasonography can be an important ally of the clinician, allowing an improvement in the quality of health provided to patients of the Brazilian Unified Health System.

L’obiettivo di questo lavoro di ricerca è fare luce su alcuni dei motivi alla base di un rapporto tra scienza e media non sempre facile, nel tentativo di definire gli elementi fondamentali per un giornalismo biomedico divulgativo di qualità. In particolare l’analisi è rivolta al passaggio che più di tutti gli altri, nella costruzione della notizia, pone il giornalista e il metodo scientifico uno di fronte all’altro: la “traduzione” dell’articolo scientifico in articolo divulgativo. La valutazione di elementi quali l’approccio dei giornalisti alla significatività statistica e alla rilevanza clinica dei risultati di uno studio, l’utilizzo dei parametri statistici per esprimere gli esiti ha consentito di delineare una mappa dei punti di maggiore criticità del giornalismo biomedico. La “miscommunication” tra il mondo della ricerca e quello dei media può essere superata dall’acquisizione di un metodo che consenta al giornalista di individuare gli studi che hanno le caratteristiche per diventare notizie da divulgare. Questo lavoro è centrato sull’attività del giornalista, ma occorre ricordare come la comunicazione della salute sia un processo che dalla ricerca fino alla divulgazione pubblica delle notizie coinvolge diversi attori, ciascuno con il proprio ruolo e responsabilità ben precise. / The aim of this research is to investigate some of the reasons at the roots of the tension between science and media, trying to define some of the most important elements that could ensure the quality of biomedical lay journalism. In particular the attention is focused on the step that in the construction of the news puts the journalist and the scientific method one in front of the other: the “translation” of the scientific article in lay press article. From the analysis a picture emerges in which often the journalist is lacking an indispensable background knowledge needed to be able to recognize what is statistically significant or clinically relevant. The “miscommunication” theory, that both journalists and scientists consider an obstacle to scientific information, could be overcome by the acquisition of a method for medical journalists to recognize medical researches that can be used and moved into lay press articles. This research focuses on the correct role of journalist in divulging medical information. However, is important to underline the fact that many are the actors that partecipate to health communication and everyone has a specific role and than responsability.

A cirurgia geral tem experimentado após a década de noventa, com o desenvolvimento da laparoscopia, espetacular melhoria em todos os resultados. Uma menor morbimortalidade se deve ao menor trauma cirúrgico causado pelas cirurgias feitas por pequenos orifícios. O desenvolvimento tecnológico de endoscópios rígidos e flexíveis, propiciou aos médicos um acesso direto às patologias abdominais sem a necessidade de grandes aberturas da cavidade celômica. Assim, houve grande melhoria não somente dos resultados estéticos, mas principalmente na redução de morbidade. Nas cirurgias das vias biliares isso não foi diferente. Com o aprimoramento da técnica cirúrgica laparoscópica, a via de acesso cirúrgico endoscópica passou a ser preferida. Entretanto, a realidade da laparoscopia em muitos locais não se faz presente no tratamento da coledocolitíase, principalmente quando tal patologia é tratada em centros com menor aporte de recursos financeiros. A retirada de cálculos da via biliar principal exige o uso de fibroscópios de alto custo, bem como dispositivos descartáveis de alto valor, forçando o cirurgião desprovido de tais recursos muitas vezes a realizar a cirurgia de maneira convencional ou, no mínimo, aumentado a dificuldade do procedimento por via laparoscópica. Com o intuito de equacionar tal dificuldade, propõe-se com este dispositivo, mais um conceito de abordagem para este problema, inédito, testado em macroambiente, com utilização de cateter contendo balão com polímero autoexpansivo capaz de apreender os cálculos da via biliar principal por meio de inclusão. Utilizando os preceitos da colangiografia per operatória, o novo método propõe a retirada dos cálculos da via biliar principal de maneira indireta com auxílio de métodos de imagem comuns à maioria dos hospitais de média complexidade. / General surgery has experienced after the nineties, with the development of laparoscopy, spectacular improvement in outcomes. Lower morbidity and mortality is due to less surgical trauma caused by surgeries performed by small orifices. The technological development of rigid and flexible endoscopes gave doctors direct access to abdominal pathologies without the need for large openings in the coelomic cavity. Thus, there was a great improvement not only in the aesthetic results, but mainly in the reduction of morbidity. In biliary surgeries this was not different. With the improvement of the laparoscopic surgical technique, the endoscopic cirurgical approach was favored. However, the reality of laparoscopy in many places is not present in the treatment of choledocholithiasis, especially when such pathology is treated in centers with lower financial resources. Removal of stones from the main biliary tract requires the use of high-cost fibroscopes as well as high-value disposable devices, forcing the surgeon devoid of such resources, many times undergoing conventional surgery or at a minimum, increasing the difficulty of the procedure by laparoscopic approach. With the purpose of equating this difficulty, it is proposed with this device, another concept of approach to this problem, novel, tested in macro environment, with the use of balloon catheter containing self expanding polymer capable of grasping the calculi of the common bile duct by inclusion. Using the trans-operative cholangiography precepts, the new method proposes to extract the principal biliary tract calculi indirectly with the help of imaging methods common to the most hospitals.

CAPES / O presente trabalho tem por objetivo apresentar uma nova técnica de instrumentação para estudo dos diferentes tipos de andaduras realizadas por equinos, utilizando sistemas baseados na tecnologia de sensoriamento ótico quase-distribuído, redes de Bragg em fibra ótica-FBG. Essa técnica poderá ser usada como ferramenta auxiliar de diagnóstico precoce de lesões relacionadas ao sistema locomotor do cavalo, principalmente na porção distal do dígito, uma das causas mais comuns de aposentadoria destes quando atletas. São apresentadas, portanto, duas técnicas de instrumentação in vivo: a primeira t´técnica consiste na fixação de FBGs sem encapsulamento, diretamente na parede dorsal do casco em cada um dos membros de três cavalos atletas em treinamento; a segunda técnica apresentada ´e o desenvolvimento de um protótipo sensor com formato de ferradura encapsulado em material compósito reforçado com fibra de carbono, este método foi utilizado na instrumentação de dois equinos também em fase de treinamento. O primeiro método permite avaliar o comportamento do casco em diferentes fases da passada, durante as andaduras passo e trote. A segunda técnica, com o elemento sensor encapsulado, permite avaliar diferentes tipos de andadura, como passo, trote e galope sob condições de treinamento. Estas duas técnicas de instrumentação, utilizando sensores FBGs, se mostram promissoras para o estudo clínico e biomecânico de equinos, em avaliações m´médicas ou até mesmo durante treinamentos ou competições. / The main goal of this paper is to study the viability of the application of the system based on the optic sensing almost distribute (Fiber Bragg Gratings-FBG) technology, to study different kinds of equine gaits and how it is a possible helpful tool to early diagnose of injuries related to the locomotor system of the horse, mainly the distal part of the digit, which is one of the most common reasons for retire of athlete horses. Two different technics are presented in vivo: The first one consists in the attachment of the FBGs without encapsulation, directly on the wall of the hoof of each member of three athlete horses during training; the second technic presented, is the development of a prototype sensor with the same form of a horse shoe, encapsulated in a composite material reinforced with Carbon Fiber, this method was used in two horses during training as well. The first method allowed evaluate the behavior of the hoof in different phases of the horse gaits, such as walk and trot. The second technic, with the sensor element now encapsulated, allowed to evaluate different types of equine gaits, like walk, trot and run under training conditions. Both of the instrumentation using FGBs sensors technics were considered promising to clinical and biomechanics equine study in the medical evaluations or even during training or competition.

Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP) / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) / Os sistemas de ultrassom para imagens médicas sempre estão em evolução. Na área de imagem Doppler, em que se pode observar o movimento do objeto, principalmente o fluxo sanguíneo, encontram-se algumas técnicas para obtenção de melhor qualidade de imagem. Os principais problemas da técnica Doppler são a complexidade e a quantidade de dados a serem processados para a formação das imagens. Este trabalho buscou avaliar dois métodos para processamento de imagens Doppler. Inicialmente, foram realizados estudos com o beamforming tradicional gerado pela plataforma de pesquisas ULTRA-ORS no laboratório de ultrassom. Após, foram realizados estudos com o equipamento Verasonics Vantage™ utilizando geração de onda de ultrassom planas, plane-wave, com um transdutor linear modelo L11-4v de 128 elementos. Os phantoms utilizados foram o CIRS Doppler String Phantom model 043 e o Doppler Flow Phantoms & Pumping Systems da ATS. Foram implementados algoritmos para reconstrução das imagens em modo B no Matlab® utilizando os métodos delay-and-sum e f-k migration, com a geração de imagens Doppler colorido e Power Doppler. Os dados para geração de imagem modo B com plane-wave foram adquiridos com variação de 1 a 75 ângulos, na faixa entre -8,88° e 8,88°, com passo de 0,24°. Os resultados obtidos com o f-k migration apresentaram maior resolução, com erros de 1,0 % e 0,8 % para as resoluções lateral e axial, respectivamente, enquanto o método DAS apresentou erros de 12,0 % para resolução lateral e 10,0 % para resolução axial. Para geração das imagens Doppler com plane-wave os dados foram adquiridos com variação de 1 a 21 ângulos, na faixa entre -15,0° e 15,0°, com passo de 1,5°. A estimação da velocidade através da técnica Doppler apresentou melhores resultados utilizando-se o método DAS, com erro de 8,3 %, enquanto o método f-k migration apresentou erro de 16,6 %. Analisando-se os resultados obtidos, foi possível verificar que a técnica plane-wave permite a geração de imagens com maior taxa de quadros por segundo do que os métodos tradicionais. Também pode se observar que o método f-k migration gera imagens de maior qualidade com menor número de ângulos de aquisição, cerca de 9 ângulos, porém possui pior desempenho para geração de imagens Doppler quando comparado ao DAS. / The medical ultrasound equipment is always evolving. In the field of Doppler imaging, which object movement and mainly blood flow of vessels can be measured, there are some techniques to improve image quality. The main problems of the Doppler technique are the complexity and the amount of data to be processed for the image reconstruction. The aim of this work was to evaluate two methods for Doppler images processing. Initially, studies were carried out with the traditional beamforming technique, generated by the research platform ULTRA-ORS in the ultrasound laboratory. Then, with the Verasonics Vantage™ equipment, it was generated ultrasound plane waves with a linear transducer L11-4v of 128 elements. Two Doppler phantoms were used, the CIRS Doppler String Phantom model 043 and the Doppler Flow Phantoms & Pumping Systems from ATS. Algorithms for B mode image reconstruction were developed in Matlab® using the methods Delay-and-Sum and f-k Migration to generate Color Doppler and Power Doppler images. The B mode images with plane-wave were generated from the data acquired with 1 to 75 angles, ranging from -8.88° to 8.88° and 0.24º step. The f-k migration’s results presented higher resolutions than DAS method, with errors of 1.0 % and 0.8 % for lateral and axial resolutions, respectively, while the DAS method presented errors of 12.0 % for lateral resolution and 10.0 % for axial resolution. The data for color Doppler images with plane-wave generation were acquired with 1 to 21 angles, ranging from -15.0° to 15.0°and 1.5° step. The Doppler velocity estimation using the DAS method showed better results (error of 8.3 %) than the f-k migration (error of 16.6 %). Analyzing the obtained results, it was possible to see that the plane wave imaging technique allows the improvement of the frame-rate, being faster than traditional methods. Additionally, it was verified that f-k migration method produces images with better quality using less steering angles, approximately 9 angles, but it shows worse performance when generating Doppler images.

Este trabalho apresenta a proposta de um protocolo de comunicação de dados integrando tecnologias de internet das coisas, computação móvel e armazenamento em nuvem, aplicado ao telemonitoramento sob demanda de sinais fisiológicos. O objetivo do trabalho foi adquirir, transmitir, armazenar, receber e permitir a visualização sob demanda, mantendo a integridade da representação do sinal biomédico para a análise médica, sem alterar a mobilidade do paciente em monitoramento. O trabalho utiliza um canal de ECG, para adquirir o sinal de eletrocardiografia do paciente, que é conectado via Bluetooth com um dispositivo de computação móvel. O dispositivo de computação móvel, com acesso a internet sem fio, envia o sinal fisiológico através do protocolo proposto para uma base segura de armazenamento de informações em nuvem, podendo ser acessada sob demanda por um especialista para realizar a avaliação médica. O telemonitoramento sob demanda permite ao especialista: visualizar e analisar dados recentes, como se fosse um monitoramento remoto em tempo real do paciente; e visualizar e analisar dados anteriores que estão armazenados na nuvem, semelhante à análise de um exame realizado previamente. O protocolo proposto possui características de segurança da informação, mantendo a integridade da representação no tempo do sinal fisiológico, ainda que dados sejam corrompidos. O trabalho envolveu o uso de tecnologias recentes aplicadas às necessidades de registros de sinais fisiológicos. Estas tecnologias estão em evolução, os padrões não estão consolidados, ocorrendo alterações à medida que novas necessidades vão sendo apresentadas, assim como novas soluções venham a ser desenvolvidas. Como dispositivo de computação móvel foi utilizado neste trabalho um tablet, podendo ser utilizado um smartphone. O protocolo para este trabalho foi utilizado com o sinal de um canal de eletrocardiografia, podendo ser modificado para atender outras necessidades, incluindo outros sinais fisiológicos. Neste trabalho foi utilizado como sinal fisiológico o sinal de um simulador de ECG. / This work shows a proposal for a data communication protocol integrating internet of things technologies, mobile computing and cloud storage, applied to on-demand remote monitoring physiological signals. The aim of this work was to acquire, transmit, store, receive and allow the on-demand visualization, keeping the integrity of the biomedical signals representation for medical analysis, without changing the mobility of the patient being monitored. The work uses an ECG channel to acquire the patient’s electrocardiography signal, which is linked via Bluetooth to a mobile computing device. The mobile computing device, with wireless internet access, sends the physiological signal through the proposed protocol to a safe base of cloud information storage, which can be accessed on demand by a specialist to do the medical evaluation. On-demand remote monitoring allows the specialist to visualize and analyze recent data, as if it were real time remote monitoring of the patient, and visualize and analyze previous data that are stored in the cloud, similar to an analysis of a previously made exam. The proposed protocol has information security features, keeping the integrity of the time representation of the physiological signal, even if the data are corrupted. The work involved the use of new technologies applied to the necessity of physiological signals record. These technologies are evolving. The patterns are not consolidated, and changes are made as new necessities are presented and new solutions developed. For this work, it was used a tablet as a computing mobile device. However, a smartphone could also be used. The protocol was used with an electrocardiography channel signal, which can be modified to attend other necessities, including other physiological signals. As a physiological signal, for this work, it was used an ECG simulator signal.

CNPq / Este trabalho apresenta o estudo de um método para a determinação da posição e orientação de uma bobina implantável em relação à bobina transmissora localizada externamente ao paciente. No aspecto elétrico, conhecer a posição e orientação da bobina implantada permite um maior domínio sobre o posicionamento do enlace e, consequentemente, das características de eficiência e potência entregue ao secundário, i.e. ao IMD. Já no aspecto clínico, detectar e determinar a posição da bobina implantável e, se possível, do IMD, pode auxiliar na determinação de possíveis movimentações do dispositivo na região implantada que podem influenciar o seu desempenho. Neste sentido, realizou-se análises teóricas a cerca da indutância mútua, do coeficiente de acoplamento magnético e de sistemas de transferência de energia sem fio (WPT) a duas bobinas. Por meio do modelo matemático implementado no software Matlab e o projeto experimental de sistemas de WPT a duas bobinas, avaliou-se a influência de desalinhamentos laterais e angulares sobre o acoplamento magnético. A partir das características observadas, descreveu-se os procedimentos necessários para estimar a posição e orientação relativa da bobina do dispositivo implantável apenas mensurando os parâmetros elétricos do primário. Em uma avaliação preliminar, por meio de testes virtuais, observou-se um erro médio e incerteza padrão na determinação da posição relativa de 2,4 mm e 1,1 mm, respectivamente, que se comparada às dimensões das bobinas (40 mm de diâmetro para bobina externa e 5,5 mm para a bobina implantável) indicam uma exatidão adequada. Para a determinação do ângulo relativo o método também apresentou resultados promissores, uma vez que o erro médio foi de 7º e a incerteza padrão obtida de 8,2º. Desta forma, o método estudado possibilita o desenvolvimento de equipamentos para determinação da posição e orientação relativa de uma bobina implantável mensurando apenas a corrente no primário, sem a necessidade de circuitos adicionais no IMD ou a utilização de equipamentos de imagem médicos. / This paper presents the study of a method for determining the implanted coil position and orientation relative to the transmitter coil externally located to the patient. In the electrical aspect, knowing the implanted coil position and orientation allows greater control over the placement of the link and thus the efficiency of features and power delivered to the secondary, i.e. the IMD. In the clinical aspect, detect and determine the implantable coil position, if possible, the IMD can assist in determining possible device movements in the implanted area that can influence their performance. In this sense, a theoretical analysis about the mutual inductance, the magnetic coupling coefficient and two coils wireless power transfer (WPT) systems was realized. Through mathematical model implemented in Matlab and experimental design of two coil WPT systems, the influence of lateral and angular misalignment on the magnetic coupling was assessed. From the observed characteristics, was described the necessary procedures to estimate the relative position and orientation of the implantable device coil only measuring the primary electrical parameters. In a preliminary evaluation, through virtual testing, there was an average error and standard deviation in determining the relative position of 2.4 mm and 1.1 mm, respectively, compared to the dimensions of the coils (40 mm diameter to external coil and 5.5 mm for implantable coil) indicate adequate accuracy. To the relative angle the method also yielded promising results, since the average error was 7° and the standard deviation obtained 8.2°. Thus, the method studied enables the development of equipment for determining the implanted coil relative position and orientation measuring only the primary current without the need for additional circuitry in IMD or the use of medical imaging equipment.

CAPES / Em vista do grande número de casos de câncer de mama e sua crescente taxa de incidência, novas técnicas de imagem estão sendo estudadas. No intuito de proporcionar melhores condições de visualização e detecção dessa doença, em complemento às informações obtidas por mamografia, as técnicas de imagem por contraste de fase vêm sendo investigadas. Assim, o objetivo do presente estudo, foi desenvolver um phantom de mama para aplicação em imagens por contraste de fase. Este phantom, é um cilindro com algumas inserções preenchidas por materiais equivalentes a tecidos mamários normais e patológicos, como: polimetilmetacrilato (PMMA), água, etanol, dimetilformamida e glicerol. Estes materiais foram escolhidos pela similaridade nas propriedades de atenuação e espalhamento dos tecidos mamários. Dentre as técnicas para evidenciar contraste de fase, foi utilizada a técnica de propagação. O arranjo experimental foi elaborado levando em consideração os cálculos para obtenção do contraste de fase utilizando a instrumentação para microtomografia de raios X do Instituto Lactec. Imagens radiográficas e microtomográficas foram adquiridas por transmissão e por contraste de fase e posteriormente comparadas. A comparação entre as imagens analisadas apresentaram significativas melhoras no contraste, principalmente nas bordas dos cilindros presentes no phantom. Portanto, o phantom desenvolvido neste trabalho pode ser utilizado para otimizar os parâmetros de aquisição e tratamento de imagens por contraste de fase para aplicação na detecção do câncer de mama. / Because of the large number of cases of breast cancer and its increasing incidence rate, new techniques of imaging are being studied. With the aim to provide better conditions for visualization and detection of this disease, in complement of the information obtained by mammography, the techniques of phase contrast imaging have been studied. Thus, the objective of the present study was to develop a breast phantom for application in phase contrast images. This phantom is a cylinder with some inserts filled with equivalent materials to normal and pathological breast tissues, such as: polymethylmethacrylate (PMMA), ethanol, dimethylformamide and glycerol. These materials were chosen due to the similarity in the attenuation and scattering properties of breast tissues. Among the techniques to demonstrate phase contrast, it was used the propagation technique. The experimental arrangement was elaborated taking into account the calculations to obtain the phase contrast using the instrumentation for X-ray microtomography of the Lactec Institute. Radiographic and microtomographic images were acquired by transmission and by phase contrast and then compared. The comparison between the analyzed images showed significant improvements in the contrast, mainly in the edges of the cylinders present in the phantom. Therefore, the phantom developed in this work can be used to optimize the acquisition and treatment parameters of phase contrast images for application in the detection of breast cancer.