O controle da ocorrência de injúrias mecânicas de sementes, assunto de preocupação constante entre pesquisadores e produtores, deve ser priorizado para assegurar que apenas lotes de sementes com alto nível de desempenho sejam comercializados e utilizados pelos consumidores. Nesse contexto, visando avaliar a ocorrência de injúrias e os diferentes horários de colheita mecânica, com variações no grau de umidade das sementes durante o dia e sua influência na obtenção de lotes de sementes com alto nível de desempenho durante o armazenamento; a eficiência do uso da técnica de raios X na identificação de injúrias mecânicas e análises SVIS®, em comparação com procedimentos tradicionalmente utilizados para avaliação do vigor entre lotes de sementes, essa pesquisa teve como objetivo avaliar os possíveis efeitos imediatos e latentes da colheita mecanizada e sua relação com a ocorrência de injúrias mecânicas em sementes de trigo e os eventuais prejuízos causados à germinação e ao vigor das sementes. Utilizaram-se amostras de sementes dos cultivares BRS 208, BRS 220 e IPR 85, colhidas mecanicamente, em três horários distintos (11h, 14h e às 17h) e amostras em plantas colhidas e trilhadas manualmente, às 14h. O desempenho das sementes foi verificado durante 18 meses de armazenamento, por meio de avaliações da germinação, vigor e técnicas de análise de imagens. Constatou-se que a colheita mecanizada de sementes de trigo, com grau de umidade adequado, não afeta o potencial fisiológico das sementes obtidas, por períodos de até 18 meses de armazenamento. O uso do sistema computadorizado de análise de imagens de plântulas (SVIS®) é alternativa promissora para pesquisas com lotes de sementes de potencial fisiológico elevado. O teste de raios X é eficiente na identificação de injúrias mecânicas em sementes de trigo e permite estabelecer relações entre a severidade das injúrias e os efeitos causados à germinação. / The control of seed mechanical injuries occurrence, a constant concern among researchers and producers, must be a priority to ensure that only seed lots with high performance are commercialized and used by consumers. In order to evaluate the occurrence of injuries and the different periods of the day of mechanical harvesting, with variations of the seed moisture content during the day and the effects to obtain seed lots of high performance during storage; the X-ray technique efficiency in identifying mechanical injuries and SVIS® analysis compared to traditional procedures used to evaluate vigor between seed lots, this research aimed to evaluate mechanized harvesting, the immediate and latent effects, and its relation with mechanical injuries occurrence in wheat seeds and the possible damage caused to seed germination and vigor. Seed samples of BRS 208, BRS 220 and IPR 85 cultivars, mechanically harvested at 11:00 a.m., 2:00 p.m. and 5:00 p.m. and samples harvested and threshed manually at 2:00 p.m. were evaluated. Seed performance was evaluated by seed germination and vigor, and also image analysis technique for 18 months of storage. Results showed that wheat seeds mechanically harvested with adequate moisture content, do not show loss in the physiological potential after 18 months of storage. The use of seedling vigor imaging system (SVIS®) is a promising alternative for seed lots of high physiological potential. The Xray test is efficient to identify mechanical injuries in wheat seeds allowing the establishment of a relationship between the injuries severity and the effects to the germination process.

Neste trabalho, se pretende caracterizar a morfologia de filmes finos poliméricos por meio de técnicas de processamento de imagens, utilizando principalmente a geometria computacional e técnicas de classificação de padrões. Os objetivos principais foram quantificar as grandezas geométricas das estruturas observadas nos filmes finos e descrever padrões de superfície formados nestes filmes. Foram estudadas imagens obtidas por microscopia de força atômica (AFM) de amostras de filmes finos SEBS [poliestireno-poli(etileno-co-butileno)-poliestireno], depositados sobre um substrato de mica por técnicas de imersão. Os filmes finos SEBS são considerados de grande interesse devido à formação de estruturas auto-organizadas na escala nanométrica. A caracterização e a obtenção da morfometria dos filmes são de relevância neste trabalho, pois contribuem para o entendimento da dinâmica de formação destes padrões nas nanoestruturas estudadas. Foram analisadas diferentes morfologias, como forma de gotículas com anéis concêntricos e forma de tiras e pontos regularmente espaçados. Os resultados obtidos permitem caracterizar os padrões observados. / In this work, we intend to characterize the morphology of polymer thin films by techniques of image processing, mainly using computational geometry and pattern classification. The main objectives were to quantify the geometrical structures observed in thin films and describe surface patterns formed in these films. Were studied images obtained by atomic force microscopy (AFM) of SEBS [polystyrene-poly(ethylene-co-butylene)-polystyrene] thin films samples, deposited on a mica substrate by dip-coating technique . SEBS thin film polymers have great interest due to the formation of self-organized structures on the nanometer scale. The characterization and obtaining measurements of the morphology of the thin films are of relevance in this work, because they contribute to the understanding of the formation dynamics of these patterns in nanostructures studied. We analyzed different morphologies, such as droplets form with concentric rings and stripe and regularly spaced points forms. The results allow to characterize the observed patterns.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-09-04Bitstream added on 2014-06-13T19:27:15Z : No. of bitstreams: 1 almeida_ab_me_botfca.pdf: 1620162 bytes, checksum: edb1cbfc2c4e75573d90cedd9edd3e04 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / As propriedades físicas dos solos agricultáveis vêm sofrendo grandes modificações, sendo a compactação apontada como a principal causa destas mudanças em virtude do tráfego máquinas e uso inadequado de equipamentos agrícolas. A compactação ocorre principalmente em solos úmidos, pois a água age como agente lubrificante, melhorando o arranjo entre as partículas. Por isso a importância da adição de matéria orgânica ao solo, já que esta possui um alto poder de adsorção de água, minimizando os efeitos ocasionados pela compactação. O trabalho foi desenvolvido com o objetivo de avaliar a eficiência da utilização de materiais orgânicos em algumas propriedades físicas de um Latossolo Vermelho submetido à compactação, por análises de imagens e de rotina. O experimento foi conduzido em laboratório no Departamento de Recursos Naturais - Ciência do Solo, na Faculdade de Ciências Agronômicas – UNESP, em Botucatu-SP. O delineamento adotado foi o inteiramente casualizado, constituído por 32 tratamentos, em esquema fatorial duplo 4x4, sendo, para cada material orgânico (serragem e BIOMIX®), quatro intensidades de compactação e quatro doses dos materiais (0, 30, 50 e 80 t ha-1), com quatro repetições. Amostras deformadas foram coletadas na camada de 0 a 20 cm de um Latossolo Vermelho distroférrico textura argilosa sob vegetação de mata. A umidade de máxima compactação do solo foi obtida pelo ensaio de Proctor Normal. As amostras de solo foram peneiradas, misturadas às doses dos materiais orgânicos, mantidas em repousou por 30 dias, novamente peneiradas e o conteúdo de água corrigido para 27%. Subamostras foram colocadas em tubos de PVC e compactadas com o auxílio de uma prensa hidráulica, a fim de atingir as intensidades de compactação desejadas. As propriedades físicas avaliadas foram a densidade do solo, a porosidade total... / Compaction is a process that changes negatively the soil physical properties and occurs mainly due to intensive use of machinery and implements for agricultural activities. The addition of organic matter in soil is of great importance to minimize this process by increasing the water demand for the soil reaches the optimum moisture content for compaction. To evaluate the change in physical properties of a soil submitted to compaction, when managed with organic material, an experiment was conducted in the laboratory of the Natural Resources Department - Soil Science, FCA/UNESP, Botucatu-SP, assessed by routine and image analysis. The experimental design was completely randomized design, consisting of 32 treatments in a factorial 4x4 double, and, for each organic material (sawdust and BIOMIX®) four compaction levels and four doses of the materials (0, 30, 50 and 80 t. ha-1), with four replications. Deformed samples were collected from a clayey Oxisol under forest in the layer from 0 to 20 cm. The moisture for maximum soil compaction was obtained using the Standard Proctor test. Soil samples were sieved, mixed with doses of organic materials, incubated for 30 days, sieved again and the water content adjusted to 27%. Sub samples were put in PVC tubes and compressed with the aid of a hydraulic press in order to obtain the desired compaction levels. The physical properties evaluated were soil bulk density, porosity, macroporosity, microporosity, soil penetration resistance and hydraulic 5 conductivity. In addition to the routine method, the evaluation of the compaction effects on macroporosity was done by image analysis acquired from samples after the resin impregnation in the soil samples. The images taken with digital camera were processed in the Visilog 5.4. Statistical analysis was performed using Sisvar version 4.6 (2003), resulting in the analysis of variance and regression test... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-01-28Bitstream added on 2014-06-13T19:07:33Z : No. of bitstreams: 1 encide_ap_me_botfca.pdf: 1052031 bytes, checksum: 94c533aaf3c5a176c6c18fd84a6d452e (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O objetivo deste trabalho foi comparar dois métodos de análise para densidade do solo (anel volumétrico e tomografia computadorizada) e dois métodos para porosidade (mesa de tensão e análise de imagens de blocos) em um LATOSSOLO VERMELHO. A pesquisa foi conduzida na Fazenda Experimental Lageado-FCA/UNESP, Botucatu-SP. O delineamento experimental foi o de blocos casualizados com 4 repetições. Com exceção das imagens de blocos os demais dados foram submetidos ao teste F para análise de variância e ao teste de Tukey para a comparação de médias a 5% de probabilidade. As amostras foram coletadas na profundidade de 0-0,20 m em semeadura direta, sistema de preparo convencional e parcela com vegetação natural. A densidade do solo determinada pelo método do anel volumétrico apresentou diferenças para os sistemas de semeadura direta e preparo convencional e o sistema mata, para as camadas de 0-0,05; 0,05-0,10 e 0,10- 0,15 m. O método da tomografia computadorizada apresentou diferença para densidade do solo entre os sistemas de preparo convencional e vegetação natural e a semeadura direta, para a camada de 0-0,20 m. O método do anel volumétrico superestimou os valores de densidade, nas camadas de 0-0,05 e 0,05-0,10 m, comparado com o método da tomografia computadorizada, cujos resultados foram coerentes como os de resistência à penetração. O coeficiente de variação relativo aos valores de densidade do solo foram menores para o método da tomografia computadorizada em comparação com o método do anel volumétrico. O método da mesa de tensão não apresentou diferenças significativas para macroporosidade para os sistemas de manejo. O método de análise de imagens evidenciou diferenças entre a semeadura direta e vegetação natural e preparo convencional. / The objective of this research was to compare two methods for soil density (core sampling and computed tomography) and two methods for porosity (tension column and blocks image analysis) measured in a red latosol (Orthox). The experiment was carried out in Lageado Experimental Farm, FCA/UNESP in Botucatu city, State of São Paulo in a randomized block design with four replicates. With exception of the blocks image analysis, data were submitted to test F for variance analysis and Tukey test for the means comparison with 5% of probability. The samples were collected in layers of 0-0.20m of profundity under no tillage, conventional tillage and natural vegetation systems. Core sampling method resulted in difference in the soil density among the systems of no tillage, conventional tillage and natural vegetation for the layers of 0-0.05; 0.05-0.10 and 0.10-0.15m. The computed tomography method showed difference in the soil density between conventional tillage, natural vegetation and no tillage system for the layer of 0-0.20m. The core sampling method overestimated the values of soil density, in the layers of 0-0.05 and 0.05-0.10m, considering that the results obtained through computed tomography method whose results were coherent with the soil penetration resistance ones. The variation coefficient related to the values of soil density was smaller for the method of the computed tomography related to the core sampling method. Tension table method didn't result in macro porosity difference among the tillage systems. Blocks image analysis method evidenced difference among the systems of no tillage, natural vegetation and conventional tillage.

A padronização para a fabricação de instrumentos endodônticos em aço inoxidável contribuiu para o desenvolvimento de novos aspectos geométricos. Surgiram propostas de alterações no desenho da haste helicoidal, da seção reta transversal, da ponta, da conicidade e do diâmetro na extremidade (D0). Concomitantemente, o emprego de ligas em Níquel-Titânio possibilitou a produção de instrumentos acionados a motor, largamente empregados hoje. A cada ano a indústria lança instrumentos com diversas modificações, sem, contudo, disponibilizar informações suficientes quanto às implicações clínicas destas modificações. Existe um crescente interesse no estudo dos diferentes aspectos geométricos e sua precisa metrologia. Tradicionalmente, a aferição de aspectos geométricos de instrumentos endodônticos é realizada visualmente através de microscopia ótica. Entretanto, esse procedimento visual é lento e subjetivo. Este trabalho propõe um novo método para a metrologia de instrumentos endodônticos baseado no microscópio eletrônico de varredura e na análise digital das imagens. A profundidade de campo do MEV permite obter a imagem de todo o relevo do instrumento endodôntico a uma distância de trabalho constante. Além disso, as imagens obtidas pelo detector de elétrons retro-espalhados possuem menos artefatos e sombras, tornando a obtenção e análise das imagens mais fáceis. Adicionalmente a análise das imagens permite formas de mensuração mais eficientes, com maior velocidade e qualidade. Um porta-amostras específico foi adaptado para obtenção das imagens dos instrumentos endodônticos. Ele é composto de um conector elétrico múltiplo com terminais parafusados de 12 pólos com 4 mm de diâmetro, numa base de alumínio coberta por discos de ouro. Os nichos do conector (terminais fêmeas) têm diâmetro apropriado (2,5 mm) para o encaixe dos instrumentos endodônticos. Outrossim, o posicionamento ordenado dos referidos instrumentos no conector elétrico permite a aquisição automatizada das imagens no MEV. Os alvos de ouro produzem, nas imagens de elétrons retro-espalhados, melhor contraste de número atômico entre o fundo em ouro e os instrumentos. No porta-amostras desenvolvido, os discos que compõem o fundo em ouro são na verdade, alvos do aparelho metalizador, comumente encontrados em laboratórios de MEV. Para cada instrumento, imagens de quatro a seis campos adjacentes de 100X de aumento são automaticamente obtidas para cobrir todo o comprimento do instrumento com a magnificação e resolução requeridas (3,12 m/pixel). As imagens obtidas são processadas e analisadas pelos programas Axiovision e KS400. Primeiro elas são dispostas num campo único estendido de cada instrumento por um procedimento de alinhamento semi-automático baseado na inter-relação com o Axiovision. Então a imagem de cada instrumento passa por uma rotina automatizada de análise de imagens no KS400. A rotina segue uma sequência padrão: pré-processamento, segmentação, pós-processamento e mensuração dos aspectos geométricos. / The standardization of stainless steel endodontic instruments has contributed to the development of new geometric features. Many design changes in tip shape, cross section, tapering and diameters have come out. At the same time, the use of Ni-Ti alloys enabled the production of rotary instruments, which are widely employed nowadays. In fact, the industry continuously releases novel instruments with different designs. Nevertheless, not enough information is provided about these modifications and their clinical impacts. Thus, there is a growing interest in the study of these different geometric features and their accurate metrology. Traditionally, the measurement of geometric aspects in endodontic instruments is made visually under an optical microscope. However, this visual procedure is subjective and slow. This work proposes a new method for the metrology of endodontic instruments based on scanning electron microscope (SEM) and digital image analysis. The superior depth of field of the SEM allows the whole relief of an endodontic instrument to be imaged at a constant working distance. Moreover, the images from the back-scattered electrons (BSE) detector have less artifacts and shadows, making the image analysis task easier. In addition, image analysis provides efficient ways of measuring with greater speed and statistical quality. A specific sample holder was adapted for the task of imaging endodontic files. It is composed of a multiple electrical connector, a 12 pole screw terminal strip (4 mm), on an aluminum base covered by gold plates. The holes (female terminals) in the electrical connector have an appropriate diameter (2.5 mm) to fix the endodontic instruments. Besides, the ordered placement of endodontic instruments on the electrical connector allows automating image acquisition in the SEM. The gold plates produce, in BSE images, greater atomic number contrast between the gold background and the instruments. In the built sample holder, the gold plates are in fact gold targets of a sputter coater, because it is a material commonly present in SEM labs. For each file, 4 to 6 adjacent fields at 100X are automatically imaged, to cover its entire length with the required magnification and resolution (3.12 m/pixel). These acquired images are processed and analyzed by AxioVision and KS400 softwares. First, they are assembled in a single extended field image of each instrument by a semi-automated alignment procedure based on cross-correlation in AxioVision. Then, the image of each entire instrument passes through a fully automated image analysis routine in KS400. This routine follows the image analysis standard sequence: pre-processing, segmentation, post-processing and measurement of geometric aspects. The obtained results are consistent with manual measurements but the proposed method is faster. Since assembling 4 to 6 BSE images in an extended field image is the only step that is not fully automated, the proposed method depends much less on the subjectivity of the human operator.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005Bitstream added on 2014-06-13T20:21:53Z : No. of bitstreams: 1 silva_jl_dr_araca.pdf: 803850 bytes, checksum: a13420fee8c9eac95ae85dcbb9659489 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A película radiográfica é uma tecnologia que os cirurgiões-dentistas estão mais familiarizados estando confortáveis em termos da técnica e da interpretação. A radiografia digital é um avanço que está sendo adotado lentamente pelo cirugião-dentista, oferecendo algumas vantagens distintas sobre a película. O propósito deste estudo é comparar o sistema radiográfico digital Digora com a digitalização da radiografia convencional, avaliando a densidade radiográfica do processo de reparo alveolar na região de molares inferiores inclusos após exodontia em humanos. Os princípios e técnica para a exodontia foram padronizados assim como para a obtenção das imagens radiográficas. Imagem sugestiva de tecido ósseo mineralizado foi observada nos períodos de 60 e 90 dias, comparando os sistemas digital e convencional digitalizado. A estatística sugere perda nos valores da densidade, nos períodos estudados, para o sistema das radiografias convencionais digitalizadas em relação ao sistema Digora. Os resultados obtidos permitem concluir que a qualidade da imagem convencional digitalizada é menos precisa quando comparada a digital, para o acompanhamento do reparo ósseo pós-operatório. / Conventional radiographic film It is a technology that the surgeon-dentists more are made familiar being comfortable to in terms of the technique and the interpretation. The digital x-ray is an advance that is being adopted slowly for the dentistry. The digital image incorporates computer science in the captation, the exposition, the distinction, and the storage of the direct radiographic images. The digital image offers some distinct advantages on the film, but as all the emergent technology presents new different challenges and so that the users surpass them. The intention of this study was to evaluate through the radiograpic examination for the Digora system the radiographic density of the behavior of the fabric bone during the process of repair in the region of molar enclosed inferiors after exodontia in human beings. Standardized procedures had been used for the surgery of the patients as well as for the attainment of the radiographic images. Bone suggestive fabric image mineralized was observed in the periods of 60 and 90 days comparing the conventional and digital method. The gotten results allow to conclude that the quality of the digital conventional image is lower efficient than the digital one gotten directly for the accompaniment of the postoperative bone repair.

A presente pesquisa teve por objetivo a investigação da influência do tamanho de partículas floculadas na eficiência da clarificação de águas para abastecimento por flotação por ar dissolvido (FAD) com o emprego de método e equipamento para a aquisição e análise de imagens especialmente desenvolvidos, tendo em vista à caracterização da distribuição de tamanho de flocos e microbolhas de ar, bem como, o estudo dos aglomerados bolhas-floco (em termos de número de microbolhas de ar aderidas e velocidade ascensional) presentes no processo de flotação e comparação dos dados experimentais àqueles obtidos em simulação com o emprego do modelo matemático proposto por Reali (1991). Os ensaios foram realizados com água sintética (turbidez de 7,5±0,2 NTU; cor aparente de 38±1 uC; alcalinidade de 29,8±0,6 mg\'CA\'CO IND.3\'/L; condutividade de 59,3±0,8 \'mü\'S/cm; UV254nm de 0,128±0,004 \'CM POT.-1\'), a qual foi coagulada com a aplicação de 1,9 mg/L de \'AL POT. 3+\' (pH de 6,6±0,05) e divididos em duas Fases: Fase 1 - ensaios preliminares realizados em escala de laboratório, com o emprego do flotateste; Fase 2 - ensaios realizados em unidade piloto de flotação. Os resultados alcançados demonstraram que: i) a distribuição de tamanho de partículas floculadas influenciou diretamente a clarificação por flotação da água em estudo, sendo que as melhores condições de floculação foram aquelas que conduziram à formação, em sua maioria, de partículas floculadas com diâmetro médio de Feret acima de 300 \'mü\'m; ii) os menores valores residuais dos parâmetros analisados na água em estudo foram alcançados com o emprego do tempo de floculação de 17 min, entretanto a FAD foi capaz de operar também com boa eficiência com a utilização de tempo de floculação de 10 min; iii) o método e equipamento desenvolvidos nesta pesquisa para a aquisição e análise de imagens demonstraram constituir importantes ferramentas para a obtenção das distribuições de tamanho de flocos e microbolhas de ar, bem como, para a determinação do número de microbolhas de ar aderidas às superfícies dos flocos e da velocidade ascensional dos aglomerados bolhas-floco gerados no processo de flotação; iv) mesmo com as diversas simplificações adotadas no desenvolvimento do modelo matemático analisado e considerando as condições experimentais utilizadas nesta pesquisa, foi possível verificar para a água em estudo e para as condições operacionais empregadas nesta pesquisa, que a modelação matemática proposta por Reali (1991) foi capaz de fornecer subsídios para uma adequada estimativa do número de microbolhas de ar aderidas aos flocos, bem como, das velocidades ascensionais dos aglomerados bolhas-floco. / The goal of this research was to investigate the flocculated particles size distribution influence on the dissolved air flotation (DAF) efficiency. Special image acquisition method and equipment were used to characterize the flocculated particles and air microbubbles size distribution, as well as, the clusters (in terms of microbubbles number adhered and rise velocity) in the contact zone outlet of the DAF unit. Besides that, the experimental results were compared with those obtained from the DAF modeling proposed by Reali (1991). The trials were carried out with synthetic water (temperature of 26.0 ± 0.5oC; turbidity of 7.5±0.2 NTU; apparent color of 38±1 CU; alkalinity of 29.8±0.6 mg\'CA\'\'CO IND.3\'/L; conductivity of 59.3±0.8 \'mü\'S/cm; UV254nm of 0.128±0.004 \'CM POT.-1\'), that it was coagulated by applying 1.9 mg/L of \'AL POT.3+\' (22.5 mg/L alum). The trials were divided into two phases: Phase 1 - preliminary tests carried out in laboratory facilities (flotatest); Phase 2 - tests carried out in pilot facilities (DAF pilot unit). The results showed that: i) the flocculation conditions interfered directly on the efficiency of DAF process, and the best flocculation conditions were those that conducted to formation of flocculated particles size with Feret mean diameter above 300 \'mü\'m; ii) the best results were obtained applying flocculation time of 17 min, however, DAF was also capable of operating with a satisfactory efficiency when applying flocculation time of 10 min; iii) the special image acquisition method and equipment developed in this research proved to be a important tool to characterize the flocculated particles and air microbubbles size distribution, as well as, the number of air microbubbles adhered to the flocs surface and the clusters rise velocity; iv) the DAF modeling developed by Reali (1991) provided a reliable prediction of the microbubbles number adhered to the flocs surface, as well as, the clusters rise velocity.

Synaptic vesicle recycling is the reuse of synaptic membrane material and proteins after vesicles have been exocytosed at the pre-synaptic terminal of a neuronal synapse. The discovery of the mechanisms by which recycling operates is a subject of active research. Within small mammalian central nervous system nerve terminals, two studied mechanisms of recovery are clathrin-mediated endocytosis and activity-dependent bulk endocytosis. Research into the comparative kinetics and mechanisms underlying these endocytosis mechanisms commonly involves time-series fluorescence microscopy of in vitro cultures. Synaptic proteins are tagged with fluorescent markers, or the synaptic vesicles are labelled with fluorescent dye. The change in fluorescence levels of individual synapses over time in response to stimuli is used to understand synaptic activity. The image analysis of these time-series images frequently requires substantial manual effort to extract the changing synaptic fluorescence intensity levels over time. This work focusses on two closely interlinked areas, the development of improved automated image analysis tools to facilitate the analysis of microscopy image data, and computational simulations to leverage the data obtained from these experiments to gain mechanistic insight into the underlying processes involved in synaptic vesicle recycling. The imaged properties of synapses within the time-series images are characterised, in terms of synapse movement during the course of an experiment. This characterisation highlights the properties which risk adding error to the extracted fluorescence intensity data, as analysis generally requires segmentation of regions of interest with fixed size and location. Where possible, protocols to optimise the manual selection of synapses in the image are suggested. The manual selection of synapses within time-series images is a common but time consuming and difficult task. It requires considerable skill on the part of the researcher to select synapses from noisy images without introducing error or bias. Automated tools for either general image segmentation or for segmentation of synapse-like puncta do exist, but have mixed results when applied to time-series experiments. This work introduces the use of knowledge of the experiment protocol into the segmentation process. The selection of synapses as they respond to known stimuli is compared against other current segmentation methods, and tools to perform this segmentation are provided. This use of synapse activity improves the quality of the segmented set of synapses over existing segmentation tools. Finally, this work builds a number of computational models, to allow published individual data points to be aggregated into a coherent view of overall synaptic vesicle recycling. The first is FM-Sim, a stochastic hybrid model of overall synapse recycling as is expected to occur during the course of an experiment. This closed system model handles the processes of exocytosis and endocytosis. It uses Bayesian inference to fit model parameters to experimental data. In particular, it uses the experimental protocol to separate the mechanisms and rates that may contribute to the observed experimental data. The second is a mathematical model of one aspect of synaptic vesicle recycling of particular interest - homoeostasis of plasma membrane integrity on the presynaptic terminal. This model provides bounds on efficiency of the studied endocytosis mechanisms at recovery of plasma membrane area during and after neuronal stimulus. Both the image analysis and the computational simulations demonstrated in this work provide useful tools and insights into current research of synaptic vesicle recycling and the role of activity-dependent bulk endocytosis. In particular, the utility of adding time-dependent experimental protocol knowledge to both the image analysis tools and the computational simulations is shown.

O objetivo deste trabalho é apresentar os métodos originais em Bioinformática desenvolvidos para a análise estatística na interpretação dos dados de duas técnicas baseadas em imagens: a técnica de microarranjos de DNA e a técnica de ressonância magnética funcional. O interesse principal é abordar essas técnicas experimentais quando enfrenta-se uma situação clara de amostras escassas, isto é, quando existem relativamente poucas observações experimentais do fenômeno estudado, sendo a análise individual/personalizada o representante extremo desta situação, que tem que ser resolvida. Para tanto, opta-se pelo uso da Inferência Bayesiana no contexto da Teoria da Decisão sob Incerteza, implementada computacionalmente sob o arcabouço dos Sistemas de Suporte à Decisão. Ambas as tecnologias estudadas produzem dados complexos, baseados na interpretação das diferenças entre imagens obtidas da resposta do sistema a um estímulo e da resposta numa situação controle. O resultado deste trabalho é o desenvolvimento de dois sistemas de suporte à decisão, chamados HTself e Dotslashen, para a análise de dados de microarranjos e ressonância magnética funcional, respectivamente; e de seus métodos matemáticos/computacionais subjacentes. Os sistemas desenvolvidos extraem conhecimento racional de bancos-de-dados normativos, através de modelos matemáticos específicos, contornando então o problema de amostras escassas. Finalmente, neste trabalho são descritas aplicações a problemas reais, para destacar a utilidade dos sistemas de suporte à decisão desenvolvidos nas áreas de Biologia Molecular e Neuroimagem Funcional. / The goal of this work is to present the novel Bioinformatics methods that were developed aiming the statistical analysis of two image-based techniques: DNA microarrays and functional magnetic resonance imaging. The main interest is to approach these experimental techniques in small sample size situations, i.e., when there are relatively few experimental observations of the phenomena of interest, for which the case of single subject/datum analysis is its most extreme. In order to approach these problems we chose to use Bayesian Inference in the context of the Decision Theory under Uncertainty, computationally implemented under the Decision Support Systems framework. Both technologies produce complex data, based on the interpretation of differences between images from the response to a given stimulus and the control situation. The result of this work is the development of two decision support systems, called HTself and Dotslashen, to analyze microarray and functional magnetic resonance imaging data, respectively; and the underling mathematical and computational methods. These systems use the rational knowledge from normative databases implemented in specific mathematical models, overcoming the problem of small sample size. Finally, in this work it is described applications to real problems in order to stress the utility for Molecular Biology and Functional Neuroimaging of the developed decision support systems.

Medical imaging technologies have allowed for in vivo evaluation of the human musculoskeletal system. With advances in both medical imaging and computing, patient-specific model development of anatomic structures is becoming a reality. Three-dimensional surface models are useful for patient-specific measurements and finite element studies. Orthopaedics is closely tied to engineering in the analysis of injury mechanisms, design of implantable medical devices, and potentially in the prediction of injury. However, a disconnection exists between medical imaging and orthopaedic analysis; whereby, the ability to generate three-dimensional models from an imaging dataset is difficult, which has restricted its application to large patient populations. We have compiled image processing, image segmentation, and surface generation tools in a single software package catered specifically to image-based orthopaedic analysis. We have also optimized an automated segmentation technique to allow for high-throughput bone segmentation and developed algorithms that help to automate the cumbersome process of mesh generation in finite element analysis. We apply these tools to evaluate graft placement in anterior cruciate ligament reconstruction in a multicenter study that aims to improve the patient outcomes of those that undergo this procedure.