A Tomografia de Impedância Elétrica (TIE) é uma técnica de imageamento, ainda em desenvolvimento, por meio da qual são extraídas imagens correspondentes à distribuição da impedância elétrica de uma seção transversal de um objeto sob análise a partir de medidas elétricas realizadas em sua superfície. Apesar de seus benefícios e vantagens sobre outras técnicas de imageamento, suas imagens não oferecem uma boa resolução espacial. Em imagens TIE de tórax, um dos maiores desafios reside no tratamento da perfusão pulmonar, pois as perspectivas de uso clínico são inúmeras. Assim sendo, melhorar a localização de seus principais órgãos é um dos grandes objetivos. Com o intuito de melhorar a resolução anatômica foi desenvolvida uma metodologia para identificação de região cardíaca em imagens de tomografia de impedância elétrica de perfusão pulmonar por meio da transformada wavelet, utilizando imagens TIE de porcos. Inicialmente foi realizada uma série de estudos de diferentes abordagens com vistas a identificar aquelas características que pudessem indicar similaridades ou diferenças intrínsecas entre os pixels de diferentes regiões anatômicas. Com base nestes estudos, cinco métodos baseados na análise wavelet foram desenvolvidos. Um primeiro conjunto de experimentos, realizado em um único porco, foi utilizado no desenvolvimento e aperfeiçoamento dos métodos. Posteriormente, outros experimentos, envolvendo quatro porcos em diferentes condições fisiológicas, foram utilizados na avaliação de desempenho destes métodos. As imagens de perfusão wavelet foram comparadas com as imagens de perfusão obtidas pelo método de injeção de uma solução hipertônica, considerada como padrão de referência das imagens de perfusão. A metodologia wavelet proposta por este trabalho foi o método, dentre os cinco desenvolvidos, que obteve os melhores resultados. Ela foi capaz de identificar a região cardíaca de cinco porcos submetidos a diversas condições fisiológicas, demonstrando robustez e resultados muito satisfatórios, não apenas em termos quantitativos, com uma área média da curva ROC de 0,86, mas também na qualidade das imagens obtidas, onde os contornos delimitando a região cardíaca ficaram bem definidos e de formato circular, de acordo com o que se esperava. Portanto, o objetivo maior deste trabalho que era melhorar a resolução espacial de imagens TIE de perfusão pulmonar, foi atingido com excelentes resultados e vantagens adicionais, como por exemplo, a possibilidade de sua implementação em equipamentos TIE de monitoramento do tórax e desta forma colaborar no aperfeiçoamento de sistemas de apoio à decisão médica em ambientes críticos, como é o caso das Unidades de Terapia Intensiva (UTIs). / Electrical Impedance Tomography (EIT) is an imaging technique, still in development, which allows imaging of the distribution of conductivity in a cross section of an object under analysis from electrical measures made on its surface. Despite its benefits and advantages over other imaging techniques, its images still do not offer a good spatial resolution. One of the biggest challenges in EIT thorax images is the treatment of the lung perfusion because the perspectives for clinical use are numerous. Thus, there is a great interest in improving the localization of its main organs. In order to improve the anatomical resolution was developed a methodology for identification of cardiac region in images of electrical impedance tomography of pulmonary perfusion by means of wavelet transform, using EIT images of pigs. Some preliminary studies of different approaches were performed in order to identify those characteristics that would indicate intrinsic similarities or differences among the pixels of different anatomical regions. These studies propitiated the development of five methods based on wavelet transform. A first set of experiments, performed in a single pig, was used in developing and improving of the methods. Subsequently, other experiments, involving four pigs in different physiological conditions, were performed to evaluate the performance of these methods. The wavelet perfusional images were compared with the perfusional images obtained by the method of injection of a hypertonic solution, considered as the perfusional reference standard images. Amongst the five developed methods, the best of them was selected as the wavelet methodology proposed by this work. It was capable to identify the heart region of five pigs under different physiological conditions, demonstrating to robustness and very satisfactory results, not only in quantitative terms, with an average area of the ROC curve of 0.86, but also in the quality of the images, where the contours delimiting the cardiac region were well defined and of circular format, according to what was expected. Therefore, the main objective of this work, that was to improve the spatial resolution of EIT images of pulmonary perfusion, was reached with excellent results and additional benefits such as the possibility of its implementation in EIT equipments for monitoring thorax and thus collaborate in improving of medical decision support systems in critical environments, as for example the Intensive Care Units (ICUs).

Introdução: A população mundial está envelhecendo, tornando a qualidade de vida do idoso uma demanda de estratégias imediatas sociais, políticas e econômicas. O processo de envelhecimento impõe modificações na composição corporal dos indivíduos, como o declínio gradual da massa e função muscular, definida por sarcopenia, que está associada a incapacidade, dependência e maior vulnerabilidade. A metodologia padrão de medida de índice de massa magra (IMM) é a densitometria (DEXA). Porém necessita de equipamento e treinamento de alta complexidade e custo. Objetivo: avaliar a acurácia das metodologias de mensuração de IMM no idoso, através de bioimpedância (BIA) e cálculos antropométricos comparadas a DEXA. Métodos: Idosos do sexo masculino de um serviço público terciário de geriatria foram submetidos a testes de força de preensão palmar, medidas antropométricas (peso, altura, circunferência de cintura e quadril, prega cutânea tricipital, resistência, reatância e massa apendicular), realização de bioimpedância e DEXA. Os dados obtidos foram aplicados em 3 equações validadas para predição de índice de massa muscular: dados antropométricos para equação de Baumgartner et al; dados da bioimpedância calculados segundo Janssen et al; Delmonico et al para dados de DEXA. Para a estratificação dos participantes em sarcopenicos e não sarcopenicos utilizamos as análises dos dados de IMM por DEXA e preensão palmar segundo seus limites de normalidade. Os dados foram submetidos a tabela de contingência 2x2 para sensibilidade, especificidade, valor preditivos e verossimilhança, ao teste de Bland Altman para análises de dispersão em relação a DEXA e os valores contínuos submetidos ao teste t student. Resultados: O perfil predominante dos 92 idosos que finalizaram todos os testes foi casado, 67% sedentários, 53% portadores de múltiplas morbidades em uso de polifarmácia, média de idade de 72,9±6,6 anos. Ambas metodologias BIA e antropometria mostraram correlação positiva com a DEXA(BIA: r =0,77 e p < 0,0001; antropometria:r=0,81 com p < 0,0001). Evidenciou-se prevalência de 28.2 % (n= 26) de sarcopenia entre os participantes. Os sarcopênicos apresentaram maior idade 76.6± 7,6 anos (p= 0.003), menor força de preensão palmar (24.1±4.7 kgf , p < 0.0001) e pior massa muscular apendicular 17.30 ±1.9 kfg (p=0.0001). A antropometria mostrou 35% (32 indivíduos) de prevalência de baixa massa livre de gordura, apresentando 86% de sensibilidade, Valor Preditivo Positivo (VPP) de 67% e razão de verossimilhança (RVP) de 4,5. Ao analisarmos os dados da BIA, encontramos 93% de sensibilidade, especificidade 70%, VPP de 37% e uma RVP de 3,2. Conclui-se que ambas BIA e antropometria apresentam alta acurácia para estimar IMM. Porém, a utilização de dados antropométricos mostrou ser quase tão sensível e mai específico do que a BIA quando comparados à DEXA. Acrescida a alta acurácia para inferir IMM, o cálculo antropométrico mostrou ser de fácil aplicação e baixo custo,confiável para diagnosticar a sarcopenia, avaliando além da massa magra, também a força muscular, fator determinante para funcionalidadee qualidade de vida do indivíduo idoso vulnerável. Estes resultados sugerem que a antrompometria é o método de escolha para triagem de grandes populações dando suporte às intervenções políticas, socio-econômicas em termos de saude publica e privada, e para acompanhamento de sarcopenia do individuo idoso, exequível em qualquer pais independente do seu nível sócio econômico / Introduction: The world\'s population is aging, making the elderly\'s quality of life a demand for immediate social, political and economic strategies. The aging process imposes changes in the body composition of individuals, such as the gradual decline of muscle mass and function, defined by sarcopenia, which is associated with incapacity, dependence and greater vulnerability. The standard methodology for measuring lean mass index (LMI) is densitometry (DXA). However, it requires expensive and high complexity equipment and personal training. Objective: to evaluate the accuracy of bioimpedance (BIA) and anthropometric calculations for measuring LMI in the elderly compared to DXA. Methods: Male seniors from a tertiary geriatrics public hospital were submitted to palmar grip strength tests, anthropometric measures (weight, height, waist and hip circumference, triceps skin fold, resistance, reactance and appendicular mass), BIA and DXA. The obtained data were applied in 3 validated equations for prediction of LMI: Baumgartner calculation for anthropometric data; Janssen calculation for bioimpedance data; Delmonico calculation for DXA data. Sarcopeny was defines as LMI by DXA and palmar grip according to their limits of normality. The data were submitted to a 2x2 contingency table for predictive sensitivity, specificity, likelihood values and predictive values; to the Bland Altman test for dispersion in relation to DXA and when continuous values to the student t test. Results: The predominant profile of the 92 elderly subjects who completed all the tests was married, 67% were sedentary, 53% had multiple comorbidities and polypharmacy, mean age was 72,9±6,6 years. Both BIA and anthropometry showed positive correlation with DXA (BIA: r = 0.77 and p < 0.0001; anthropometry: r = 0.81 , p < 0.0001). A prevalence of 28.2% (n = 26) of sarcopenia was observed among the participants. The sarcopenic individuals presented predominance of 76.6± 7,6 years of age (p = 0.10), lower palmar grip strength (24.1±4.7 kgf , p < 0.0001) and worse apendicular Muscle Mass 17.30 ±1.9 kfg (p=0.0001). Anthropometric calculations showed 35% prevalence of low fat free mass, presenting 86% sensitivity, 67% Positive Predictive Value (PPV) and 4,5 likelihood ratio (LR). BIA data presented 93% sensitivity, 70% specificity, 37% PPV, and a LR of 1.3. In conclusion both BIA and anthropometry present high accuracy to estimate LMI. However, anthropometric calculations showed more sensitivity, almost as specific as BIA when compared to DXA. In addition to high accuracy to infer LMI, the anthropometric calculation showed to be easily performed, applicable at low cost and reliable to diagnose sarcopenia. Besides the fat free mass, it also evaluates the muscular strength, a key point for functionability and quality of life of the elderly. These results suggest that anthropometry is the method of choice for screening for sarcopeny in the elderly and that it may support political, socioeconomic interventions in terms of public and private health, and for monitoring sarcopenia of the elderly individual, feasible in any country independent of its socioeconomic status

This thesis is a combination of the development of numerical models regarding transient simulation of transmission lines and their advantages associated with fault location methods. The transmission line models presented in this work are in time-domain, which is a new approach considering traditional methods as being the phasor and traveling wave techniques. The use of phasors for this purpose has some technical difficulties: the presence of a damped DC component, greater influence of the fault impedance and metrological equipment layout. This work deals with single-phase AC and mono polar DC transmission lines. The proposed transmission line model has three main differentials compared to the traditional Bergeron model: full distribution of linear resistance; full distribution of leakage conductance; and just one recurrence of historical values. The first point is critical for evaluation of the exponential component of transient short circuit currents. The second point refers to the inclusion of the corona effect in the transmission line modeling. The single recurrence indicated in the third topic is given by the complete resolution of the telegrapher\'s equations, so there is no need of serial composition to improve waveform accuracy. The principle of fault location method is calculating the absolute difference between fault voltages seen by the transmission line ends. This technique guarantees a lower influence of the fault impedance and its electrical parameters. / Esta dissertação é uma combinação do desenvolvimento de modelos numéricos para simulação de transitórios eletromagnéticos em linhas de transmissão e suas benesses associadas à localização de faltas. Os modelos de linha de transmissão aqui apresentados estão no domínio do tempo, o que descaracteriza a abordagem tradicional de localização de faltas como técnicas fasoriais e ondas viajantes. A utilização de fasores para esse propósito admite algumas dificuldades técnicas: presença da componente DC amortecida, maior influência da impedância de falta e disposição dos equipamentos metrológicos. Abordam-se linhas de transmissão de sistemas alternado monofásico e contínuo monopolar. A modelagem proposta possui três principais diferenciais frente ao modelo de Bergeron: plena distribuição da resistência linear; plena distribuição da condutância transversal; e apenas uma recorrência a valores históricos. O primeiro ponto é fundamental para avaliação da componente exponencialmente amortecida das correntes transitórias de curto circuito. O segundo ponto se refere à inclusão do efeito corona no modelamento. A recorrência unitária apontada no terceiro tópico apresenta a vantagem de não ser necessária a composição em série do modelo para aprimorar a qualidade das formas de onda. O princípio de localização de faltas se dá pelo cálculo da diferença absoluta entre as tensões instantâneas de falta vistas pelos terminais da linha. Essa técnica garante uma menor influência de impedância de falta e dos parâmetros elétricos.

A tomografia por sensoriamento elétrico representa uma técnica de grande potencial para a otimização de processos normalmente associados às indústrias do petróleo e química. Entretanto, o emprego de técnicas tomográficas em processos industriais envolvendo fluidos multifásicos ainda carece de métodos robustos e computacionalmente eficientes. Nesse contexto, o principal objetivo deste trabalho é contribuir para o desenvolvimento de métodos para a solução do problema tomográfico com base em algoritmos genéticos específicos para a fenomenologia do problema abordado (interação do campo elétrico com o campo hidrodinâmico), bem como a adaptação do algoritmo para processamento em paralelo. A idéia básica consiste em partir de imagens qualitativas, fornecidas por uma sonda de visualização direta, para formar um modelo da distribuição interna do contraste elétrico e refiná-lo iterativamente até que variáveis de controle resultantes do modelo numérico se igualem às suas homólogas, determinadas experimentalmente. Isso pode ser feito usando um funcional de erro, que quantifique a diferença entre as medidas externas não intrusivas (fluxo de corrente elétrica real) e as medidas calculadas no modelo numérico (fluxo de corrente elétrica aproximado). De acordo com a abordagem funcional adotada, pode-se modelar a reconstrução numérica do contraste elétrico como um problema de minimização global, cuja função objetivo corresponde ao funcional de erro convenientemente definido e o mínimo global representa a imagem procurada. A grande dificuldade está no fato do problema ser não linear e mal-posto, o que reflete na topologia da superfície de minimização, demandando um método especializado de otimização para escapar de mínimos locais, pontos de sela, mínimos de fronteira e regiões praticamente planas. Métodos de otimização poderosos, como os algoritmos genéticos, embora apresentem elevado esforço computacional na obtenção da imagem procurada, são melhor adaptáveis ao problema em questão. Desse modo, optou-se pelo uso de algoritmos genéticos paralelos nas arquiteturas mestre-escravo, ilha, celular e híbrida (combinando ilha e celular). O desempenho computacional dos algoritmos desenvolvidos foi testado em um problema de reconstrução da imagem tomográfica de um escoamento vertical a bolhas. De acordo com os resultados, a arquitetura híbrida é capaz de obter a imagem desejada com um desempenho computacional melhor, quando comparado ao desempenho das arquiteturas mestre-escravo, ilha e celular. Além disso, estratégias para melhorar a eficiência do algoritmo foram propostas, como a introdução de informações a priori, derivadas de conhecimento físico do problema tomográfico (fração de vazio e coeficiente de simetria do escoamento), a inserção de uma tabela hash para evitar o cálculo de soluções já encontradas, o uso de operadores de predação e de busca local. De acordo com os resultados, pode-se concluir que a arquitetura híbrida é um método apropriado para solução do problema de tomografia por impedância elétrica de escoamentos multifásicos. / Tomography by electrical sensing represents a technique of great potential for the optimization of processes usually associated with petroleum and chemical industries. However, the employment of tomographic techniques in industrial processes involving multiphase flows still lacks robust and computationally efficient methods. In this context, the main objective of this thesis is to contribute to the development of solution methods based on specific genetic algorithms for the phenomenology of the tomographic problem (interaction between electric and hydrodynamic fields), as well as the adaptation of the algorithm to parallel processing. From qualitative images provided by a direct imaging probe, the basic idea is to generate a model of electric contrast internal distribution and refine it repeatedly until control variables resulting from the numerical model equalize their counterparts, determined experimentally. It can be performed by using an error functional to quantify the difference between non-intrusive external measurements (actual electric current flow) and measurements calculated in a numerical model (approximate electric current flow). According to the functional approach, the numerical reconstruction of the electrical contrast can be treated as a global minimization problem in which the fitness function is an error functional conveniently defined and the global minimum corresponds to the sought image. The major difficulty lies in the nonlinear and ill-posed nature of the problem, which reflects on the topology of the minimization surface, demanding a specialized optimization method to escape from local minima, saddle points, boundary minima and almost plane regions. Although powerful optimization methods, such as genetic algorithms, require high computational effort to obtain the sought image, they are best adapted to the problem in question, therefore parallel genetic algorithms were employed in master-slave, island, cellular and hybrid models (combining island and cellular). The computational performance of the developed algorithms was tested in a tomographic image reconstruction problem of vertical bubble flow. According to the results, the hybrid model can obtain the sought image with a better computational performance, when compared with the other models. Besides, strategies to improve the algorithm efficiency, such as the introduction of a priori information derived from the physical knowledge of the tomographic problem (void fraction and symmetry coefficient of the flow), the insertion of a hash table to avoid the calculation of solutions already found, the use of predation and local search operators were proposed. According to the results, it is possible to conclude that the hybrid model is an appropriate method for solving the electrical impedance tomography problem of multiphase flows.

A Tomografia de Impedância Elétrica (TIE) é uma técnica de imageamento, ainda em desenvolvimento, por meio da qual são extraídas imagens correspondentes à distribuição da impedância elétrica de uma seção transversal de um objeto sob análise a partir de medidas elétricas realizadas em sua superfície. Apesar de seus benefícios e vantagens sobre outras técnicas de imageamento, suas imagens não oferecem uma boa resolução espacial. Em imagens TIE de tórax, um dos maiores desafios reside no tratamento da perfusão pulmonar, pois as perspectivas de uso clínico são inúmeras. Assim sendo, melhorar a localização de seus principais órgãos é um dos grandes objetivos. Com o intuito de melhorar a resolução anatômica foi desenvolvida uma metodologia para identificação de região cardíaca em imagens de tomografia de impedância elétrica de perfusão pulmonar por meio da transformada wavelet, utilizando imagens TIE de porcos. Inicialmente foi realizada uma série de estudos de diferentes abordagens com vistas a identificar aquelas características que pudessem indicar similaridades ou diferenças intrínsecas entre os pixels de diferentes regiões anatômicas. Com base nestes estudos, cinco métodos baseados na análise wavelet foram desenvolvidos. Um primeiro conjunto de experimentos, realizado em um único porco, foi utilizado no desenvolvimento e aperfeiçoamento dos métodos. Posteriormente, outros experimentos, envolvendo quatro porcos em diferentes condições fisiológicas, foram utilizados na avaliação de desempenho destes métodos. As imagens de perfusão wavelet foram comparadas com as imagens de perfusão obtidas pelo método de injeção de uma solução hipertônica, considerada como padrão de referência das imagens de perfusão. A metodologia wavelet proposta por este trabalho foi o método, dentre os cinco desenvolvidos, que obteve os melhores resultados. Ela foi capaz de identificar a região cardíaca de cinco porcos submetidos a diversas condições fisiológicas, demonstrando robustez e resultados muito satisfatórios, não apenas em termos quantitativos, com uma área média da curva ROC de 0,86, mas também na qualidade das imagens obtidas, onde os contornos delimitando a região cardíaca ficaram bem definidos e de formato circular, de acordo com o que se esperava. Portanto, o objetivo maior deste trabalho que era melhorar a resolução espacial de imagens TIE de perfusão pulmonar, foi atingido com excelentes resultados e vantagens adicionais, como por exemplo, a possibilidade de sua implementação em equipamentos TIE de monitoramento do tórax e desta forma colaborar no aperfeiçoamento de sistemas de apoio à decisão médica em ambientes críticos, como é o caso das Unidades de Terapia Intensiva (UTIs). / Electrical Impedance Tomography (EIT) is an imaging technique, still in development, which allows imaging of the distribution of conductivity in a cross section of an object under analysis from electrical measures made on its surface. Despite its benefits and advantages over other imaging techniques, its images still do not offer a good spatial resolution. One of the biggest challenges in EIT thorax images is the treatment of the lung perfusion because the perspectives for clinical use are numerous. Thus, there is a great interest in improving the localization of its main organs. In order to improve the anatomical resolution was developed a methodology for identification of cardiac region in images of electrical impedance tomography of pulmonary perfusion by means of wavelet transform, using EIT images of pigs. Some preliminary studies of different approaches were performed in order to identify those characteristics that would indicate intrinsic similarities or differences among the pixels of different anatomical regions. These studies propitiated the development of five methods based on wavelet transform. A first set of experiments, performed in a single pig, was used in developing and improving of the methods. Subsequently, other experiments, involving four pigs in different physiological conditions, were performed to evaluate the performance of these methods. The wavelet perfusional images were compared with the perfusional images obtained by the method of injection of a hypertonic solution, considered as the perfusional reference standard images. Amongst the five developed methods, the best of them was selected as the wavelet methodology proposed by this work. It was capable to identify the heart region of five pigs under different physiological conditions, demonstrating to robustness and very satisfactory results, not only in quantitative terms, with an average area of the ROC curve of 0.86, but also in the quality of the images, where the contours delimiting the cardiac region were well defined and of circular format, according to what was expected. Therefore, the main objective of this work, that was to improve the spatial resolution of EIT images of pulmonary perfusion, was reached with excellent results and additional benefits such as the possibility of its implementation in EIT equipments for monitoring thorax and thus collaborate in improving of medical decision support systems in critical environments, as for example the Intensive Care Units (ICUs).

Neste trabalho é apresentado um estudo sobre a dinâmica de paredes de domínios através de medidas de impedanciometria. É proposto um método que permite a obtenção dos seguintes parâmetros das amostras estudadas: mobilidade e velocidade crítica das paredes, largura dos domínios e de suas paredes, densidade de energia de parede e constante efetiva de troca. Todas essas informações são obtidas a partir do espectro em freqüência da permeabilidade e de relações apropriadas entre a permeabilidade e a impedância complexa. O elo de ligação entre essas quantidades é feita através do efeito da profundidade de penetração, cuja definição inclui a freqüência, a resistividade e a permeabilidade do material. O método foi aplicado ao estudo de dois tipos diferentes de materiais, (i) (110)[001]FeSi3%, policristalino e altamente texturizado com tamanho de grãos bastante grande (~ 5 mm) e (ii) amostras nanocristalinas obtidas através do recozimento de fitas amorfas de Fe73.5Cu1Nb3Si16.5B6. Enquanto o primeiro sistema foi utilizado para se fazer uma comparação entre os parâmetros aqui obtidos com aqueles de outros autores e técnicas, o segundo foi estudado em termos das modificações da anisotropia magnética associadas ao alívio das tensões internas com a temperatura de recozimento.

Neste trabalho é apresentado um estudo sobre a dinâmica de paredes de domínios através de medidas de impedanciometria. É proposto um método que permite a obtenção dos seguintes parâmetros das amostras estudadas: mobilidade e velocidade crítica das paredes, largura dos domínios e de suas paredes, densidade de energia de parede e constante efetiva de troca. Todas essas informações são obtidas a partir do espectro em freqüência da permeabilidade e de relações apropriadas entre a permeabilidade e a impedância complexa. O elo de ligação entre essas quantidades é feita através do efeito da profundidade de penetração, cuja definição inclui a freqüência, a resistividade e a permeabilidade do material. O método foi aplicado ao estudo de dois tipos diferentes de materiais, (i) (110)[001]FeSi3%, policristalino e altamente texturizado com tamanho de grãos bastante grande (~ 5 mm) e (ii) amostras nanocristalinas obtidas através do recozimento de fitas amorfas de Fe73.5Cu1Nb3Si16.5B6. Enquanto o primeiro sistema foi utilizado para se fazer uma comparação entre os parâmetros aqui obtidos com aqueles de outros autores e técnicas, o segundo foi estudado em termos das modificações da anisotropia magnética associadas ao alívio das tensões internas com a temperatura de recozimento.

Made available in DSpace on 2014-07-22T13:14:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Flavia Aparecida Alves de Matos.pdf: 986888 bytes, checksum: e68dde0cb6bdb406ceee3d9c487606c6 (MD5) license.txt: 1914 bytes, checksum: 7d48279ffeed55da8dfe2f8e81f3b81f (MD5) Previous issue date: 2011 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Fernandes Figueira. Departamento de Ensino. Programa de Pós-Graduação em Saúde da Criança e da Mulher. Rio de Janeiro, RJ, Brasil. / JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: O presente estudo verifica a existência de associação entre os parâmetros de bioimpedância e variáveis clínicas de interesse para determinação da gravidade do paciente gravemente enfermo, além de compará-los com os valores obtidos de crianças saudáveis. É uma etapa inicial de um projeto cujo objetivo final é validar a bioimpedância como marcador prognóstico ou indicador de gravidade. MÉTODO: Foram avaliados 269 pacientes com bioimpedância medida nas primeiras 48 horas de ventilação mecânica, internados na Unidade de Paciente Graves (UPG) do Instituto Fernandes Figueira (IFF), entre janeiro de 2005 e Junho de 2010. A mensuração foi realizada utilizando-se o pletismógrafo portátil BIA 101 Quantum II (RJL Systems, Estados Unidos) e foi analisada através de suas medidas diretas e também de forma vetorial pelo método gráfico RXc. RESULTADOS: Foi demonstrado que o vetor de bioimpedância se altera em situações de gravidade para pacientes pediátricos. Não apenas valores baixos de ângulo de fase (AF) são observados em situações de gravidade, conforme descrito na literatura para pacientes adultos, mas podem existir desvios heterogêneos do comportamento vetorial. CONCLUSÕES: AF elevado em relação à população também pode ser relacionado com pior prognóstico. Distúrbios hidroeletrolíticos, do metabolismo de membrana celular e da composição corporal podem ter maior impacto sobre os parâmetros bioelétricos do que características demográficas. Assim, o processo de doença desequilibra as características da bioimpedância influenciadas, por exemplo, por idade e sexo. São necessárias investigações adicionais para os pacientes pediátricos quanto ao uso da bioimpedância como ferramenta no diagnóstico, no acompanhamento clínico, orientação terapêutica e como marcador prognóstico. / BACKGROUND AND OBJECTIVES: This study verifies the existence of an association between BIA parameters and clinical variables of interest for determining the severity of critically ill patients, and compare them with those obtained from healthy children. It is an early step in a project whose ultimate goal is to validate BIA as a prognostic marker or indicator of severity. METHODS: We studied 269 patients with bioelectrical impedance measurement in the first 48 hours of mechanical ventilation, admitted to the Critical Patients Unity (UPG) of the Instituto Fernandes Figueira (IFF) between January 2005 and June 2010. The measurement was performed using the portable plethysmograph BIA 101 Quantum II (RJL Systems, USA) and was analyzed by direct measurements and also its vector shape by the graphical method RXC. RESULTS: We demonstrated that the vector of bioimpedance changes in case of severity for pediatric patients. Not only low values of phase angle (PA) are seen in serious conditions, as described in the literature for adult patients, but there may be deviations heterogeneous behavior vector. CONCLUSIONS: AF larger than the population can also be associated with worse prognosis. Electrolyte disturbances, cell membrane metabolism and body composition may have greater impact on the bioelectric parameters of that demographic. Thus, the disease process disrupts the characteristics of bioimpedance influenced, for example, by age and sex. More research for the pediatric patients in the use of bioimpedance analysis as a tool in diagnosis, clinical monitoring, counseling and therapy as a prognostic marker.

A detecção de um tipo particular de falta, denominado de alta impedância, tem sido há muito tempo um desafio para a engenharia de proteção. Por outro lado, se a detecção é realizada com sucesso, ações preventivas e de manutenção devem ser tomadas para evitar prejuízos potenciais. Nesse contexto, os métodos de localização de faltas assumem importante papel, pois contribuem para a rápida restauração do sistema. Entretanto, os métodos clássicos, em particular as formulações a um terminal, não consideram modelos realísticos de faltas de alta impedância na sua formulação. Este tipo de falta se caracteriza pelo contato de um condutor energizado com uma superfície de elevada resistência elétrica, em que o comportamento da tensão em função da corrente apresenta uma característica não linear. Desta forma, esta tese propõe uma nova formulação para a localização de faltas de alta impedância em sistemas de distribuição de energia elétrica, com medições a um terminal, que considere tal efeito. A formulação é proposta para estimar a distância da falta em linhas de distribuição utilizando o método de estimação por mínimos quadrados, desenvolvendo um modelo no domínio do tempo do sistema elétrico e um modelo de falta de alta impedância composto por diodos antiparalelos. Mediante o modelo do sistema elétrico, é possível estimar a distância da falta, juntamente com os parâmetros da falta de alta impedância, usando sinais provenientes de um terminal, como um problema de otimização. Primeiramente, não considerando o efeito capacitivo das linhas, um modelo linear no domínio do tempo é obtido e um estimador de mínimos quadrados linear é proposto. Posteriormente, considerando o efeito capacitivo das linhas, um modelo não linear no domínio do tempo é obtido e um algoritmo de descida é proposto para a estimação dos parâmetros. Os estudos de caso foram realizados no sistema de 13 barras da IEEE modelado no Alternative Transient Program. Em todas as condições simuladas, os resultados obtidos mostraram um desempenho similar da técnica proposta com ou sem a consideração da capacitância das linhas, sendo assim, por simplicidade, optou-se pela desconsideração da capacitância. Os resultados evidenciaram que a técnica de localização de faltas proposta não mostra diferença no seu desempenho com variações do ângulo de incidência da falta e melhora quando o carregamento do sistema diminui. O erro relacionado à estimativa da distância da falta mostra-se, em geral, superior ao erro cometido ao estimar os parâmetros da falta de alta impedância. Por outro lado, os estudos de caso mostram um grande potencial para aplicar a técnica proposta como um detector e classificador de faltas de alta impedância. / High impedance fault location has always been a challenge for protection engineering. On the other hand, if this task is successfully realized maintenance action could be performed in order to avoid potential injuries. For an effective protection scheme the high impedance fault location should be performed, but a lack of research on this area is noted. This thesis proposes a new analytical formulation for high impedance fault location in power systems. The approach is developed in time domain, considering a high impedance fault model composed by two antiparallel diodes. Using this model, the fault distance and fault parameters are estimated as a minimization problem, allowing the location of the fault using one terminal signals. Firstly, the line capacitance is not considered and a linear model in time domain is obtained. In this case, the linear least square estimator is used for parameter estimation. In a second moment, the line capacitance is considered and a non-linear model in time domain is obtained. Hence, a steepest descent based estimator is proposed in order to estimate the parameters. Studies were carried out with the IEEE 13 bus modeled in the Alternative Transient Program. In view of the test results, the non-consideration of line capacitance resulted in similar accuracy in relation to its consideration. The method also is insensitive to the fault inception instant and the reduction of system load reduces the errors related to the estimations. The error related to fault distance estimation is in general greater than the estimation of the high impedance fault parameters. On the other hand, case studies shows the great potential of the technique as a high impedance fault detector method.

Neste trabalho é apresentado um estudo sobre a dinâmica de paredes de domínios através de medidas de impedanciometria. É proposto um método que permite a obtenção dos seguintes parâmetros das amostras estudadas: mobilidade e velocidade crítica das paredes, largura dos domínios e de suas paredes, densidade de energia de parede e constante efetiva de troca. Todas essas informações são obtidas a partir do espectro em freqüência da permeabilidade e de relações apropriadas entre a permeabilidade e a impedância complexa. O elo de ligação entre essas quantidades é feita através do efeito da profundidade de penetração, cuja definição inclui a freqüência, a resistividade e a permeabilidade do material. O método foi aplicado ao estudo de dois tipos diferentes de materiais, (i) (110)[001]FeSi3%, policristalino e altamente texturizado com tamanho de grãos bastante grande (~ 5 mm) e (ii) amostras nanocristalinas obtidas através do recozimento de fitas amorfas de Fe73.5Cu1Nb3Si16.5B6. Enquanto o primeiro sistema foi utilizado para se fazer uma comparação entre os parâmetros aqui obtidos com aqueles de outros autores e técnicas, o segundo foi estudado em termos das modificações da anisotropia magnética associadas ao alívio das tensões internas com a temperatura de recozimento.