Estágio realizado no CICA-FEUP e orientado pelo Eng.º António Francelino Gomes Viana / Tese de mestrado integrado. Engenharia Informática e Computação. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade Gama, Programa de Pós-Graduação, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2013-09-24T15:14:40Z No. of bitstreams: 1 2013_SamuelRamalhoAvelino.pdf: 5375020 bytes, checksum: 8541cfc24b9f1f1a8f15b1862ce6e9e0 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-10-22T10:42:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_SamuelRamalhoAvelino.pdf: 5375020 bytes, checksum: 8541cfc24b9f1f1a8f15b1862ce6e9e0 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-10-22T10:42:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_SamuelRamalhoAvelino.pdf: 5375020 bytes, checksum: 8541cfc24b9f1f1a8f15b1862ce6e9e0 (MD5) / A Radioterapia de Intensidade Modulada (IMRT) é uma importante ferramenta para o tratamento contra o câncer. A IMRT concentra altas doses de radiação em volumes alvo complexos, enquanto que consegue reduzir as doses em tecidos sadios adjacentes. A IMRT é feita tradicionalmente usando algum acessório na máquina de tratamento: Multi-leaf Collimator (MLC) ou blocos compensadores, sendo que o método convencional para confeccionar os blocos compensadores usa fresas. Isto representa uma desvantagem em relação ao método de IMRT por MLC, devido aos altos custos de operação e de produção. Nesse estudo, um método alternativo, que substitui a fresa por uma impressora 3D, foi desenvolvido para produzir blocos compensadores de IMRT feitos com a liga metálica de Cerrobend. O mapa de urgência, gerado por um Sistema de Planejamento de Tratamento (SPT) para um tratamento com IMRT do tipo Jaws-Only, foi convertido em um arquivo com formato STL representando um molde. Três algoritmos para confecção do molde foram desenvolvidos e avaliados: (1) considerando a atenuação exponencial nominal de um bloco atenuador feito com Cerrobend; (2) considerando o Coeficiente de Atenuação Linear (CAL) obtido experimentalmente, a partir do ajuste dos dados por uma equação exponencial; (3) considerando as dependências do tamanho de campo, da distância ao eixo central e da espessura do bloco no valor do CAL. Os moldes foram impressos por uma impressora 3D do tipo jato de tinta em todos os casos. Os blocos de IMRT foram alcançados preenchendo com Cerrobend cada molde gerado pelos algoritmos. Para validar esse método, Controles de Qualidade foram feitos usando uma matriz de detectores de radiação em 3 profundidades. As distribuições de dose previstas pelo SPT e medidas no CQ foram comparadas em 3 profundidades usando a função gamma-index (critério: desvios de dose até 3% e de posição de até 3 mm). Na profundidade de 6; 5 cm, os blocos de IMRT criados a partir dos modelos (1), (2) e (3) tiveram 93%, 100% e 95% dos pontos dentro do campo de tratamento aprovados, respectivamente. Nas profundidades de 2; 5 e 15; 5 cm o bloco feito com o algoritmo (1) não obteve resultados satisfatórios, enquanto que os demais modelos ainda alcançaram resultados que poderiam permitir o uso clínico. Medições adicionais de dose absoluta em 14 pontos foram feitas para o bloco de IMRT criado a partir do modelo (2). O desvio máximo na dose pontual foi de 1; 8%. A repetibilidade do método foi avaliada, a partir da confecção de 3 blocos de IMRT usando o mesmo arquivo STL. Os coeficientes de variação foram menores que 2% em 93% da área do campo. A principal vantagem do método proposto é que pode ser totalmente conduzido dentro de um departamento de radioterapia sem, o que resulta em menores custos e tempo de produção. Investigações estão sendo feitas para tornar o processo mais prático e permitir o uso clínico dos blocos de IMRT criados com o auxílio de impressoras 3D. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Intensity-Modulated Radiation Therapy (IMRT) is an important tool for cancer treatment. It concentrates high radiation doses in complex target volumes, while sparing the surrounding tissues. IMRT is traditionally performed using Multi-Leaf Collimators (MLC) or Compensator Blocks. The conventional way used to manufacture IMRT compensator blocks, which uses milling machines, is an important drawback over the MLC method, due to high operational and production costs. In this research, we developed a simpler alternative method to manufacture an IMRT compensator block from a Jaws-Only fluency map generated by a commercial Treatment Planning System (TPS). This map was converted into a mold, and then printed using an inkjet 3D printer. We filled the mold with Cerrobend alloy to achieve the final IMRT compensator block. This study investigated 3 different physical models to create the molds: (1) considering the nominal Linear Attenuation Coefficient (LAC) of Cerrobend; (2) using the measurements performed to define the CAL by an exponential function; (3) considering the effects of the field size, central-axis distance and block thicknesses in the CAL. These algorithms were assessed and the method was validated performing a dosimetric quality assurance. The dose distributions of all IMRT blocks were evaluated in 3 different depths (2:5, 6:5, 15:5 cm). We compared the measured dose distributions to those predicted by the TPS using the gamma-index function (criteria: dose deviation up to 3% and DTA up to 3 mm). At 6:5 cm depth, the dose evaluation of IMRT blocks manufactured from algorithms (1), (2), and (3) were 93%, 100% e 95% of the points inside the field passing, respectively. In the other depths, the IMRT block manufactured using algorithm (1) did not achieve clinical acceptable results, nonetheless the results of other IMRT blocks suggest the possibility of clinical use. Further absolute dose measurements performed in 14 regions, for the IMRT block manufactured using algorithm (2), showed a maximum dose deviation of 1:8%. We evaluated the repeatability of the method manufacturing 3 IMRT blocks from the same STL file. The coefficient of variation was lower than 2% for 93% of the exposed area. These results suggest that the 3D printers can be effectively used to manufacture IMRT compensator blocks. The main advantage to this approach is that it can be fully conducted inside a radiotherapy facility, which results in lower costs and production times.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-10-18T20:17:59Z No. of bitstreams: 1 2017_RenandoNascimentoBalzani.pdf: 6375410 bytes, checksum: 0c5fd4ff8053e3c47b933259226fb0ce (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-10-19T13:47:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_RenandoNascimentoBalzani.pdf: 6375410 bytes, checksum: 0c5fd4ff8053e3c47b933259226fb0ce (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-19T13:47:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_RenandoNascimentoBalzani.pdf: 6375410 bytes, checksum: 0c5fd4ff8053e3c47b933259226fb0ce (MD5) Previous issue date: 2017-10-19 / O presente estudo trata de impressoras tridimensionais (impressoras 3D) de baixo custo, da elaboração de um projeto de impressora 3D inspirado no modelo livre Replicating Rapid Protyper (RepRap), em tradução livre, máquina de prototipagem autorreplicadora, e de sua construção. Trata-se, ainda, da impressão de modelos para averiguar configurações e calibragens das máquinas para o uso em projeto de arquitetura. A pesquisa apresenta a possibilidade de estudantes utilizarem as impressoras 3D de baixo custo no desenvolvimento de projetos de arquitetura, de objetos e de modelos estruturais, definindo pontos positivos e negativos observados em uma máquina doméstica. O projeto de impressora desenvolvido neste trabalho disponibiliza os modelos necessários para construção de uma máquina de baixo custo, utilizando peças construídas com impressoras 3D, máquinas de corte a laser, placa tipo arduíno e seus complementos. Por meio do emprego de softwares livres de modelagem tridimensional e de gerenciamento das impressoras, buscou-se ampliar a acessibilidade ao projeto. Partindo desses pressupostos, a pesquisa estende a capacidade dos alunos de arquitetura utilizarem as impressoras 3D, para então construírem seus próprios equipamentos, contribuindo na consolidação do conhecimento em prototipagem digital e construção digital ainda na graduação. Portanto, a introdução da tecnologia de impressão tridimensional de baixo custo deve ser feita de forma mais ativa nas faculdades e escolas de Arquitetura e Urbanismo. / In this dissertation I shall investigate low-cost three-dimensional printers (3D printers), by designing a 3D printer project inspired by the free Replicating Rapid Protyper (RepRap), and its construction. I also analyse the process of plotting models, in order to verify the configurations and calibrations of the machines, for use in Architectural Design. The research presents how students may use low-cost 3D printers during the development of architectural projects, objects and structural models, showing positive and negative aspects that were observed in a homemade machine. The models needed to build a low cost 3D printer machine are provided by the designs developed in this dissertation, by using 3D printers, laser cutting machines, arduino boards and its complements. The goal to increase accessibility to the project was achieved by using free three-dimensional modeling softwares and free printer management softwares. Based on these assumptions, one can say the architecture students may surpass the ability to use the 3D printers in order to build their own equipment, adding to the knowledge development in the fields of digital prototyping and digital construction , even among graduate students. Therefore, the introduction of low-cost three-dimensional printing technology must be encouraged in Architecture and Urban Planning schools.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade Gama, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica, 2014. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2014-10-08T16:01:57Z No. of bitstreams: 1 2014_JorgeRibeiroCunhaSilva.pdf: 4492776 bytes, checksum: d71866642f3496ddb73e5751fa061f50 (MD5) / Approved for entry into archive by Tania Milca Carvalho Malheiros(tania@bce.unb.br) on 2014-10-14T19:50:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_JorgeRibeiroCunhaSilva.pdf: 4492776 bytes, checksum: d71866642f3496ddb73e5751fa061f50 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-14T19:50:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_JorgeRibeiroCunhaSilva.pdf: 4492776 bytes, checksum: d71866642f3496ddb73e5751fa061f50 (MD5) / Em todo o mundo mais de um bilhão de pessoas convivem com alguma deficiência, muitos necessitam do uso de prótese para suprir a ausência de um membro funcional. Na busca pela utilização de novas tecnologias a prototipagem rápida se apresenta como uma solução viável, pois o fator econômico é fundamental. A partir de um modelo de prótese de mão, disponibilizado na internet, é proposta a construção de um novo modelo, utilizando uma metodologia de impressão em 3D com a utilização de dois plásticos. A avaliação dos materiais se faz necessária para segurança do produto e para isto foram feitos dois ensaios mecânicos, sendo o primeiro um ensaio de fadiga em corpos de prova normatizados, realizado para avaliar as propriedades apenas do produto elástico de dois fornecedores, um nacional e outro importado, pois o plástico rígido não será exposto a carregamento significativo no produto em questão. Como resultado, verificou-se que tanto o nacional quanto o importado atendem as necessidades de carga a que serão submetidos, sendo que de forma descritiva, os corpos nacionais apresentaram uma carga média maior quando comparados ao importado, para o mesmo estiramento. Da mesma forma, os corpos nacionais apresentaram uma queda de carga media menor quando comparados ao importado, para o mesmo estiramento. Um segundo ensaio é proposto para teste em um modelo de dedo impresso, ajustado ao formato de um corpo de prova padronizado, sendo para isso construída uma máquina de ensaio mecânico, adaptada para as condições básicas do funcionamento do dedo, utilizando-se dos valores de referencia para próteses. Neste segundo ensaio, os resultados apresentados para os limites de utilização estabelecidos foram satisfatórios. Verificou-se conclusivamente que, analisando-se o conjunto de ensaios realizados nos corpos de prova e nos dedos impressos, as articulações construídas atendem as necessidades básicas, para a utilização desta tecnologia com segurança para possíveis aplicações em próteses e órteses. ___________________________________________________________________________ ABSTRACT / Worldwide over one billion people live with some kind of disability; many of them require the use of prosthesis to compensate the absence of a functional limb. By seeking the use of new technologies to meet this demand, the rapid prototyping with 3D printer, is presented as a viable solution, since the economic factor is critical. The building of a new prosthesis model is proposed based on a template available on the Internet, using a printing 3D methodology with two types of plastic. A review of the materials becomes necessary for the safety of the product and for this two mechanical tests were made. The first being a fatigue test in standardized specimens, conducted to assess only the elastic materials properties of products of two suppliers, one national and the other imported, because the hard plastic will not be exposed to significant load on the product in question. As a result, it was found that both the national and imported meet the needs of the load that will be submitted, and descriptively, national specimens had a higher average load when compared to the imported ones for the same stretch. Similarly, national specimens fell by less average load when compared to the imported for the same stretch. A second test is proposed to test a model of finger printed, adjusted to the standardized specimen format, a machine of mechanical test was built for this, adapted to the basic conditions for the functioning of the finger, using the reference values for prostheses. In this second test, the results for the preset use limits were satisfactory. It was observed conclusively that, by analyzing the set of trials in the specimens and in printed fingers, constructed joints meet the basic needs for the use of this technology safely for possible applications in prosthetics and orthotics.

Orientador: Rodrigo Máximo de Araújo / Banca: Eron Toshio Colauto Yamamoto / Banca: Eduardo Galera da Silva / Resumo: O objetivo desse estudo foi desenvolver uma infraestrutura de prótese total fixa sobre implantes em impressora 3D, elaborada em conjunto com uma guia cirúrgica digital, também impressa, diminuindo o número de sessões e substituindo a necessidade de moldagem logo após o procedimento cirúrgico. Para isso um paciente, sexo masculino, 60 anos de idade e apresentando apenas a presença do elemento dental 36 na arcada inferior, foi convidado a participar do estudo após leitura e assinatura de Termo de Consentimento Livre e Esclarecido. Foi realizada moldagem da arcada superior e inferior do paciente com alginato para confecção do modelo de estudo com gesso pedra especial. Os modelos foram escaneados com a utilização de scanner Xcad 3D, para a realização do planejamento cirúrgico e protético. A partir dos exames tomográficos foram obtidos os arquivos DICOM. Estes arquivos foram utilizados para o inicio do planejamento digital, sendo incluídos no software para planejamento específico. Foi realizado o planejamento virtual com o auxílio do software, sendo: instalação de 4 implantes do tipo hexágono externo de 13mm por 3,75mm cada, o que gerou automaticamente pelo software a guia cirúrgica para instalação dos mesmos. A mesma foi impressa com o uso de uma impressora 3D de polímeros. A guia cirúrgica continha quatro orifícios para instalação dos implantes planejados, permitindo também a instalação de a ut nts. p s a olo açāo dos implantes, foram instalados pilares cônicos de 4,1mm de diâme... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Digital planning and preparation of guides and prosthesis with the help of 3D printers is a reality on a daily basis, but in this study, we look for Develop a fully digitized and software-driven process to design and execute polymer and titanium printed guides and prostheses. Those Printed parts would already be structural parts of the final prosthesis, Cases of total fixed prostheses. With this we could exclude laboratory phases of the process of prosthetic preparation, optimizing time, cost and reducing everyday problems that affect clinicians in such processes as repetitions, lack of adaptation of the prosthesis structure, teeth assembly, among others. Titanium printing of such a final structure would allow an immediate installation, in Immediate loading surgeries, of the final prosthesis with the best possible adaptation, Enabling the clinician to execute cases of extreme challenges Without the need for castings and welds, thus Aesthetics to the patient reducing treatment time with assertiveness / Mestre

Os Processos de Decisão de Markov (PDMs) são uma importante ferramenta de planejamento e otimização em ambientes que envolvem incertezas. Contudo a especificação e representação computacional das distribuições de probabilidades subjacentes a PDMs é uma das principais dificuldades de utilização desta ferramenta. Este trabalho propõe duas estratégias para representação destas probabilidades de forma compacta e eficiente. Estas estratégias utilizam redes Bayesianas e regularidades entre os estados e as variáveis. As estratégias apresentadas são especialmente úteis em sistemas onde as variáveis têm muitas categorias e possuem forte inter-relação. Além disso, é apresentada a aplicação destes modelos no gerenciamento de grupos de impressoras (um problema real da indústria e que motivou o desenvolvimento do trabalho) permitindo que estas atuem coletiva e não individualmente. O último tópico discutido é uma análise comparativa da mesma aplicação utilizando Lógica Difusa. / Markov Decision Processes (MDPs) are an important tool for planning and optimization in environments under uncertainty. The specification and computational representation of the probability distributions underlying MDPs are central difficulties for their application. This work proposes two strategies for representation of probabilities in a compact and efficient way. These strategies use Bayesian networks and regularities among states and variables. The proposed strategies are particularly useful in systems whose variables have many categories and have strong interrelation. This proposal has been applied to the management of clusters of printers, a real problem that in fact motivated the work. Markov Decision Processes are then used to allow printers to act as a group, and not just individually. The work also presents a comparison between MDPs and Fuzzy Logic in the context of clusters of printers.

Os Processos de Decisão de Markov (PDMs) são uma importante ferramenta de planejamento e otimização em ambientes que envolvem incertezas. Contudo a especificação e representação computacional das distribuições de probabilidades subjacentes a PDMs é uma das principais dificuldades de utilização desta ferramenta. Este trabalho propõe duas estratégias para representação destas probabilidades de forma compacta e eficiente. Estas estratégias utilizam redes Bayesianas e regularidades entre os estados e as variáveis. As estratégias apresentadas são especialmente úteis em sistemas onde as variáveis têm muitas categorias e possuem forte inter-relação. Além disso, é apresentada a aplicação destes modelos no gerenciamento de grupos de impressoras (um problema real da indústria e que motivou o desenvolvimento do trabalho) permitindo que estas atuem coletiva e não individualmente. O último tópico discutido é uma análise comparativa da mesma aplicação utilizando Lógica Difusa. / Markov Decision Processes (MDPs) are an important tool for planning and optimization in environments under uncertainty. The specification and computational representation of the probability distributions underlying MDPs are central difficulties for their application. This work proposes two strategies for representation of probabilities in a compact and efficient way. These strategies use Bayesian networks and regularities among states and variables. The proposed strategies are particularly useful in systems whose variables have many categories and have strong interrelation. This proposal has been applied to the management of clusters of printers, a real problem that in fact motivated the work. Markov Decision Processes are then used to allow printers to act as a group, and not just individually. The work also presents a comparison between MDPs and Fuzzy Logic in the context of clusters of printers.

Uma compacta linguagem descritora de páginas, destinada a impressoras não-impacto de estrutura raster é apresentada. Tal linguagem foi implementada usando o processador gráfico TMS4010, da Texas Instruments e possui uma estrutura muito similar à encontrada nas linguagens interpretativas encadeadas. A linguagem é totalmente modular e interativa, e se utiliza um modelo gráfico simples, visando simular as tarefas normalmente encontradas nas artes tipográficas. São efetuadas comparações com outras linguagens comerciais, visando avaliar suas possibilidades. Uma pequena introdução à tecnologia das impressoras laser é apresentada. / A small Page description language intended for raster non-impact printers is presented. The language is implemented using the Texas Instruments TMS4010 Graphics system processor and its structure is similar that encountered in threaded interpretative languages. The language is fully modular and interactive, and uses a simple graphic model to simulate the same common tasks encoutered in typographical arts. Comparison are made with other comercial languages to perform some evaluations on its possibilities. A small introduction on the laser printer technology is presented.

Uma compacta linguagem descritora de páginas, destinada a impressoras não-impacto de estrutura raster é apresentada. Tal linguagem foi implementada usando o processador gráfico TMS4010, da Texas Instruments e possui uma estrutura muito similar à encontrada nas linguagens interpretativas encadeadas. A linguagem é totalmente modular e interativa, e se utiliza um modelo gráfico simples, visando simular as tarefas normalmente encontradas nas artes tipográficas. São efetuadas comparações com outras linguagens comerciais, visando avaliar suas possibilidades. Uma pequena introdução à tecnologia das impressoras laser é apresentada. / A small Page description language intended for raster non-impact printers is presented. The language is implemented using the Texas Instruments TMS4010 Graphics system processor and its structure is similar that encountered in threaded interpretative languages. The language is fully modular and interactive, and uses a simple graphic model to simulate the same common tasks encoutered in typographical arts. Comparison are made with other comercial languages to perform some evaluations on its possibilities. A small introduction on the laser printer technology is presented.

Orientador: Sandro Donnini Mancini / Banca: Gerson Araujo de Medeiros / Banca: José Lázaro Ferraz / Resumo: Os equipamentos eletroeletrônicos fazem parte de uma indústria em expansão na qual a constante inovação torna-se rapidamente obsoletos. O aumento de resíduos eletroeletrônicos incitou várias políticas de descarte e reciclagem, mas ainda faltam estudos qualitativos para que se possa entender quais são os maiores impactos no meio ambiente e o que se fazer para amenizá-los. A pesquisa consistirá na avaliação do desempenho ambiental de dois modelos de impressoras. Será baseada na metodologia de Avaliação de Ciclo da Vida e na posterior simulação de cenários de disposição final. Fez-se uma caracterização de materiais, peças e massas. A impressora A apresentou um impacto 35% maior que a impressora B devido às suas diferenças de composição e funcionalidades. Nos dois casos, o material em maior quantidade e responsável pela maior parcela do impacto calculado foi o HIPS (Poliestireno de Alto Impacto) e a maioria dos impactos pode ser vista na categoria de Combustíveis Fósseis / Abstract: The electronic equipments are part of a booming industry where constant innovation makes them quickly obsolete equipment. The increase of electronic waste concern generated various disposal and recycling policies but there is still a lak of quantitative studies on the impacts of such products so that they can understand what the major impacts on the environment and what can be done to mitigate the impacts. This research consisted in the characterization of two printers of different models regarding to materials, parts, and weight and using the tool life cycle analyses to quantify the environmental impact of each of them separately and combined. To complete the study a simulation disposal scenarios was made with one of the printers to understand the impacts of recycling, reuse and disposal in a sanitary landfill. The printer. A presented a 35% greater impact than printer B due to their differences in composition and functionality. In both cases the material in greater quantity and responsible for most of the impact was HIPS (High Impact Poltystyrene) and the largest share of the impacts can be seen in the category of fossil fuels / Mestre