A reconstrução tomográfica de imagens com ruído Poisson tem grandes aplicações em medicina nuclear. A demanda por informações mais complexas, como por exemplo, várias secções de um órgão, e a necessidade de reduzir a dosagem radioativa a que o paciente é submetido, requerem métodos adequados para a reconstrução de imagem com baixa contagem, no caso, baixa relação sinal/ruído. A abordagem estatística, utilizando a máxima verossimilhança (ML) e o algoritmo Expectation-Maximization (EM), produz melhores resultados do que os métodos tradicionais, pois incorpora a natureza estatística do ruído no seu modelo. A presente tese apresenta uma solução alternativa, considerando também o modelo de ruído Poisson, que produz resultados comparáveis ao do ML-EM, porém com custo computacional bem menor. A metodologia proposta consiste, basicamente, em se estimar as projeções considerando o modelo de formação das projeções ruidosas, antes do processo da reconstrução. São discutidos vários estimadores otimizados, inclusive Bayesianos. Em especial, é mostrado que a transformação de ruído Poisson em ruído aditivo Gaussiano e independente do sinal (transformação de Anscombe), conjugada à estimativa, produz bons resultados. Se as projeções puderem ser consideradas, aproximadamente, transformadas de Radon da imagem a ser reconstruída, então pode ser aplicado um dos métodos da transformada para a reconstrução tomográfica. Dentre estes métodos, o da aplicação direta da transformada de Fourier foi avaliado mais detalhadamente devido ao seu grande potencial para reconstruções rápidas com processamento vetorial e processamento paralelo. A avaliação do método proposto foi realizada através de simulações, onde foram geradas as imagens originais e as projeções com ruído Poisson. Os resultados foramcomparados com métodos clássicos como a filtragem-retroprojeção, o ART e o ML-EM. Em particular, a transformação de Anscombe conjungada ao estimador heurístico (filtro de Maeda), mostrou resultados próximos aos do ML-EM, porém com tempo de processamento bem menor. Os resultados obtidos mostram a viabilidade da presente proposta vir a ser utilizada em aplicações clínicas na medicina nuclear. / Tomographic reconstruction of images with Poisson noise is in important problem in nuclear medicine. The need for more complete information, like the reconstruction of several sections of an organ, and the necessity to reduce patient absorbed radioactivity, suggest better methods to reconstruct images with low-count and low signal-to-noise ratio. Statistical approaches using Maximum Likelihood (ML) and the Expectation-Maximization (EM) algorithm lead to better results than classical methods, since ML-EM considers in its model the stochastic nature of the noise. This thesis presents an alternative solution, also using a Poisson noise model, that produces similar results as compared to ML-EM, but with much less computational cost. The proposed technique basically consists of projection estimation before reconstruction, taking into account a model for the formation of the noisy projections. Several optimal and Bayesian estimators are analysed. It is shown that the transformation of Poisson noise into Gaussian additive and independent noise (Anscombe Transformation), followed by estimation, yields good results. If the projection can be assumed as Radon transform of the image to be reconstructed, then it is possible to reconstruct using one of the transform methods. Among these methods, the Direct Fourier Method was analysed in detail, due to its applicability for fast reconstruction using array processors and parallel processing. Computer simulations were used in order to access this proposed technique. Phantoms and phantom projections with Poisson noise were generated. The results were compared with traditional methods like Filtering-Backprojection, Algebraic Rconstruction Technique (ART) and ML-EM. Specifically, the Anscombe transformation together with a heuristic estimator (Maeda\'s filter) produced results comparable to ML-EM, but spending only a fraction of the processing time.

A grande diversidade existente na cidade de São Paulo Brasil, torna esta cidade um interessante campo para estudos anatômicos em geral. Este estudo teve por objetivo avaliar a morfologia dental interna desta população e suas variações em função do sexo e idade. Foram analisadas 2102 imagens tomográficas obtidas por meio de dois tomógrafos (i-Cat e PreXion) de pacientes que se submeteram ao procedimento diagnóstico por motivos diversos. Todos os grupos dentais foram avaliados individualmente e divididos quanto ao sexo (masculino e feminino) e quanto a idade (18-29, 30-39, 40-49, 50-59, 60-69 e 70-80 anos). O número de raízes foi determinado e a morfologia interna classificada em oito tipos: tipo I (1), tipo II (2-1), tipo III (1-2-1), tipo IV (2), tipo V (1-2), tipo VI (2-1-2), tipo VII (1-2-1-2) e tipo VIII (3), observando-se ainda se a variação anatômica era bilateral. Os resultados foram descritos em tabelas na forma de porcentagem. Pode-se concluir que a anatomia dental interna parece não sofrer influência da idade do indivíduo e pode sofrer influência quanto ao sexo em algumas situações, entretanto a morfologia interna é complexa, sendo que a população da cidade de São Paulo apresenta diferenças anatômicas quando comparada às populações descritas na literatura. / The great diversity in the city of Sao Paulo - Brazil, makes this city an interesting field for anatomical studies. This study aimed to evaluate the internal dental morphology of this population and sex and age variations We analyzed 2102 CT images obtained using two scanners (i-Cat and PreXion) of patients who underwent the diagnostic procedure for several reasons. All dental groups were analized individually and divided by gender (male and female) and by age (18-29, 30-39, 40-49, 50-59, 60-69 and 70-80 years). The number of roots were determined and the internal morphology classified into eight types: type I (1), type II (2-1), type III (1-2-1), type IV (2), type V (1-2), type VI (2-1-2), type VII (1-2-1-2), type VIII (3). Also was observed if anatomical differences was bilateral. The results were reported in the tables as a percentage. The conclusion is that the internal dental anatomy is not influenced by age and can be influenced by sex in some situations, however the internal morphology is complex, and the population of São Paulo presents anatomical differences when compared to populations described in the literature.

O uso do frio pela medicina é muito antigo, utilizado inicialmente de forma empírica, teve grandes avanços nos séculos XIV e XX, evoluindo juntamente com a Física. O surgimento de novas técnicas e equipamentos, possibilitou à crioterapia tornar-se uma importante opção no tratamento de neoplasias, benignas e malignas, de diferentes órgãos (tais como fígado, próstata, pâncreas e mamas) e sistemas (ósseo, neurológico e tegumentar). O grande desenvolvimento tecnológico permitiu além do maior número de indicações, melhores resultados, mormente com o uso de técnicas de imagem para o acompanhamento do procedimento. Porém, poucos são os trabalhos que enfocam a monitorização e mensuração do congelamento, pela tomografia computadorizada, bem como avaliação da necrose obtida. No presente trabalho propôs-se avaliar as relações entre as medidas obtidas pela tomografia computadorizada, em 20 cães da raça Beagle, durante o congelamento por aplicação do nitrogênio pela sonda fechada (75 segundos), spray (75 e 135 segundos) e derramamento (75 segundos), comparando estas medidas com aquelas mensuradas pela histopatologia da necrose provocada, para posteriormente avaliar a efetividade dos métodos e criar protocolos de tratamento. Os valores de diâmetro, raio, profundidade e volume do congelamento foram comparados entre si e, com os respectivos valores da necrose após 96 horas do procedimento. Os valores foram submetidos a análise de variância de medidas repetidas e teste de Bonferroni (p<0,05). Constatou-se que: a técnica de sonda fechada oferece congelamento e subseqüente necrose mais superficial que os outros métodos, sendo a técnica menos efetiva; em todas as técnicas o volume, diâmetro e profundidade são inferiores no tecido necrosado quando comparados aos seus similares naquele congelado; em nenhuma das quatro técnicas a profundidade de congelamento foi equivalente ao seu raio. Finalmente, houve a possibilidade de desenvolvimento de protocolos alternativos de congelamento a partir da profundidade de necrose pretendida (hf), obtendo-se como resultado (sonda - Di = hf / 0,29; spray I; Di = hf / 0,31; spray II - Di = hf / 0,35; derramamento -Di = hf / 0,38) o diâmetro do congelamento (Di) necessário para o êxito do tratamento / The use of cold by Medicine is a very old practice, initially used empirically, which had significant advances in the XIV and XX centuries, developing along with Physics. The appearance of new techniques and equipment turned cryotherapy into an important option in the treatment of benign and malignant neoplasms in different organs (such as the liver, the prostate, the pancreas and breasts) and systems (bone, neurological and tegumentary). The large technological development resulted in a higher number of indications as well as better results, especially with the concomitant use of imaging techniques to follow the procedure. However, few studies focus on the monitoring and mensuration of freezing through computed tomography, as well as the assessment of the resulting necrosis. Our study aims at evaluating the association between the measurements obtained through computed tomography in 20 Beagle dogs during freezing by liquid nitrogen use through a probe (75 sec), spray (75 and 135 sec) and overflow (75 sec), comparing these measurements to those obtained through histopathological analysis of the resulting necrosis, for later evaluation of the effectiveness of the methods and design of better treatment protocols. The values of diameter, radius, depth and volume of freezing were compared among them and also with the respective necrosis values 96 hours after the procedure. The values were submitted to analysis of variance of repeated measurements and Bonferroni test (p<0.05). We observed that the closed probe technique causes a more superficial freezing and resulting necrosis when compared to the other methods, being the less effective technique. In all techniques, the volume, diameter and depth are lower in the necrotic tissue when compared to those in the frozen tissue; none of the four techniques showed that freezing depth was equivalent to its radius. Finally, alternative freezing protocols could be developed from the depth of the intended necrosis (hf), resulting in the freezing diameter (Di) (probe - Di = hf/0.29; spray I; Di = hf/0.31; spray II Di = hf/0.35; overflow Di = hf/0.38), which is necessary for therapy success

Objetivo: Avaliar a exatidão do ultrassom de alta frequência na mensuração das dimensões lineares tanto da tábua óssea vestibular como de defeitos periimplantares circundando implantes dentais. Materiais e Métodos: Em uma primeira etapa, implantes dentais (n=10) foram instalados na maxila de 3 crânios secos e escaneados com ultrassom de alta frequência (UAF) e tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC). As seguintes medidas lineares foram determinadas para avaliação: A) espessura óssea; B) nível ósseo. As medições foram comparadas com valores de referência determinados pela microscopia óptica. A segunda etapa do experimento envolveu amostras de osso porcino contendo defeitos ósseos ao redor dos implantes dentais (n=10), as quais foram escaneadas com ultrassom de alta frequência e tomografia computadorizada de feixe cônico. As seguintes medidas foram realizadas nos defeitos periimplantares: A) componente supra-alveolar, B) componente intra-ósseo e C) espessura do defeito. Os valores de referência foram determinado pela microtomografia computadorizada e o erro de medição (diferença entre grupo teste e controle) foi determinado. Os dados foram analisados estatisticamente considerando um nível de significância de p<=0.05. Resultados: Não houve diferença estatisticamente significante entre os grupos para as medições da espessura óssea e nível ósseo (p>0.05). Em relação à espessura óssea, a discrepância foi de 0.17mm para o UAF e 0.02mm para a TCFC. Para o nível ósseo, a discrepância foi de 0.55mm para o UAF e 0.12mm para a TCFC. Ao considerar o erro de medição dos equipamentos na mensuração de defeitos periimplantares, não houve diferença estatisticamente significante entre o UAF e TCFC (UAF= 0.54±0.69mm; TCFC= 0.62±0.55mm). Conclusão: O ultrassom de alta frequência apresentou exatidão para a mensuração das dimensões lineares da tábua óssea vestibular e de defeitos periimplantares circundando implantes dentais. / Purpose: To evaluate the accuracy of a high frequency ultrasound scanner (HFU) to the measurement of buccal bone and periimplant defects surrounding dental implants. Materials and Methods: The first phase of this study comprised the installation of dental implants (n=10) in the maxillary of 3 dry skulls. The dental implants were scanned with a high frequency ultrasound scanner and a cone-beam computed tomography (CBCT). The following measurements were determined for evaluation: A) bone thickness, and B) bone level. The measurements were compared with reference values determined by an optical microscopy. The second phase comprised the installation of dental implants (n=10) in porcine bone samples containing bone defects surrounding dental implants. The bone samples were scanned with a high frequency ultrasound and cone-beam computed tomography and the following measurements were performed: A) supra-alveolar component, B) intra-bony component and C) thickness. The reference values were determined by a micro-computed tomography and the measurement error (difference between experimental and control group) was determined for each group. All measurements were statistically analyzed with a significance level of p<=0.05. Results: There was no statistically significant difference between ultrasound and cone-beam computed tomography for the measurement of buccal bone (p>0.05). With regard to the bone thickness, the discrepancy to the reference values was 0.17mm for HFU and 0.02mm for CBCT. For bone level, the discrepancy was 0.55mm for HFU and 0.12mm for CBCT. The measurement error from both the devices not differed statistically (HFU= 0.54±0.69mm; CBCT= 0.62±0.55mm). Conclusion: The high frequency ultrasound presented accuracy for the measurement of buccal bone and periimplant defects surrounding dental implants.

A detecção de lesões cariosas nos estágios iniciais possibilita a escolha de tratamentos baseados na preservação da estrutura dental. Dessa forma, a utilização de exames capazes de diagnosticar precocemente essas lesões, como a Tomografia por Coerência Óptica (OCT Optical Coherence Tomography) é adequada. Assim, o objetivo do trabalho foi avaliar a capacidade da OCT em quantificar os estágios de desmineralização do esmalte durante o desenvolvimento de lesões simuladas de cárie, tendo como padrão de referência o teste de microdureza seccional. Foram utilizados 53 dentes terceiros molares hígidos, os quais tiveram as coroas seccionadas para obtenção de 210 amostras. Para avaliar as possíveis alterações sofridas por cada amostra, essas foram examinadas através da técnica de OCT no início do experimento e novamente examinadas após o término do período de ciclagem estabelecido para cada grupo, utilizando os coeficientes de atenuação óptica total e o cálculo de área em gráficos de intensidade de sinal de OCT, como parâmetros de análise. Posteriormente, as amostras foram submetidas a testes de microdureza seccional. A diferença entre os coeficientes de atenuação óptica obtidos antes e depois da ciclagem de pH apresentou elevado grau de correlação com os resultados de microdureza seccional. Por meio da análise das áreas provenientes de gráficos de intensidade de sinal de OCT e microdureza Knoop, ambos em função da profundidade, foi observada relação de linearidade entre os resultados e elevada correlação entre as técnicas avaliadas (&rho; = 0,99). De acordo com os resultados, a técnica de OCT foi capaz de detectar diferentes graus de desmineralização do esmalte dental humano em lesões simuladas de cárie. / The detection of carious lesions in early stages enables treatment choose based on dental structure preservation. This way, the utilization of exams capable of early diagnosis of these lesions, like OCT (Optical Coherence Tomography), is appropriate. Therefore, the objective of this work was to assess the capability of OCT in quantifying the enamel demineralization stages during the development of simulated caries lesions, having as reference standard the sectional microhardness test. There were used 53 sound third molars, which had their crowns sectioned to obtain 210 samples. To assess possible changes in each sample, these were examined by the OCT technique in the beginning of the experiment and again in the end of the cycling period established to each group, using the total optical attenuation coefficient and the area calculations using OCT signal intensity as analysis parameters. After that, the samples were submitted to sectional microhardness test. The difference between optical attenuation coefficients taken before and after the pH cycling, showed a high level of correlation with the microhardness results. Through areas analysis of OCT signal intensity and Knoop microhardness against depth, it was observed linearity relation between results and high correlation among assessed techniques (&rho;=0,99). According to the results, the OCT technique was capable of detecting different degrees of demineralization of the human enamel in carious simulated lesions.

O nome síndrome da cauda eqüina define as manifestações clínicas oriundas da disfunção sensorial e/ou motora causada pela lesão das raízes nervosas que formam a porção terminal da medula espinhal. É uma condição neurológica resultante da compressão, destruição ou deslocamento dos trajetos nervosos que constituem a cauda eqüina. Acomete freqüentemente os cães de raças de grande porte, como Labrador, Golden Retriever, Bernese Mountain dog, Rottweiler e Pastor Alemão, não possuindo predileção quanto ao sexo e idade. As causas são inúmeras, podendo estar relacionada a fatores adquiridos, mais comuns nas raças de grande porte; ou congênitos, os quais são mais freqüentes nas raças de pequeno porte. Em ambos os casos, a estenose lombo-sacra é a causa mais comum, correlacionando-se às alterações das partes moles e/ou tecidos ósseos no segmento lombo-sacro. Este estudo teve por objetivo realizar uma análise crítica da contribuição dos métodos de imagem, quais sejam exames: radiográfico simples e tomográfico, para avaliação do segmento lombo-sacro em 30 cães da raça Pastor Alemão. Sendo treze animais pertencentes ao grupo (A) sem manifestações clínicas e alterações radiográficas no segmento lombo-sacra; doze animais pertencentes ao grupo (B) sem manifestações clínicas com alterações radiográficas no segmento lombo-sacro e cinco animais pertencentes ao grupo (C) com manifestações clínicas e portadores de alterações radiográficas no segmento lombo-sacro. Todos os exames foram submetidos a um protocolo de avaliação tendo como principais mensurações radiográficas: ângulo lombo-sacro, ângulo formado entre as epífises de L7-S1, ângulo dos processos articulares de L7-S1, listese ventral de S1 em relação à L7, grau de intersecção do vértice dos ângulos mensurados e grau de movimento na região lombo-sacra. O deslocamento ventral de S1 em relação à L7 esteve presente na maioria dos animais nos três diferentes grupos não só na dorso-extensão, levantando a hipótese de no padrão racial estudado, certo grau de listese possa fazer parte do esperado para o segmento lombo-sacro. Foi constatado diferença estatística entre os animais, nos seguintes grupos e variáveis: ângulo formado entre as epífises de L7-S1 (grupo A e B), grau de intersecção do ângulo entre as epífises de L7-S1 (grupo A e B), ângulo lombo-sacro (grupo A e B) e grau de movimento no segmento lombo-sacro (grupo A e B, A e C). Desta maneira, o grau de movimento demonstrou-se como elemento relevante no critério de avaliação do segmento lombo-sacro. O exame tomográfico mostrou-se superior na avaliação do canal vertebral, foramens intervertebrais e processos articulares, os quais puderam ser avaliados com maior riqueza de detalhes. Concluiu-se com esta pesquisa que as duas modalidades de imagem se complementam, constituindo ferramentas importantes na avaliação clínico-cirúrgica do segmento lombo-sacro, auxiliando no diagnóstico, estabelecimento do prognóstico e da terapêutica a ser adotada. / The name cauda equina syndrome defines the clinical signs that come from the sensory and or motor neural dysfunction caused by the terminal part of the spinal cord and adjacent nerve roots damages. Its one neurological condition resulting from the compression, destruction and displacement of the nervous routes which form the cauda equina. This syndrome normally happens to large breed dogs like the Labrador retriever, Golden Retriever, Bernese mountain dog, Rottweiler and the German shepherd dogs, without preference of gender or age. There are countless causes, which can be related to acquired factors, more common in the large breed dogs; or congenital, which are more frequent in the small breed dogs. In both cases, the stenosis lumbosacral is the most frequent, correlating to the alterations of the soft tissues and/ or the bone tissues in the lumbosacral segment. The aim of this sudy was to analise critically the real contribution of diagnostic imaging (X-Ray and CT), of the lumbosacral region of 30 German shepherd dogs. There were thirteen animals that belonged to the group (A) without clinical signs and X-Ray alterations in the lumbosacral segment; twelve animals belonged to the group (B) without clinical signs, with X-Ray alterations in the lumbosacral segment; five animals belonged to the group (C) with clinical signs and they had X-Ray alterations in the lumbosacral segment. All exams were submitted to one evaluation report which had as main radiographic measurements: lumbosacral angle, endplate angle L7 S1, articular process angle L7 S1 , ventral displacement of S1 to L7, the point of intersection of the measured angles and the mobility of the lumbosacral junction. The ventral displacement of S1 related to L7 was present in most of the animals in the three different groups not only in the extension position, raising the hypothesis about the racial standard established, a certain degree of ventral displacement of the sacrum might be part of the expected for the lumbosacral segment. It was noticed a statistical difference among the animals in the following groups and variables: endplate angle L7 S1 (groups A and B), the point of intersection of the endplate angle L7 S1 (groups A and B), lumbosacral angle (groups A and B) and the mobility of the lumbosacral junction (groups A and B, A and C). This way, the mobility showed itself as an relevant element in the criterion of evaluation of the lumbosacral segment. The CT examination showed being superior in the evaluation of the vertebral canal, intervertebral foramen and the articular processes, which could be evaluated with a greater number of details. It was concluded with this research that the two modalities of images complement each other, becoming important tools in the clinical- surgical evaluation in the lumbosacral segment, helping in the diagnosis, prognostic and therapeutic to be adopted.

A Tomografia por Impedância Elétrica (TIE) é uma técnica recente de obtenção de imagens médicas para monitoração de tecidos biológicos. A TIE nos permite obter imagens que representam um plano transverso de qualquer seção do corpo humano (cabeça, tórax, coxa, etc.), onde cada “pixel" na imagem representa a sua impedância ou resistividade elétrica. As imagens são geradas através de valores de voltagens medidos em eletrodos posicionados em torno da seção do corpo humano. Estas voltagens são obtidas aplicando-se uma seqüência de corrente elétrica de baixa amplitude nos eletrodos, de acordo com um padrão da excitação elétrica (adjacente ou diametral). A TIE é baseada na solução de um problema inverso, onde dadas as voltagens medidas no exterior do corpo, essa técnica tenta encontrar a distribuição de condutividades no interior do corpo. O objetivo principal deste trabalho é aplicar o Método de Otimização Topológica (MOT) para obtenção de imagens da seção de um corpo na TIE. A Otimização Topológica (OT) busca a distribuição de material no interior de um domínio de projeto, retirando e adicionado material em cada ponto desse domínio de maneira a minimizar (ou maximizar) uma função objetivo especificada, satisfazendo dadas restrições impostas ao problema de otimização. Neste trabalho, o MOT é um método iterativo, cujo algoritmo computacional (implementado em linguagem C) combina o Método dos Elementos Finitos (MEF) e um algoritmo de otimização conhecido por Programação Linear Seqüencial (PLS). O problema de obtenção da imagem usando MOT consiste em se obter a distribuição de material (ou de condutividade) na seção do corpo que minimize a diferença entre os potenciais elétricos medidos nos eletrodos e os potenciais calculados num modelo computacional. A principal vantagem do MOT, aplicado à obtenção de imagens na TIE, é permitir a inclusão de várias restrições no problema de otimização, reduzindo o espaço de solução e evitando imagens sem significado clínico. Neste trabalho, o MOT utiliza o modelo de material SIMP para relaxar o problema de OT e vários esquemas são implementados com o intuito de regularizar o problema inverso da TIE (resolvido pelo MOT), tais como parâmetro de sintonia da imagem (“tuning"), restrição baseada na condutividade média do domínio da imagem, filtro espacial de controle de gradientes, aumento gradual do fator de penalidade do modelo de material (método de continuação) e aproximação contínua da distribuição de material (“CAMD"). Este trabalho está inserido num projeto temático cujo objetivo é estudar técnicas de reconstrução de imagem aplicadas a um tomógrafo por impedância elétrica para monitorar de forma precisa a ventilação forçada do pulmão e diagnosticar quando alguma parte do pulmão estiver danificada (obstruída ou colapsada) durante o processo de ventilação forçada. Para ilustração, são apresentadas imagens obtidas utilizando-se dados numéricos e experimentais de voltagem de domínios 2D bem conhecidos. / The Electrical Impedance Tomography (EIT) is a recent monitoring technique on biological tissues. The EIT allows us to obtain images representing a transversal plane of any section of human body (head, thorax, thigh, etc). Each image pixel is related to its corresponding value of electrical impedance (or resistivity). The images are generated from voltage values measured on electrodes positioned around the section of human body. These voltages are obtained by applying to the electrodes an alternated sequence of low intensity electrical currents in according to an excitation pattern (adjacent or diametral). The EIT is based on an inverse problem, where given the voltages measured outside of body, this technique tries to find the conductivity distribution inside of the body. In this work, the main objective is to apply Topology Optimization Method (TOM) to obtain images of body section in EIT. Topology Optimization seeks a material distribution inside of a design domain, determining which points of space should be solid and which points should be void, to minimize (or maximize) an objective function requirement, satisfying specified constraints. In this work, the MOT is an iterative method whose computational algorithm (implemented in C language) combines Finite Element Method (FEM) and an optimization algorithm called Sequential Linear Programming (SLP). The topology optimization problem applied to obtain images consists of finding the material (or conductivity) distribution in the body section that minimizes the difference between electric potential measured on electrodes and electric potential calculated by using a computational model. The main advantage of TOM applied to image reconstruction in EIT is to allow us to include several constraints in optimization problem, which reduces the solution space and avoids images without clinical meaning. In this work, the MOT uses a material model based on SIMP to makes relaxation of topology optimization problem and several regularization schemes are implemented to solve inverse problem of EIT, such as image tuning control, weighted distance interpolation based on average conductivity of domain, spatial filtering technique for gradient control, graduated changing in penalty factor of material model during the optimization process (continuity method), and continuous approximation of material distribution (CAMD). This work belongs to a thematic project whose aim is to study reconstruction image algorithms that could be used in an EIT device to monitor accurately mechanical ventilation of lung and to diagnose when any portion of lung is damaged (obstructed or collapsed) during mechanical ventilation process. To illustrate the implementation of the method, image reconstruction results obtained by using voltage numerical and experimental data of well-know 2D domains are shown.

Neste trabalho foi desenvolvido um novo método para a determinação das doses absorvidas nos exames de tomografia computadorizada, utilizando a dosimetria com Fricke gel desenvolvido no IPEN. Foram determinadas as doses absorvidas por diferentes metodologias de análise, como a espectrometria de absorção óptica, câmaras de ionização e imageamento por ressonância magnética. Foram realizados testes de limite mínimo de sensibilidade da solução de Fricke gel, repetitividade de sinal da solução de Fricke gel e dos equipamentos de tomografia computadorizada, sensibilidade de detecção, entre outros. Foram utilizados diferentes equipamentos de tomografia computadorizada com múltiplos detectores. A solução Fricke gel apresentou repetitividade melhor que &plusmn; 5,5% utilizando a técnica de espectrofotometria de absorção óptica e os equipamentos de tomografia computadorizada apresentaram repetitividade melhor que &plusmn; 0,2%. Foi desenvolvido um objeto simulador de crânio preenchido com a solução Fricke gel para a determinação da colimação total do equipamento e a distribuição de dose utilizando a técnica de imageamento tridimensional por ressonância magnética. A solução Fricke gel apresenta um preparo fácil e relativamente rápido, porém é necessária atenção para não haver contaminação e perder a solução. Com os resultados obtidos foi confirmada a aplicação deste tipo de dosimetria para os equipamentos de tomografia computadorizada. / In this work it was determined a new method for the determination of absorbed doses in Computed Tomography (CT) examinations using Fricke gel dosimetry developed at IPEN. Absorbed doses were determined by different methods of analysis, such as optical absorption spectrometry, ionization chambers and magnetic resonance imaging. Lower limit of sensitivity of the Fricke gel solution, the solution repeatability signal Fricke gel and CT equipment, detection sensitivity, among other tests were performed. Different equipment of computed tomography with multiple detectors were used. The Fricke gel solution showed better repeatability than 5.5% using the technique of optical absorption spectrophotometry and computed tomography equipment showed repeatability better than &plusmn; 0.2%. It was developed a skull phantom which was filled with Fricke gel solution for determining the total collimation of the equipment and the dose distribution using the technique of three-dimensional magnetic resonance imaging. The Fricke gel solution features an easy and relatively quick preparation, but it is necessary to be careful not to contaminate and lose the solution. With the results it was confirmed the application of this type of dosimetry for computed tomography equipment.

A Doença de Chagas é uma infecção parasitária causada pelo Trypanosoma cruzi1, transmitida aos humanos principalmente pelas fezes contaminadas de insetos triatomídio. Esta patologia permanece endêmica na América Latina com grande impacto socioeconômico. O envolvimento cardíaco é a principal causa de morte, sendo que a fisiopatologia e a evolução clínica da doença não são completamente compreendidas e a estratificação de risco permanece desafiadora. A presença de disfunção miocárdica associada ou não à doença arterial aterosclerótica vem acompanhada de áreas de fibrose miocárdica e tem se mostrado como importante fator de pior prognóstico. Ressonância Magnética (RM) é um método já consagrado na detecção de fibrose miocárdica pela técnica de realce tardio (RT). Os objetivos deste trabalho foram: identificar e quantificar a área de realce tardio em pacientes com Cardiopatia Chagásica e disfunção contrátil do ventrículo esquerdo por meio da Tomografia Coronária; associar a extensão do RT pela tomografia com a FE do ventrículo esquerdo, medida pela ecocardiografia; determinar se há ou não associação da presença e extensão do realce tardio com a presença de coronariopatia significativa; determinar a presença de aterosclerose coronária neste subgrupo de pacientes chagásicos por meio do escore de cálcio; e identificar a presença de coronariopatia obstrutiva nesta população. Foram selecionados 36 pacientes com o diagnóstico confirmado de Doença de Chagas e disfunção ventricular (FE< 50%) confirmada pela ecocardiografia que respeitaram os critérios de inclusão e exclusão, e que assinaram o termo de consentimento livre e esclarecido. Todos os pacientes foram submetidos a angiotomografia coronária com a técnica de realce tardio e escore de cálcio. Todos os pacientes completaram o protocolo sem efeitos adversos com dose de radiação média de 11,17 +- 1,26 mSv e com exames interpretáveis. Observadores cegos e independentes, sem conhecimento prévio dos dados clínicos ou dos exames, realizaram análise visual e quantitativa do grau de estenose coronária, do escore de cálcio e do realce tardio. A média da idade foi de 57,5+- 8, dos quais 61,1% eram mulheres. A média da FE foi de 38,19 +- 6,91. Foram encontradas 2 lesões significativas (>50%) em 2 pacientes. A média do escore de cálcio foi de 19,06 +- 40,72. A fibrose miocárdica foi observada em 86,1% dos 36 pacientes e sua quantificação foi realizada de acordo com o esquema de segmentação miocárdica segundo a orientação da American Hear Association. A partir dos nossos achados, concluímos que, por meio da Tomografia coronária, é possível identificar áreas de fibrose miocárdica em pacientes chagásicos, que a quantidade de fibrose é inversamente proporcional à fração de ejeção ventricular esquerda (r= 0,52 p = 0,0011) e que a fibrose segue um padrão de localização específico da doença. Nossos achados permitem também inferir que a fibrose miocárdica nesse grupo de pacientes não se correlaciona à presença de obstruções coronárias, sendo o padrão de realce tardio diferente daquele observado em portadores de doença arterial coronária. Não houve correlação entre o escore de cálcio e áreas de fibrose vistas pela técnica de realce tardio (r= 0,04 p= 0,80). Desta forma, a tomografia pode ser uma alternativa à RM para a pesquisa de fibrose em pacientes chagásicos, aspecto que pode ser particularmente relevante naqueles que apresentam contraindicação formal à realização deste exame. / Chagas disease is a parasitic infection caused by Trypanosoma cruzi1. It is transmitted to humans mainly by the infected feces of triatomine insects. This pathological condition remains endemic in Latin America, posing a major socioeconomic impact on the region. Cardiac involvement is the principal cause of death of patients, given that the physiopathological mechanism and clinical evolution of the disease are not fully understood and risk stratification remains a challenge. Whether associated with arteriosclerotic vascular disease or not, the presence of myocardial dysfunction is accompanied by areas of myocardial fibrosis and has emerged as an important factor associated with poor prognosis. Magnetic resonance (MR) imaging is a well-established method of detecting myocardial fibrosis by the delayed enhancement (DE) technique. Objectives: The objectives of this thesis are to identify and quantify DE areas on left ventricular contractile dysfunction patients with chagasic cardiopathy using coronary tomography, to associate tomography DE extension with left ventricular ejection fraction (EF) measured by echocardiography, to determine whether the presence and extension of DE are associated with the presence of significant coronaropathy, and to identify the presence of obstructive coronaropathy in chagasic patients. Background: Methods: Thirty six patients with confirmed Chagas disease and ventricular dysfunction diagnosis (EF < 50%), as verified by echocardiography. All the patients underwent coronary computed tomographic (CT) angiography using DE technic. All the patients successfully completed the protocol with a mean radiation dose of 11.17 1.26 mSv, without adverse effects and undergoing measurable tests. Independent observers blinded to the clinical data or examinations of the patients performed visual and quantitative analyses of the degree of coronary stenosis, and DE. Results: The mean age was 57.5 8 years, and 61.1% of them were female. The mean EF was 38.19 6.91%. Two significant lesions (>50%) were identified in two patients. Myocardial fibrosis was observed in 86.1% of the 36 patients, and its quantification was assessed in accordance with the myocardial segmentation scheme and the American Heart Association guidelines The amount of fibrosis is inversely proportional to left ventricular EF (r = 0.52, p = 0.0011), and that the myocardial fibrosis in these patients follows the specific localization pattern of Chagas disease. Our findings reveal that myocardial fibrosis in this patient sub group was not related to coronary obstruction and that the DE pattern is different from the one found in patients who presented ischemic events. Computed tomography DE is also inversely related to left ventricle ejection fraction, another important prognosis marker. Therefore, computed tomography can provide an adequate alternative to MR in the assessment of myocardial fibrosis particularly in patients presenting formal contraindications to MR.

Devido as frequentes dúvidas dos usuários das câmaras de ionização do tipo lápis calibradas no Laboratório de Calibração de Instrumentos do IPEN (LCI IPEN), em como aplicar corretamente os fatores indicados em seus certificados de calibração, foi elaborado um guia orientativo para dosimetria em tomografia computadorizada. O guia orientativo inclui o conhecimento prévio da Camada Semirredutora (CSR), já que é necessário conhecer a energia efetiva do feixe para aplicação do fator de correção para qualidade (kq). A avaliação da CSR em tomógrafos torna-se uma difícil tarefa devido à geometria do sistema e por essa razão foi realizado um levantamento das metodologias existentes para a determinação da CSR em feixes clínicos de Tomografia Computadorizada (TC), levando em consideração fatores técnicos, práticos e econômicos. Neste trabalho, optou-se em testar um Sistema Tandem composto por capas absorvedoras confeccionado na oficina do IPEN, baseado em estudos preliminares devido ao baixo custo e boa reposta. O Sistema Tandem é composto por 5 capas absorvedoras cilíndricas de 1 mm, 3 mm, 5 mm, 7 mm, e 10 mm de alumínio e por 3 capas absorvedoras cilíndricas de 15 mm, 25 mm e 35 mm de acrílico (PMMA) acopladas à câmara de ionização do tipo lápis comercial amplamente utilizada em testes de controle de qualidade na dosimetria em feixes clínicos de Tomografia Computadorizada. Através das curvas Tandem, foi possível avaliar os valores de CSR e, através da curva de calibração da câmara de ionização do tipo lápis, encontrar o Kq adequado ao feixe. O Guia elaborado traz informações de como construir a curva de calibração em função da CSR, para encontrar o Kq, bem como informações para construção da curva Tandem, para encontrar valores próximos de CSR. / Due to frequent questions from users of ionization chambers pencil type calibrated in the Instrument Calibration Laboratory of the Institute of Energy and Nuclear Research (LCI - IPEN), on how to properly apply the factors indicated in their calibration certificates, a guide was prepared guidance for dosimetry in computed tomography. The guide includes guidance prior knowledge of half value layer (HVL), as it is necessary to know the effective beam energy for application quality for correction factor (kq). The evaluation of HVL in TC scanners becomes a difficult task due to system geometry and therefore a survey was conducted of existing methodologies for the determination of HVL in clinical beams Computed Tomography, taking into account technical, practical and economic factors. In this work it was decided to test a Tandem System consists of absorbing covers made in the workshop of IPEN, based on preliminary studies due to low cost and good response. The Tandem system consists of five cylindrical absorbing layers of 1mm, 3mm, 5mm, 7mm and 10mm aluminum and 3 cylindrical absorbing covers 15mm, 25mm and acrylic 35mm (PMMA) coupled to the ionization chamber of commercial pencil type widely used in quality control tests in dosimetry in clinical beams Computed tomography. Through Tandem curves it was possible to assess HVL values and from the standard curve pencil-type ionization chamber, Kq find the appropriate beam. The elaborate Guide provides information on how to build the calibration curve on the basis of CSR, to find the Kq and information for construction Tandem curve, to find values close to CSR.