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Dissertações/Teses

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2022
Dissertações
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  • ANDRÉ MORILHA DUARTE
  • Evaluation and Systematization of the Transfer Function Analysis and Autoregulation Index for Cerebral Autoregulation Assessment

  • Orientador : JOAO LOURES SALINET JUNIOR
  • Data: 11/01/2022

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  • Introduction: The cerebral autoregulation (CA) mechanism plays a crucial role in brain homeostasis, being responsible for maintaining constant cerebral blood flow (CBF) despite variations in arterial blood pressure (ABP) between the limits of 60 to 140 mmHg. Transfer function analysis (TFA) and Autoregulation index (ARI) are worldwide used techniques to characterize CA through interaction between ABP and CBF. TFA models the process of CA as a linear system in which spontaneous ABP variations (system input) reflect in the CBF speed (system output) to report gain, phase and coherence values. The TFA method uses spontaneous BP and CBF velocity (CBFv) response measurements to compute the transfer function of the system. The CA system in healthy subjects tends to attenuate large ABP variations to have stable CBFv values. ARI is a dimensionless index (0 to 9) for which a response of CBFv to a hypothetical impulse change in ABP is estimated using TFA of spontaneous fluctuations in ABP and CBFv. An ARI of 9 describes a system in which CBF returns quickly to baseline levels after step-changes in ABP, whereas an ARI value of 0 describes a system in which there is no compensatory change in CBF, indicating completely impaired CA. ARI estimation is somehow dependent on TFA. Previous studies have assessed how different parameter settings in the TFA analysis have distorted its outcome, in order to understand the influence of each parameter variation.  Currently, researchers at the Cerebral Autoregulation Network (CARNet) have concentrated efforts to standardize the TFA parameters used to quantify CA. In this context, this study aims to analyze the impact CA assessment through ARI by varying the TFA model parameters, such window length, type of tapered window and percentage of overlap. 

     

    Methods: ABP and bilateral CBFv of 12 healthy participants and 12 ischemic stroke patients were recorded for 5 minutes on baseline (Fs: 100 Hz; CAPPesq no.126713 HCFMUSP). Signals were uploaded and analyzed in the Cerebral Autoregulation Open Source (CAAos) platform, a new free software research tool, created by the researchers.  Signals were pre-processed including calibration and filtering. For each beat, detection of systole and end-diastole is carried out in both signals. The mean value of ABP and CBFv of each cardiac cycle was computed and associated to the time instant of the central sample of the cardiac cycle. The averaged values become the samples of the beat-to-beat ABP and CBFv signals. It is followed by a 5 Hz resampling through a cubic spline interpolation. Welch’s method is applied to calculate the ABP auto spectrum (Sxx) and cross spectrum of ABP and CBFv (Sxy). Transfer function H(f) is obtained by the division between (Sxx(f)/Sxy(f))*. The CBFv response to a step change in ABP was estimated from the inverse FFT of the H(f). The subject’s ARI index, from left and right cerebral hemispheres, was obtained by the minimum root mean square error (RMSE) fitting error of the corresponding Tiecks model responses using the first 6 seconds of the step response. In summary, this model uses a second-order differential equation to predict CBFv response, V(t), corresponding to a relative ABP modulation, dP(t), by the formula: V(t) = 1 + dP(t) − K × x2(t), where K represents a gain parameter, an x2 (t) is a state variable obtained based in three parameters gain (K), time constant and dampening factor. Ten combinations of these three parameters were proposed to represent a different value of ARI. The template curve corresponding to the minimum RMSE determines the corresponding value of ARI of the subject.  TFA parameters and ARI were obtained for each parameter changed window type (Rectangular, Hanning, Hamming and Tukey), window length (25, 50, 75, 100, 120) and overlap percentage (25%, 50% and 75%). Results were compared with the recommended literature (length 100s, Hanning window and 50% overlap). 

     

    Results: Gain values over the frequency range for healthy participants were low, specifically for lower frequency ranges, phase presented higher values for very low frequency (VLF) and LF, decreasing its values for high frequency (HF). Coherence values were not much higher than 0.5 n.u. for all frequency ranges, demonstrating then that both ABP and CBFv signals in the TFA were not related. For Stroke patients, gain showed slightly higher values in all frequency ranges when compared with healthy participants, phase also showed higher values in the VLF range as previous literature results. The coherence showed higher values in both VLF and HF, suggesting that for stroke patients the ABP and CBFv signals are more similar than in healthy participants. Varying the window length during the Welch Method affected differently the TFA results for healthy and stroke patients. For gain, a higher number of differences in the statistical analysis were found among the different window lengths in healthy participants than in stroke participants, suggesting that in a healthy cerebral autoregulatory system varying the window length results in a wider range of results. The same differences concerning the type of window applied in the Welch Method was observed for coherence results, in which rectangular x Hanning and rectangular x Haming presented significant differences. Both stroke patients and healthy participants presented differences for gain results by varying the overlap in the Welch Method. For all window lengths the ARI results from the affected side showed lower results when compared with the corresponding window length in the healthy participants group. For healthy participants, the higher ARI value was observed for 100 s and 120 s windows, whereas for stroke participants it was for 75 s and 100 s windows. The window type did not seem to interfere in the difference between healthy and stroke patients, lower ARI values continued to be observed in the stroke patients’ group, even by using different windows in both groups. The overlap also did not affect the lower ARI values in the stroke patients’ group. The statistical analysis performed by the ANOVA test indicated the influence of using different window lengths during the Welch Method for both healthy participants and stroke group. In both cases it was found that only the 25 s windows differ from the other windows, the other lengths used to estimate the ARI did not show statistical differences at all. Neither varying the window type nor the overlap affected the ARI estimation, in other words, varying window type and overlap during the Welch Method in both groups did not result in a different ARI estimation.

     

    Conclusions: Concerning the importance of estimating the better clinical parameter to quantify the CA, the TFA and ARI seems to perform well trying to establish the difference between a healthy participant and stroke patient. By changing the parameters, the TFA presented more differences in among the parameters combination when compared with the ARI, nevertheless the TFA comprehension is wider by quantifying the CA in three parameters, while the ARI does it in one.


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  • Introduction: The cerebral autoregulation (CA) mechanism plays a crucial role in brain homeostasis, being responsible for maintaining constant cerebral blood flow (CBF) despite variations in arterial blood pressure (ABP) between the limits of 60 to 140 mmHg. Transfer function analysis (TFA) and Autoregulation index (ARI) are worldwide used techniques to characterize CA through interaction between ABP and CBF. TFA models the process of CA as a linear system in which spontaneous ABP variations (system input) reflect in the CBF speed (system output) to report gain, phase and coherence values. The TFA method uses spontaneous BP and CBF velocity (CBFv) response measurements to compute the transfer function of the system. The CA system in healthy subjects tends to attenuate large ABP variations to have stable CBFv values. ARI is a dimensionless index (0 to 9) for which a response of CBFv to a hypothetical impulse change in ABP is estimated using TFA of spontaneous fluctuations in ABP and CBFv. An ARI of 9 describes a system in which CBF returns quickly to baseline levels after step-changes in ABP, whereas an ARI value of 0 describes a system in which there is no compensatory change in CBF, indicating completely impaired CA. ARI estimation is somehow dependent on TFA. Previous studies have assessed how different parameter settings in the TFA analysis have distorted its outcome, in order to understand the influence of each parameter variation.  Currently, researchers at the Cerebral Autoregulation Network (CARNet) have concentrated efforts to standardize the TFA parameters used to quantify CA. In this context, this study aims to analyze the impact CA assessment through ARI by varying the TFA model parameters, such window length, type of tapered window and percentage of overlap. 

     

    Methods: ABP and bilateral CBFv of 12 healthy participants and 12 ischemic stroke patients were recorded for 5 minutes on baseline (Fs: 100 Hz; CAPPesq no.126713 HCFMUSP). Signals were uploaded and analyzed in the Cerebral Autoregulation Open Source (CAAos) platform, a new free software research tool, created by the researchers.  Signals were pre-processed including calibration and filtering. For each beat, detection of systole and end-diastole is carried out in both signals. The mean value of ABP and CBFv of each cardiac cycle was computed and associated to the time instant of the central sample of the cardiac cycle. The averaged values become the samples of the beat-to-beat ABP and CBFv signals. It is followed by a 5 Hz resampling through a cubic spline interpolation. Welch’s method is applied to calculate the ABP auto spectrum (Sxx) and cross spectrum of ABP and CBFv (Sxy). Transfer function H(f) is obtained by the division between (Sxx(f)/Sxy(f))*. The CBFv response to a step change in ABP was estimated from the inverse FFT of the H(f). The subject’s ARI index, from left and right cerebral hemispheres, was obtained by the minimum root mean square error (RMSE) fitting error of the corresponding Tiecks model responses using the first 6 seconds of the step response. In summary, this model uses a second-order differential equation to predict CBFv response, V(t), corresponding to a relative ABP modulation, dP(t), by the formula: V(t) = 1 + dP(t) − K × x2(t), where K represents a gain parameter, an x2 (t) is a state variable obtained based in three parameters gain (K), time constant and dampening factor. Ten combinations of these three parameters were proposed to represent a different value of ARI. The template curve corresponding to the minimum RMSE determines the corresponding value of ARI of the subject.  TFA parameters and ARI were obtained for each parameter changed window type (Rectangular, Hanning, Hamming and Tukey), window length (25, 50, 75, 100, 120) and overlap percentage (25%, 50% and 75%). Results were compared with the recommended literature (length 100s, Hanning window and 50% overlap). 

     

    Results: Gain values over the frequency range for healthy participants were low, specifically for lower frequency ranges, phase presented higher values for very low frequency (VLF) and LF, decreasing its values for high frequency (HF). Coherence values were not much higher than 0.5 n.u. for all frequency ranges, demonstrating then that both ABP and CBFv signals in the TFA were not related. For Stroke patients, gain showed slightly higher values in all frequency ranges when compared with healthy participants, phase also showed higher values in the VLF range as previous literature results. The coherence showed higher values in both VLF and HF, suggesting that for stroke patients the ABP and CBFv signals are more similar than in healthy participants. Varying the window length during the Welch Method affected differently the TFA results for healthy and stroke patients. For gain, a higher number of differences in the statistical analysis were found among the different window lengths in healthy participants than in stroke participants, suggesting that in a healthy cerebral autoregulatory system varying the window length results in a wider range of results. The same differences concerning the type of window applied in the Welch Method was observed for coherence results, in which rectangular x Hanning and rectangular x Haming presented significant differences. Both stroke patients and healthy participants presented differences for gain results by varying the overlap in the Welch Method. For all window lengths the ARI results from the affected side showed lower results when compared with the corresponding window length in the healthy participants group. For healthy participants, the higher ARI value was observed for 100 s and 120 s windows, whereas for stroke participants it was for 75 s and 100 s windows. The window type did not seem to interfere in the difference between healthy and stroke patients, lower ARI values continued to be observed in the stroke patients’ group, even by using different windows in both groups. The overlap also did not affect the lower ARI values in the stroke patients’ group. The statistical analysis performed by the ANOVA test indicated the influence of using different window lengths during the Welch Method for both healthy participants and stroke group. In both cases it was found that only the 25 s windows differ from the other windows, the other lengths used to estimate the ARI did not show statistical differences at all. Neither varying the window type nor the overlap affected the ARI estimation, in other words, varying window type and overlap during the Welch Method in both groups did not result in a different ARI estimation.

     

    Conclusions: Concerning the importance of estimating the better clinical parameter to quantify the CA, the TFA and ARI seems to perform well trying to establish the difference between a healthy participant and stroke patient. By changing the parameters, the TFA presented more differences in among the parameters combination when compared with the ARI, nevertheless the TFA comprehension is wider by quantifying the CA in three parameters, while the ARI does it in one.

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  • ANA CLARA CASTRO PIMENTEL SILVA ARAUJO
  • ÓRTESE PARAMETRIZADA  PARA TRATAMENTO DE FRATURA DO RÁDIO DISTAL PRODUZIDA POR MANUFATURA ADITIVA

  • Data: 11/03/2022

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  • As fraturas do rádio distal (FRD) são as mais comuns na ortopedia e ocorrem principalmente em jovens durante acidentes de alta energia e em idosos durante acidentes de baixa energia. Alguns casos não requerem tratamento com intervenção cirúrgica, apenas a redução fechada e uso de imobilizador como gesso ou órtese confeccionada com placa termoplástica. O processo de manufatura aditiva por extrusão de material tem sido utilizado na fabricação de órteses personalizadas como alternativa ao uso do gesso e órteses termoplásticas, porém, a modelagem 3D de uma órtese personalizada requer conhecimentos específicos que limitam a produção de órteses impressas. O objetivo dessa pesquisa foi desenvolver um modelo parametrizado de órtese em quatro tamanhos para o tratamento de FRD. A metodologia da pesquisa foi dividida em duas fases: 1) Desenvolvimento do modelo da órtese e tamanhos a partir de uma análise estatística de oito parâmetros antropométricos de mãos e 2) Avaliação das órteses em biomodelos de membro superior pela realização de um ciclo de prototipagem acompanhado por duas terapeutas ocupacionais. A altura da palma foi o parâmetro com melhor correlação com os demais (r entre 0,45 e 0,78) e foi utilizado como guia na divisão dos tamanhos P, M, G e GG. Seis modelos virtuais de órtese foram desenvolvidos e a órtese com o design mais adequado para tratamento de FRD foi modelada virtualmente nos quatro tamanhos, impressas em material termoplástico Poli(ácido lático) pelo processo de extrusão de material e foram testadas nos biomodelos criados especialmente para essa pesquisa. A órtese criada para tratamento de FRD é ergonômica, permite transpiração da pele, e pesa cerca de 28,12% de um gesso de tamanho correspondente. Além disso, o processo utilizado de manufatura da órtese evita desperdício de material e pode ser realizado com impressoras 3D de baixo custo. Para a definição do tamanho adequado de órtese, o profissional de saúde precisa apenas medir a altura da palma do paciente, escolher o tamanho da órtese, realizar a impressão 3D e moldar a órtese com um soprador térmico diretamente no antebraço do paciente. Apesar desse modelo de órtese ter sido desenvolvido considerando todos os requisitos para a imobilização do antebraço no tratamento de FRD, o modelo de órtese ainda deve ser testado em um grupo de voluntários em tratamento para que a sua eficácia possa ser avaliada e ela possa ser introduzida no mercado.


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  • As fraturas do rádio distal (FRD) são as mais comuns na ortopedia e ocorrem principalmente em jovens durante acidentes de alta energia e em idosos durante acidentes de baixa energia. Alguns casos não requerem tratamento com intervenção cirúrgica, apenas a redução fechada e uso de imobilizador como gesso ou órtese confeccionada com placa termoplástica. O processo de manufatura aditiva por extrusão de material tem sido utilizado na fabricação de órteses personalizadas como alternativa ao uso do gesso e órteses termoplásticas, porém, a modelagem 3D de uma órtese personalizada requer conhecimentos específicos que limitam a produção de órteses impressas. O objetivo dessa pesquisa foi desenvolver um modelo parametrizado de órtese em quatro tamanhos para o tratamento de FRD. A metodologia da pesquisa foi dividida em duas fases: 1) Desenvolvimento do modelo da órtese e tamanhos a partir de uma análise estatística de oito parâmetros antropométricos de mãos e 2) Avaliação das órteses em biomodelos de membro superior pela realização de um ciclo de prototipagem acompanhado por duas terapeutas ocupacionais. A altura da palma foi o parâmetro com melhor correlação com os demais (r entre 0,45 e 0,78) e foi utilizado como guia na divisão dos tamanhos P, M, G e GG. Seis modelos virtuais de órtese foram desenvolvidos e a órtese com o design mais adequado para tratamento de FRD foi modelada virtualmente nos quatro tamanhos, impressas em material termoplástico Poli(ácido lático) pelo processo de extrusão de material e foram testadas nos biomodelos criados especialmente para essa pesquisa. A órtese criada para tratamento de FRD é ergonômica, permite transpiração da pele, e pesa cerca de 28,12% de um gesso de tamanho correspondente. Além disso, o processo utilizado de manufatura da órtese evita desperdício de material e pode ser realizado com impressoras 3D de baixo custo. Para a definição do tamanho adequado de órtese, o profissional de saúde precisa apenas medir a altura da palma do paciente, escolher o tamanho da órtese, realizar a impressão 3D e moldar a órtese com um soprador térmico diretamente no antebraço do paciente. Apesar desse modelo de órtese ter sido desenvolvido considerando todos os requisitos para a imobilização do antebraço no tratamento de FRD, o modelo de órtese ainda deve ser testado em um grupo de voluntários em tratamento para que a sua eficácia possa ser avaliada e ela possa ser introduzida no mercado.

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  • THIAGO KENZO FUJIOKA SHIDA
  • Efeito do congelamento da marcha e da medicação antiparkinsoniana na marcha de indivíduos com doença de Parkinson

  • Orientador : DANIEL BOARI COELHO
  • Data: 27/04/2022

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  • Indivíduos com doença de Parkinson (DP) apresentam alterações na marcha devido às complicações da patologia, como maior rigidez muscular, bradicinesia, menor automaticidade dos movimentos e problemas de equilíbrio postural. O tratamento padrão ouro da DP é a terapia farmacológica, que melhora sintomas motores e não motores da doença. Estudos reportam os efeitos da medicação, principalmente dopaminérgica, sobre os parâmetros espaço-temporais da marcha, mas poucos estudos avaliaram os efeitos sobre os parâmetros cinemáticos e cinéticos. Um fator que altera os parâmetros da marcha desses indivíduos é a presença de congelamento da marcha (CM). No entanto, não é documentada a interação entre CM e medicação antiparkinsoniana na marcha da DP. Dessa forma, o objetivo deste estudo é a avaliação dos efeitos da medicação antiparkinsoniana e da presença de congelamento da marcha nos parâmetros cinemáticos e cinéticos da marcha de indivíduos com DP. Participaram deste estudo 22 indivíduos com diagnóstico clínico de DP idiopática (17 homens e 5 mulheres; idade média = 64,1 anos, DP = 10,5; altura média = 166,8 cm, DP = 7,1; peso médio = 71,4 kg, DP = 12,3), sendo 11 com congelamento de marcha (CM+) e 11 sem congelamento de marcha (CM-). Os participantes com DP foram avaliados no período ON e OFF medicação. Para o grupo controle, foram selecionados 18 participantes saudáveis pareados pela idade de uma base de dados aberta (FUKUCHI et al., 2018). Todos os participantes andaram no chão em uma passarela com 10 metros de comprimento com uma velocidade confortável e autosselecionada. As variáveis cinemáticas e cinéticas da marcha e as características clínicas dos grupos em cada condição foram comparadas nas seguintes análises: Grupo DP CM+ e DP CM- ambos na condição ON e grupo controle; Grupo DP CM+ e DP CM- ambos na condição OFF e grupo controle; Grupo (DP CM+ e DP CM-) e condição (ON e OFF). Modelos lineares de efeitos mistos foram ajustados, controlando para diferenças entre grupos encontradas nas características demográficas e escalas clínicas para comparação entre grupos com DP. Para comparação entre os grupos DP e o grupo controle foi utilizado a análise de variância (ANOVA). O nível de significância para todas as análises foi estabelecido em p < 0,05 e para análise de interações foi utilizado o post hoc de Bonferroni.  As diferenças cinemáticas apresentadas entre os grupos CM+ e CM- foram principalmente em articulações distais, (maior flexão do joelho no contato inicial, maior flexão mínima do joelho no apoio terminal, menor pico de flexão-plantar do tornozelo na resposta a carga e maior dorsiflexão do tornozelo durante a fase de balanço em comparação ao grupo CM-). Com relação a condição medicamentosa, os grupos em estado ON apresentaram alterações na amplitude de movimento de articulações tanto distais quanto proximais (maior pico de flexão do joelho durante a fase de balanço, maior amplitude de rotação pélvica e maior amplitude de adu/adbução do quadril em comparação ao estado OFF). Não foram observadas diferenças na análise de interação Grupo*Condição, ou seja, a medicação antiparkinsoniana apresentou melhoras nos parâmetros cinemáticos e cinéticos da marcha de indivíduos com DP CM+ e CM- de forma igualitária. A análise entre os grupos DP e Controle resultaram em uma maior quantidade de diferenças de parâmetros cinemáticos do grupo CM+; e ambos os grupos DP, independente da condição medicamentosa, apresentaram menor aplicação de força durante o segundo pico da componente vertical da FRS quando comparados ao grupo Controle. Conclui-se com este estudo que o congelamento de marcha afeta principalmente articulações ditais dos membros inferiores  e que a medicação antiparkinsoniana afeta a amplitude de movimento de articulações tanto distais quanto proximais na marcha de indivíduos com DP. Os efeitos da medicação nos parâmetros cinemáticos e cinéticos da marcha atuam de forma análoga entre os grupos com e sem CM. Em comparação a indivíduos saudáveis, o grupo CM+ apresenta maiores diferenças na marcha do que o grupo CM-; e de modo geral, indivíduos com DP apresentam menores aplicações de força durante o período de impulso.


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  • Indivíduos com doença de Parkinson (DP) apresentam alterações na marcha devido às complicações da patologia, como maior rigidez muscular, bradicinesia, menor automaticidade dos movimentos e problemas de equilíbrio postural. O tratamento padrão ouro da DP é a terapia farmacológica, que melhora sintomas motores e não motores da doença. Estudos reportam os efeitos da medicação, principalmente dopaminérgica, sobre os parâmetros espaço-temporais da marcha, mas poucos estudos avaliaram os efeitos sobre os parâmetros cinemáticos e cinéticos. Um fator que altera os parâmetros da marcha desses indivíduos é a presença de congelamento da marcha (CM). No entanto, não é documentada a interação entre CM e medicação antiparkinsoniana na marcha da DP. Dessa forma, o objetivo deste estudo é a avaliação dos efeitos da medicação antiparkinsoniana e da presença de congelamento da marcha nos parâmetros cinemáticos e cinéticos da marcha de indivíduos com DP. Participaram deste estudo 22 indivíduos com diagnóstico clínico de DP idiopática (17 homens e 5 mulheres; idade média = 64,1 anos, DP = 10,5; altura média = 166,8 cm, DP = 7,1; peso médio = 71,4 kg, DP = 12,3), sendo 11 com congelamento de marcha (CM+) e 11 sem congelamento de marcha (CM-). Os participantes com DP foram avaliados no período ON e OFF medicação. Para o grupo controle, foram selecionados 18 participantes saudáveis pareados pela idade de uma base de dados aberta (FUKUCHI et al., 2018). Todos os participantes andaram no chão em uma passarela com 10 metros de comprimento com uma velocidade confortável e autosselecionada. As variáveis cinemáticas e cinéticas da marcha e as características clínicas dos grupos em cada condição foram comparadas nas seguintes análises: Grupo DP CM+ e DP CM- ambos na condição ON e grupo controle; Grupo DP CM+ e DP CM- ambos na condição OFF e grupo controle; Grupo (DP CM+ e DP CM-) e condição (ON e OFF). Modelos lineares de efeitos mistos foram ajustados, controlando para diferenças entre grupos encontradas nas características demográficas e escalas clínicas para comparação entre grupos com DP. Para comparação entre os grupos DP e o grupo controle foi utilizado a análise de variância (ANOVA). O nível de significância para todas as análises foi estabelecido em p < 0,05 e para análise de interações foi utilizado o post hoc de Bonferroni.  As diferenças cinemáticas apresentadas entre os grupos CM+ e CM- foram principalmente em articulações distais, (maior flexão do joelho no contato inicial, maior flexão mínima do joelho no apoio terminal, menor pico de flexão-plantar do tornozelo na resposta a carga e maior dorsiflexão do tornozelo durante a fase de balanço em comparação ao grupo CM-). Com relação a condição medicamentosa, os grupos em estado ON apresentaram alterações na amplitude de movimento de articulações tanto distais quanto proximais (maior pico de flexão do joelho durante a fase de balanço, maior amplitude de rotação pélvica e maior amplitude de adu/adbução do quadril em comparação ao estado OFF). Não foram observadas diferenças na análise de interação Grupo*Condição, ou seja, a medicação antiparkinsoniana apresentou melhoras nos parâmetros cinemáticos e cinéticos da marcha de indivíduos com DP CM+ e CM- de forma igualitária. A análise entre os grupos DP e Controle resultaram em uma maior quantidade de diferenças de parâmetros cinemáticos do grupo CM+; e ambos os grupos DP, independente da condição medicamentosa, apresentaram menor aplicação de força durante o segundo pico da componente vertical da FRS quando comparados ao grupo Controle. Conclui-se com este estudo que o congelamento de marcha afeta principalmente articulações ditais dos membros inferiores  e que a medicação antiparkinsoniana afeta a amplitude de movimento de articulações tanto distais quanto proximais na marcha de indivíduos com DP. Os efeitos da medicação nos parâmetros cinemáticos e cinéticos da marcha atuam de forma análoga entre os grupos com e sem CM. Em comparação a indivíduos saudáveis, o grupo CM+ apresenta maiores diferenças na marcha do que o grupo CM-; e de modo geral, indivíduos com DP apresentam menores aplicações de força durante o período de impulso.

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  • EDSON RODRIGUES
  • Arquitetura para aquisição de sinais de Miografia de Impedância Elétrica

  • Orientador : OLAVO LUPPI SILVA
  • Data: 02/05/2022

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  • A miografia por impedância elétrica (MIE) é uma técnica de medição não invasiva
    capaz de determinar alterações fisiológicas e morfológicas do tecido muscular esquelético.
    O método consiste em injetar um pequeno fluxo de corrente elétrica alternada sobre a pele
    através de dois eletrodos equidistantes e medir a oposição do meio a essa corrente determinando
    a bioimpedância. A MIE tem contribuído para o estudo de doenças degenerativas como a
    esclerose lateral amiotrófica (ELA) que altera as características elétricas do músculo com a
    evolução da doença. O objetivo desse trabalho é desenvolver um instrumento de medição
    de impedância portátil e de baixo custo para auxiliar nas atividades relacionadas ao estudo
    e diagnóstico de doenças musculares. O equipamento, denominado Medidor de Impedância,
    utiliza a configuração tetrapolar, onde dois eletrodos injetam a corrente de excitação e outros
    dois medem a queda de tensão sobre a região de interesse. Para esse proposito, o Medidor de
    Impedância é composto por dois canais de medição analógica, um para determinar amplitude e
    fase da tensão e o outro da corrente. Com esses dados, a bioimpedância é determinada através da
    Lei de Ohm dividindo os valores de amplitude e fase demodulados da tensão pelos valores de
    amplitude e fase da corrente. O Medidor de Impedância está em fase de desenvolvimento e um
    protótipo foi construído. Cada canal de medição do equipamento construído utiliza um conversor
    analógico-digital (ADC) de 24 bits de resolução e frequência de amostragem de 625 kHz. Uma
    plataforma open source Arduino Due é utilizada para registrar as amostras discretizadas pelo
    ADC e efetuar o cálculo de demodulação necessário para determinar a amplitude e fase da
    onda senoidal medida. O microcontrolador efetua também o controle de periféricos utilizados
    para a Inteface Homem Máquina enviando os dados calculados para um display digital, bem
    como, para o microcomputador através da porta USB. Nessa fase do projeto os testes estão
    sendo efetuados em um fantoma com impedâncias conhecidas construído exclusivamente para o
    Medidor de Impedância. O fantoma foi construído através de associações em série entre resistores
    e capacitores comerciais para simular a bioimpedância real características de tecidos orgânicos.
    O equipamento ainda está em fase de desenvolvimento, entretanto, os testes em laboratório
    indicam que o Medidor de Impedância pode ser uma alternativa promissora e de baixo custo
    para o estudo e pesquisas relativas a miografia por impedância elétrica.


  • Mostrar Abstract
  • A miografia por impedância elétrica (MIE) é uma técnica de medição não invasiva
    capaz de determinar alterações fisiológicas e morfológicas do tecido muscular esquelético.
    O método consiste em injetar um pequeno fluxo de corrente elétrica alternada sobre a pele
    através de dois eletrodos equidistantes e medir a oposição do meio a essa corrente determinando
    a bioimpedância. A MIE tem contribuído para o estudo de doenças degenerativas como a
    esclerose lateral amiotrófica (ELA) que altera as características elétricas do músculo com a
    evolução da doença. O objetivo desse trabalho é desenvolver um instrumento de medição
    de impedância portátil e de baixo custo para auxiliar nas atividades relacionadas ao estudo
    e diagnóstico de doenças musculares. O equipamento, denominado Medidor de Impedância,
    utiliza a configuração tetrapolar, onde dois eletrodos injetam a corrente de excitação e outros
    dois medem a queda de tensão sobre a região de interesse. Para esse proposito, o Medidor de
    Impedância é composto por dois canais de medição analógica, um para determinar amplitude e
    fase da tensão e o outro da corrente. Com esses dados, a bioimpedância é determinada através da
    Lei de Ohm dividindo os valores de amplitude e fase demodulados da tensão pelos valores de
    amplitude e fase da corrente. O Medidor de Impedância está em fase de desenvolvimento e um
    protótipo foi construído. Cada canal de medição do equipamento construído utiliza um conversor
    analógico-digital (ADC) de 24 bits de resolução e frequência de amostragem de 625 kHz. Uma
    plataforma open source Arduino Due é utilizada para registrar as amostras discretizadas pelo
    ADC e efetuar o cálculo de demodulação necessário para determinar a amplitude e fase da
    onda senoidal medida. O microcontrolador efetua também o controle de periféricos utilizados
    para a Inteface Homem Máquina enviando os dados calculados para um display digital, bem
    como, para o microcomputador através da porta USB. Nessa fase do projeto os testes estão
    sendo efetuados em um fantoma com impedâncias conhecidas construído exclusivamente para o
    Medidor de Impedância. O fantoma foi construído através de associações em série entre resistores
    e capacitores comerciais para simular a bioimpedância real características de tecidos orgânicos.
    O equipamento ainda está em fase de desenvolvimento, entretanto, os testes em laboratório
    indicam que o Medidor de Impedância pode ser uma alternativa promissora e de baixo custo
    para o estudo e pesquisas relativas a miografia por impedância elétrica.

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  • LARISSA MAYUMI YOKOI
  • PROJETO DE SOLUÇÃO MHEALTH E DIRETRIZES CLÍNICAS PARA O ATENDIMENTO DE VÍTIMAS DE VIOLÊNCIA

  • Orientador : PRISCYLA WALESKA TARGINO DE AZEVEDO SIMOES
  • Data: 03/05/2022

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  • Segundo a Organização Mundial da Saúde a violência é um dos principais problemas de saúde pública no mundo, com destaque à violência contra as mulheres. Muitas vítimas procuram serviços de saúde sem revelar que estão sendo vítimas e os profissionais de saúde possuem um papel fundamental no diagnóstico, identificação dos fatores de risco e conduta. Nesse contexto, as  soluções mHealth têm sido cada vez mais incorporadas por profissionais da saúde na prática clínica, assim, o presente estudo apresentou um projeto de solução mHealth para dispositivos móveis voltado a profissionais da saúde pela incorporação de diretrizes clínicas para o atendimento de vítimas de violência.


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  • Segundo a Organização Mundial da Saúde a violência é um dos principais problemas de saúde pública no mundo, com destaque à violência contra as mulheres. Muitas vítimas procuram serviços de saúde sem revelar que estão sendo vítimas e os profissionais de saúde possuem um papel fundamental no diagnóstico, identificação dos fatores de risco e conduta. Nesse contexto, as  soluções mHealth têm sido cada vez mais incorporadas por profissionais da saúde na prática clínica, assim, o presente estudo apresentou um projeto de solução mHealth para dispositivos móveis voltado a profissionais da saúde pela incorporação de diretrizes clínicas para o atendimento de vítimas de violência.

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  • LEONARDO AMARAL AFONSECA
  • Algoritmo para raspagem de dados públicos relacionados às informações de atividades físicas para criação de um banco de dados e suas análises

  • Orientador : RENATO NAVILLE WATANABE
  • Data: 06/05/2022

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  • Neste trabalho, relatamos a geração de um dataset público, contendo dados de múltiplos esportes praticados por corredores de longa distância. Através de técnicas de web scraping, extraímos informações relacionadas a 37 esportes dos meses de 2019 e 2020 da plataforma Strava. Foram extraídas 14.644.391 atividades de 37.595 atletas de todo o mundo. Neste primeiro momento focamos na análise dos dados de corrida, no contexto individual e em grupos, além de análises dos volumes de treinamentos semanais comparados aos tempos médios de conclusão da maratona. Avaliamos como o treinamento de corredores foi afetado pela pandemia COVID-19, restringindo o dataset a 10.703.690 atividades de corrida de 36.412 atletas. Em 2020, relativamente a 2019, houve uma diminuição de 7\% no volume de treinamento de corrida e de 7\% do número de corredores. Também observamos grandes variações destas variáveis ao longo de 2020, chegando a 35\% menos volume de corrida em setembro de 2020.


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  • Neste trabalho, relatamos a geração de um dataset público, contendo dados de múltiplos esportes praticados por corredores de longa distância. Através de técnicas de web scraping, extraímos informações relacionadas a 37 esportes dos meses de 2019 e 2020 da plataforma Strava. Foram extraídas 14.644.391 atividades de 37.595 atletas de todo o mundo. Neste primeiro momento focamos na análise dos dados de corrida, no contexto individual e em grupos, além de análises dos volumes de treinamentos semanais comparados aos tempos médios de conclusão da maratona. Avaliamos como o treinamento de corredores foi afetado pela pandemia COVID-19, restringindo o dataset a 10.703.690 atividades de corrida de 36.412 atletas. Em 2020, relativamente a 2019, houve uma diminuição de 7\% no volume de treinamento de corrida e de 7\% do número de corredores. Também observamos grandes variações destas variáveis ao longo de 2020, chegando a 35\% menos volume de corrida em setembro de 2020.

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  • CLAUDIO RICARDO HEHL FORJAZ
  • EFEITOS MICROESTRUTURAIS DA DESCONTAMINAÇÃO POR RADIAÇÃO UV-C DE MÁSCARAS E PROTETORES FACIAIS

  • Orientador : PATRICIA APARECIDA DA ANA
  • Data: 08/08/2022

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  • A radiação UV-C tem sido amplamente empregada para descontaminação de ambientes e de dispositivos médico-hospitalares, ganhando destaque principalmente durante a pandemia do Covid-19. Embora seja bastante eficaz, pouco se sabe sobre os efeitos de múltiplas exposições sobre a microestrutura de diferentes materiais, o que pode interferir principalmente na durabilidade dos mesmos. Assim, este estudo objetivou avaliar os efeitos composicionais, de tensão superficial e morfológicos exercidos pela radiação UV-C em dispositivos de uso rotineiro durante a pandemia do Covid-19, tais como máscaras e protetores faciais, após diferentes exposições à radiação. Para tal, amostras de máscaras N95, protetores faciais e máscaras de nebulização foram preparadas e submetidas à descontaminação por radiação UV-C empregando dispositivo comercial, em diferentes exposições: 0 exposição (grupo controle), 1, 10, 30 e 90 exposições. As mudanças composicionais foram avaliadas por espectroscopia de absorção no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR); a molhabilidade foi avaliada por análise de tensão superficial e ângulo de contato, e as alterações morfológicas analisadas por microscopia eletrônica de varredura. A análise estatística foi efetuada empregando-se o teste de Kruskal-Wallis e Student-Newmann-Keuls, considerando o nivel de significância estatística de 5%. Foi possível evidenciar uma relação positiva entre o número de exposições e as alterações composicionais nas amostras, relacionadas principalmente ao conteúdo de plastificante dos protetores faciais e máscaras de nebulização. O número de exposições ocasionou mudanças na molhabilidade das máscaras N95, provavelmente em decorência as alterações morfológicas observadas. Desta forma, pode-se concluir que a radiação UV-C pode alterar as características microestruturais de máscaras e protetores faciais, em uma relação positiva com o aumento do tempo de exposição.


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  • A radiação UV-C tem sido amplamente empregada para descontaminação de ambientes e de dispositivos médico-hospitalares, ganhando destaque principalmente durante a pandemia do Covid-19. Embora seja bastante eficaz, pouco se sabe sobre os efeitos de múltiplas exposições sobre a microestrutura de diferentes materiais, o que pode interferir principalmente na durabilidade dos mesmos. Assim, este estudo objetivou avaliar os efeitos composicionais, de tensão superficial e morfológicos exercidos pela radiação UV-C em dispositivos de uso rotineiro durante a pandemia do Covid-19, tais como máscaras e protetores faciais, após diferentes exposições à radiação. Para tal, amostras de máscaras N95, protetores faciais e máscaras de nebulização foram preparadas e submetidas à descontaminação por radiação UV-C empregando dispositivo comercial, em diferentes exposições: 0 exposição (grupo controle), 1, 10, 30 e 90 exposições. As mudanças composicionais foram avaliadas por espectroscopia de absorção no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR); a molhabilidade foi avaliada por análise de tensão superficial e ângulo de contato, e as alterações morfológicas analisadas por microscopia eletrônica de varredura. A análise estatística foi efetuada empregando-se o teste de Kruskal-Wallis e Student-Newmann-Keuls, considerando o nivel de significância estatística de 5%. Foi possível evidenciar uma relação positiva entre o número de exposições e as alterações composicionais nas amostras, relacionadas principalmente ao conteúdo de plastificante dos protetores faciais e máscaras de nebulização. O número de exposições ocasionou mudanças na molhabilidade das máscaras N95, provavelmente em decorência as alterações morfológicas observadas. Desta forma, pode-se concluir que a radiação UV-C pode alterar as características microestruturais de máscaras e protetores faciais, em uma relação positiva com o aumento do tempo de exposição.

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  • FELLIPE SOARES DE OLIVEIRA
  • Estratégia de Saúde Móvel voltada ao Monitoramento e Detecção de Quedas em Idosos

  • Orientador : PRISCYLA WALESKA TARGINO DE AZEVEDO SIMOES
  • Data: 19/08/2022

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  • O presente estudo desenvolvido durante a pandemia, apresenta uma estratégia de saúde móvel voltada à detecção de quedas em idosos. São objetivos específicos: Oferecer apoio a decisão por meio de alertas; apresentar uma avaliação de soluções mHealth voltadas à detecção de quedas; e prover detecção de quedas por meio de Machine Learning. Estudo descritivo de natureza tecnológica organizado nas seguintes etapas: avaliação de soluções mHealth; implementação do aplicativo e backend, banco de dados, dataset e algoritmo. Com relação à avaliação de aplicativos feita nas lojas Google Play e Apple Store, pode-se concluir que os aplicativos de detecção de quedas em idosos disponíveis para Android e IOS apresentaram boa qualidade. A estratégia de saúde móvel voltada à detecção de quedas em idosos foi viabilizada por meio de um módulo backend e um aplicativo que realiza a detecção de quedas por meio de modelo de Machine Learning desenvolvido a partir do algoritmo Random Forest e dados do sensor acelerômetro, e possibilita localizar o usuário pelo sensor GPS, ambos oriundos do smartphone do usuário. Ainda, foi disponibilizado apoio à decisão a partir de alertas para os contatos de emergência pré-cadastrados  (contato telefônico, e-mail e SMS). Nos testes realizados para simular a queda (n=100), verificou-se acurácia de 96,0% (IC95% 92,2% – 99,8%).


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  • O presente estudo desenvolvido durante a pandemia, apresenta uma estratégia de saúde móvel voltada à detecção de quedas em idosos. São objetivos específicos: Oferecer apoio a decisão por meio de alertas; apresentar uma avaliação de soluções mHealth voltadas à detecção de quedas; e prover detecção de quedas por meio de Machine Learning. Estudo descritivo de natureza tecnológica organizado nas seguintes etapas: avaliação de soluções mHealth; implementação do aplicativo e backend, banco de dados, dataset e algoritmo. Com relação à avaliação de aplicativos feita nas lojas Google Play e Apple Store, pode-se concluir que os aplicativos de detecção de quedas em idosos disponíveis para Android e IOS apresentaram boa qualidade. A estratégia de saúde móvel voltada à detecção de quedas em idosos foi viabilizada por meio de um módulo backend e um aplicativo que realiza a detecção de quedas por meio de modelo de Machine Learning desenvolvido a partir do algoritmo Random Forest e dados do sensor acelerômetro, e possibilita localizar o usuário pelo sensor GPS, ambos oriundos do smartphone do usuário. Ainda, foi disponibilizado apoio à decisão a partir de alertas para os contatos de emergência pré-cadastrados  (contato telefônico, e-mail e SMS). Nos testes realizados para simular a queda (n=100), verificou-se acurácia de 96,0% (IC95% 92,2% – 99,8%).

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  • GIOVANNA LEPORE
  • CINÉTICA DE FOTOCLAREAMENTO DO AZUL DE METILENO EM SISTEMAS QUE MIMETIZAM TECIDOS BIOLÓGICOS PARA APLICAÇÕES EM TERAPIA FOTODINÂMICA
  • Orientador : PATRICIA APARECIDA DA ANA
  • Data: 06/09/2022

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  • A Terapia Fotodinâmica é baseada na ativação de um fotossensibilizador pela luz na presença de oxigênio, gerando espécies reativas de oxigênio que causam destruição celular. Uma das limitações da Terapia Fotodinâmica é a perda de capacidade para absorver luz (fotoclareamento), gerar espécies reativas, e assim, reduzir a eficiência do tratamento. 

    Neste trabalho foram estudadas as cinéticas de fotoclareamento do azul de metileno, num meio que simula o tecido biológico (0,1mg/ml de colágeno hidrolisado em água milli-Q. As amostras foram irradiadas na presença de azul de metileno (50 μM, 62.5 μM, 75 μM, e100 μM) e medida a transmissão de um feixe de laser (Potência inicial (P0) = 7mW e comprimento de onda (λ) = 635nm) através das amostras e se calcularam as taxas cinéticas de fotoclareamento (K). Além disso vídeos de cada amostra foram gravados simutaneamente durante o processo de fotoclareamento e o fluxo óptico foi demonstrada através da linguagem de programação Python.

    Observou-se que as taxas cinéticas fotoclareamento do azul de metileno foram decrescentes, conforme a concentração de azul de metileno cresce. Deste modo verificou-se que o microambiente em que o azul de metileno está localizado influencia no seu fotoclareamento. 


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  • A Terapia Fotodinâmica é baseada na ativação de um fotossensibilizador pela luz na presença de oxigênio, gerando espécies reativas de oxigênio que causam destruição celular. Uma das limitações da Terapia Fotodinâmica é a perda de capacidade para absorver luz (fotoclareamento), gerar espécies reativas, e assim, reduzir a eficiência do tratamento. 

    Neste trabalho foram estudadas as cinéticas de fotoclareamento do azul de metileno, num meio que simula o tecido biológico (0,1mg/ml de colágeno hidrolisado em água milli-Q. As amostras foram irradiadas na presença de azul de metileno (50 μM, 62.5 μM, 75 μM, e100 μM) e medida a transmissão de um feixe de laser (Potência inicial (P0) = 7mW e comprimento de onda (λ) = 635nm) através das amostras e se calcularam as taxas cinéticas de fotoclareamento (K). Além disso vídeos de cada amostra foram gravados simutaneamente durante o processo de fotoclareamento e o fluxo óptico foi demonstrada através da linguagem de programação Python.

    Observou-se que as taxas cinéticas fotoclareamento do azul de metileno foram decrescentes, conforme a concentração de azul de metileno cresce. Deste modo verificou-se que o microambiente em que o azul de metileno está localizado influencia no seu fotoclareamento. 

2021
Dissertações
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  • CAMILA CAMPOS SANTOS
  • Esferóides celulares: como confiar neles por metodologias não destrutivas 

  • Orientador : ANDREA CECILIA DORION RODAS
  • Data: 05/08/2021

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  • O uso de modelos celulares 3D tem se desenvolvido muito rápido, dentre as metodologias para biofabricação desses modelos, a maioria deles tem a aplicação final como componentes de novos materiais - interação celular ou triagem de drogas. A forma esferóide é a forma mais fácil de se ter um modelo simples 3D. No entanto, esse modelo carece de padronização de suas características para uso posterior na biofabricação. Por conta disso, o objetivo deste trabalho é fornecer um conjunto de índices que possam ser utilizados como forma não destrutiva para utilizar o esferóide para outras aplicações. A metodologia escolhida para o preparo dos esferóides foi a não adesiva utilizando micromoldes com a linhagem celular NHI-3T3. Foi variado o número inicial de células para formar o esferóide, elas foram fotografadas em 3 e 7 dias de cultura. Os esferóides nas imagens foram analisados de acordo com a ASTM F1877-16 onde foram calculados o índice Diâmetro do Círculo Equivalente (ECD), A Razão de Aspecto (AR), Redondez (R) e Fator de Forma (FF). Redes Neurais Convolucionais (CNN) também foram aplicadas para identificar células vivas e mortas. Como resultados, os esferóides formados com a quantidade inicial de 100.000 células apresentaram os melhores índices de formação de esferóides, mais do que este número de células os esferóides tinham forma elíptica e menos do que isso é observada a formação de aglomerados aos 7 dias de cultivo. Dentre as CNNs utilizadas para classificar as células vivas e mortas nas imagens, a AlexNet foi a mais adequada para esta aplicação. Esta caracterização inicial aplicando a ASTM-F1877-16 mostrou-se adequada para parâmetros esferoides iniciais, que permitem traduzir os dados qualitativos em quantitativos. Quando os esferóides são usados para esta aplicação, como por exemplo na bioimpressão de materiais translúcidos, seguido do AlexNet CNN, é possível ter um novo material completo analisado e caracterizado antes do uso sem perder nenhuma amostra.


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  • O uso de modelos celulares 3D tem se desenvolvido muito rápido, dentre as metodologias para biofabricação desses modelos, a maioria deles tem a aplicação final como componentes de novos materiais - interação celular ou triagem de drogas. A forma esferóide é a forma mais fácil de se ter um modelo simples 3D. No entanto, esse modelo carece de padronização de suas características para uso posterior na biofabricação. Por conta disso, o objetivo deste trabalho é fornecer um conjunto de índices que possam ser utilizados como forma não destrutiva para utilizar o esferóide para outras aplicações. A metodologia escolhida para o preparo dos esferóides foi a não adesiva utilizando micromoldes com a linhagem celular NHI-3T3. Foi variado o número inicial de células para formar o esferóide, elas foram fotografadas em 3 e 7 dias de cultura. Os esferóides nas imagens foram analisados de acordo com a ASTM F1877-16 onde foram calculados o índice Diâmetro do Círculo Equivalente (ECD), A Razão de Aspecto (AR), Redondez (R) e Fator de Forma (FF). Redes Neurais Convolucionais (CNN) também foram aplicadas para identificar células vivas e mortas. Como resultados, os esferóides formados com a quantidade inicial de 100.000 células apresentaram os melhores índices de formação de esferóides, mais do que este número de células os esferóides tinham forma elíptica e menos do que isso é observada a formação de aglomerados aos 7 dias de cultivo. Dentre as CNNs utilizadas para classificar as células vivas e mortas nas imagens, a AlexNet foi a mais adequada para esta aplicação. Esta caracterização inicial aplicando a ASTM-F1877-16 mostrou-se adequada para parâmetros esferoides iniciais, que permitem traduzir os dados qualitativos em quantitativos. Quando os esferóides são usados para esta aplicação, como por exemplo na bioimpressão de materiais translúcidos, seguido do AlexNet CNN, é possível ter um novo material completo analisado e caracterizado antes do uso sem perder nenhuma amostra.

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  • KARINA FELICIANO SANTOS
  • Desenvolvimento de uma tinta sacrificial à base de PEG – Laponita  para obtenção de scaffolds cerâmicos por meio da técnica de Robocasting

  • Orientador : JULIANA KELMY MACARIO BARBOZA DAGUANO
  • Data: 03/09/2021

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  • O Biosilicato® tem sido extensivamente investigado na regeneração de tecido ósseo e dentário, devido as suas excelentes propriedades bioativas e osteindutoras. Entretanto, a maioria dos estudos na obtenção de scaffolds desse biocerâmico utiliza-se de métodos com agentes que não possibilitam controle seguro no tamanho de poros ou técnicas que demandam tempo, custo ou que são de difícil processamento. Como alternativa, o uso de técnicas da manufatura aditiva (MA) para obtenção de estruturas tridimensionais (3D) tem sido uma abordagem explorada como campo da Engenharia Tecidual. Comumente, a técnica utilizada na obtenção de cerâmicas, conhecida como Robocasting, que utiliza como estratégia a impressão 3D baseada em extrusão pode ser uma interessante alternativa. Assim, o uso de hidrogéis (redes poliméricas capazes de absorver e reter grande quantidade de água) oferecem o potencial para projetar scaffolds pela técnica de extrusão devido ao seu comportamento pseudoplastico, característica não inerente aos materiais cerâmicos. Além disso, materiais como Laponita, um nanosilicato bidimensional, permitem o controle reológico de géis criando uma condição otimizada para impressão 3D. Desta forma, este trabalho teve por objetivo o estudo de hidrogéis desenvolvidos como tinta sacrificial para obtenção de um scaffolds cerâmico de Biosilicato pela técnica de robocasting. Para isso, foram desenvolvidas tintas à base de Polietilenoglicol (PEG), com diferentes adições de Laponita, como modificador reológico. Inicialmente, avaliou-se o comportamento reológico dos géis precursores com diferentes teores de Laponita 5, 7,5 e 10% (m/m). A viscosidade da solução de PEG 80% (v/v) teve aumento com adição do nanosilicato, demonstrando comportamento pseudoplástico e tixotrópico, ideais para a impressão 3D. Em seguida, foram realizados testes de fideliddae de forma pela impressão de filamentos, para avaliar a composição com maior potencial para aplicação como tinta sacrificial a ser utilizada na obtenção da pasta cerâmica. Observou-se que a tinta contendo 7,5% (P7,5L) demonstrou resultados promissores sendo esta escolhida para o teste de conceito, isto é, o desenvolvimento de scaffolds impressos de Biosilicato® com teor de 70% (v/v) de carga cerâmica. As estruturas tridimensionais foram secas a 20°C e sinterizadas a 900°C por um período de 5h, de acordo com resultado da dilatometria óptica. As amostras obtidas nesse processo foram analisadas quanto à sua reologia, composição química por FTIR, microestrutura por MEV, fases cristalinas presentes por DRX, e quanto à sua citotoxicidade por meio de teste in vitro com fibroblastos. Por fim, foi possível demonstrar a construção de scaffolds a partir da tinta P7L associada ao Biosilicato®,  com boa fidelidade de forma, sendo a tinta de sacrifício sendo removida por meio de tratamento térmico, sem comprometer a estruturas ou alterar a composição final do material. Em conclusão, o uso de géis de PL combinado com Biosilicato mostrou-se promissora para a composição de uma tinta cerâmica visando a obtenção de estruturas 3D por robocasting, visando a regeneração de tecido ósseo.


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  • O Biosilicato® tem sido extensivamente investigado na regeneração de tecido ósseo e dentário, devido as suas excelentes propriedades bioativas e osteindutoras. Entretanto, a maioria dos estudos na obtenção de scaffolds desse biocerâmico utiliza-se de métodos com agentes que não possibilitam controle seguro no tamanho de poros ou técnicas que demandam tempo, custo ou que são de difícil processamento. Como alternativa, o uso de técnicas da manufatura aditiva (MA) para obtenção de estruturas tridimensionais (3D) tem sido uma abordagem explorada como campo da Engenharia Tecidual. Comumente, a técnica utilizada na obtenção de cerâmicas, conhecida como Robocasting, que utiliza como estratégia a impressão 3D baseada em extrusão pode ser uma interessante alternativa. Assim, o uso de hidrogéis (redes poliméricas capazes de absorver e reter grande quantidade de água) oferecem o potencial para projetar scaffolds pela técnica de extrusão devido ao seu comportamento pseudoplastico, característica não inerente aos materiais cerâmicos. Além disso, materiais como Laponita, um nanosilicato bidimensional, permitem o controle reológico de géis criando uma condição otimizada para impressão 3D. Desta forma, este trabalho teve por objetivo o estudo de hidrogéis desenvolvidos como tinta sacrificial para obtenção de um scaffolds cerâmico de Biosilicato pela técnica de robocasting. Para isso, foram desenvolvidas tintas à base de Polietilenoglicol (PEG), com diferentes adições de Laponita, como modificador reológico. Inicialmente, avaliou-se o comportamento reológico dos géis precursores com diferentes teores de Laponita 5, 7,5 e 10% (m/m). A viscosidade da solução de PEG 80% (v/v) teve aumento com adição do nanosilicato, demonstrando comportamento pseudoplástico e tixotrópico, ideais para a impressão 3D. Em seguida, foram realizados testes de fideliddae de forma pela impressão de filamentos, para avaliar a composição com maior potencial para aplicação como tinta sacrificial a ser utilizada na obtenção da pasta cerâmica. Observou-se que a tinta contendo 7,5% (P7,5L) demonstrou resultados promissores sendo esta escolhida para o teste de conceito, isto é, o desenvolvimento de scaffolds impressos de Biosilicato® com teor de 70% (v/v) de carga cerâmica. As estruturas tridimensionais foram secas a 20°C e sinterizadas a 900°C por um período de 5h, de acordo com resultado da dilatometria óptica. As amostras obtidas nesse processo foram analisadas quanto à sua reologia, composição química por FTIR, microestrutura por MEV, fases cristalinas presentes por DRX, e quanto à sua citotoxicidade por meio de teste in vitro com fibroblastos. Por fim, foi possível demonstrar a construção de scaffolds a partir da tinta P7L associada ao Biosilicato®,  com boa fidelidade de forma, sendo a tinta de sacrifício sendo removida por meio de tratamento térmico, sem comprometer a estruturas ou alterar a composição final do material. Em conclusão, o uso de géis de PL combinado com Biosilicato mostrou-se promissora para a composição de uma tinta cerâmica visando a obtenção de estruturas 3D por robocasting, visando a regeneração de tecido ósseo.

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  • AMANDA GABARRON PERUGINE
  • Análise da detecção precoce do câncer de mama em um estabelecimento assistencial de saúde da rede SUS localizado no ABC Paulista

  • Orientador : HARKI TANAKA
  • Data: 22/10/2021

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  • Devido à correlação e relevância do diagnóstico precoce no tratamento do câncer de mama, o projeto de mestrado aqui apresentado visa investigar as possíveis variações do seguimento dos pacientes atendidos na rede pública de atenção à saúde num estabelecimento de saúde localizado na região do ABC paulista. Essa pesquisa pretende analisar prontuários médico e laudos de pacientes submetidos a exames de mamografia. O objetivo será identificar padrões de encaminhamento adotados em cada caso. A elaboração desse levantamento permitirá identificar semelhanças e diferenças de cobertura dos pacientes em todo o fluxo da cadeia de diagnóstico do câncer de mama, além de taxa de seguimento correto dentre as mamografias realizadas, analisando assim o seguimento do diagnóstico e tratamento do câncer de mama pós-mamografia. A análise dos dados terá um modo quantitativo e qualitativo, comparando os dados entre si, e discutindo sua relevância.

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  • Devido à correlação e relevância do diagnóstico precoce no tratamento do câncer de mama, o projeto de mestrado aqui apresentado visa investigar as possíveis variações do seguimento dos pacientes atendidos na rede pública de atenção à saúde num estabelecimento de saúde localizado na região do ABC paulista. Essa pesquisa pretende analisar prontuários médico e laudos de pacientes submetidos a exames de mamografia. O objetivo será identificar padrões de encaminhamento adotados em cada caso. A elaboração desse levantamento permitirá identificar semelhanças e diferenças de cobertura dos pacientes em todo o fluxo da cadeia de diagnóstico do câncer de mama, além de taxa de seguimento correto dentre as mamografias realizadas, analisando assim o seguimento do diagnóstico e tratamento do câncer de mama pós-mamografia. A análise dos dados terá um modo quantitativo e qualitativo, comparando os dados entre si, e discutindo sua relevância.
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  • MELISSA DEL CARMEN MC INNIS
  • The forward and inverse solution during atrial fibrillation: from proof-of-concept to clinical application

     

  • Orientador : JOAO LOURES SALINET JUNIOR
  • Data: 10/12/2021

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  • Background: Atrial fibrillation (AF) is the sustained cardiac arrhythmia most common in clinical practice, affecting between 1 and 2% of the world population. This disorder has high morbidity and mortality and has become a chronic, non-infectious cardiovascular epidemic that poses a serious threat to human health, making it a crucial public health problem, with a high burden on the National Health Service budget. In the last decades, basic and clinical research has made great progress in improving the diagnosis and treatment of AF, and its mechanism has been gradually elucidated, but not fully understood. During AF, the interpretations of the signals and maps provided by commercial electrical mapping systems is in many cases complex and uncertain, making it difficult to correctly characterize and locate arrhythmogenic sources for ablation. Correct identification of the type of mechanism and its location in the atria is the current challenge for electrophysiologists. Considering the complexity of this arrhythmia and the high sensitivity to errors in current commercial systems, it is important to develop and validate methods for AF diagnostics.

    Objective: This study aims to present a customized torso and epicardium electrical mapping for AF patients.

    Methods: AF patients underwent magnetic resonance imaging scanning, followed by simultaneous endocardial and body surface electrical mapping. From the body surface signals, the epicardial electrograms were estimated using the non-invasive electrocardiographic imaging (ECGi) method, where torso and atria geometries were obtained from MRI, discretized into triangular elements, followed by the Tikhonov regularization method. From endocardial signals, body surface signals were estimated through the forward solution, considering the torso and atria geometries, and the endocardial electrograms. Torso and atria segmentation were obtained through a pipeline of imaging processing and discretization; then the respective nodes and faces were identified for creation of personalized anatomical geometry from the torso and atria. Time and frequency domain metrics and 3D maps were calculated from the epicardial and body surface electrical signals, allowing for characterization and interpretation of the arrhythmia patterns.

    Results: The segmentation of the atria and torso geometries was feasible, allowing for personalized anatomical geometry from the torso and atria from AF patients. In the case of the forward solution, the estimated torso potentials were observed in 3D BSPM AF maps in the time and frequency domain. Analogously, atrial potentials were estimated through the inverse solution, and electrophysiological 3D atrial maps were constructed in the time and frequency domain. The 2D and 3D phase maps were also constructed to visualize the spatiotemporal dynamics of activation and repolarization episodes and to identify the singularity points (SPs), in conjunction with the histogram of the SPs belonging to filaments through heatmaps (HMs). These maps show short filaments in the torso, and a high number of clusters in the SP distribution, which in turn had a small SP density. This strategy was shown to be important for the phase analysis and its biomarkers.

    Conclusion: In this study, important and complex concepts about anatomy, cardiac electrophysiology, medical imaging and biomedical signal processing, mathematics, and physics, were unified; this allowed for the proof-of-concept and creation of non-invasive and invasive personalized mapping tools, for studying AF in patients. This proof-of-concept can be extrapolated to other cases of arrhythmias. The refinement and development of new techniques to be implemented as current health technologies represent an innovation for contribution to medical diagnosis and prognosis within medical environments.


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  • Background: Atrial fibrillation (AF) is the sustained cardiac arrhythmia most common in clinical practice, affecting between 1 and 2% of the world population. This disorder has high morbidity and mortality and has become a chronic, non-infectious cardiovascular epidemic that poses a serious threat to human health, making it a crucial public health problem, with a high burden on the National Health Service budget. In the last decades, basic and clinical research has made great progress in improving the diagnosis and treatment of AF, and its mechanism has been gradually elucidated, but not fully understood. During AF, the interpretations of the signals and maps provided by commercial electrical mapping systems is in many cases complex and uncertain, making it difficult to correctly characterize and locate arrhythmogenic sources for ablation. Correct identification of the type of mechanism and its location in the atria is the current challenge for electrophysiologists. Considering the complexity of this arrhythmia and the high sensitivity to errors in current commercial systems, it is important to develop and validate methods for AF diagnostics.

    Objective: This study aims to present a customized torso and epicardium electrical mapping for AF patients.

    Methods: AF patients underwent magnetic resonance imaging scanning, followed by simultaneous endocardial and body surface electrical mapping. From the body surface signals, the epicardial electrograms were estimated using the non-invasive electrocardiographic imaging (ECGi) method, where torso and atria geometries were obtained from MRI, discretized into triangular elements, followed by the Tikhonov regularization method. From endocardial signals, body surface signals were estimated through the forward solution, considering the torso and atria geometries, and the endocardial electrograms. Torso and atria segmentation were obtained through a pipeline of imaging processing and discretization; then the respective nodes and faces were identified for creation of personalized anatomical geometry from the torso and atria. Time and frequency domain metrics and 3D maps were calculated from the epicardial and body surface electrical signals, allowing for characterization and interpretation of the arrhythmia patterns.

    Results: The segmentation of the atria and torso geometries was feasible, allowing for personalized anatomical geometry from the torso and atria from AF patients. In the case of the forward solution, the estimated torso potentials were observed in 3D BSPM AF maps in the time and frequency domain. Analogously, atrial potentials were estimated through the inverse solution, and electrophysiological 3D atrial maps were constructed in the time and frequency domain. The 2D and 3D phase maps were also constructed to visualize the spatiotemporal dynamics of activation and repolarization episodes and to identify the singularity points (SPs), in conjunction with the histogram of the SPs belonging to filaments through heatmaps (HMs). These maps show short filaments in the torso, and a high number of clusters in the SP distribution, which in turn had a small SP density. This strategy was shown to be important for the phase analysis and its biomarkers.

    Conclusion: In this study, important and complex concepts about anatomy, cardiac electrophysiology, medical imaging and biomedical signal processing, mathematics, and physics, were unified; this allowed for the proof-of-concept and creation of non-invasive and invasive personalized mapping tools, for studying AF in patients. This proof-of-concept can be extrapolated to other cases of arrhythmias. The refinement and development of new techniques to be implemented as current health technologies represent an innovation for contribution to medical diagnosis and prognosis within medical environments.

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  • ALINE DE ALMEIDA FERREIRA
  • ANÁLISE DE DADOS DE TRANSCRIPTÔMICA COM FOCO EM INFLAMAÇÃO SOB EFEITO DE DIETA CETOGÊNICA

  • Orientador : ANA CAROLINA QUIRINO SIMOES
  • Data: 13/12/2021

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  • A Dieta Cetogênica (KD) tem sido utilizada para perda de peso por simular um estado
    de jejum prolongado e para tratamento de epilepsia devido ao fato do jejum demonstrar
    propriedades anticonvulsivantes. Evidências demonstram que a dieta também pode auxiliar
    na redução da inflamação e aumento da longevidade, porém os mecanismos moleculares
    e genéticos não estão bem compreendidos. Por esse motivo, a presente pesquisa buscou
    investigar os efeitos da KD em fígados de camundongos usando conjuntos de expressão
    gênicos públicos, sendo 3 conjuntos de microarranjos e 3 conjuntos de RNA-Seq. Após a
    obtenção dos genes diferencialmente expressos, os mesmos foram submetidos ao plugin
    Bingo, para análise de processos biológicos usando Gene Ontology e ao gProfiler, para
    análise das vias metabólicas enriquecidas do KEGG. Ambas as analises utilizaram um teste
    hipergeométrico com a correção do p-valor pela Razão de Falsas Descobertas de Benjamini
    e Hochberg (FDR) menor que 0,05. Um dos conjuntos da análise de RNA-Seq não gerou
    genes diferencialmente expressos e por esse motivo foi excluído das análises subsequentes.
    A fim de verificar achados consistentes, a intersecção entre os dados foi realizada, porém
    nenhum gene diferencialmente expresso foi obtido na intersecção entre todos os conjuntos e
    por esse motivo foi realizada a união dos genes diferencialmente expressos obtidos. Além da
    análise computacional, foi realizado um levantamento bibliográfico para avaliar a expressão
    gênica em genes experimentalmente já validados. Na análise funcional da união, obtivemos
    genes envolvidos em processos biológicos como o metabolismo de ácidos graxos e corpos
    cetônicos. O levantamento gene a gene (bottom-up) revelou que há genes envolvidos nos
    processos de apoptose, ciclo celular, inflamação, sistema imunológico e estresse oxidativo.
    As vias metabólicas enriquecidas estavam relacionadas com o metabolismo e síntese de
    ácidos graxos, sinalização de insulina, metabolismo do piruvato, sinalização de AMPK e
    de PPARs. Porém, devido a complexidade das vias o exato mecanismo que a KD exerce
    ainda não pode ser bem compreendido. A análise de microarranjos apresentou genes mais
    bem anotados e foi plenamente executada em servidores remotos. Os resultados parciais
    desse trabalho foram publicados no CBEB 2020 como um artigo completo.


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  • A Dieta Cetogênica (KD) tem sido utilizada para perda de peso por simular um estado
    de jejum prolongado e para tratamento de epilepsia devido ao fato do jejum demonstrar
    propriedades anticonvulsivantes. Evidências demonstram que a dieta também pode auxiliar
    na redução da inflamação e aumento da longevidade, porém os mecanismos moleculares
    e genéticos não estão bem compreendidos. Por esse motivo, a presente pesquisa buscou
    investigar os efeitos da KD em fígados de camundongos usando conjuntos de expressão
    gênicos públicos, sendo 3 conjuntos de microarranjos e 3 conjuntos de RNA-Seq. Após a
    obtenção dos genes diferencialmente expressos, os mesmos foram submetidos ao plugin
    Bingo, para análise de processos biológicos usando Gene Ontology e ao gProfiler, para
    análise das vias metabólicas enriquecidas do KEGG. Ambas as analises utilizaram um teste
    hipergeométrico com a correção do p-valor pela Razão de Falsas Descobertas de Benjamini
    e Hochberg (FDR) menor que 0,05. Um dos conjuntos da análise de RNA-Seq não gerou
    genes diferencialmente expressos e por esse motivo foi excluído das análises subsequentes.
    A fim de verificar achados consistentes, a intersecção entre os dados foi realizada, porém
    nenhum gene diferencialmente expresso foi obtido na intersecção entre todos os conjuntos e
    por esse motivo foi realizada a união dos genes diferencialmente expressos obtidos. Além da
    análise computacional, foi realizado um levantamento bibliográfico para avaliar a expressão
    gênica em genes experimentalmente já validados. Na análise funcional da união, obtivemos
    genes envolvidos em processos biológicos como o metabolismo de ácidos graxos e corpos
    cetônicos. O levantamento gene a gene (bottom-up) revelou que há genes envolvidos nos
    processos de apoptose, ciclo celular, inflamação, sistema imunológico e estresse oxidativo.
    As vias metabólicas enriquecidas estavam relacionadas com o metabolismo e síntese de
    ácidos graxos, sinalização de insulina, metabolismo do piruvato, sinalização de AMPK e
    de PPARs. Porém, devido a complexidade das vias o exato mecanismo que a KD exerce
    ainda não pode ser bem compreendido. A análise de microarranjos apresentou genes mais
    bem anotados e foi plenamente executada em servidores remotos. Os resultados parciais
    desse trabalho foram publicados no CBEB 2020 como um artigo completo.

6
  • VIVIANE SILVA DA MATTA
  • Estudo do comportamento de ftalocianinas em diferentes meios visando aplicações biológicas

  • Orientador : HARKI TANAKA
  • Data: 13/12/2021

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  • As ftalocianinas são moléculas fotossensíveis com grande potencial de utilização na terapia fotodinâmica para tratar diversos tipos de câncer. O rendimento fotossensibilizador destes agentes depende das características do meio no qual estão inseridos. Neste sentido, o presente trabalho propõe-se a analisar três diferentes combinações de ftalocianinas em meio micelar polimérico e em mantas poliméricas com intuito de avaliar as propriedades dessas combinações. As micelas poliméricas estudadas são constituídas por copolímeros tribloco (LutrolÒF127, PluronicÒP123 e UltraricÒPE62) e a manta obtida pela técnica de eletrofiação será formada por polivinilpirrolidona (PVP).

    Em meio micelar, o comportamento das ftalocianinas, será caracterizado por ensaios espectroscópicos (medidas de absorção, emissão de fluorescência e tempo de vida). As mantas poliméricas serão investigadas utilizando-se microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia no infravermelho. Posteriormente, pretende-se estudar a interação de alguns desses sistemas com células da linhagem Vero.


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  • As ftalocianinas são moléculas fotossensíveis com grande potencial de utilização na terapia fotodinâmica para tratar diversos tipos de câncer. O rendimento fotossensibilizador destes agentes depende das características do meio no qual estão inseridos. Neste sentido, o presente trabalho propõe-se a analisar três diferentes combinações de ftalocianinas em meio micelar polimérico e em mantas poliméricas com intuito de avaliar as propriedades dessas combinações. As micelas poliméricas estudadas são constituídas por copolímeros tribloco (LutrolÒF127, PluronicÒP123 e UltraricÒPE62) e a manta obtida pela técnica de eletrofiação será formada por polivinilpirrolidona (PVP).

    Em meio micelar, o comportamento das ftalocianinas, será caracterizado por ensaios espectroscópicos (medidas de absorção, emissão de fluorescência e tempo de vida). As mantas poliméricas serão investigadas utilizando-se microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia no infravermelho. Posteriormente, pretende-se estudar a interação de alguns desses sistemas com células da linhagem Vero.

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  • ERICO DI CONSOLO GREGÓRIO
  • Dispositivo de fibra óptica para monitoramento de curvatura local e geométrica de contornos

  • Orientador : FERNANDO SILVA DE MOURA
  • Data: 16/12/2021

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  • A tomografia de impedância elétrica é um método não invasivo de obtenção de imagens do interior de tecidos biológicos, através da estimação da distribuição de impeditividade. Um dos fatores limitantes da qualidade das imagens é a informação a respeito da geometria do contorno da região imageada. Caso fosse possível, através de algum dispositivo, monitorar o contorno ao mesmo tempo em que se é realizada a tomografia, essa limitação poderia ser mitigada. O principal objetivo do projeto foi construir e fazer a prova de conceito para um dispositivo capaz de medir curvaturas locais de contornos e com isso estimar a sua geometria através das medidas. A ideia é que esse dispositivo seja feito de tal forma que possa ser futuramente anexado à equipamentos de tomografia. O dispositivo foi construído utilizando-se fibra óptica de material polimérico, juntamente com circuitos para amplificação, filtragem e amostragem dos sinais que foram processados e tratados no microprocessador Raspberry Pi. Para a construção, a fibra óptica foi desgastada em regiões específicas e periodicamente separadas, onde foram acoplados sensores de luz para que quando a fibra seja curvada a luz que escapa por essas regiões seja mensurada. O comportamento da luz que escapa nas regiões desgastadas foi modelado matematicamente em função das curvaturas locais e então foram feitos testes de calibração para estimar os parâmetros do modelo. Os testes consistiram em colocar a fibra sobre diferentes superfícies cilíndricas, com curvatura conhecidas, e medir a quantidade de luz que escapa na região desgastada. Com o modelo e os parâmetros foi possível utilizar o dispositivo para medir as curvaturas locais do contorno e então estimar a sua geometria. Ao final foram feitas medidas em contornos não puramente cilíndricos e então reconstruídas as geometrias sendo possível estimar o erro das medidas que o dispositivo consegue realizar.


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  • A tomografia de impedância elétrica é um método não invasivo de obtenção de imagens do interior de tecidos biológicos, através da estimação da distribuição de impeditividade. Um dos fatores limitantes da qualidade das imagens é a informação a respeito da geometria do contorno da região imageada. Caso fosse possível, através de algum dispositivo, monitorar o contorno ao mesmo tempo em que se é realizada a tomografia, essa limitação poderia ser mitigada. O principal objetivo do projeto foi construir e fazer a prova de conceito para um dispositivo capaz de medir curvaturas locais de contornos e com isso estimar a sua geometria através das medidas. A ideia é que esse dispositivo seja feito de tal forma que possa ser futuramente anexado à equipamentos de tomografia. O dispositivo foi construído utilizando-se fibra óptica de material polimérico, juntamente com circuitos para amplificação, filtragem e amostragem dos sinais que foram processados e tratados no microprocessador Raspberry Pi. Para a construção, a fibra óptica foi desgastada em regiões específicas e periodicamente separadas, onde foram acoplados sensores de luz para que quando a fibra seja curvada a luz que escapa por essas regiões seja mensurada. O comportamento da luz que escapa nas regiões desgastadas foi modelado matematicamente em função das curvaturas locais e então foram feitos testes de calibração para estimar os parâmetros do modelo. Os testes consistiram em colocar a fibra sobre diferentes superfícies cilíndricas, com curvatura conhecidas, e medir a quantidade de luz que escapa na região desgastada. Com o modelo e os parâmetros foi possível utilizar o dispositivo para medir as curvaturas locais do contorno e então estimar a sua geometria. Ao final foram feitas medidas em contornos não puramente cilíndricos e então reconstruídas as geometrias sendo possível estimar o erro das medidas que o dispositivo consegue realizar.

2020
Dissertações
1
  • SERGIO FORCELLINI
  • Construção e avaliação de fonte de corrente bipolar para Tomografia de impedância elétrica

  • Orientador : FERNANDO SILVA DE MOURA
  • Data: 31/01/2020

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  • Neste trabalho é proposta a construção de fontes de corrente monopolar e bipolar para utilização em tomógrafo de impedância elétrica, cujo elemento amplificador principal é um amplificador de instrumentação (part number AD8250) da Analog Devices na configuração de buffer de corrente. Estas fontes são estáveis e de fácil calibração, pois aproveitam os resistores internos do amplificador AD8250. A impedância de saída da fonte de corrente depende apenas da relação entre os resistores internos de 10kΩ do AD8250, os quais são resistores precisos. A intensidade da corrente de saída é ajustada pelo ganho do amplificador de instrumentação via estrapes e através de um resistor externo. As fontes de corrente apresentam duas entradas, permitindo a aplicação de dois sinais de frequências diferentes, sem a necessidade de um somador de sinais. Por fim, como o ganho do conjunto amplificador de instrumentação, multiplexador e cabo coaxial de saída dependem da frequência, propõe-se a utilização de uma rede RC em paralelo no lugar do resistor de ajuste de ganho para compensar a queda do ganho com a frequência e melhorar a impedância de saída e resposta de corrente com relação ao aumento de frequência e de carga


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  • Neste trabalho é proposta a construção de fontes de corrente monopolar e bipolar para utilização em tomógrafo de impedância elétrica, cujo elemento amplificador principal é um amplificador de instrumentação (part number AD8250) da Analog Devices na configuração de buffer de corrente. Estas fontes são estáveis e de fácil calibração, pois aproveitam os resistores internos do amplificador AD8250. A impedância de saída da fonte de corrente depende apenas da relação entre os resistores internos de 10kΩ do AD8250, os quais são resistores precisos. A intensidade da corrente de saída é ajustada pelo ganho do amplificador de instrumentação via estrapes e através de um resistor externo. As fontes de corrente apresentam duas entradas, permitindo a aplicação de dois sinais de frequências diferentes, sem a necessidade de um somador de sinais. Por fim, como o ganho do conjunto amplificador de instrumentação, multiplexador e cabo coaxial de saída dependem da frequência, propõe-se a utilização de uma rede RC em paralelo no lugar do resistor de ajuste de ganho para compensar a queda do ganho com a frequência e melhorar a impedância de saída e resposta de corrente com relação ao aumento de frequência e de carga

2
  • LUCAS SANTÂNA DA SILVA
  • EFEITO DA VELOCIDADE E DO ENVELHECIMENTO NA POTÊNCIA MECÂNICA DO COMPLEXO TORNOZELO E PÉ DURANTE O ANDAR

  • Orientador : REGINALDO KISHO FUKUCHI
  • Data: 17/02/2020

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  • O envelhecimento está associado com alterações estruturais e funcionais do pé que, por sua vez, podem explicar as alterações observadas nas potências da extremidade distal dos membros inferiores. Estas potências têm sido obtidas pela abordagem da dinâmica inversa onde os segmentos, incluindo os pés, são considerados corpos rígidos. Entretanto o pé sofre deformações durante o andar, e adotá-lo como rígido é uma limitação metodológica que restringe o entendimento sobre a função desempenhada pelo pé na marcha. Recentemente, foram propostos métodos mais completos para quantificar a potência mecânica do complexo tornozelo e pé, entretanto, estes estudos tiveram enfoque na população jovem saudável, não sendo possível identificar a aplicação destes métodos para entender a marcha nos idosos. Uma outra limitação dos estudos anteriores que compararam a marcha de jovens e idosos é a falta de controle da velocidade do andar mesmo que esta variável seja considerada confusora pela literatura. Tendo isso em vista, esse estudo visa comparar as potências mecânicas do tornozelo e pé por meio de uma abordagem mais completa em adultos jovens e idosos durante o andar no solo em diferentes velocidades. Para investigar o efeito da idade e da velocidade na potência do complexo tornozelo e pé, os dados cinéticos e cinemáticos de 39 sujeitos (23 jovens e 16 idosos) foram obtidos de um conjunto de dados públicos previamente publicado. Os resultados revelaram um efeito significativo da velocidade nas potências do tornozelo e pé. Por outro lado, o fator idade não apresentou efeito significativo para nenhuma das variáveis dependentes do estudo e não contribuiu significativamente, comparado à velocidade apenas, para explicar as mudanças na variável dependente.


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  • O envelhecimento está associado com alterações estruturais e funcionais do pé que, por sua vez, podem explicar as alterações observadas nas potências da extremidade distal dos membros inferiores. Estas potências têm sido obtidas pela abordagem da dinâmica inversa onde os segmentos, incluindo os pés, são considerados corpos rígidos. Entretanto o pé sofre deformações durante o andar, e adotá-lo como rígido é uma limitação metodológica que restringe o entendimento sobre a função desempenhada pelo pé na marcha. Recentemente, foram propostos métodos mais completos para quantificar a potência mecânica do complexo tornozelo e pé, entretanto, estes estudos tiveram enfoque na população jovem saudável, não sendo possível identificar a aplicação destes métodos para entender a marcha nos idosos. Uma outra limitação dos estudos anteriores que compararam a marcha de jovens e idosos é a falta de controle da velocidade do andar mesmo que esta variável seja considerada confusora pela literatura. Tendo isso em vista, esse estudo visa comparar as potências mecânicas do tornozelo e pé por meio de uma abordagem mais completa em adultos jovens e idosos durante o andar no solo em diferentes velocidades. Para investigar o efeito da idade e da velocidade na potência do complexo tornozelo e pé, os dados cinéticos e cinemáticos de 39 sujeitos (23 jovens e 16 idosos) foram obtidos de um conjunto de dados públicos previamente publicado. Os resultados revelaram um efeito significativo da velocidade nas potências do tornozelo e pé. Por outro lado, o fator idade não apresentou efeito significativo para nenhuma das variáveis dependentes do estudo e não contribuiu significativamente, comparado à velocidade apenas, para explicar as mudanças na variável dependente.

3
  • JAQUELINE MARTINS BADANAI
  • AVALIAÇÃO DOS EFEITOS DE EXTRATOS DE LANTANA CAMARA E LANTANA TRIFOLIA EM CULTURAS CELULARES

  • Orientador : CHRISTIANE BERTACHINI LOMBELLO
  • Data: 19/02/2020

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  • A imensa diversidade de espécies vegetais na fauna e flora brasileira, cada vez mais vem despertando a atenção de pesquisadores em busca de novos estudos no setor. Os potenciais farmacológicos e terapêuticos encontrados nas espécies inspiram a busca por novos produtos à base das plantas. Dessa forma o presente estudo objetivou estudar a família Verbenaceae, selecionando duas espécies da família: Lantana Camara e Lantana Trifolia. Ambas as plantas possuem características fitoterápicas. Assim sendo, optamos por trabalhar com as folhas e caules a fim de analisar a ação in vitro dos respectivos extratos. Através do processo de trituração obtivemos as amostras vegetais para produção de extratos aquosos, etanólicos e metanólicos das duas espécies citadas. Esse processo foi escolhido para permitir que tanto as folhas como os caules apresentem maior superfície, e consequentemente maior interação, quando expostos aos solventes. As amostras trituradas foram mantidas em solvente por 24 horas. Posteriormente a esse processo realizamos a filtragem e congelamento das soluções obtidas. Para os extratos de meio aquoso realizamos o processo de liofilização, a fim de remover a água, enquanto que para os solventes orgânicos (etanol e metanol) realizamos o processo de rotaevaporação, que permite a evaporação destes solventes. Os materiais resultantes deste preparo foram diluídos em tampão fosfato para a obtenção dos extratos a serem usados sem concentrações de 25, 50, 75 e 100 µg/mL. Foram realizados ensaios qualitativos e quantitativos para avaliação da citotoxicidade in vitro dos extratos, e viabilidade celular. Foi utilizada a linhagem Vero, mantida com meio HAM-F10 suplementado com soro fetal bovino, em temperatura de 37ºC, e em atmosfera com 5% de CO2, a partir de metodologias e ensaios padronizados, contribuindo para a determinação de potencial terapêutico e possíveis aplicações para a regeneração de tecidos. A avaliação in vitro revelou sinais de citotoxicidade dos extratos, concentração e solvente dependente.


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  • A imensa diversidade de espécies vegetais na fauna e flora brasileira, cada vez mais vem despertando a atenção de pesquisadores em busca de novos estudos no setor. Os potenciais farmacológicos e terapêuticos encontrados nas espécies inspiram a busca por novos produtos à base das plantas. Dessa forma o presente estudo objetivou estudar a família Verbenaceae, selecionando duas espécies da família: Lantana Camara e Lantana Trifolia. Ambas as plantas possuem características fitoterápicas. Assim sendo, optamos por trabalhar com as folhas e caules a fim de analisar a ação in vitro dos respectivos extratos. Através do processo de trituração obtivemos as amostras vegetais para produção de extratos aquosos, etanólicos e metanólicos das duas espécies citadas. Esse processo foi escolhido para permitir que tanto as folhas como os caules apresentem maior superfície, e consequentemente maior interação, quando expostos aos solventes. As amostras trituradas foram mantidas em solvente por 24 horas. Posteriormente a esse processo realizamos a filtragem e congelamento das soluções obtidas. Para os extratos de meio aquoso realizamos o processo de liofilização, a fim de remover a água, enquanto que para os solventes orgânicos (etanol e metanol) realizamos o processo de rotaevaporação, que permite a evaporação destes solventes. Os materiais resultantes deste preparo foram diluídos em tampão fosfato para a obtenção dos extratos a serem usados sem concentrações de 25, 50, 75 e 100 µg/mL. Foram realizados ensaios qualitativos e quantitativos para avaliação da citotoxicidade in vitro dos extratos, e viabilidade celular. Foi utilizada a linhagem Vero, mantida com meio HAM-F10 suplementado com soro fetal bovino, em temperatura de 37ºC, e em atmosfera com 5% de CO2, a partir de metodologias e ensaios padronizados, contribuindo para a determinação de potencial terapêutico e possíveis aplicações para a regeneração de tecidos. A avaliação in vitro revelou sinais de citotoxicidade dos extratos, concentração e solvente dependente.

4
  • JÉSSICA ANDRADE TRINDADE JACINTO
  • DESENVOLVIMENTO DE STENT POLIMÉRICO BIORREABSORVÍVEL DE RÁPIDA EXPANSÃO POR BALÃO

  • Orientador : SONIA MARIA MALMONGE
  • Data: 06/03/2020

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  • A coarctação de aorta é uma doença cardiovascular congênita que pode levar ao óbito por dificuldades respiratórias e de bombeamento sanguíneo — sendo o caso pediátrico o mais crítico. Um dos tratamentos possíveis utiliza a implantação de stent na região fibrosa da aorta descendente, com possível reimplantação ao longo do tempo. O objetivo deste trabalho foi desenvolver protótipos de stents biorreabsorvíveis de rápida expansão por balão para aplicação em coarctação de aorta. Foi realizada a caracterização do poli(l-ácido láctico) (PLLA) e poli(dl-ácido láctico) (PLDLA) para escolha do material mais adequado ao protótipo, avaliando resultados de TGA, DSC, microscopia ótica e de luz polarizada, MEV e resistência à tração.A geometria do stent foi modelada e simulada utilizando os softwares Abaqus® e MATLAB. O PLLA apresentou melhores propriedades mecânicas e térmicas e foi selecionado para a impressão 3D da geometria obtida. Foi desenvolvido o protocolo de avalição dos protótipos, incluindo ensaio de recuo elástico e de complacência. Os resultados indicam que o stent desenvolvido neste trabalho pode apresentar melhor aplicabilidade clínica do que os disponíveis no mercado atual.


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  • A coarctação de aorta é uma doença cardiovascular congênita que pode levar ao óbito por dificuldades respiratórias e de bombeamento sanguíneo — sendo o caso pediátrico o mais crítico. Um dos tratamentos possíveis utiliza a implantação de stent na região fibrosa da aorta descendente, com possível reimplantação ao longo do tempo. O objetivo deste trabalho foi desenvolver protótipos de stents biorreabsorvíveis de rápida expansão por balão para aplicação em coarctação de aorta. Foi realizada a caracterização do poli(l-ácido láctico) (PLLA) e poli(dl-ácido láctico) (PLDLA) para escolha do material mais adequado ao protótipo, avaliando resultados de TGA, DSC, microscopia ótica e de luz polarizada, MEV e resistência à tração.A geometria do stent foi modelada e simulada utilizando os softwares Abaqus® e MATLAB. O PLLA apresentou melhores propriedades mecânicas e térmicas e foi selecionado para a impressão 3D da geometria obtida. Foi desenvolvido o protocolo de avalição dos protótipos, incluindo ensaio de recuo elástico e de complacência. Os resultados indicam que o stent desenvolvido neste trabalho pode apresentar melhor aplicabilidade clínica do que os disponíveis no mercado atual.

5
  • CAROLINA PARENTE
  • Desenvolvimento de um hidrogel à base de gelatina para uso como arcabouço em engenharia tecidual de miocárdio 

  • Orientador : SONIA MARIA MALMONGE
  • Data: 13/03/2020

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  • A Engenharia Tecidual de Miocárdio (ETM) tem como objetivo fornecer uma alternativa às pessoas acometidas por doenças cardíacas que dependem, essencialmente, de técnicas invasivas e, nem sempre, efetivas no tratamento. As doenças cardíacas representam uma das maiores causas de morte no mundo. A ETM abrange um conjunto de técnicas e conhecimentos para regeneração do músculo cardíaco, empregando materiais naturais ou sintéticos com o uso, ou não, de células. Este trabalho teve como objetivo a escolha da matéria prima à base de colágeno para produção de hidrogéis na forma de filmes, bem como a escolha de um método e um agente reticulante eficientes. Como matéria prima foi utilizado gelatina. Como agente reticulante foi utilizado  (1-cloridrato de etil-3- (3-dimetilaminopropil) carbodiimida) (EDC). Os filmes foram produzidos utilizando como solvente etanol e solução salina tamponada com fosfato (PBS). Para a reticulação com EDC, foram utilizadas as técnicas de reticulação por
    solução e por imersão. Os filmes foram caracterizados para verificação de suas propriedades e reticulação. Foram caracterizados através de microscopia eletrônica de varredura (MEV), Espectroscopia de Infra-vermelho com Transformada de Fourrier (FTIR), capacidade de intumescimento, por calorimetria diferencial de varredura (DSC) e ensaio mecânico. Foi produzida amostra de arcabouço fibroso empregando a técnica de eletrofiação com reticulação por imersão, uma vez que foi comprovado a eficiência da reticulação de filmes por este método.


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  • A Engenharia Tecidual de Miocárdio (ETM) tem como objetivo fornecer uma alternativa às pessoas acometidas por doenças cardíacas que dependem, essencialmente, de técnicas invasivas e, nem sempre, efetivas no tratamento. As doenças cardíacas representam uma das maiores causas de morte no mundo. A ETM abrange um conjunto de técnicas e conhecimentos para regeneração do músculo cardíaco, empregando materiais naturais ou sintéticos com o uso, ou não, de células. Este trabalho teve como objetivo a escolha da matéria prima à base de colágeno para produção de hidrogéis na forma de filmes, bem como a escolha de um método e um agente reticulante eficientes. Como matéria prima foi utilizado gelatina. Como agente reticulante foi utilizado  (1-cloridrato de etil-3- (3-dimetilaminopropil) carbodiimida) (EDC). Os filmes foram produzidos utilizando como solvente etanol e solução salina tamponada com fosfato (PBS). Para a reticulação com EDC, foram utilizadas as técnicas de reticulação por
    solução e por imersão. Os filmes foram caracterizados para verificação de suas propriedades e reticulação. Foram caracterizados através de microscopia eletrônica de varredura (MEV), Espectroscopia de Infra-vermelho com Transformada de Fourrier (FTIR), capacidade de intumescimento, por calorimetria diferencial de varredura (DSC) e ensaio mecânico. Foi produzida amostra de arcabouço fibroso empregando a técnica de eletrofiação com reticulação por imersão, uma vez que foi comprovado a eficiência da reticulação de filmes por este método.

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  • DANIEL MARTINS ALVES
  • INTERFACE PARA AVALIAÇÃO DA CONECTIVIDADE FUNCIONAL DINÂMICA EM TEMPO DE EXECUÇÃO UTILIZANDO MÉTRICAS DE GRAFOS

  • Orientador : DIOGO COUTINHO SORIANO
  • Data: 14/05/2020

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  • A teoria dos grafos vem sendo extensivamente utilizada para descrever a relação entre objetos ou elementos em diferentes contextos. Recentemente, estratégias que transformam séries temporais em grafos atraíram atenção de pesquisadores, principalmente pela possibilidade de caracterizar processos (e.g. estados fisiológicos) por meio de suas medidas clássicas (grau, centralidade de autovetor, etc). A neurociência destaca-se entre os principais nichos de aplicação, dado que as interações das regiões corticais na distribuição espaço-temporal das atividades cerebrais pode ser representada por um grafo, sendo o estudo do conectoma a chave para funcionalmente tentar compreender diversas patologias cerebrais. Entre os tipos de conectividade cerebral, a conectividade funcional dinâmica destaca-se por fornecer informações relevantes sobre o curso temporal das medidas de grafos obtidas da similaridade estatística observada entre diferentes regiões, ganhando particular importância no desenvolvimento de sistemas BCI (interface cérebro-máquina, do inglês, brain-computer interface), onde aspectos dinâmicos da atividade cerebral são utilizados para controlar dispositivos externos em tempo de execução. Tendo isso por motivação, o objetivo deste trabalho é representar graficamente a conectividade funcional dinâmica em tempo de execução através de grafos variantes no tempo visando analisar padrões de EEG coletados no contexto de sistemas BCI durante a execução motora. Para atingir esses objetivos foi desenvolvido um serviço web na tecnologia Node.js, que captura os sinais de EEG vindos do headset do OpenBCI, uma plataforma de baixo custo para amplificação de biopotenciais, e os disponibiliza em uma rede de computadores. Também foi criada uma interface na linguagem Java utilizando a ferramenta GraphStream, a qual transforma os sinais de EEG advindos do OpenBCI em grafos, de acordo com diversos parâmetros de construção, que podem ser atualizados em tempo de execução.


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  • A teoria dos grafos vem sendo extensivamente utilizada para descrever a relação entre objetos ou elementos em diferentes contextos. Recentemente, estratégias que transformam séries temporais em grafos atraíram atenção de pesquisadores, principalmente pela possibilidade de caracterizar processos (e.g. estados fisiológicos) por meio de suas medidas clássicas (grau, centralidade de autovetor, etc). A neurociência destaca-se entre os principais nichos de aplicação, dado que as interações das regiões corticais na distribuição espaço-temporal das atividades cerebrais pode ser representada por um grafo, sendo o estudo do conectoma a chave para funcionalmente tentar compreender diversas patologias cerebrais. Entre os tipos de conectividade cerebral, a conectividade funcional dinâmica destaca-se por fornecer informações relevantes sobre o curso temporal das medidas de grafos obtidas da similaridade estatística observada entre diferentes regiões, ganhando particular importância no desenvolvimento de sistemas BCI (interface cérebro-máquina, do inglês, brain-computer interface), onde aspectos dinâmicos da atividade cerebral são utilizados para controlar dispositivos externos em tempo de execução. Tendo isso por motivação, o objetivo deste trabalho é representar graficamente a conectividade funcional dinâmica em tempo de execução através de grafos variantes no tempo visando analisar padrões de EEG coletados no contexto de sistemas BCI durante a execução motora. Para atingir esses objetivos foi desenvolvido um serviço web na tecnologia Node.js, que captura os sinais de EEG vindos do headset do OpenBCI, uma plataforma de baixo custo para amplificação de biopotenciais, e os disponibiliza em uma rede de computadores. Também foi criada uma interface na linguagem Java utilizando a ferramenta GraphStream, a qual transforma os sinais de EEG advindos do OpenBCI em grafos, de acordo com diversos parâmetros de construção, que podem ser atualizados em tempo de execução.

7
  • VICTOR GONÇALVES MARQUES
  • Characterization of atrial fibrillation in body surface potential mapping systems: a clinical-computational study

  • Orientador : JOAO LOURES SALINET JUNIOR
  • Data: 15/05/2020

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  • Introduction: Atrial fibrillation (AF) is the sustained cardiac arrhythmia most common in clinical practice, affecting between 1 and 2% of the world population. In the last decades, basic and clinical research has made great progress in improving the diagnosis and treatment of AF, and its mechanism has been gradually elucidated, but not fully understood. Invasive electrophysiological studies are the most straightforward approach to identifying regions maintaining AF. However, this strategy is technically complex, demanding a large amount of time, resources and with risks for the patients, motivating the development of non-invasive methods, such as body surface potential mapping (BSPM) and electrocardiographic imaging (ECGi). Among these techniques, BSPM is the simplest approach, demanding relatively simple hardware and software to analyse the signals, and yielding relevant clinical results, which can be of use both in early diagnosis and follow-up, being an important auxiliary tool.


    Objective: The main objective of this study is to propose a robust approach for frequency analysis in AF BSPM signals allowing the development of more realistic maps related to the AF pathophysiology and automatically classify this arrhythmia noninvasively to closely related supraventricular atrial arrhythmias (atrial tachycardia - AT, atrial flutter – AFL).


    Methods: in this study 567 BSPM leads from realistic 3D computer model of atria arrhythmias (4 ectopic activity - AT, 4 macro-reentrant mechanism - AFL and 11 functional reentry – AF) and 67 BSPM leads from 12 AF patients (9 paroxysmal and 3 persistent) were considered for analysis. The analysis consisted of generating 3D maps of dominant frequency (DF), phase and singularity points. DF maps of the atrial driving frequencies were estimated non-invasively by combining activation detection and DF in Welch periodograms, with a spatial mask to avoid harmonics, and compared with a proposed developed wavelet transform-based method. The robustness of proposed method was tested in different protocols (increasing levels of noise and harmonics presence). Phase maps were obtained applying Hilbert transform on signals filtered around the driver frequency (±1Hz) and the spatiotemporal distribution of phase singularity points (SPs) was analyzed using histograms (heatmaps) and connecting SPs along time (filaments). The impact of reducing the number of leads to realistic clinical scenario set of electrodes (252 to 16) was quantified using similarity measures and statistical tests. Three classifiers (least squares, k-nearest neighbors and random forests) were applied to distinguish automatically the arrhythmias (AT, AFL and AF) based on features extracted from frequency and phase analyses.


    Results: analysis of BSPM signals undergoing AF showed that the wavelet-based proposed method outperformed the worldwide Welch approach both in models (correct HDF detection 81.82% vs 45.45%, respectively) and patients (75.00% vs 66.67%). The method was more robust to white Gaussian noise and harmonics and presented more consistent results in lead layouts with low spatial resolution (64 and 32 leads). Moreover, frequency and phase analyses revealed distinct behaviour between AF and other two arrhythmias (AT and AFL). Driver mechanism frequencies were estimated with the highest DF on the torso ignoring 6% of the highest DF values to avoid small harmonic regions, resulting in errors of 12.5 ± 4.8%, 5.21 ± 6.25%, and 9.94 ± 7.16% for AT, AFL and AF, respectively. These frequencies were reflected in a smaller portion of the torso for AF than AT or AFL (p<0.05), having a spatial correlation to the atrial position of the arrhythmic drivers. Filament durations were shorter in AF (p<0.05), followed by AT and AFL. Average rotation frequency from the filaments was similar to the estimated driver frequency. SP clusters in heatmaps were smaller in AFL than AF but had higher density (p<0.01); AT presented intermediate values (p>0.05). No significant differences were found in features extracted from frequency or phase analyses along the different leads’ layouts (252 to 16 leads), despite a loss in sensitivity and precision in SP detection. These features resulted in a automatic classification between AF, AFL and AT with a balanced accuracy of 87.94% using a random forest classifier (40 trees, depth 2).
    Conclusion: through a pipeline of signal processing techniques, AF characteristics estimation were improved and more related with the AF pathophysiology. Frequency and phase domains showed intrinsic personalized characteristics across the AT, AFL and AF. The behavior of the arrhythmias could be detected even with low spatial resolution BSPM layouts and were enough for distinguishing automatically the different mechanisms.


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  • Introduction: Atrial fibrillation (AF) is the sustained cardiac arrhythmia most common in clinical practice, affecting between 1 and 2% of the world population. In the last decades, basic and clinical research has made great progress in improving the diagnosis and treatment of AF, and its mechanism has been gradually elucidated, but not fully understood. Invasive electrophysiological studies are the most straightforward approach to identifying regions maintaining AF. However, this strategy is technically complex, demanding a large amount of time, resources and with risks for the patients, motivating the development of non-invasive methods, such as body surface potential mapping (BSPM) and electrocardiographic imaging (ECGi). Among these techniques, BSPM is the simplest approach, demanding relatively simple hardware and software to analyse the signals, and yielding relevant clinical results, which can be of use both in early diagnosis and follow-up, being an important auxiliary tool.


    Objective: The main objective of this study is to propose a robust approach for frequency analysis in AF BSPM signals allowing the development of more realistic maps related to the AF pathophysiology and automatically classify this arrhythmia noninvasively to closely related supraventricular atrial arrhythmias (atrial tachycardia - AT, atrial flutter – AFL).


    Methods: in this study 567 BSPM leads from realistic 3D computer model of atria arrhythmias (4 ectopic activity - AT, 4 macro-reentrant mechanism - AFL and 11 functional reentry – AF) and 67 BSPM leads from 12 AF patients (9 paroxysmal and 3 persistent) were considered for analysis. The analysis consisted of generating 3D maps of dominant frequency (DF), phase and singularity points. DF maps of the atrial driving frequencies were estimated non-invasively by combining activation detection and DF in Welch periodograms, with a spatial mask to avoid harmonics, and compared with a proposed developed wavelet transform-based method. The robustness of proposed method was tested in different protocols (increasing levels of noise and harmonics presence). Phase maps were obtained applying Hilbert transform on signals filtered around the driver frequency (±1Hz) and the spatiotemporal distribution of phase singularity points (SPs) was analyzed using histograms (heatmaps) and connecting SPs along time (filaments). The impact of reducing the number of leads to realistic clinical scenario set of electrodes (252 to 16) was quantified using similarity measures and statistical tests. Three classifiers (least squares, k-nearest neighbors and random forests) were applied to distinguish automatically the arrhythmias (AT, AFL and AF) based on features extracted from frequency and phase analyses.


    Results: analysis of BSPM signals undergoing AF showed that the wavelet-based proposed method outperformed the worldwide Welch approach both in models (correct HDF detection 81.82% vs 45.45%, respectively) and patients (75.00% vs 66.67%). The method was more robust to white Gaussian noise and harmonics and presented more consistent results in lead layouts with low spatial resolution (64 and 32 leads). Moreover, frequency and phase analyses revealed distinct behaviour between AF and other two arrhythmias (AT and AFL). Driver mechanism frequencies were estimated with the highest DF on the torso ignoring 6% of the highest DF values to avoid small harmonic regions, resulting in errors of 12.5 ± 4.8%, 5.21 ± 6.25%, and 9.94 ± 7.16% for AT, AFL and AF, respectively. These frequencies were reflected in a smaller portion of the torso for AF than AT or AFL (p<0.05), having a spatial correlation to the atrial position of the arrhythmic drivers. Filament durations were shorter in AF (p<0.05), followed by AT and AFL. Average rotation frequency from the filaments was similar to the estimated driver frequency. SP clusters in heatmaps were smaller in AFL than AF but had higher density (p<0.01); AT presented intermediate values (p>0.05). No significant differences were found in features extracted from frequency or phase analyses along the different leads’ layouts (252 to 16 leads), despite a loss in sensitivity and precision in SP detection. These features resulted in a automatic classification between AF, AFL and AT with a balanced accuracy of 87.94% using a random forest classifier (40 trees, depth 2).
    Conclusion: through a pipeline of signal processing techniques, AF characteristics estimation were improved and more related with the AF pathophysiology. Frequency and phase domains showed intrinsic personalized characteristics across the AT, AFL and AF. The behavior of the arrhythmias could be detected even with low spatial resolution BSPM layouts and were enough for distinguishing automatically the different mechanisms.

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  • LEONARDO ALVES FERREIRA
  • Construção de um atlas anatômico para a Tomografia de Impedância Elétrica na avaliação de Acidentes Vasculares Cerebrais

  • Orientador : FERNANDO SILVA DE MOURA
  • Data: 27/11/2020

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  • A tomografia de impedância elétrica (TIE) tem atraído o interesse de pesquisadores da área médica por conta das vantagens que apresenta em relação a outras técnicas de imagem, como o seu custo mais baixo, sua portabilidade e a ausência de danos associados ao seu uso. Essas características poderiam ser benéficas, por exemplo, para o diagnóstico e diferenciação de acidentes vasculares cerebrais (AVC), possibilitando a administração do tratamento adequado de forma mais rápida do que o que ocorre atualmente. No entanto, no caso da cabeça, avanços ainda são necessários para que se possa obter resultados com qualidade suficiente para o uso clínico. Neste trabalho, foi objetivado o cálculo e a avaliação de um atlas anatômico 3D da cabeça humana para ser utilizado no método de regularização do algoritmo de reconstrução de imagens da TIE. Para calcular o atlas, 50 imagens de ressonância magnética da cabeça de pessoas saudáveis foram normalizadas, segmentadas e convertidas em imagens de resistividade. O efeito da sua utilização foi avaliado por meio de simulações computacionais utilizando modelos da cabeça humana com a ocorrência de AVC isquêmico e hemorrágico. Os resultados obtidos mostraram que, nos dois tipos de AVC simulados, o uso do atlas resultou em imagens com um erro menor, sendo portanto uma evidência inicial de que a sua utilização pode levar à obtenção de imagens de TIE da cabeça de melhor qualidade.



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  • A tomografia de impedância elétrica (TIE) tem atraído o interesse de pesquisadores da área médica por conta das vantagens que apresenta em relação a outras técnicas de imagem, como o seu custo mais baixo, sua portabilidade e a ausência de danos associados ao seu uso. Essas características poderiam ser benéficas, por exemplo, para o diagnóstico e diferenciação de acidentes vasculares cerebrais (AVC), possibilitando a administração do tratamento adequado de forma mais rápida do que o que ocorre atualmente. No entanto, no caso da cabeça, avanços ainda são necessários para que se possa obter resultados com qualidade suficiente para o uso clínico. Neste trabalho, foi objetivado o cálculo e a avaliação de um atlas anatômico 3D da cabeça humana para ser utilizado no método de regularização do algoritmo de reconstrução de imagens da TIE. Para calcular o atlas, 50 imagens de ressonância magnética da cabeça de pessoas saudáveis foram normalizadas, segmentadas e convertidas em imagens de resistividade. O efeito da sua utilização foi avaliado por meio de simulações computacionais utilizando modelos da cabeça humana com a ocorrência de AVC isquêmico e hemorrágico. Os resultados obtidos mostraram que, nos dois tipos de AVC simulados, o uso do atlas resultou em imagens com um erro menor, sendo portanto uma evidência inicial de que a sua utilização pode levar à obtenção de imagens de TIE da cabeça de melhor qualidade.


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  • JIMENA GABRIELA SILES PAREDES
  • A robust conduction velocity pipeline method for guiding evaluation of the electrophysiological effect due to radiofrequency catheter ablation: outcomes from an isolated mice atria model

  • Orientador : JOAO LOURES SALINET JUNIOR
  • Data: 03/12/2020

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  • Introduction: atrial fibrillation (AF) is the most common sustained cardiac arrhythmia in clinical practice, affecting 1-2% of the general population. The treatment of AF by antiarrhythmic drugs are of limited effectiveness, and radiofrequency catheter ablation (RFA) is the most effective treatment to terminate and prevent AF recurrence. AF non-termination or its recurrence, after RFA, can occur when the cauterized atrium tissue still conductive, or with its conduction's recovery. Different parameters during the RFA procedure influence durable electrical inactivity of the cells (tissue thickness, electrode-tissue interface temperature, electrode size, electrode-tissue contact pressure, and duration of RFA delivery). Through an experimental isolated mice atria model, different RFA times were performed, and a robust pipeline method for conduction velocity (CV) estimation is proposed to evaluate the RFA electrophysiological effects and lesion size on the atria tissue.

    Methods: the electrical activity of the isolated right atrium of rats (n=2), under different RFA strategies on the epicardium (0.5, 1.5, 2, 2.5, 3, 4 s) applied in the center area was acquired in the endocardium through an Optical Mapping system (OM). Sequences of fluorescence images were acquired at a resolution of 82 x 82 pixels, at 868 Hz. Optical action potentials (OAPs) were filtered with an adaptive 3-D Gaussian low-pass filter. The robustness of local activation detection (LAT) under different RFA times delivery was evaluated with a proposed post-processing pipeline and two distinct LAT detection techniques (first derivative and 50% criteria). Then, 2D surface isochronous maps are calculated to allow estimation of CV, by a proposed method called a Circle Method (CM), allowing identification of the wavefront propagation direction, velocity of propagation, and estimation of the ablated lesion area. Action Potential Duration (APD30, 50, and 90), Dominant Frequency (DF), and Organization Index (OI) were calculated and compared between three distinct areas of the wavefront propagation (earliest activated, most delayed, and inside the ablated area). Moreover, the time and frequency metrics, calculated from electrograms acquired simultaneously in the epicardium are compared with those obtained in the respective endocardium optical recordings.

    Results: post-processing improves signal-to-noise ratio enhancing LAT detection. After post-processing filters, we can see lower ∆LAT values, especially after 2.5 s of RFA, and the 50% criteria were the method with less difference, variations, and closer to the pattern (results outside the RFA area). Then, 2D surface isochronous maps are calculated based on 50% criteria and CV estimated with the proposed CM. In the ablated area, the CV decreases as the radius chosen for the circle is closer to the central point.  Lower values of CV were found in the ablated area, decreasing from 90 to 40 cm/s, highlighting the electrical inactive areas, and consequently the RFA lesion. The morphology of the optical and electrical signals with prolonged ablation time was altered as the ablation time increased. The APD90, especially in the ablated area, changes from 57 to 117 ms.  DF and OI decreased with the increase of the ablation time and resulted in fragmented electrograms.

    Conclusion: for low levels of signal-to-noise ratio and inside the ablated areas, the 50% criteria method should be used. The proposed CM allowed robust estimation of wavefront direction, CV, and RFA lesion size. Atria electrophysiological modifications induced by the ablation were seen in traditional metrics calculated from both electrical and optical recordings.


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  • Introduction: atrial fibrillation (AF) is the most common sustained cardiac arrhythmia in clinical practice, affecting 1-2% of the general population. The treatment of AF by antiarrhythmic drugs are of limited effectiveness, and radiofrequency catheter ablation (RFA) is the most effective treatment to terminate and prevent AF recurrence. AF non-termination or its recurrence, after RFA, can occur when the cauterized atrium tissue still conductive, or with its conduction's recovery. Different parameters during the RFA procedure influence durable electrical inactivity of the cells (tissue thickness, electrode-tissue interface temperature, electrode size, electrode-tissue contact pressure, and duration of RFA delivery). Through an experimental isolated mice atria model, different RFA times were performed, and a robust pipeline method for conduction velocity (CV) estimation is proposed to evaluate the RFA electrophysiological effects and lesion size on the atria tissue.

    Methods: the electrical activity of the isolated right atrium of rats (n=2), under different RFA strategies on the epicardium (0.5, 1.5, 2, 2.5, 3, 4 s) applied in the center area was acquired in the endocardium through an Optical Mapping system (OM). Sequences of fluorescence images were acquired at a resolution of 82 x 82 pixels, at 868 Hz. Optical action potentials (OAPs) were filtered with an adaptive 3-D Gaussian low-pass filter. The robustness of local activation detection (LAT) under different RFA times delivery was evaluated with a proposed post-processing pipeline and two distinct LAT detection techniques (first derivative and 50% criteria). Then, 2D surface isochronous maps are calculated to allow estimation of CV, by a proposed method called a Circle Method (CM), allowing identification of the wavefront propagation direction, velocity of propagation, and estimation of the ablated lesion area. Action Potential Duration (APD30, 50, and 90), Dominant Frequency (DF), and Organization Index (OI) were calculated and compared between three distinct areas of the wavefront propagation (earliest activated, most delayed, and inside the ablated area). Moreover, the time and frequency metrics, calculated from electrograms acquired simultaneously in the epicardium are compared with those obtained in the respective endocardium optical recordings.

    Results: post-processing improves signal-to-noise ratio enhancing LAT detection. After post-processing filters, we can see lower ∆LAT values, especially after 2.5 s of RFA, and the 50% criteria were the method with less difference, variations, and closer to the pattern (results outside the RFA area). Then, 2D surface isochronous maps are calculated based on 50% criteria and CV estimated with the proposed CM. In the ablated area, the CV decreases as the radius chosen for the circle is closer to the central point.  Lower values of CV were found in the ablated area, decreasing from 90 to 40 cm/s, highlighting the electrical inactive areas, and consequently the RFA lesion. The morphology of the optical and electrical signals with prolonged ablation time was altered as the ablation time increased. The APD90, especially in the ablated area, changes from 57 to 117 ms.  DF and OI decreased with the increase of the ablation time and resulted in fragmented electrograms.

    Conclusion: for low levels of signal-to-noise ratio and inside the ablated areas, the 50% criteria method should be used. The proposed CM allowed robust estimation of wavefront direction, CV, and RFA lesion size. Atria electrophysiological modifications induced by the ablation were seen in traditional metrics calculated from both electrical and optical recordings.

2019
Dissertações
1
  • DESIRÉE CAMARA MIRALDO
  • Open dataset and algorithm based on linear multiple regression for gait-event estimation with inertial sensors

  • Orientador : MARCOS DUARTE
  • Data: 04/02/2019

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2
  • TATIANE ESTEVES WATANABE
  • Obtenção e caracterização de filme de colágeno para recobrimento de biomateriais

  • Orientador : CHRISTIANE RIBEIRO
  • Data: 12/02/2019

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3
  • CARLA FAUSTINO FUZARO
  • ESTUDO DE LASERTERAPIAS SOBRE A SUPERFÍCIE DE IMPLANTES DENTÁRIOS DE TITÂNIO E SUA INFLUÊNCIA NA ADESÃO CELULAR

  • Orientador : PATRICIA APARECIDA DA ANA
  • Data: 12/03/2019

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4
  • ALEX CAVALCANTE DE FIGUEIREDO
  • Projeto de palmilhas para pés diabéticos utilizando o método de otimização topológica

  • Orientador : REGINALDO KISHO FUKUCHI
  • Data: 16/05/2019

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5
  • ALESSANDRA FORGATTI HELL
  • Obtenção e caracterização de arcabouços fibrosos de poli(L-co-D, L ácido láctico) (PLDLA) empregando a técnica de Fiação por Sopro em Solução para aplicação na Engenharia Tecidual

  • Orientador : SONIA MARIA MALMONGE
  • Data: 02/08/2019

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  • Foram obtidos e caracterizados arcabouços fibrosos de poli(L-co-D, L ácido láctico) (PLDLA) empregando a técnica de fiação por sopro em solução (FSS) para serem aplicados na Engenharia Tecidual (ET). Foi desenvolvido um bico e montado um sistema de FSS. Com o intuito de verificar o desempenho e reprodutibilidade do sistema e do bico propostos e avaliar a influência dos parâmetros do processo (vazão, pressão e distância do bico ao coletor) na morfologia dos arcabouços foi desenhado um planejamento experimental fatorial. O bico e o sistema foram testados sendo possível a obtenção de fibras poliméricas. Através da análise das imagens das amostras dos experimentos obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) verificou-se a reprodutibilidade do sistema. Os arcabouços de PLDLA apresentaram regiões com formação de fibras e regiões de filme polimérico que foram quantificadas através de processamento de imagens de MEV com auxílio do software ImageJ. A partir da avaliação do resultado do planejamento experimental verificou-se que apenas a distância do bico ao coletor é um fator importante para a área de fibras formadas. Baseado nos resultados, foi possível otimizar os parâmetros do sistema e a concentração da solução. Arcabouços de PLDLA em diferentes rotações do coletor foram obtidos e caracterizados quanto a morfologia e comportamento mecânico. 


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  • Foram obtidos e caracterizados arcabouços fibrosos de poli(L-co-D, L ácido láctico) (PLDLA) empregando a técnica de fiação por sopro em solução (FSS) para serem aplicados na Engenharia Tecidual (ET). Foi desenvolvido um bico e montado um sistema de FSS. Com o intuito de verificar o desempenho e reprodutibilidade do sistema e do bico propostos e avaliar a influência dos parâmetros do processo (vazão, pressão e distância do bico ao coletor) na morfologia dos arcabouços foi desenhado um planejamento experimental fatorial. O bico e o sistema foram testados sendo possível a obtenção de fibras poliméricas. Através da análise das imagens das amostras dos experimentos obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) verificou-se a reprodutibilidade do sistema. Os arcabouços de PLDLA apresentaram regiões com formação de fibras e regiões de filme polimérico que foram quantificadas através de processamento de imagens de MEV com auxílio do software ImageJ. A partir da avaliação do resultado do planejamento experimental verificou-se que apenas a distância do bico ao coletor é um fator importante para a área de fibras formadas. Baseado nos resultados, foi possível otimizar os parâmetros do sistema e a concentração da solução. Arcabouços de PLDLA em diferentes rotações do coletor foram obtidos e caracterizados quanto a morfologia e comportamento mecânico. 

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  • ROBERTO GUTIERREZ BERALDO
  • Desenvolvimento de um modelo dinâmico da circulação cerebral para tomografia por impedância elétrica

  • Orientador : FERNANDO SILVA DE MOURA
  • Data: 13/09/2019

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  • A monitoração contínua da hemodinâmica encefálica é importante para que alterações do fluxo sanguíneo cerebral sejam rapidamente detectadas, agilizando a tomada de decisão do médico no tratamento do paciente. Este trabalho parte da hipótese de que as mudanças de resistividade na cabeça podem ser detectadas pela Tomografia por Impedância Elétrica, seja a característica pulsátil do sangue nas artérias ou por condições patológicas como a presença de uma região isquêmica ou de uma região hemorrágica no cérebro. Foi desenvolvido um modelo dinâmico numérico da circulação cerebral capaz de retratar as variações de resistividades nas artérias dentro de um ciclo cardíaco. Esse modelo foi utilizado como informação a priori em algoritmos de geração de imagens para indivíduos saudáveis, isquêmicos e hemorrágicos, sendo possível diferenciar cada caso.


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  • A monitoração contínua da hemodinâmica encefálica é importante para que alterações do fluxo sanguíneo cerebral sejam rapidamente detectadas, agilizando a tomada de decisão do médico no tratamento do paciente. Este trabalho parte da hipótese de que as mudanças de resistividade na cabeça podem ser detectadas pela Tomografia por Impedância Elétrica, seja a característica pulsátil do sangue nas artérias ou por condições patológicas como a presença de uma região isquêmica ou de uma região hemorrágica no cérebro. Foi desenvolvido um modelo dinâmico numérico da circulação cerebral capaz de retratar as variações de resistividades nas artérias dentro de um ciclo cardíaco. Esse modelo foi utilizado como informação a priori em algoritmos de geração de imagens para indivíduos saudáveis, isquêmicos e hemorrágicos, sendo possível diferenciar cada caso.

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  • DANIELA CASIMIRO DE FIGUEREDO
  • EFEITOS DA ASSOCIAÇÃO DO BIOSILICATO® E LASER EM ALTA INTENSIDADE NA PARALISAÇÃO DA CÁRIE DE RADIAÇÃO

  • Orientador : JULIANA KELMY MACARIO BARBOZA DAGUANO
  • Data: 26/09/2019

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  • A cárie de radiação é um dos efeitos secundários tardios mais prejudiciais aos pacientes submetidos à radioterapia na região da cabeça e pescoço. Caracteriza-se por ser indolor, rampante e acometer regiões do dente que são mais resistentes à ação de bactérias, como as margens cervicais. O tratamento desta patologia pode ser desafiador devido aos riscos de infecções oportunistas e de desenvolvimento de osteorradionecrose aos quais os pacientes oncológicos estão sujeitos. Assim, é necessário o desenvolvimento de procedimentos minimamente invasivos para o manejo deste tipo de cárie. Neste sentido, a associação de cerâmicas bioativas, que promovem a remineralização de tecidos ósseos, como o Biosilicato®, com lasers em alta intensidade, como o Nd:YAG (l= 1064 nm), surge como uma alternativa viável para a paralisação da progressão de cárie de radiação em dentina radicular. Para atingir este objetivo, este estudo foi dividido em três fases experimentais. Na Fase 1, os efeitos da radiação ionizante sobre blocos de dentina bovina foram avaliados por meio da técnica de reflexão atenuada da espectroscopia de absorção no infravermelho por transformada de Fourier (ATR-FTIR), tomografia por coerência óptica (OCT), microdureza Knoop e por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Na Fase 2, por sua vez, induziram-se artificialmente lesões incipientes de cárie sobre os mesmos blocos de dentina e, novamente, estes foram caracterizados por ATR-FTIR e OCT. Na Fase 3, por fim, realizaram-se testes para a escolha dos parâmetros mais seguros e viáveis para a irradiação com laser de Nd:YAG (l= 1064 nm) por meio da difração de raios-X (DRX), o monitoramento de temperatura intrapulpar e a análise morfológica das amostras irradiadas de dentina por MEV. Os resultados da Fase 1 parecem indicar que a radioterapia promove alterações no arranjo conformacional das matrizes orgânica e inorgânica da dentina radicular. Tais alterações influenciam as propriedades ópticas e mecânicas da dentina. Os resultados parciais da Fase 2 corroboram que houve a indução artificial de lesões de cárie. E, por fim, os resultados da Fase 3 demonstram que o laser de Nd:YAG (l= 1064 nm) configurado com taxa de repetição de 10 Hz, largura temporal dos pulsos de 5 ns, diâmetro ajustado do feixe de 5000 µm e energia por pulso de 280 mJ (delay L-Q 220 µs) é seguro para aplicação clínica. 


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  • A cárie de radiação é um dos efeitos secundários tardios mais prejudiciais aos pacientes submetidos à radioterapia na região da cabeça e pescoço. Caracteriza-se por ser indolor, rampante e acometer regiões do dente que são mais resistentes à ação de bactérias, como as margens cervicais. O tratamento desta patologia pode ser desafiador devido aos riscos de infecções oportunistas e de desenvolvimento de osteorradionecrose aos quais os pacientes oncológicos estão sujeitos. Assim, é necessário o desenvolvimento de procedimentos minimamente invasivos para o manejo deste tipo de cárie. Neste sentido, a associação de cerâmicas bioativas, que promovem a remineralização de tecidos ósseos, como o Biosilicato®, com lasers em alta intensidade, como o Nd:YAG (l= 1064 nm), surge como uma alternativa viável para a paralisação da progressão de cárie de radiação em dentina radicular. Para atingir este objetivo, este estudo foi dividido em três fases experimentais. Na Fase 1, os efeitos da radiação ionizante sobre blocos de dentina bovina foram avaliados por meio da técnica de reflexão atenuada da espectroscopia de absorção no infravermelho por transformada de Fourier (ATR-FTIR), tomografia por coerência óptica (OCT), microdureza Knoop e por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Na Fase 2, por sua vez, induziram-se artificialmente lesões incipientes de cárie sobre os mesmos blocos de dentina e, novamente, estes foram caracterizados por ATR-FTIR e OCT. Na Fase 3, por fim, realizaram-se testes para a escolha dos parâmetros mais seguros e viáveis para a irradiação com laser de Nd:YAG (l= 1064 nm) por meio da difração de raios-X (DRX), o monitoramento de temperatura intrapulpar e a análise morfológica das amostras irradiadas de dentina por MEV. Os resultados da Fase 1 parecem indicar que a radioterapia promove alterações no arranjo conformacional das matrizes orgânica e inorgânica da dentina radicular. Tais alterações influenciam as propriedades ópticas e mecânicas da dentina. Os resultados parciais da Fase 2 corroboram que houve a indução artificial de lesões de cárie. E, por fim, os resultados da Fase 3 demonstram que o laser de Nd:YAG (l= 1064 nm) configurado com taxa de repetição de 10 Hz, largura temporal dos pulsos de 5 ns, diâmetro ajustado do feixe de 5000 µm e energia por pulso de 280 mJ (delay L-Q 220 µs) é seguro para aplicação clínica. 

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  • MARCELO FERREIRA ROMEU
  • Avaliação da inativação de Candida albicans por terapia fotodinâmica mediada pelo azul de metileno associada ao fluconazol

  • Orientador : ILKA TIEMY KATO PRATES
  • Data: 19/11/2019

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  • A Terapia Fotodinâmica antimicrobiana (aPDT) é uma modalidade terapêutica alternativa no tratamento de doenças infecciosas, tradicionalmente tratadas com fármacos que eventualmente desenvolve mecanismos de resistência em microorganismos. Através de um fotossensibilizador e uma fonte de luz, a terapia fotodinâmica produz espécies reativas de oxigênio que oxidam organelas, levando a morte celular. Candida albicans é um fungo que pode ser letal quando desenvolve resistência ao fármaco fluconazol, composto comumente empregado no combate desse microrganismo. No entanto, há diversos estudos que demonstram ótimos resultados no tratamento de infecções causadas por Candida albicans através da terapia fotodinâmica utilizando o azul de metileno como fotossensibilizador e um fonte de luz com λ=660nm. Atualmente, há pesquisas baseadas na associação entre modalidades terapêuticas, com o objetivo de minimizar efeitos colaterais no pacientes acometidos por determinadas doenças. Este trabalho visou estudar as alterações na inativação celular de C. albicans quando da prévia administração de fluconazol e posterior aplicação de aPDT associado ao fotossensibilizador azul de metileno, com o objetivo de estudar os efeitos na proliferação deste fungo por meio da associação destas duas terapias de tratamento de infecções fúngicas.


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  • A Terapia Fotodinâmica antimicrobiana (aPDT) é uma modalidade terapêutica alternativa no tratamento de doenças infecciosas, tradicionalmente tratadas com fármacos que eventualmente desenvolve mecanismos de resistência em microorganismos. Através de um fotossensibilizador e uma fonte de luz, a terapia fotodinâmica produz espécies reativas de oxigênio que oxidam organelas, levando a morte celular. Candida albicans é um fungo que pode ser letal quando desenvolve resistência ao fármaco fluconazol, composto comumente empregado no combate desse microrganismo. No entanto, há diversos estudos que demonstram ótimos resultados no tratamento de infecções causadas por Candida albicans através da terapia fotodinâmica utilizando o azul de metileno como fotossensibilizador e um fonte de luz com λ=660nm. Atualmente, há pesquisas baseadas na associação entre modalidades terapêuticas, com o objetivo de minimizar efeitos colaterais no pacientes acometidos por determinadas doenças. Este trabalho visou estudar as alterações na inativação celular de C. albicans quando da prévia administração de fluconazol e posterior aplicação de aPDT associado ao fotossensibilizador azul de metileno, com o objetivo de estudar os efeitos na proliferação deste fungo por meio da associação destas duas terapias de tratamento de infecções fúngicas.

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  • DAVI SOUZA SANTOS NAGAZAWA
  • PROPOSTA E IMPLEMENTAÇÃO DE UMA PLATAFORMA PARA ESCANEAMENTO, MODELAGEM E CONFECÇÃO DE PRÓTESE DE ANTEBRAÇO

  • Orientador : DIOGO COUTINHO SORIANO
  • Data: 12/12/2019

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  • Esta dissertação de mestrado tem por objetivo propor e implementar uma plataforma
    de escaneamento, tratamento/modelagem 3D e impressão 3D voltados à confecção de
    próteses de antebraço para amputados transradiais unilaterais. A proposta se justifica,
    sobretudo, pelos recentes avanços na prototipagem 3D e pela disponibilização de diferentes
    modelos de próteses mioelétrica de mão em plataformas abertas, os quais, no entanto, são
    subutilizados devido a carência de um acoplamento customizado ao coto. Neste sentido, esta
    dissertação propõem uma abordagem integrativa de diversos dispositivos/softwares
    comercialmente disponíveis para prover uma prótese de antebraço leve, barata e ergonômica,
    construída a partir das medidas do próprio usuário e passível de integração com próteses
    mioelétrica de mão. Para tanto, o sensor de movimento desenvolvido pela Microsoft®,
    denominado Kinect® foi utilizado para o escaneamento do coto e do antebraço do paciente,
    seguido do tratamento do objeto e geração de malha 3D por meio do software Skanect®. De
    posse desta malha do coto e antebraço, em formato STL, ajustes de tamanho de malha foram
    realizados pelo software Meshmixer e a conversão de formato STL para SAT foi realizada em
    Matlab®. O arquivo gerado permitiu o tratamento da geometria de membros superiores
    escaneados em formato sólido utilizando software Solid Edge®. Neste ambiente foi possível
    fazer a modelagem da prótese por meio de cortes, adição ou retirada de material, ajustes de
    comprimento e diâmetro para o encaixe harmonioso da mesma com o coto do usuário. Após o
    processo de modelagem, o arquivo gerado foi novamente convertido para formato STL,
    seguindo para a confecção em impressoras de filamento fundido. Os resultados alcançados
    foram a implementação de uma plataforma para escaneamento e a criação de um método para
    replicar a forma e o tamanho do braço amputado, com o objetivo de minimizar, dentre muitos
    os impactos causados devido à perda do membro, a mudança acentuada na aparência do
    indivíduo. O estudo e projeto piloto desta técnica demostrou que é possível a recriação do
    membro amputado e que que quando comparado aos custos de próteses de alta tecnologia, é
    um método é viável que pode tornar as próteses mais acessíveis para indivíduos carentes.


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  • Esta dissertação de mestrado tem por objetivo propor e implementar uma plataforma
    de escaneamento, tratamento/modelagem 3D e impressão 3D voltados à confecção de
    próteses de antebraço para amputados transradiais unilaterais. A proposta se justifica,
    sobretudo, pelos recentes avanços na prototipagem 3D e pela disponibilização de diferentes
    modelos de próteses mioelétrica de mão em plataformas abertas, os quais, no entanto, são
    subutilizados devido a carência de um acoplamento customizado ao coto. Neste sentido, esta
    dissertação propõem uma abordagem integrativa de diversos dispositivos/softwares
    comercialmente disponíveis para prover uma prótese de antebraço leve, barata e ergonômica,
    construída a partir das medidas do próprio usuário e passível de integração com próteses
    mioelétrica de mão. Para tanto, o sensor de movimento desenvolvido pela Microsoft®,
    denominado Kinect® foi utilizado para o escaneamento do coto e do antebraço do paciente,
    seguido do tratamento do objeto e geração de malha 3D por meio do software Skanect®. De
    posse desta malha do coto e antebraço, em formato STL, ajustes de tamanho de malha foram
    realizados pelo software Meshmixer e a conversão de formato STL para SAT foi realizada em
    Matlab®. O arquivo gerado permitiu o tratamento da geometria de membros superiores
    escaneados em formato sólido utilizando software Solid Edge®. Neste ambiente foi possível
    fazer a modelagem da prótese por meio de cortes, adição ou retirada de material, ajustes de
    comprimento e diâmetro para o encaixe harmonioso da mesma com o coto do usuário. Após o
    processo de modelagem, o arquivo gerado foi novamente convertido para formato STL,
    seguindo para a confecção em impressoras de filamento fundido. Os resultados alcançados
    foram a implementação de uma plataforma para escaneamento e a criação de um método para
    replicar a forma e o tamanho do braço amputado, com o objetivo de minimizar, dentre muitos
    os impactos causados devido à perda do membro, a mudança acentuada na aparência do
    indivíduo. O estudo e projeto piloto desta técnica demostrou que é possível a recriação do
    membro amputado e que que quando comparado aos custos de próteses de alta tecnologia, é
    um método é viável que pode tornar as próteses mais acessíveis para indivíduos carentes.

2018
Dissertações
1
  • PAULA GABRIELLY RODRIGUES
  • Extração de Características em Interfaces Cérebro-Máquina Utilizando Métricas de Redes Complexas
  • Orientador : DIOGO COUTINHO SORIANO
  • Data: 08/02/2018

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2
  • SERGIO LUIZ MACHADO DOS SANTOS JUNIOR
  • Acompanhamento da progressão de lesões incipientes de cárie em dentina radicular por métodos ópticos
  • Orientador : PATRICIA APARECIDA DA ANA
  • Data: 21/02/2018

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3
  • FILIPE LOYOLA LOPES
  • CADEIRA DE RODAS MOTORIZADA INFANTIL COM ESTRUTURA MECÂNICA DE PVC E CONTROLADA POR ARDUINO
  • Orientador : MARIA ELIZETE KUNKEL
  • Data: 15/03/2018

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4
  • ELIZABETE DOS SANTOS FERREIRA
  • Estudo in vitro dos efeitos do laser de Er,Cr:YSGG quando empregado para prevenção da desmineralização da dentina
  • Orientador : PATRICIA APARECIDA DA ANA
  • Data: 19/03/2018

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5
  • FELIPE NOGUEIRA AMBROSIO
  • CARACTERIZAÇÃO DE FILMES DE QUITOSANA E POLI(ÁLCOOL VINÍLICO) PARA ENGENHARIA DE TECIDOS
  • Orientador : CHRISTIANE BERTACHINI LOMBELLO
  • Data: 03/04/2018

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6
  • AMANDA DE CASTRO JURASKI
  • Development Of Ibuprofen Loaded Chitosan Hydrogels For Controlled Drug Release in Spinal Cord Injury
  • Orientador : JULIANA KELMY MACARIO BARBOZA DAGUANO
  • Data: 17/08/2018

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7
  • ANDRÉ MARSICANO
  • DESENVOLVIMENTO DE UMA METODOLOGIA DE PROJETO PARA STENTS UTILIZANDO O MÉTODO DE OTIMIZAÇÃO PARAMÉTRICA

  • Orientador : RONNY CALIXTO CARBONARI
  • Data: 14/09/2018

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8
  • BRUNA LUCIANA SILVERIO
  • Estudo investigativo Das Principais Falhas em Dispositivos Ortopédicos

  • Orientador : CHRISTIANE RIBEIRO
  • Data: 18/09/2018

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9
  • HERMANN WINDISCH NETO
  • ESTUDO DE CITOTOXICIDADE DO HIDROGEL (POLOXAMER 407 / 108 / ÁCIDO HIALURÔNICO / SULFORAFANO)

  • Orientador : CHRISTIANE BERTACHINI LOMBELLO
  • Data: 30/10/2018

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10
  • MAÍRA MARTINS GARCIA
  • Avaliação Numérica e Experimental do Potencial de Aquecimento do Paciente Durante Procedimentos de Imagens por Ressonância Magnética de Ultra-Alto Campo (7 Teslas)

  • Orientador : HARKI TANAKA
  • Data: 09/11/2018

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11
  • ELIANE ALVES DE OLIVEIRA JUVENAL
  • METODOLOGIA INOVADORA PARA PRODUÇÃO DE ÓRTESE TORNOZELO E PÉ POR MEIO DA MANUFATURA ADITIVA

  • Orientador : MARIA ELIZETE KUNKEL
  • Data: 14/11/2018

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12
  • RAMON JUAN SILVA
  • DESENVOLVIMENTO DE UMA METODOLOGIA DE PROJETO PARA PRÓTESES DE ATLETAS COM AMPUTAMENTO UNILATERAL TRANSTIBIAL UTILIZANDO O MÉTODO DE OTIMIZAÇÃO DE FORMA

  • Orientador : RONNY CALIXTO CARBONARI
  • Data: 06/12/2018

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13
  • SHEILA SOUSA GOMES
  • Desenvolvimento de hidrogel de ácido hialurônico visando a aplicação como arcabouço carreador de células para engenharia tecidual

     

  • Orientador : SONIA MARIA MALMONGE
  • Data: 12/12/2018

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14
  • LUIZ FELIPE RIBAL
  • Estudo da obtenção do biocompósito hidroxiapatita/colágeno com mineralização induzida

  • Orientador : CHRISTIANE RIBEIRO
  • Data: 21/12/2018

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2017
Dissertações
1
  • BÁRBARA OLIVETTI ARTIOLI
  • Estudo e desenvolvimento de tecnologias e técnicas para obtenção de prótese auricular, com custo-efetividade, por meio de modelagem 3D e manufatura aditiva
  • Orientador : MARIA ELIZETE KUNKEL
  • Data: 13/09/2017

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2
  • FELIPE ARAUJO PIMENTA
  • Desenvolvimento de Arcabouços para Engenharia Tecidual de Enxertos Vasculares
  • Orientador : SONIA MARIA MALMONGE
  • Data: 25/09/2017

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3
  • ALINE FLOSS WEBER
  • Desenvolvimento e Caracterização de filmes compósitos bioativos à base de Poli(e-caprolactona) e Biosilicato
  • Orientador : JULIANA KELMY MACARIO BARBOZA DAGUANO
  • Data: 09/11/2017

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4
  • LAIS YURIKO MORIMOTO LAH
  • Avaliação de atividade muscular do bíceps braquial por miografia de impedância elétrica
  • Orientador : OLAVO LUPPI SILVA
  • Data: 04/12/2017

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5
  • CHEILA GONÇALVES DE OLIVEIRA
  • Tecnovigilância no Brasil: Panorama das notificações de eventos adversos e queixas técnicas de cateteres venosos
  • Orientador : ANDREA CECILIA DORION RODAS
  • Data: 08/12/2017

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6
  • JOSÉ INÁCIO DA SILVA JÚNIOR
  • Comparativo de desempenho de sistemas BCI-SSVEP off-line e em tempo de execução utilizando técnicas de estimação de espectro e análise de correlação canônica
  • Orientador : DIOGO COUTINHO SORIANO
  • Data: 11/12/2017

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2016
Dissertações
1
  • LÍVIA DE MORAES BOMEDIANO CAMILLO
  • Comparação de genomas entre espécies de leptospiras visando a compreensão de mecanismos de patogenicidade e defesa
  • Orientador : ANA CAROLINA QUIRINO SIMOES
  • Data: 27/01/2016

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2
  • LUCAS RODRIGUES DOS SANTOS
  • Desenvolvimento e caracterização de compósitos biomiméticos à base de quitosana/biosilicato® para engenharia de tecidos
  • Orientador : JULIANA KELMY MACARIO BARBOZA DAGUANO
  • Data: 28/04/2016

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3
  • DAMIANA APARECIDA DOS SANTOS
  • Estudo do equilíbrio de pessoas idosas e jovens para criação de uma base de dados aberta
  • Orientador : MARCOS DUARTE
  • Data: 29/04/2016

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4
  • MARIANA THERESA BARBOSA MILESI
  • Avaliação da biocompatibilidade in vitro do vidro e vitrocerâmicas multicomponentes à base de Li2O2SiO2
  • Orientador : JULIANA KELMY MACARIO BARBOZA DAGUANO
  • Data: 10/05/2016

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5
  • JOÃO OSCAR MESQUITA SILVA ODA
  • Classificação e agrupamento de atividades motoras a partir da sequência de ativações articulares monotônicas
  • Orientador : MARCOS DUARTE
  • Data: 20/06/2016

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6
  • FELIPE GRANADO DE SOUZA
  • Criação de uma base de dados de mãos e estaturas e obtenção de modelos de regressão em antropometria forense
  • Orientador : MARIA ELIZETE KUNKEL
  • Data: 05/07/2016

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7
  • KRISTY ALEJANDRA GODOY JAIMES
  • Avaliação biomecânica de usuários de cadeira de rodas manual
  • Orientador : MARCOS DUARTE
  • Data: 23/08/2016

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8
  • ANAND OLIVEIRA MASSON
  • Estudo comparativo de ensaios de citotoxicidade aplicados à biomateriais: metodologias e condições de ensaio
  • Orientador : CHRISTIANE BERTACHINI LOMBELLO
  • Data: 24/11/2016

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9
  • ELIARA FERNANDA BASTOS RIBEIRO
  • Caracterização de Matrizes para uso em engenharia tecidual
  • Orientador : CHRISTIANE BERTACHINI LOMBELLO
  • Data: 08/12/2016

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10
  • TATIANA SILVA BEVILACQUA
  • Modelo visual do sistema de saúde orientado à gestão do conhecimento: diagrama da saúde
  • Orientador : HARKI TANAKA
  • Data: 08/12/2016

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11
  • CAMILA PROVASI
  • Viabilidade do uso da técnica de espectroscopia de reflexão com radiações visíveis e infravermelhas como método auxiliar para o diagnóstico pulpar
  • Orientador : EMERY CLEITON CABRAL CORREIA LINS
  • Data: 09/12/2016

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2015
Dissertações
1
  • CARLA PRISCO ARNONI DE ARRUDA
  • Análise do amortecimento de luvas de boxe e dos critérios subjetivos para escolha de luvas por atletas
  • Orientador : MARCOS DUARTE
  • Data: 13/03/2015

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2
  • CRISTINE LETÍCIA GRANDISOLI
  • Viabilidade da transiluminação para visualização de estruturas dentais internas
  • Orientador : EMERY CLEITON CABRAL CORREIA LINS
  • Data: 16/07/2015

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3
  • ANA PAULA SQUARIS GONZALEZ
  • Identificação de Critérios de Avaliação de Tecnologias em Saúde: Estudo de Caso em Mamografia
  • Orientador : HARKI TANAKA
  • Data: 17/07/2015

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4
  • HENRY MARCONDES GUIMARÃES RODRIGUES
  • Análise dos Esforços em um Novo Implante para Osteotomia da Tíbia Através do Método dos Elementos Finitos
  • Orientador : LEIA BERNARDI BAGESTEIRO
  • Data: 08/09/2015

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5
  • RODRIGO MUNHÓZ
  • Metodologia para desenvolvimento de uma ortese para displasia do desenvolvimento do quadril por prototipagem rápida
  • Orientador : HARKI TANAKA
  • Data: 14/09/2015

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6
  • DÉBORA CARAJILIASCOV FERRARAZ
  • Plasma rico em plaquetas e gelatina/soro fetal bovino: estudo comparativo de substratos e suplementação para cultura de células da linhagem Vero
  • Orientador : CHRISTIANE BERTACHINI LOMBELLO
  • Data: 15/09/2015

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7
  • MÁRCIA MAYUMI OMI SIMBARA
  • Utilização da técnica de airbrushing na fabricação de arcabouço polimérico de válvula cardíaca sem sutura
  • Orientador : SONIA MARIA MALMONGE
  • Data: 24/09/2015

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2014
Dissertações
1
  • FLAVIO ALVES FERREIRA
  • Polímeros Biorreabsorvíveis para Engenharia Biomédica: Cinética de degradação hidrolítica
  • Orientador : SONIA MARIA MALMONGE
  • Data: 01/09/2014

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2
  • CAROLINA KOHUTEK
  • Fluxo pulsátil através de uma bomba de sangue centrífuga com mancal magnético usada para assistência ventricular esquerda
  • Orientador : PAI CHI NAN
  • Data: 04/09/2014

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3
  • MÔNICA HELENA MONTEIRO DO NASCIMENTO
  • Avaliação da interação celular com biomaterial polimérico a base de ácido hialurônico e quitosana
  • Orientador : CHRISTIANE BERTACHINI LOMBELLO
  • Data: 08/09/2014

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4
  • DAISA DE LIMA PEREIRA
  • Uso de técnicas ópticas no monitoramento dos efeitos do laser de Nd:YAG sobre a erosão dentária
  • Orientador : PATRICIA APARECIDA DA ANA
  • Data: 15/09/2014

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