NLP-CISUC/PROPOR_FOS_Classification huggingface dataset:
Integração de sistemas heterogéneos para controlo automático de processos e infraestruturas dispersas

Palavras-chave: Sistemas distribuídos,Tecnologia de informação e comunicação

A evolução das telecomunicações, a internet de alta velocidade e a multiplicidade de novos dispositivos eletrónicos (PCs; netbooks; tablets; smartphones), abre novos desafios para a interoperabilidade de sistemas distribuídos. Estes sistemas são constituídos por unidades integradoras com sensores inteligentes dispersos pelas instalações industriais e por estruturas coordenadoras centralizadas que tratam e armazenam a informação. Temos a possibilidade de guardar, tratar e disponibilizar a informação de uma forma deslocalizada, tornando a capacidade de telegestão mais acessível e atrativa graficamente. Há uma série de questões associadas à heterogeneidade de sistemas e à melhor forma de integração de sistemas dispersos que, na maior parte das vezes não utilizam “linguagens compatíveis”. Quais as oportunidades e limitações dos sistemas distribuídos? Quais os desafios da interoperabilidade entre sistemas heterogéneos? Quais os novos desafios para o middleware? Como é aplicado o conceito de arquitetura cliente/servidor à interoperabilidade de sistemas distribuídos e como são encaradas alternativas como o peer-to-peer e sistema híbridos? Partindo de casos práticos de monitorização de ativos em subestações da distribuição de energia elétrica com redes de sensores inteligentes utilizando um módulo integrador (MTX-65+G) e telemetria de uma central hidroeléctrica no rio Zêzere (Fronhas), serão discutidas novas soluções que apelam à utilização de plataformas de software e hardware que facilitam o desenvolvimento de arquiteturas de integração de sistemas heterogéneos. Também é importante perceber porque a virtualização e o cloud computing são evoluções previsíveis das novas plataformas de tecnologias de informação, com aplicação em sistemas distribuídos.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Segmentação 3D do fígado em exames de TEP e TAC

Palavras-chave: Fígado - magiologia,Processamento de imagem,Tomografia axial computorizada,Tomografia por emissão positrões

A delineação de objetos é uma área muito relevante em visão computacional e na área da medicina. A segmentação de órgãos e estruturas é importante para estudar as suas mudanças morfológicas e as patológicas. Os especialistas desempenham essa tarefa de forma manual, sendo muito demorosa e podendo variar com o médico ou especialista que esteja responsável por esse trabalho, pelo que é importante desenvolver rotinas automáticas ou semi automáticas para melhorar a forma de obtenção de contornos e volumes de objetos. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de ferramentas automáticas para a segmentação do fígado usando os dados obtidos através das aquisições das modalidades imagiológicas Tomografia Axial Computarizada (TAC) e Tomografia por Emissão de Positrões (TEP). Neste trabalho é apresentada a segmentação do fígado em diferentes modalidades. O mesmo algoritmo, superfícies ativas, é aplicado às duas modalidades. Uma segmentação usando apenas a informação de TAC, outra usando apenas a de TEP e por último, segmentação usando a informação das duas modalidades TAC e TEP. Para a validação dos algoritmos implementados foi desenvolvida uma interface possibilitando a pessoas especializadas (especialistas de radiologia e medicina nuclear) delinearem os contornos sobre as imagens de cada exame. Estes contornos são considerados como a referência mais próxima da realidade. Os contornos resultantes do algoritmo de segmentação são comparados com a referência e através de métricas de similaridade são quantificados os resultados da comparação. Os resultados obtidos através da segmentação em TAC podem ser considerados bons. A diferença entre as comparações algoritmo-especialista, intra-especialistas e inter - especialistas não são significativas. Nas segmentações usando a modalidade de TEP os resultados não foram tão bons quanto os anteriores, mas ainda assim apresentam boas semelhanças com os contornos dos especialistas. Palavras-chave: Processamento de imagem; segmentação do fígado; tomografia axial computorizada; tomografia por emissão de positrões.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Correcção da dispersão de compton em PET utilizando informação da energia dos fotões

Palavras-chave: Efeito de compton,Tomografia por emissão de positões

Hoje em dia a Tomografia por Emissão de Positrões detém um papel importante no estudo das vias metabólicas usando radiotraçadores como o 18F-FDG. Além disso o PET tem um papel fundamental na detecção de lesões nos órgãos do corpo humano. Os dispositivos baseados nesta tecnologia têm evoluído e têm aparecido novos protótipos como o RPC-PET ou o scanner ClearPEM. O protótipo RPC-PET é um tomógrafo baseado em Câmaras de Placas Resistivas de corpo inteiro com um campo de visão axial de cerca de 2.4 m enquanto que o scanner ClearPEM é um protótipo com duas cabeças detectoras planares concebido especificamente para estudos da mama e axila. O objectivo desta tese centra-se na correcção dos eventos dispersos por efeito de Compton nestes dois protótipos com o método Estimation of Trues Method - um método baseado em janelas de energias. Este método foi aplicado com sucesso no scanner ClearPEM. No entanto, não pôde ser aplicado ao protótipo RPC-PET devido à fracção de coincidências dispersas calculada para cada conjunto de placas de detecção.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Registo deformável de imagem em planeamento de radioterapia usando o software velocity AI-CT versus CBCT

Palavras-chave: Radioteprapia,Software médico,Tumores - tratamento

O tratamento do carcinoma de cabeça e pescoço é atualmente uma área de extrema importância oncológica e de intensa investigação. Durante o tratamento de Radioterapia os doentes podem sofrer alterações anatómicas significativas. As principais causas apontadas para este facto são a perda de peso e redução tumoral, estando fundamentalmente relacionadas com os efeitos da radiação. Estas alterações podem trazer consequências na dose administrada, como é o caso do aumento de dose nos órgãos de risco. Este projeto assenta no estudo do registo deformável de imagens em Radioterapia, tendo como base o uso do software de tratamento de imagens Velocity AI 2.7, para casos de tumores de cabeça e pescoço. Pretende-se testar as capacidades deste software, perceber quais as suas potencialidades e limitações e ainda apreciar a qualidade da deformação volumétrica de estruturas localizadas na região de cabeça e pescoço. Os objetivos deste trabalho dividem-se em duas fases distintas. Numa primeira fase pretende-se estabelecer um protocolo de procedimentos que garanta a reprodutibilidade do algoritmo de deformação do Velocity AI. Para tal é inspecionado o comportamento do registo deformável em imagens de Tomografia Computorizada adquiridas antes da primeira sessão de tratamento – a CT de planeamento - e a meio do mesmo – a CT de controlo. A análise dos resultados inclui a visualização das estruturas deformadas e posterior validação clínica. Posteriormente, numa segunda fase, pretende-se investigar a aplicabilidade clínica das imagens Cone-Beam CT utilizando o protocolo estabelecido em imagens CT. As imagens Cone-Beam CT são adquiridas diariamente antes de cada sessão de tratamento para verificação do posicionamento do doente. Com o auxílio do Sistema de Planeamento Oncentra® 4.1 é calculada a distribuição de dose 3D nas imagens Cone-Beam CT. No Velocity AI, com base nesta informação estuda-se a possibilidade de criar alertas volumétricos a partir de uma simples análise de variação de volume de algumas estruturas, com o objetivo de indicarem variações inaceitáveis de dose. Com estes estudos provou-se que o software Velocity AI é uma ferramenta útil na área de Radioterapia, principalmente na deformação volumétrica de estruturas. A utilização das imagens Cone-Beam CT mostrou que permitem alertar para situações de sobredosagem, especialmente no caso da medula que é uma estrutura de risco crítica. Palavras-chave: Radioterapia; IMRT; Registo deformável; Cone-Beam CT; Velocity AI 2.7.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Desenvolvimento do sistema de leitura e aquisição para uma câmara de Anger utilizando fotomultiplicadores de silício

Palavras-chave: sistema de aquisição de dados,DAQ,instrumentação,câmara de cintilação,câmara gama,câmara de Anger,fotomultiplicadores de silício,SiPM,data acquisition system,DAQ,instrumentation,scintillation camera,gama camera,Anger camera,silicon photomultiplier,SiPM

As câmaras de cintilação são um dos detetores mais utilizados em imagiologia médica para realizar Cintigrafias e SPECT. O algoritmo tipicamente utilizado para reconstruir as imagens é o método do centro de gravidade que, embora muito simples, provoca a distorção acentuada das imagens. Em alternativa, os métodos de reconstrução estatística, apresentam melhores resultados mas requerem o conhecimento da função de resposta à luz (LRFs) dos fotodetetores, função essa, difícil de determinar. O projeto “Métodos adaptativos para imagiologia médica com câmaras gama” propõe a aplicação de uma técnica adaptativa de reconstrução de LRFs em câmaras de cintilação médicas. Neste âmbito foi desenvolvido um sistema de aquisição que permitisse fazer o teste dos algoritmos desenvolvidos em câmaras reais. O sistema foi desenvolvido utilizando um ASIC MAROG3 da Omega, com base na sua placa de testes e permite fazer a aquisição de 64 canais, cujos sinas podem estar dentro de uma gama dinâmica de 30 pC e ser formatados com uma constante temporal entre 30 e 210 ns, a uma taxa de 3 kHz em modo de auto-trigger ou trigger externo. A configuração e controlo do sistema é feito utilizando uma interface-gráfica desenvolvida em LabView. Este sistema permitirá a aquisição de dados não processados diretamente dos fotomultiplicadores de uma câmara de cintilação médica comercial e de um protótipo de mini-câmara de cintilação com fotomultiplicadores de silício (SiPM) desenvolvida especificamente para este projeto. Os SiPMs são fotodetetores de alta sensibilidade desenvolvidos recentemente e que pelas suas vantagens tendem a substituir os usuais fotomultiplicadores. O protótipo desenvolvido utiliza uma matriz de SiMPs da Hamamatsu e um cristal cintilador LYSO da Saint-Gobain Crystals. Este protótipo foi utilizado para realizar testes e caracterização do sistema de aquisição desenvolvido. Palavras-chaves: sistema de aquisição de dados, DAQ, instrumentação, câmara de cintilação, câmara gama, câmara de Anger, fotomultiplicadores de silício, SiPM.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Activação e sincronização de sensores sem fios por radiofrequência

Palavras-chave: Radiofrequência,Redes de sensores- sem fios

Esta tese apresenta o estudo, conceptualização e implementação de técnicas e tecnologias que permitem a activação por radiofrequência de nós em redes de sensores sem fios. Foram desenvolvidos dois circuitos eléctricos, que quando incorporados num nó de uma rede de sensores sem fios, permitem a activação por radiofrequência com uma onda portadora na banda dos 433MHz. Um dos circuitos efectua uma activação colectiva, acordando todos os nós da rede, ao passo que o outro circuito realiza uma activação selectiva, recorrendo, para isso, a endereçamento dos nós. O desenvolvimento de cada um dos circuitos abarca uma primeira fase de estudo e simulações que permitiram verificar os princípios teóricos de funcionamento. De seguida, foram desenhadas em Altium as placas de circuitos impressos conceptualizadas e no caso da activação selectiva foi desenvolvido o firmware da placa em linguagem C recorrendo ao ambiente de programação IAR. Por fim, foram efectuados testes de alcance, consumo e imunidade a ruído e retiradas as devidas conclusões para cada um dos sistemas desenvolvidos

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Desenvolvimento de um dispositivo portátil de eletrocardiograma

Palavras-chave: Eletrocardiograma (ECG),Dispositivos Médicos,Ambient Assisted Living (AAL),ADS1192,Printed Circuit Board (PCB),ATmega 128,Hardware,Altium Designer®,Firmware,Linguagem C,Aquisição de Sinal,Serial Peripheral Interface (SPI),Formatos de armazenamento de ECG,Linguagem C#,Standard Communications Protocol for Computer Assisted Electrocardiography (SCP-ECG)

As doenças cardiovasculares continuam a liderar o ranking mundial de causas de morte. Este factor, associado àquilo que parece ser um aumento contínuo da população idosa e às limitações de infraestruturas de saúde capazes de dar resposta às suas necessidades, fazem do Ambient Assisted Living (AAL) uma solução cada vez mais válida. O recurso a soluções portáteis que permitem uma monitorização e diagnóstico mais rápido de diversos índices orgânicos, está na origem deste projeto, que tem como objetivo central a realização do hardware e firmware para um dispositivo portátil de eletrocardiograma (ECG). Esta tese detalha o desenvolvimento de um ECG portátil. O trabalho realizado incluiu a elaboração de esquemáticos e de uma Printed Circuit Board (PCB) integrando todos os componentes estudados e selecionados para incorporar o dispositivo. Recorreu-se, no projeto, a um circuito integrado da Texas Instruments, o ADS1192, que possui os conversores analógico-digitais (ADC) para as duas entradas diferenciais desenhadas que transportam o sinal analógico recolhido através de quatro elétrodos que compõem o sistema. A programação do circuito desenvolvido foi conseguida através da utilização de uma placa de desenvolvimento que contém um microcontrolador (MCU), o ATmega 128, para o qual foi desenvolvido todo o firmware que permite o correto funcionamento do ADS1192. Para o desenvolvimento do hardware estudaram-se fatores como: as dimensões finais do dispositivo; o consumo elétrico de todos os componentes a integrar o circuito; o recurso mínimo a filtros analógicos em detrimento de filtros digitais para o processamento de sinal. Foram elaborados testes ao sistema desenvolvido que possibilitaram a recolha e a análise do sinal de ECG proveniente dos dois canais, com o recurso a um simulador de sinais de eletrocardiograma, e foi desenvolvida uma interface em C# para construir um gráfico em tempo real do sinal recolhido. Por fim, são ainda discutidos formatos de armazenamento de dados de ECG, realizando-se, inclusive, uma conversão para o formato Standard Communications Protocol for Computer Assisted Electrocardiography (SCP-ECG) depois de se ter adicionado uma memória flash ao sistema.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Algoritmos de deteção de comportamento de indivíduos com autismo: análise comparativa

Palavras-chave: Autismo-deteção,Autismo-avaliação

A elevada prevalência de doenças relacionadas com o autismo e a necessidade de descoberta  desta patologia de difícil diagnóstico e convivência, levou a que seja imprescindível o  desenvolvimento de mecanismos de deteção e avaliação da atividade de pacientes. Esta tese  tem como principal objetivo colmatar estas necessidades.  Os algoritmos testados são direcionados à melhoria da monitorização de doentes com autismo  e com necessidades especiais. Estes têm como principal objetivo a utilização numa casa  direcionada à terapia e convivência de doentes com autismo. Através destas técnicas será possível melhorar a qualidade de vida dos pacientes e responder a emergências que possam  surgir. Os dados provenientes de sensores como a câmara Kinect vão servir para detetar movimentos  estereotipados característicos de doenças do espectro do autismo. Assim podem ser  monitorizadas atividades anormais e por consequência antecipar algum tipo de anomalia. Por  outro lado será possível avaliar a evolução do doente ao longo de uma série de tratamentos e  terapias. Neste projeto foi avaliada a performance de vários algoritmos de deteção e avaliação de  movimentos adaptados às necessidades presentes. Foi também conduzido um estudo sobre as  tecnologias de reconhecimento de expressões faciais e identificação de pessoas pela face. Os algoritmos foram testados com movimentos de pessoas sem doenças do espetro do autismo  devido à maior facilidade de trabalhar neste contexto. Posteriormente transpõem-se as tecnologias para onde forem necessárias.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Nova abordagem para a criação e transferência de inovação para os mercados, com especial foco nas tecnologias de eficiência energética, para uma economia mais sustentável

Palavras-chave: Consumo energético,Eficiência energética,Energia-gestão-mercado,Living Lab-conceito,Recursos energéticos

Os recursos energ´eticos s˜ao actualmente um factor cr´ıtico para a sustentabilidade e evolu¸c˜ao da sociedade moderna. As fortes necessidades energ´eticas influenciam todos os sectores socioecon´omicos e o meio ambiente a n´ıvel global, sendo imprescind´ıvel a adop¸c˜ao de pol´ıticas que apostem na optimiza¸c˜ao dos recursos energ´eticos, a fim de tornarmos a nossa sociedade mais sustent´avel. A energia e a economia s˜ao dois temas indissoci´aveis devido aos fortes condicionantes que exercem um sobre o outro. Neste contexto a pol´ıtica Europeia energ´etica est´a fortemente ligada `a competitividade da economia, rela¸c˜ao esta que est´a especialmente evidenciada na resolu¸c˜ao do Parlamento Europeu sobre o Livro Verde e nas exigˆencias clim´aticas e energ´eticas conhecidas como “Objectivos 20-20-20”. Desta forma constituiu-se uma abordagem integrada para a pol´ıtica energ´etica e refor¸co da competitividade. Esta rela¸c˜ao simbi´otica ´e mais evidente agora que a Europa atravessa uma grave crise social, econ´omica e financeira, havendo uma forte necessidade de impulsionar a sustentabilidade e potenciar a rela¸c˜ao custo-benef´ıcio atrav´es da inova¸c˜ao, desenvolvimento tecnol´ogico e transferˆencia de tecnologia, sobretudo em pa´ıses perif´ericos como ´e o caso de Portugal. Em 2011, o sector dom´estico, respons´avel por 24,7% do consumo energ´etico total na Europa, foi identificado pela Comiss˜ao Europeia como um dos sectores com maior potencial de poupan¸ca, tendo adoptado medidas com forte compromisso na implementa¸c˜ao de tecnologias e divulga¸c˜ao da eficiˆencia energ´etica. O presente trabalho consiste no desenvolvimento de um projecto transversal a estes temas, com uma abordagem multidisciplinar, cruzando a transferˆencia de tecnologia, a inova¸c˜ao e o desenvolvimento tecnol´ogico. Ser´a assim analisada a implementa¸c˜ao da metodologiaLiving Labcomo principal impulsionador para o desenvolvimento inteligente de projectos, contribuindo assim para a cria¸c˜ao de clusters de conhecimento em diversas ´areas, analisando em particular a contribui¸c˜ao da eficiˆencia energ´etica no ˆambito dasSmart Cities, em Portugal e na Europa. Esta an´alise ser´a contextualizada com um estudo do sector energ´etico e de dados reais de consumos dom´esticos, focado na identifica¸c˜ao e quantifica¸c˜ao de comportamentos e eventos, an´alise do perfil de consumo energ´etico e da metodologia utilizada para envolver os utilizadores. Este trabalho deve assim ser destacada como um caso de uso da metodologia de desenvolvimento e da an´alise dados a qual foi usada como base para a candidatura do projectoCIP-IEE-2013 – My Energy.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Desenvolvimento de sensores poliméricos com ureia para a monitorização da temperatura corporal

Palavras-chave: Engenharia biomédica,Polímeros,Termosensíveis,Biomedicina

Este trabalho retrata o estudo da caracterização de sistemas poliméricos com resposta à temperatura, para aplicação num sensor capaz de sinalizar estados febris em bebés. O produto final prende-se na projeção de uma pulseira que monitorize continuamente o valor da temperatura. Uma temperatura à superfície da pele dos bebés que registe os 38°C é considerada um caso de febre. Para este estudo, foi utilizada uma classe de polímeros inteligentes, os polímeros termossensíveis. Estes polímeros são capazes de responder à temperatura por um mecanismo de alteração da solubilidade em água devido à sua temperatura crítica característica: a Low Critical Solution Temperature (LCST). Abaixo da LCST, o polímero encontra-se solúvel em água e, por isso, apresenta um aspeto transparente. Quando a temperatura começa a aumentar, acima da LCST, as cadeias poliméricas associam-se hidrofobicamente formando agregados que dispersam a luz e a solução torna-se turva. O valor da LCST, característico de cada polímero, pode ser alterado quer pela adição de co-solutos e/ou co-solventes. Neste trabalho, foram estudados três polímeros termossensíveis distintos: o PNIPAM, o PDMAEMA e o P(DEGMA-TEGMA). Estes polímeros respondem drasticamente a variações de temperatura, e por isso, serão ideias para serem utilizados como sensores de febre. No entanto, nenhum deles apresenta um valor de LCST apropriado (38°C). E, por isso, o objetivo deste trabalho é variar a solubilidade dos diferentes polímeros para ajustar as suas LCSTs. Devido à habilidade da ureia em desnaturar proteínas, e uma vez que as proteínas são consideradas biopolímeros, este composto orgânico foi adicionado às diferentes soluções poliméricas de forma a estudar a sua influência na temperatura de transição de fase. Recorreu-se, também, à tetrametilureia por ser um derivado da ureia, e assim, por comparação, perceber o mecanismo da ação da ureia no polímero. Todas as amostras foram caracterizadas utilizando diferentes técnicas: a reologia, a espectroscopia e a dispersão dinâmica de luz. Com estes três métodos foi possível identificar a temperatura a que os polímeros sofrem transição de fase, bem como estabelecer relações entre o aspeto e a viscosidade das soluções e o tamanho hidrodinâmico das partículas formadas, acima da LCST. Com o aumento da temperatura, aumentou a viscosidade das soluções devido ao entrelaçamento das cadeias poliméricas o que se traduziu no crescimento acentuado dos agregados hidrofóbicos. A contribuição da concentração e do peso molecular dos polímeros em solução foi também considerada para o ajuste da LCST. Palavras-chave: Polímeros termossensíveis; LCST (‘Low Critical Solution Temperature’); Poli (N – isopropilacrilamida) (PNIPAM); Poli (2-dimetilaminoetil metacrilato) (PDMAEMA); Poli((dietileno glicol metil éter metacrilato)-co-(trietileno glicol metil éter metacrilato) (P(DEGMA-TEGMA)); Ureia; Tetrametilureia; Reologia; Espectroscopia UV-vis; DLS (Dispersão dinâmica de luz).

Área científica: Ciências Exactas e Naturais