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Um anjo para ELA: arquitetura baseada em visão computacional aplicada ao monitoramento on-line de parâmetros respiratórios de pacientes com Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) em ambiente hospitalar
INTRODUÇÃO: A Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) é uma doença neurodegenerativa, caracterizada por uma progressiva e fatal perda de neurônios motores do córtex cerebral, tronco encefálico e medula espinhal, mas que mantém preservada a atividade intelectual e cognitiva do paciente. Pacientes acometidos por essa doença irão invariavelmente necessitar do auxílio de ventiladores mecânicos. MÉTODOS: Foi utilizado um conjunto de hardware e software para realizar o monitoramento dos parâmetros respiratórios dos pacientes em leitos hospitalares como forma de auxiliar à equipe de saúde. O monitoramento desses parâmetros deu-se por meio de uma webcam, que capturava os valores exibidos na tela do ventilador mecânico, e do emprego de técnicas de visão computacional e Optical Character Recognition (OCR). Neste sentido, o sistema foi testado sob três condições de luminosidade diferentes para verificar a eficácia do mesmo. RESULTADOS: O sistema apresentou uma média geral de acertos de 94.90%. Além disso, quando a interferência luminosa foi mínima, o sistema obteve uma média geral de acertos de 97,76%. CONCLUSÃO: A adoção de um sistema computacional baseado em visão computacional para auxílio da equipe de saúde no monitoramento hospitalar de pacientes com ELA mostrou-se satisfatória. No entanto, a pesquisa mostrou que a adoção de um sistema com maior imunidade à interferências luminosas externas tende a apresentar melhores resultados.
2013
Silva,Gustavo Henrique Souto da Morais,Antônio Higor Freire de Valentim,Ricardo Alexsandro de Medeiros Dantas,Rummenigge Rudson Cavalcanti,Leila Raulino Câmara Dourado Júnior,Mário Emílio Teixeira
Web-based neuromuscular simulator applied to the teaching of principles of neuroscience
INTRODUCTION: The learning of core concepts in neuroscience can be reinforced by a hands-on approach, either experimental or computer-based. In this work, we present a web-based multi-scale neuromuscular simulator that is being used as a teaching aid in a campus-wide course on the Principles of Neuroscience. METHODS: The simulator has several built-in individual models based on cat and human biophysics, which are interconnected to represent part of the neuromuscular system that controls leg muscles. Examples of such elements are i) single neurons, representing either motor neurons or interneurons mediating reciprocal, recurrent and Ib inhibition; ii) afferent fibers that can be stimulated to generate spinal reflexes; iii) muscle unit models, generating force and electromyogram; and iv) stochastic inputs, representing the descending volitional motor drive. RESULTS: Several application examples are provided in the present report, ranging from studies of individual neuron responses to the collective action of many motor units controlling muscle force generation. A subset of them was included in an optional homework assignment for Neuroscience and Biomedical Engineering graduate students enrolled in the course cited above at our University. Almost all students rated the simulator as a good or an excellent learning tool, and approximately 90% declared that they would use the simulator in future projects. CONCLUSION: The results allow us to conclude that multi-scale neuromuscular simulator is an effective teaching tool. Special features of this free teaching resource are its direct usability from any browser (http://remoto.leb.usp.br/), its user-friendly graphical user interface (GUI) and the preset demonstrations.
2013
Elias,Leonardo Abdala Kohn,André Fabio
Aging related responses to conflicting proprioceptive and visual information about initial position during reaching
INTRODUCTION: The purpose of the current study was to examine whether age-related differences are exhibited in the relative contributions of vision and proprioception with initial hand position to the control of movement distance of single-joint reaching movements. METHODS: We use a virtual reality display to systematically change the relationship between the actual hand position and the displayed hand position (virtual position) as subjects' positioned a cursor within a start circle. Visual feedback of the reaching hand was only available before movement onset. Two groups of subjects (older and young) reached to two different visual targets (115º and 125º elbow angle) from four possible starting locations (90º, 95º, 100º, 105º elbow angle) under four virtual/actual dissociation conditions (0º, 5º, 10º, 15º). RESULTS: For the mismatched conditions movement distance was generally longer for the older adults as compared to the younger. Also, the younger group better scaled their movement extent with cursor initial location, whereas, the older group showed scaling with hand location. Our results indicate age-related differences in the effects of initial position information when vision and proprioception initial information were dissociated. CONCLUSION: The young were able to completely rely on visual information through feedforward mechanism applying acceleration amplitude manipulation for controlling movement distance. In contrast, older subjects relied on proprioceptive information for the scaling of peak velocity with movement distance, suggesting more reliance on feedback-mediated error-correction mechanisms during the course of movement.
2013
Bagesteiro,Leia Bernardi
Sistema de apoio ao diagnóstico da Doença de Chagas baseado em escalogramas e redes neurais auto-organizáveis
INTRODUÇÃO: A Doença de Chagas é uma endemia rural, prevalente em grande parte da América Central e América do Sul e, aproximadamente, metade dos pacientes contaminados com o parasita Trypanosoma cruzi não apresentam sinais clínicos, eletrocardiográficos e radiológicos de envolvimento cardíaco. Este trabalho, entretanto, propõe uma técnica de auxílio ao diagnóstico da Doença de Chagas baseada em sinais de eletrocardiografia, que extrai informações relevantes desses sinais. MÉTODOS: Duas abordagens são estudadas e implementadas. Ambas utilizam sinais de variabilidade da frequência cardíaca (VFC) e classificação por meio de rede neural, mais especificamente, o mapa auto-organizável de Kohonen. A VFC, que reflete a modulação neural autonômica simpática e parassimpática do coração, é avaliada com base em séries contínuas de intervalos RR do ECG convencional registradas durante 5 minutos. Na primeira abordagem, indicadores estatístico-temporais obtidos diretamente dos sinais de VFC são utilizados como entrada da rede neural para treinamento e teste do método de classificação. Na segunda proposta, são utilizados escalogramas wavelet com função de base DoG (derivative of Gaussian) para avaliação dos sinais de VFC. Indicadores obtidos dos escalogramas são utilizados como entrada da rede neural no treinamento e no teste do algoritmo. Os mapas topológicos de Kohonen são utilizados para comparar a capacidade dos indicadores calculados dos sinais de VFC em discriminar pacientes chagásicos cardiopatas, chagásicos indeterminados e indivíduos normais. Os indicadores temporais convencionais e os indicadores escalográficos são comparados. RESULTADOS: Os resultados mostram que os indicadores escalográficos têm poder discriminatório estatisticamente superior aos indicadores temporais convencionais. Em particular, a potência média da densidade de potência do escalograma na banda de altas frequências mostrou ser estatisticamente o indicador de maior poder discriminatório (p < 0,05 para os 3 casos). CONCLUSÃO: A metodologia proposta mostrou-se capaz de distinguir entre indivíduos normais, chagásicos cardiopatas e chagásicos indeterminados. Os índices escalográficos propostos mostraram maior capacidade classificatória que os índices temporais tradicionais.
2013
Souza Neto,João Carvalho,João Luiz Azevedo de Rocha,Adson Ferreira da Junqueira Junior,Luiz Fernando Nascimento,Francisco Assis de Oliveira
The implementation of the Neuroid in the Gate Control System leads to new ideas about pain processing
INTRODUCTION: Several theories have been proposed to elucidate the mechanisms related with pain perception, among which, the Gate Control Theory (GCT) provides one of the most explicit explanations. This theory, as elegantly conceived, is unable to explain how the Frequency-Intensity (F-I) curves exhibited by Aβ- and C-fibres influence pain processing. In this paper, a novel neuron-model known as the Neuroid, which emphasizes the functional rather the physiological character of nerve cells, was used as the main building block to replicate the Gate Control System (GCS). METHODS: Two Aβ-fibre models were built: one model that preserved the paradoxical relation between the activation threshold and the F-I curve slope, and one model based on the hypothetical average response across the receptive field. RESULTS: The results suggest that the average response of the Aβ-fibres does not increase monotonically but reaches a plateau for high intensity stimuli. In addition, it was seen that activation of C-fibres does not necessarily imply the activation of projection neurons and, therefore, the onset of pain sensation. Also, we observed that the activation of Aβ-fibres may both, decrease and increase the activity of the projections neurons, an aspect which has not been directly described in previous works. CONCLUSION: Hypothetical implications arise as a consequence of the implementation of the Neuroid, specifically, about the correlation between the intensity of stimulation and the physiological pain threshold.
2013
Argüello Prada,Erick Javier Bustillos,Ricardo José Silva
Efeito do laser vs LED na região do infravermelho próximo sobre a atividade muscular esquelética: estudo clínico
INTRODUÇÃO: Estudos têm demonstrado a efetividade do laser no infravermelho (IV) sobre a atividade musculoesquelética. Contudo, não foram observados estudos sobre os efeitos da radiação emitida por um LED (Light Emitting Diode) no IV sobre a atividade do músculo masseter (MM, importante músculo da mastigação), sendo este o objetivo do presente estudo. MÉTODOS: Participaram do estudo 10 voluntários, os quais foram analisados por eletromiografia (atividade muscular, força e tempo de fadiga) e nível de lactato sanguíneo (mmol/L) após terapia placebo, laser (GaAlAs, 780 nm) e LED (GaAlAs, 880 nm). Os sinais obtidos previamente antes de realizadas as terapias foram tidos como controle. Os parâmetros de irradiação (laser ou LED) foram: potência de saída de 0,02 W, densidade de energia de 4 J/cm², área do feixe de 0,2 cm². Foram irradiados 8 pontos sobre o MM, de forma perpendicular e transcutânea, com distância de 1 cm entre os pontos. RESULTADOS: A atividade muscular foi significativamente maior pós-terapia laser e LED em relação aos valores controle. Não foram encontradas diferenças significativas nos valores de força, tempos de fadiga e níveis de lactato sanguíneo pós-terapia placebo, laser ou LED, quando comparados aos valores controle. CONCLUSÃO: Os resultados obtidos no presente estudo sugerem a otimização da atividade muscular com uso de terapia laser ou LED, sem causar efeitos colaterais, como a elevação de força e aumento dos níveis de lactato.
2013
Muñoz,Ingrid Solange Sepúlveda Hauck,Leonardo Alvim Nicolau,Renata Amadei Kelencz,Carlos Alberto Maciel,Thiago dos Santos Paula Júnior,Alderico Rodrigues de
Electromagnetic interference reduction by dynamic impedance balancing applied to biosensors
INTRODUCTION: Electromagnetic interference caused by electric power lines adversely affects the signals of electronic instruments, especially those with low amplitude levels. This type of interference is known as common-mode interference. There are many methods and architectures used to minimize the influence of this kind of interference on electronic instruments, the most common of which is the use of band-reject filters. This paper presents the analysis, development, prototype and test of a new reconfigurable filter architecture for biomedical instruments, aiming to reduce the common-mode interference and preserve the useful signal components in the same frequency range as that of the noise, using the technique of dynamic impedance balancing. METHODS: The circuit blocks were mathematically modeled and the overall closed-loop transfer function was derived. Then the project was described and simulated in the VHDL_AMS language and also in an electronics simulation software, using discrete component blocks, with and without feedback. After theoretical analysis and simulation results, a prototype circuit was built and tested using as input a signal obtained from ECG electrodes. RESULTS: The results from the experimental circuit matched those from simulation: a 97.6% noise reduction was obtained in simulations using a sinusoidal signal, and an 86.66% reduction was achieved using ECG electrodes in experimental tests. In both cases, the useful signal was preserved. CONCLUSION: The method and its architecture can be applied to attenuate interferences which occur in the same frequency band as that of the useful signal components, while preserving these signals.
2013
Negrão,João Francisco Ribeiro Araujo,Guilherme Augusto Limeira Costa Júnior,Carlos Tavares da Souza,Daniel Cardoso de
Current perception threshold and reaction time in the assessment of sensory peripheral nerve fibers through sinusoidal electrical stimulation at different frequencies
INTRODUCTION: The Perception Sensory Threshold (ST) for sinusoidal current stimuli at 5, 250, and 2,000 Hz is commonly used in the assessment of peripheral nerve fibers (C, Aδ, and Aβ, respectively). However, the neuroselectivity of these frequencies is far from consensus. In addition, Reaction Time (RT) measurements suggest that 2,000 Hz stimuli excite Aβ-fibers, 250 Hz Aβ- or Aδ-fibers, as well as 5 Hz Aβ-, Aδ- or C-fibers. Therefore, we suppose that the sinusoidal current neuroselectivity may be better observed if ST and RT parameters are jointly evaluated. In addition, we have investigated whether there are other sets of frequencies that could be used. METHODS: Thus this work investigates ST and RT for stimuli with frequency ranging from 1 to 3,000 Hz, on 28 healthy subjects aged from 19 to 44 years old (27.1±5.49). ST and RT dissimilarity among different frequencies was evaluated applying bi-dimensional Fisher Quadratic Discriminant. RESULTS: The lowest classification error (3.6%) was obtained for 1, 250, and 3,000 Hz. Error for 5, 250, and 2,000Hz was 16.7%. Stimulation frequency at 1 Hz evoked more sensations related to C-fibers (53% of reports) than to Aβ-fibers (36%). However, this behavior did not repeat itself at 5 Hz (only 21% of perceptions were related to C-fibers against 64% to Aβ-fibers). Sensations related to Aβ-fibers prevailed for the highest frequencies presented to the subjects (2,000 Hz - 82% and 3,000 Hz - 93%). Mean RT values showed a decreasing trend with frequency. CONCLUSION: These results suggest that frequencies 1, 250, and 3,000 Hz are more neuroselective than 5, 250, and 2,000 Hz for the evaluation of peripheral sensitive fibers. Furthermore, they show RT usefulness.
2013
Martins,Henrique Resende Zanetti,Renato Santos,Clarissa Cardoso dos Manzano,Gilberto Mastrocola Tierra-Criollo,Carlos Julio
Bond Graph modeling of the human esophagus and analysis considering the interference in the fullness of an individual by reducing mechanical esophageal flow
INTRODUCTION: This paper shows a proposal for the mathematical modeling of the human esophagus using Bond Graph formalism and the interference in the satiation of an individual by way of an Esophageal Flow Controller (EFC). Therefore, it was evaluated that there is a significant change in fall time that affects the process of human satiety when the diameter of the esophagus is reduced. METHODS: As a first study, the analysis did not consider all hypothetical influences; only the most important variables were considered. RESULTS: As a result, the order of the final equation was x ∈ ℜ10. Furthermore, the designed model can be classified as linear, established and time invariant. CONCLUSION: The simulation results allow us to conclude that using the EFC in order to reduce the esophageal diameter in the upper esophageal sphincter area of 3cm by 1 cm implies that the system response will be slower; and consequently this reduction will interfere with satiety.
2013
Rosa,Suélia de Siqueira Rodrigues Fleury Altoé,Mirella Lorrainy
Fusão 3D de imagens de MRI/CT e termografia
INTRODUÇÃO: A termografia por imagem infravermelha (IR) é uma técnica para diagnóstico não-invasiva que permite a avaliação e quantificação de variações de temperatura na superfície da pele. Apesar de fornecer informações significativas para auxiliar no diagnóstico médico, esta técnica não permite avaliar det alhes anatômicos da região sendo analisada. Este artigo apresenta uma nova metodologia para realizar a fusão entre diferentes modalidades de imagens, tais como ressonância magnética (MRI) ou tomografia computadorizada por raios X (CT), juntamente com imagens de termografia infravermelha. MÉTODOS: Para a construção do modelo 3D, primeiramente são adquiridas as imagens por ressonância magnética (MRI) ou tomografia computadorizada (CT) e um conjunto de imagens térmicas da região de interesse. Em seguida, realiza-se o registro utilizando as projeções 2D (dos planos tomográficos) com as imagens térmicas. Após o registro, as imagens térmicas são combinadas e projetadas sobre o modelo 3D das imagens de MRI ou CT. RESULTADOS: O resultado é uma imagem 3D que combina informação de duas modalidades de imagens médicas diferentes. A combinação dessas duas modalidades de imagens médicas disponibiliza uma nova técnica de imagem 3D que agrupa informações anatômicas (MRI ou CT) e funcionais (variações de temperatura na superfície do corpo). CONCLUSÃO: Os resultados obtidos até o momento com essa nova metodologia indicam que ela pode auxiliar em diagnósticos médicos.
2013
Sanches,Ionildo José Gamba,Humberto Remigio Souza,Mauren Abreu de Neves,Eduardo Borba Nohama,Percy
A comparison of left ventricular border detection techniques applied to 2D echocardiograms
INTRODUCTION: Cardiology has been one of the most important areas of medicine. For several applications to diagnose the heart functions diseases the measurement of left ventricular (LV) cavity area and LV fractional area change are of vital necessity. To achieve this task, it is necessary to trace the border of left ventricle, which manual tracing is a tedious and time-consuming work. To solve this problem, many techniques to automate this border detection have been developed using the specialist tracing as gold standard. METHODS: The purpose of this approach is to analyze the features of the main techniques applied to left ventricle border detection in medical imaging. To facilitate understanding, the left ventricle border detection techniques are divided into three categories: image-based techniques, model-based techniques and pixel-based techniques. For each of the category, a literature review was made to get examples of the techniques applied to left ventricle border detection and to describe them. The result of this review is a comparative tablewhere the main features of each technique is compared. CONCLUSION: From the comparative table we can conclude that the not mentioning of many features of the techniques by the authors and the lack of a standardization of the evaluation techniques hamper a more satisfactory comparison.
2013
Wu,Eduardo Jyh Herng Nicolosi,Denys E.
Rice detector: proposal of a novel objective response detection technique
INTRODUCTION: The detection of the somatosensory response (SR) is an important tool for the neurophysiological evaluation in the intra and post-operative period of some vascular and spine surgeries. Particularly, the SR identification with a maximum false positive ratio by means of Objective Response Detection (ORD) techniques could lead to a less subjective procedure. In this work a novel ORD, the Rice Detector (RD), is presented and its theoretical critical value is obtained. METHODS: The probability of detection (PD) of RD is assessed for different numbers of eletroencephalographic (EEG) signal epochs (M = 30, 60, 120, 240) and signal-to-noise ratios (-20 to 10 dB, in steps of 1 dB) by means of simulation. The simulated PD curves (PDc) are compared with the theoretical ones and with the PDc of the Magnitude-Squared Coherence (MSC), a well-known ORD technique. The performance of RD and MSC are also compared for real EEG data. The comparison is based on the DP for estimates calculated with M = 30, 60, 120 and 240 epochs. RESULTS: The results showed that the simulated PDc follow the theoretical ones and both the MSC and RD present similar performance, with slight advantage for this latter at low M-values. However, for real data, no statistical significant difference (proportion test with alpha=0.05) was found between MSC and RD. CONCLUSION: Both techniques presented mean detection rates varying from 70% to 90%, even for intermediate M-value (120 epochs), and can be useful for evoked response detection applications.
2013
Farina Júnior,Paulo Danilo Melges,Danilo Barbosa Infantosi,Antonio Fernando Catelli Sá,Antonio Mauricio Ferreira Leite Miranda de
Modelagem matemática da tíbia humana usando Bond Graph
INTRODUCAO Procedimentos cirúrgicos ortopdicos como a osteotomia, em que se realiza o corte da tíbia, são muito comuns e devem ser muito bem executados para que sejam obtidos bons resultados. Nesse cenário, o estudo de como o osso reage ao processo de corte um tópico relevante de estudos. O objetivo deste trabalho apresentar um modelo matemático do processo de corte na tíbia humana por uma serra automática, usando o mtodo de Bond Graph. MTODOS: Com base em um trabalho anterior, foi desenvolvido um modelo para a força de reação ao corte da serra. Alm disso, foi desenvolvido um modelo embasado no mtodo Bond Graph para se determinar a resposta das diversas partes do osso à ação da serra. Foram tambm realizadas análises no domínio da frequência para se analisar a estabilidade do sistema. RESULTADOS: Foram obtidos e apresentados os resultados das simulações descritas. Os resultados mostraram boa concordância com o comportamento esperado para a força de reação à serra e para a resposta do material ósseo ao corte. Alm disso, as análises no domínio da frequência mostraram que o mtodo de modelagem proposto tem características promissoras com relação a estabilidade do sistema. CONCLUSÃO: Os resultados sugerem que o mtodo tem bom potencial para ser usado, no futuro próximo, para análises do processo de perfuração antes de procedimentos cirúrgicos. Entretanto, estudos adicionais sobre a estabilidade e sobre o projeto adequado de um controlador de velocidade são ainda necessários.
2013
Rosa,Suelia de Siqueira Rodrigues Fleury Souza,Êmille Kessy Ferreira de Urbizagástegui,Pablo Alejandro de Abreu Peixoto,Luciana Roberta Tenório Rocha,Adson Ferreira da
An experiment set-up for analysis of lateralization judgments of binaural stimuli
INTRODUCTION: The aim of this work is to present a physical implementation of a noninvasive methodology to analyze the directional sensitivity of human auditory system. A computer controlled experiment set-up has been designed and developed to study the behavior of human subjects under the presentation of interaural time delays and interaural amplitude differences for several sensation levels. METHODS: The proposed methodology comprises: the application of trains of low-pass filtered narrow pulses as acoustic binaural stimuli; the automatic, simultaneous and random variation of interaural time delays and interaural amplitude differences; the absence of human interference along the experimental sessions, except for the decision of the listener under test; the minimization of adaptation effects. RESULTS: Numerous lateralization judgments have been accomplished in order to investigate the transduction mechanism which allows deciding which side of subjects medial plane the source of binaural acoustic stimuli is located in. The behavior of decision time with the order of judgment, the sensation levels and the interaural differences in time and amplitudes has been analyzed. CONCLUSION: The noninvasive, reliable and automatic approach here presented allows obtaining psychophysical responses associated to the neuro-physiological phenomena underneath lateralization capability.
2013
Nogueira,Jurandyr Santos Cunha,Ana Isabela Araújo Braghiroli,Maria Clara Barretto de Freitas Melro Freire,Raimundo Carlos Silvério
Utilização do instrumento de identificação de conhecimentos para administração segura de medicamentos com o uso de infusão automática
INTRODUÇÃO: Entre os riscos intrínsecos na assistência à saúde, a infusão de medicamentos é uma preocupação constante. Essa pesquisa analisou os tipos de notificações de eventos adversos, com a possibilidade dos profissionais envolvidos no uso incorreto de operação de Bombas de Infusão (BI). Os autores realizaram uma pesquisa dos problemas decorrentes de eventos adversos gerados da utilização de BI e desenvolveram um instrumento de identificação de conhecimentos de habilidades e usabilidades de BI. MÉTODOS: A metodologia utilizada no estudo foi desenvolvida em quatro fases. Na primeira e segunda fase, realizou-se uma pesquisa no banco de dados de relatos sobre notificações na unidade de Tecnovigilância da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) com o levantamento de dados, classificação de equipamentos, tipificação de problemas e análise de causas comuns. Na terceira fase realizou-se a análise do banco de dados de notificações de um fabricante de BI. Na última fase foi feita a análise de causas comuns para desenvolver as ações preventivas e o desenvolvimento do instrumento proposto. RESULTADOS: Foram analisados os anos de 2006 a 2011 onde existiam 1.971 relatos sobre notificações de equipamentos médicos hospitalares, sendo 251 desses relatos sobre BI (12,6%). Essa porcentagem foi a maior encontrada entre todos os equipamentos notificados. CONCLUSÃO: O estudo permitiu afirmar que os profissionais que operam as BI, muitas vezes possuem carência de conhecimento e/ou falta de compromisso com a atividade. Pode-se afirmar que um aspecto importante e inquestionável sobre o uso de BI é a relação com a segurança.
2013
Holsbach,Léria Rosane Kliemann Neto,Francisco Jose Holsbach,Nicole
Modelo de Contorno Ativo Crisp Adaptativo 2D aplicado na segmentação dos pulmões em imagens de TC do tórax de voluntários sadios e pacientes com enfisema pulmonar
INTRODUÇÃO: Dentre as doenças que afetam a população mundial, destaca-se a preocupação com a Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica (DPOC), que, segundo a Organização Mundial de Saúde, pode se constituir na terceira causa de morte mais importante em todo mundo no ano de 2030. Visando contribuir com o auxílio ao diagnóstico médico, esta pesquisa centraliza seus esforços na etapa de segmentação dos pulmões, visto que esta é a etapa básica de sistema de Visão Computacional na area de pneumologia. MÉTODOS: Este trabalho propõe um novo método de segmentação dos pulmões em imagens de Tomografia Computadorizada (TC) do tórax chamado de Método de Contorno Ativo (MCA) Crisp Adaptativo 2D. Este MCA consiste em traçar automaticamente uma curva inicial dentro dos pulmões, que se deforma por iterações sucessivas, minimizando energias que atuam sobre a mesma, deslocando-a até as bordas do objeto. O MCA proposto é o resultado do aperfeiçoamento do MCA Crisp desenvolvido previamente, visando aumentar a sua exatidão, diminuindo o tempo de análise e reduzindo a subjetividade na segmentação e análise dos pulmões dessas imagens pelos médicos especialistas. Este método por iterações sucessivas de minimização de sua energia, segmenta de forma automática os pulmões em imagens de TC do tórax. RESULTADOS: Para sua validação, o MCA Crisp Adaptativo é comparado com os MCAs THRMulti, THRMod, GVF, VFC, Crisp e também com o sistema SISDEP, sendo esta avaliação realizada utilizando como referência 24 imagens, sendo 12 de pacientes com DPOC e 12 de voluntários sadios, segmentadas manualmente por um pneumologista. Os resultados obtidos demonstram que o método proposto é superior aos demais. CONCLUSÃO: Diante dos resultados obtidos, pode-se concluir que este método pode integrar sistemas de auxílio ao diagnóstico médico na área de Pneumologia.
2013
Rebouças Filho,Pedro Pedrosa Cortez,Paulo César Félix,John Hebert da Silva Cavalcante,Tarique da Silveira Holanda,Marcelo Alcantara
Segmenting mammographic microcalcifications using a semi-automatic procedure based on Otsu's method and morphological filters
INTRODUCTION: Breast cancer has the second highest world's incidence rate, according to the Brazilian National Cancer Institute (INCa). Clinical examination and mammography are the best methods for early diagnosis. Computer-aided detection (CADe) and computer-aided diagnosis (CADx) systems are developed to improve mammographic diagnosis. Basically, CADx systems have three components: (i) segmentation, (ii) parameters extraction and selection, (iii) lesion classification. The first step for a CADx system is segmentation. METHODS: A microcalcification segmentation method is proposed, based on morphological operators, Otsu's Method and radiologists' knowledge. Pre-processing with top-hat operators improves contrast and reduces background noise. The Otsu's method automatically selects the best grey-level threshold to segment microcalcifications, obtaining binary images. Following, inferior reconstruction and morphological dilatation operators are applied to reconstruct lost structure details and fill small flaws in the segmented microcalcifications. Finally, the Canny edge detection is applied to identify microcalcifications contour candidates for each region-of-interest (ROI). Two experienced radiologists intervene in this semi-automatic method, firstly, selecting the ROI and, then, analyzing the segmentation result. The method was assessed in 1000 ROIs from 158 digital images (300 dpi, 8 bits). RESULTS: Considering the radiologists opinion, the rates of ROIs adequately segmented to establish a diagnosis hypothesis were 97.8% for one radiologist and 97.3% for the other. Using the Area Overlap Measure (AOM) and the 2136 microcalcifications delineated by an experienced radiologist as gold standards, the method achieved an average AOM of 0.64±0.14, being 0.56±0.09 for small microcalcifications and 0.66±0.13 for the large ones. Moreover, AOM was 0.64±0.13 for the benign and 0.64±0.14 for the malignant lesions with no statistical differences between them. CONCLUSION: Based on these findings, the proposed method could be used to develop a CADx system that could help early breast cancer detection.
2013
Duarte,Marcelo de Almeida Alvarenga,André Victor Azevedo,Carolina Maria Calas,Maria Julia Gregório Infantosi,Antonio Fernando Catelli Pereira,Wagner Coelho de Albuquerque
Segmentação automática 2D de vias aéreas em imagens de tomografia computadorizada do tórax
INTRODUÇÃO: Grande parte da população mundial é afetada por doenças pulmonares, como é o caso das broncopatias constituídas pela asma, bronquiectasia e a bronquite. O diagnóstico de broncopatias é baseado no estado das vias aéreas. Neste sentido, a segmentação automática das vias aéreas em imagens de Tomografia Computadorizada (TC) do tórax é uma etapa fundamental para auxílio ao diagnóstico dessas doenças. MÉTODOS: O presente trabalho avalia algoritmos e desenvolve métodos de segmentação automática das vias aéreas 2D. Tais métodos são compostos por algoritmos de detecção de vias aéreas, sendo estes rede neural Multilayer Perceptron (MLP) e Análise de Densidades Pulmonares (ADP), e por algoritmos de segmentação de vias aéreas, sendo estes Crescimento de Região (CR), Método de Contornos Ativos (MCA) Balão e Topológico Adaptativo. RESULTADOS: Os resultados foram obtidos em três etapas: análise comparativa entre os algoritmos de detecção MLP e ADP, com um padrão-ouro adquirido por três médicos com expertise em imagens de TC do tórax; análise comparativa entre algoritmos de segmentação MCA balão, MCA topológico adaptativo, MLP e CR; e avaliação das possíveis combinações entre os algoritmos de detecção e segmentação, resultando no método completo para segmentação automática das vias aéreas em 2D. CONCLUSÃO: A baixa incidência de falso-negativo e a redução significativa de falso-positivo, resulta em coeficiente de similaridade e sensibilidade superior a 91% e 87% respectivamente, para uma combinação dos algoritmos, com qualidade de segmentação satisfatória.
2013
Cavalcante,Tarique da Silveira Cortez,Paulo César Almeida,Thomaz Maia de Felix,John Hebert da Silva Holanda,Marcelo Alcantra
Efeito da terapia LED (λ = 945 ± 20 nm) de baixa intensidade sobre tecido epitelial de ratos diabéticos em processo de reparo
INTRODUÇÃO: O diabetes mellitus é uma condição sistêmica que pode causar retardo da resposta tecidual frente a uma lesão. Diversos estudos têm apontado o laser como importante ferramenta terapêutica para o auxílio do processo de reparo tecidual. Contudo, poucos estudos foram realizados com o emprego de LED (Light Emitting Diode). Assim, o objetivo deste trabalho foi analisar o efeito da terapia com LED (λ = 945 ± 20nm) de baixa intensidade sobre tecido epitelial de ratos diabéticos em processo de reparo. MÉTODOS: Para tal, foi realizada a indução de diabetes experimental em 20 ratos machos (Wistar), com administração de 40mg/kg, por via endovenosa, de mono-hidrato de aloxana diluído em solução tampão. Após 14 dias, os animais foram submetidos à incisão tecidual na região dorsal, seguida de sutura e divididos em grupo-controle (GI e GIII, 3 e 7 dias pós-lesão, respectivamente), e grupo-tratado com LED (GII e GIV, 3 e 7 dias pós-lesão, respectivamente). Os animais do grupo tratado (n = 10) foram irradiados de forma transcutânea, em duas sessões (30 minutos e 48 horas pós-lesão). RESULTADOS: O número de fibroblastos foi significativamente maior no GIV em relação ao GIII. CONCLUSÃO: Considerando o aumento do número de fibroblastos (análise quantitativa) e o adequado fechamento da lesão (análise qualitativa), pode-se concluir que houve um efeito positivo da terapia LED na região do infravermelho próximo sobre o processo de reparo, após 7 dias de lesão tecidual em animais diabéticos (GIV).
2013
Ferreira,Cláudia Luísa Ribeiro Nicolau,Renata Amadei Oliveira,Marco Antonio de Costa,Davidson Ribeiro Prianti Júnior,Antonio Carlos Guimarães
Implantes cocleares: aspectos tecnológicos e papel socioeconômico
INTRODUÇÃO: O grande número de deficientes auditivos faz da perda auditiva um sério problema social, econômico e de saúde pública. Próteses auditivas e implantes cocleares representam os principais dispositivos utilizados como paliativos por pessoas com deficiência auditiva, sendo que os implantes cocleares são muitas vezes a única opção nos casos de deficiência auditiva severa e profunda. Nesse artigo discute-se de maneira geral os diferentes aspectos envolvendo implantes cocleares, tanto de âmbito tecnológico como seu papel socioeconômico. MÉTODOS: Baseado em dados do SUS, IBGE e outras fontes, um levantamento qualitativo e quantitativo é feito pela primeira vez especificamente para a população brasileira. O artigo discute ainda o estado da arte das tecnologias envolvidas no implante coclear, com base em literatura científica e informações de fabricantes, bem como as perspectivas para as próximas gerações de implantes cocleares. CONCLUSÃO: Há potencial e demanda para evoluções nos implantes atuais. A implantação precoce é benéfica para pacientes e sociedade, compensando os custos econômica e socialmente. No entanto, as políticas públicas de reabilitação necessitam se adequar para atender com eficácia à crescente população afetada pela deficiência auditiva.
2013
Tefili,Diego Barrault,Guillaume François Gilbert Ferreira,Alexandre André Cordioli,Júlio Apolinário Lettnin,Djones Vinicius