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Dissertações |
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Ana Paula Sandes de Souza
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DESENVOLVIMENTO DE UMA FERRAMENTA DE COLETA FISIOLÓGICA MULTIMODAL USANDO APARELHOS COMERCIAIS DE ELETROENCEFALOGRAMA E RASTREAMENTO OCULAR. ESTUDO DE CASO: PISCADAS
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Orientador : GERARDO ANTONIO IDROBO PIZO
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MEMBROS DA BANCA :
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GERARDO ANTONIO IDROBO PIZO
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MARILIA MIRANDA FORTE GOMES
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JONES YUDI MORI ALVES DA SILVA
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JAIRO JOSE MUNOZ CHAVEZ
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Data: 27/01/2023
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O eletroencefalograma (EEG) e o rastreamento ocular (ET, do Inglês Eye Tracking) são formas não-invasivas de se observar o comportamento do sistema nervoso. A combinação destes dados tende a apresentar maior capacidade classificatória do que datasets unimodais, quando utilizados no treinamento de algoritmos de aprendizado de máquina. Além de uma maior acurácia, estes datasets permitem uma maior compreensão sobre o funcionamento fisiológico por trazer mais de um tipo de informação. Este trabalho apresenta uma alternativa aos equipamentos clínicos e de alto custo, construída a partir de equipamentos comerciais, capaz de gerar um dataset multimodal de EEG e ET coletados ao longo do tempo. A coleta da ferramenta é mediada por código MATLAB, utilizado para coordenar um sistema de pausa e espera entre terminais conectados de forma paralela a ambos os hardwares utilizados. A posterior combinação de dados foi realizada em Python através de reamostragem e interpolação linear, permitindo que os dados unimodais fossem unidos apesar de terem frequências de coleta distintas.
As piscadas são reconhecidas por ambos os aparelhos de coleta e foram utilizadas para calcular a capacidade de sincronização entre os sinais. Durante a coleta, piscadas voluntárias ocorreram a cada 4 segundos. Um total de doze datasets multimodais de duração de 120 segundos foram analisados. Uma taxa de verdadeiros positivos para a identificação de piscadas de 93% e 99% foram encontradas para EEG e ET, respectivamente. A correlação cruzada apresentou atraso médio de 1,54 segundos do sinal de ET relação ao sinal de EEG. Avanços para aprimorar a capacidade de sincronização entre os dados foram sugeridos.
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Electroencephalogram (EEG) and Eye Tracking (ET) are non-invasive ways to observe the behavior of the nervous system. The combination of these data types tends to have a higher classification capability than unimodal datasets when used in machine learning algorithms. Besides a higher accuracy, these datasets allow a better understanding of the physiological functioning by having more than one type of information. This work presents an alternative to clinical and high-cost equipment to build multimodal datasets. By using commercial equipment, this tool can generate a multimodal dataset of EEG and ET collected over time. The collection is mediated by MATLAB code, used to coordinate a pause-and-wait system between terminals connected in parallel to both hardware used. Subsequent data combination was performed in Python through resampling and linear interpolation, allowing unimodal data to be merged despite having distinct collection frequencies.
The blink signal is recognized by both devices and was used to calculate the synchronization capacity between the signals. During collection, voluntary blinks occurred every 4 seconds. A total of twelve collections of 120 second duration were analyzed. A true positive blink identification rate of 93% and 99% were found for EEG and ET, respectively. The cross-correlation showed an average delay of 1.54 seconds of the ET signal relative to the EEG signal. Advances to improve the synchronization capability between the data were suggested.
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Renata Menezes Lopes
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MODULAÇÃO DA EXCITABILIDADE DE VIAS DESCENDENTES SOBRE O MÚSCULO SÓLEO EM RESPOSTA À FADIGA DOS FLEXORES PLANTARES CONTRALATERAIS
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Orientador : RINALDO ANDRE MEZZARANE
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MEMBROS DA BANCA :
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FERNANDO HENRIQUE MAGALHÃES
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JAKE CARVALHO DO CARMO
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RINALDO ANDRE MEZZARANE
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SUELIA DE SIQUEIRA RODRIGUES FLEURY ROSA
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Data: 06/04/2023
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A fadiga muscular (FM) é definida como redução na capacidade do sistema neuromuscular de gerar força, sendo um fenômeno comum em qualquer tipo de atividade que exija resistência. Responsável por limitações no desempenho humano e causador de lesões, o processo de fadiga pode envolver o membro ipsolateral assim como o membro contralateral e até a ser observado em membros não homólogos. Apesar dos mecanismos da FM serem exaustivamente pesquisados, poucos trabalhos investigaram o efeito da fadiga contralateral (FC) nos membros inferiores (MMII). Neste contexto, com o objetivo de ampliar o conhecimento da FC, propõe-se avaliar a modulação da excitabilidade de vias descendentes sobre o músculo sóleo (SO) direito após a indução de fadiga nos flexores plantares contralaterais. A amostra do presente estudo foi composta por 12 voluntários com 27,58 ± 7,34 anos, 1,67 ±0,08 de altura, saudáveis e ativos. Os sinais eletromiográficos (EMG) foram captados por meio de eletrodos de superfície posicionados sobre o SO direito. Foi realizado um protocolo no qual foram coletados dados referentes a contração voluntária máxima isométrica (CVMI) e onda V (sinal eletromiográfico que representa uma resposta das vias descendentes) em quatro condições (pré-fadiga, entre fadigas, pós-fadiga e recuperação). Ondas V, parâmetros do espectro de potência do eletromiograma do SO contralateral e na geração de força supra-máxima (superimposed twitch - ST) foram obtidos, como frequência de potência média (FMD), frequência de potência mediana (FMN) e Root Mean Squared (RMS) entre as condições. Uma ANOVA de medidas repetidas de uma via foi usada para detectar diferenças entre as amplitudes das ondas V evocadas, nas FMD e FMN, no RMS ao longo das condições. Os resultados principais deste estudo foram a) que a fadiga induzida nos flexores plantares do tornozelo esquerdo demonstrou ter um efeito significativo da FC nas amplitudes das ondas V; b) tendência de recuperação dos efeitos da fadiga ao longo do tempo; c) a modulação da onda V pela FC foi progressiva; d) a inexistência de fadiga ipsolateral; e) que a ativação muscular voluntária foi constante ao longo das condições; f) que as flutuações da onda V não foram atribuídas a diferentes níveis de atividade voluntária do músculo alvo. O presente trabalho evidenciou que a excitabilidade das vias descendentes para o músculo SO pode ser modulada agudamente como consequência de fadiga induzida nos músculos flexores plantares contralaterais.
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Muscle fatigue (MF) is defined as a reduction in the capacity of the neuromuscular system to generate force, and is a common phenomenon in any type of activity that requires resistance. Responsible for limitations in human performance and causing injuries, the fatigue process can involve the ipsilateral limb as well as the contralateral limb, and can even be observed in non homologous limbs. Although the mechanisms of FM are exhaustively researched, few works have investigated the effect of contralateral fatigue (CF) on the lower limbs. In this context, aiming to expand the knowledge of CF, we propose to evaluate the modulation of excitability of descending pathways on the right soleus (SO) muscle after fatigue induction in the contralateral plantar flexors. The sample of the present study consisted of 12 healthy and active volunteers, 27.58 ± 7.34 years old, with a height of 1.67 ±0.08. Electromyographic (EMG) signals were captured by means of surface electrodes positioned on the right OS. A protocol was performed in which data regarding maximum voluntary contraction (MVC) and V-wave (electromyographic signal representing a response of the descending pathways) were collected in four conditions (pre-fatigue, between fatigue, post-fatigue and recovery). V-wave, power spectrum parameters of the contralateral OS electromyogram and in superimposed twitch (ST) force generation were obtained, such as mean power frequency (FMD), median power frequency (FMN) and Root Mean Squared (RMS) between conditions. A one-way repeated measures ANOVA was used to detect differences between the amplitudes of evoked V-waves, in FMD and FMN, in RMS across conditions. The main results of this study were a) that fatigue induced in the left ankle plantar flexors was shown to have a significant effect of CF on V-wave amplitudes; b) a tendency to recover from the effects of fatigue over time; c) modulation of the V-wave by CF was progressive; d) the absence of ipsilateral fatigue; e) that voluntary muscle activation was constant across conditions; f) that V-wave fluctuations were not attributed to different levels of voluntary activity of the target muscle. The present work evidenced that the excitability of descending pathways to the OS muscle can be acutely modulated as a consequence of fatigue induced in the contralateral plantar flexor muscles.
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Jonathan Martinichen
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EQUIPES DE ENGENHARIA CLÍNICA NO BRASIL: UMA ANÁLISE DO PERFIL SOB A PERSPECTIVA DOS ENGENHEIROS QUE ATUAM NA ÁREA
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Orientador : MARILIA MIRANDA FORTE GOMES
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MEMBROS DA BANCA :
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GERARDO ANTONIO IDROBO PIZO
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MARILIA MIRANDA FORTE GOMES
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RAFAEL FONTES SOUTO
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RONNI GERALDO GOMES DE AMORIM
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Data: 27/04/2023
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Os Estabelecimentos Assistenciais de Saúde (EAS), de modo a garantir a qualidade e segurança na utilização dos Equipamentos Médico-Hospitalares (EMH), assim como reduzir os custos de aquisição e manutenção, devem possuir uma equipe de Engenharia Clínica (EC), seja ela própria, terceirizada ou mista. Essa equipe é responsável por elaborar e executar planos de aquisição, manutenção e desfazimento de EMH e, como em outras áreas regidas pela gestão da qualidade, possui indicadores característicos, os quais podem variar de acordo com as características do EAS e de suas equipes de EC, e que permitem monitorar a eficiência, eficácia e efetividade dos serviços executados. Este estudo tem por objetivo apresentar o perfil das equipes de EC e analisar como alguns indicadores de desempenho se relacionam com a composição dos setores de EC e as características dos EAS. No que diz respeito às ferramentas metodológicas, foram enviados questionários para engenheiros clínicos de todas as unidades da Federação, pertencentes a um grupo do WhatsApp chamado "Engenharia Clínica Brasil". O questionário reúne informações sobre a formação dos engenheiros, as características dos estabelecimentos de saúde, o perfil das equipes de engenharia clínica, bem como indicadores de qualidade relacionados com as atividades de manutenção. Os resultados sugerem que a composição das equipes de engenharia clínica e as características das instituições de saúde podem ter um impacto significativo na eficácia e eficiência das atividades de manutenção. Portanto, é crucial que os EAS monitorem o desempenho de suas equipes de EC e tomem as medidas necessárias para garantir a qualidade e segurança dos EMH, e possibilitam a redução dos custos de aquisição e manutenção.
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Healthcare Establishments (HE), in order to guarantee the quality and safety of Medical/Hospital Equipment (MHE), as well as reduce acquisition and maintenance costs, must have their own, outsourced or mixed Clinical Engineering (CE) team. This team is responsible for preparing and executing plans for the acquisition and execution of MHE and, as in other areas governed by quality in management, the results may vary according to each HE and its CE maintenance teams, enabling to monitor the efficiency and effectiveness of provided services. This study aims to present the profile of CE teams and analyze how performance indicators relate to the composition of CE sectors and the characteristics of HE. As far as methodological tools are concerned, questionnaires were sent to clinical engineers in all units of the Federation, belonging to a WhatsApp group called “Engenharia Clínica Brasil”. The questionnaire gathers information about the engineers' education, the characteristics of the EAS, the profile of the EC teams, as well as quality indicators related to maintenance activities. The findings suggest that the composition of CE teams and the characteristics of HE may have a significant impact on the effectiveness and efficiency of maintenance activities. Therefore, it is crucial for HE to monitor the performance of their CE teams and take necessary actions to ensure the quality and safety of medical equipment, while minimizing acquisition and maintenance costs.
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Sâmyla de Souza Melo
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PROPOSTA DE TECNOLOGIA EM SAÚDE PARA TRATAMENTO DE LESÃO POR PRESSÃO: EQUIPAMENTO RAPHA®
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Orientador : MARIO FABRICIO FLEURY ROSA
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MEMBROS DA BANCA :
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JOSÉ CARLOS TATMATSU ROCHA
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MARCELLA LEMOS BRETTAS CARNEIRO
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MARIO FABRICIO FLEURY ROSA
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SOLANGE BARALDI
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Data: 28/04/2023
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A lesão por pressão é definida como um ferimento localizado na pele ou no tecido cutâneo subjacente sobre uma proeminência óssea, resultado da combinação de pressão e cisalhamento local. É ocasionada por soma de fatores clínicos, como nutrição, hidratação, condições cutâneo-mucosas, entre outros. Ocorre em diversas regiões do corpo, contudo a região que possui um maior cisalhamento é a região sacral. De acordo com (PATTON,2018) com o uso de novas tecnologias diminui a prevalência de lesão por pressão associada com as taxas de mortalidades em um estudo desenvolvido avaliando as tecnologias usadas em lesão por pressão nos pacientes hospitalizados. A partir dos resultados do ensaio cliníco sobre a pesquisa do Equipamento Rapha (CAAE 94910718.5.3001.5553) onde priorizou a aplicação do protocolo vinculada ao equipamento emissor de luz de leds associado com um curativo de látex (Equipamento Rapha) (FLEURY ROSA, S.S.R, et al, 2017) para tratamento das doenças dos pés no diabetes, pensou-se a seguinte proposta: quais desfechos clínicos o equipamento Rapha propiciaria em pacientes com lesão por pressão? Objetivos: Teve como objetivo avaliar a ação do aparelho emissor de luz de Led juntamente com a lâmina de látex (Equipamento Rapha®) aplicada a paciente com lesão por pressão internados em uma instituição hospitalar durante um protocolo de 45 dias. Observando ao final da pesquisa se houve atenuação da área total da lesão após o protocolo. Materiais e métodos: Abordagem de tipologia multi-estratégia apoiada em métodos quantitativos e qualitativos para coleta e a análise dos dados com perspectiva interdisciplinar em saúde utilizando-se da pesquisa do estudo clínico aprovado (CAAE 94910718.5.3001.5553) . A metodologia de aplicação foi semelhante a realização de um curativo de lesão por pressão, seguindo o protocolo pré-definido para a aplicação do equipamento Rapha® diariamente sobre a lesão durante um período de 45 dias. Em cada paciente foi avaliado se com a utilização do equipamento Rapha® houve a diminuição da área da lesão. Resultados: Foram avaliados 5 pacientes do grupo experimental que receberam o uso do equipamento Rapha® e 4 pacientes do grupo controle ao qual receberam o protocolo sus. Os pacientes do grupo experimental tiveram duas lesões cicatrizadas por completo e duas lesões com diminuição de 50% da área total da lesão. Em comparação o grupo controle não houve cicatrização e uma pequena porcentagem de diminuição da área da lesão. Conclusão: O equipamento Rapha® auxilia no processo de cicatrização de lesão por pressão em menor tempo que os protocolos do Sistema Unico de Saúde, entretanto favorece o aumento da umidade na lesão ao qual em excesso pode prejudicar o processo de cicatrização.
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Introduction: Pressure injury is defined as a localized injury to the skin or underlying cutaneous tissue over a bony prominence, resulting from a combination of pressure and local shear. It is caused by the sum of clinical factors, such as nutrition, hydration, and cutaneous-mucous conditions, among others. It occurs in several regions of the body, however, the region that has a greater shear is the sacral region. According to (PATTON, 2018), the use of new technologies decreases the prevalence of pressure injuries associated with mortality rates in a study developed evaluating the technologies used in pressure injuries in hospitalized patients. Based on the results of the clinical trial on the Rapha Equipment research (CAAE 94910718.5.3001.5553) where it prioritized the application of the protocol linked to the LED light-emitting equipment associated with a latex dressing (Rapha Equipment) (FLEURY ROSA, S.S.R, et al, 2017) for the treatment of foot diseases in diabetes, the following proposal was thought: what clinical outcomes would Rapha equipment provide in patients with pressure ulcers? Objectives: The objective was to evaluate the action of the LED light-emitting device together with the latex sheet (Rapha® Equipment) applied to a patient with a pressure injury hospitalized in a hospital institution during a 45-day protocol. Observing at the end of the research if there was attenuation of the total area of the lesion after the protocol. Materials and methods: A multi-strategy typology approach supported by quantitative and qualitative methods for data collection and analysis with an interdisciplinary health perspective, using the approved clinical study research (CAAE 94910718.5.3001.5553). The application methodology was similar to applying a pressure sore dressing, following the predefined protocol for applying the Rapha® equipment daily on the wound for 45 days. In each patient, it was evaluated whether the use of the Rapha® equipment resulted in a reduction in the area of the lesion. Results: Five patients from the experimental group who received the use of the Rapha® equipment and 4 patients from the control group who received the sus protocol were evaluated. Patients in the experimental group had two completely healed lesions and two lesions with a 50% decrease in the total area of the lesion. Compared to the control group, there was no healing and a small percentage of reduction in the area of the lesion. Conclusion: The Rapha® equipment assists in the healing process of pressure injuries in less time than the Unified Health System protocols, however, it favors increased moisture in the injury, which in excess can harm the healing process.
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Ana Luiza Moraes Fernandes da Costa
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IDENTIFICAÇÃO DE LESÕES DA LARINGE A PARTIR DE IMAGEAMENTO POR ENDOSCOPIA DE BANDA ESTREITA UTILIZANDO REDES NEURAIS ARTIFICIAIS E PROGRAMAÇÃO VISUAL
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Orientador : GERARDO ANTONIO IDROBO PIZO
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MEMBROS DA BANCA :
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GERARDO ANTONIO IDROBO PIZO
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CRISTIANO JACQUES MIOSSO RODRIGUES MENDES
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RENATO CORAL SAMPAIO
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LUCIANA CORREIA ALVES
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Data: 08/05/2023
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A presença de determinados tipos de lesões na mucosa da laringe pode sinalizar o desenvolvimento de carcinoma espinocelular laríngeo em estágio inicial, que surge a partir do desenvolvimento anormal das células escamosas que compõem a camada interna do revestimento da laringe. Essa doença corresponde a 98% das ocorrências de tumores malignos que acometem a laringe e 3% de todos os casos de câncer, frequentemente levando à óbito quando diagnosticada em estágios avançados.
A detecção precoce de lesões sugestivas de desenvolvimento de tecido pré-cancerígeno ou de câncer da laringe em estágio inicial pode ser uma tarefa desafiadora mesmo para médicos experientes. A literatura científica existente aponta que modelos baseados em aprendizado de máquina têm sido utilizados para auxiliar o diagnóstico de câncer de laringe, alcançando resultados relevantes, sendo consideradas no estado da arte para a detecção de lesões da laringe as arquiteturas de redes neurais artificiais convolucionais profundas, com precisão reportada de até 98%. Entretanto, a implementação de modelos de machinelearning frequentemente exige conhecimentos avançados em linguagem de programação, tornando complexa a tarefa de treinamento e desenvolvimento dessas soluções. Há também modelos de redes neurais artificiais mais recentes, ainda não explorados para a classificação de imagens contendo lesões da laringe.
O presente estudo teve por objetivo desenvolver novos métodos baseados em inteligência artificial para classificar lesões da laringe de forma automatizada, a partir de imagens digitais obtidas pela técnica de imagens de banda estreita.
Relativamente à metodologia adotada, foram utilizadas 1.320 imagens digitais de tecido da laringe, saudável e em estágio inicial de câncer, obtidas por meio de laringoscopia, subdividas em 4 classes: tecido saudável, tecido com leucoplasia, tecido com vasos hipertróficos e tecido com alças capilares intrapapilares. Desse conjunto, foram segregadas 132(10%) para compor o conjunto de testes. Foram implementados cinco modelos de aprendizagem de máquina diferentes, baseados em redes neurais convolucionais profundas (CNN) utilizando programação visual e redes de cápsulas (CapsNet), para classificar as 132 imagens: VGG16, VGG19, Inception V3, CapsNet sem data augmentation e CapsNet combinado a uma técnica de data augmentation utilizando imagens geradas sinteticamente por uma rede generativa adversária (GAN).
As arquiteturas de rede neural foram implementadas por meio do software livre Orange Data Mining e da plataforma computacional Google Colab, em linguagem Python, com a utilização das bibliotecas Keras, OpenCV e Tensorflow.
O uso de GAN para ampliar o conjunto de treinamento com imagens geradas sinteticamente melhorou o desempenho do classificador de cápsula na classificação de todas os tipos de lesões. O classificador CapsNet com aumento de dados por GAN alcançou sensibilidade, precisão e F1-Score médios de 94,7%, correspondente ao segundo melhor desempenho entre os modelos estudados, contudo ainda apresentou indícios de sobreajuste. O melhor desempenho geral foi obtido com o classificador CNN Inception V3, que obteve 97% de sensibilidade, precisão e F1-Score, utilizando software de programação visual.
Este estudo contribuiu para o avanço do conhecimento em tecnologias relacionadas à saúde ao explorar novos métodos para o auxílio do diagnóstico de câncer da laringe. A solução de inteligência artificial baseada em CNN com programação visual proposta alcançou resultados competitivos, permitindo detectar as lesões da laringe em todas as imagens apresentadas ao modelo, com a vantagem de ser implementada em ferramenta de fácil utilização, com menor custo de recursos computacionais e por não exigir conhecimentos avançados em programação de modelos de machinelearning, comparativamente aos demais métodos já explorados.
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The presence of certain types of lesions in the laryngeal mucosa can signal the development of early-stage laryngeal squamous cell carcinoma, which arises from the abnormal development of the squamous cells that make up the inner layer of the laryngeal lining. This disease corresponds to 98% of the occurrences of malignant tumors that affect the larynx and 3% of all cases of cancer, often leading to death when diagnosed in advanced stages.
Early detection of lesions suggestive of the development of precancerous tissue or early stage laryngeal cancer can be a challenging task even for experienced physicians. The existing scientific literature points out that models based on machine learning have been used to aid the diagnosis of laryngeal cancer, achieving relevant results, considering the state-of-the-art architectures of deep convolutional artificial neural networks in the detection of laryngeal lesions, with reported accuracy of up to 98%. However, the implementation of machine learning models often requires advanced knowledge in programming language, making the task of training and developing these solutions complex. There are also more recent models of artificial neural networks, not yet explored for the classification of images containing laryngeal lesions.
The present study aimed to develop methods based on artificial intelligence to classify laryngeal lesions in an automated way, from digital images obtained by the narrowband imaging technique.
Regarding the adopted methodology, 1.320 digital images of laryngeal tissue, healthy and in an early stage of cancer, obtained through laryngoscopy, were used, subdivided into 4 classes: healthy tissue, tissue with leukoplakia, tissue with hypertrophic vessels and tissue with capillary loops intrapapillary. From this set, 132(10%) were segregated to compose the test set. Five different machine learning models, based on deep convolutional neural networks (CNN) and capsule networks (CapsNet), were implemented to classify the 132 images: VGG16, VGG19, Inception V3, CapsNet without data augmentation and CapsNet combined with a data augmentation technique using images generated synthetically by an adversarial generative network (GAN).
The neural network architectures were implemented using the free software ORANGE Data mining and the Google Colab computational platform, in Python language, using the Keras, OpenCV and Tensorflow libraries.
Using GAN to augment the training set with synthetically generated images improved the performance of the capsule classifier in classifying all types of injuries. The CapsNet classifier with data increase by GAN reached average recall,precision and F1-Score of 94.7%, reaching the second best performance among the studied models. The best performance was obtained with the CNN Inception V3 classifier, which obtained 97% recall, precision and F1-Score, using visual programming software.
This study contributed to the advancement of knowledge in health-related technologies by exploring new methods to aid in the diagnosis of laryngeal cancer. The artificial intelligence solution based on CNN with the proposed visual programming reached competitive results, allowing the detection of laryngeal lesions in all images presented to the model, with the advantage of being implemented in an easy-to-use tool, with a lower cost of computational resources and because it does not require advanced knowledge in programming machine learning models, compared to the other methods already explored.
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Hélder Line Oliveira
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ESTUDO E SIMULAÇÃO DE TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA SEM FIO, POR CAMPO PRÓXIMO E ACOPLAMENTO INDUTIVO, PARA A RECARGA DE BATERIAS APLICADAS A DISPOSITIVOS MÉDICOS IMPLANTÁVEIS
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Orientador : GERARDO ANTONIO IDROBO PIZO
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MEMBROS DA BANCA :
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GERARDO ANTONIO IDROBO PIZO
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LEANDRO XAVIER CARDOSO
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WELLINGTON AVELINO DO AMARAL
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RAFAEL FONTES SOUTO
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Data: 25/05/2023
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O uso de dispositivos médicos implantados é uma realidade desde a década de 1950 e continua sendo considerado como uma solução necessária para o monitoramento de funções biológicas ou para o tratamento de situações que exijam aplicação medicamentosa ou ainda estimulação de órgãos. Contudo, a limitação da fonte de energia, primordialmente a bateria, faz com que o uso desses equipamentos seja, muitas vezes, desconfortável para o paciente devido à necessidade de procedimentos cirúrgicos para sua manutenção. Surge, no contexto apresentado, a tecnologia de transferência de energia sem fio como proposta para minimizar esse transtorno, provendo uma maior confiabilidade no emprego destes dispositivos. O trabalho em tela simulou este procedimento, buscando identificar os parâmetros necessários para a sua aplicação em dispositivos implantáveis, e confrontando-os com as normas de segurança propostas pela ANVISA e pela ABNT. Para tanto, usou-se uma abordagem quantitativa, pesquisando informações que corroboram o uso do método de acoplamento indutivo na recarga de baterias com a aplicação das especificações encontradas na simulação realizada no Maxwell HFSS®. Os testes realizados demonstraram que as temperaturas geradas na pele e no dispositivo ficaram em torno de 20ºC, valor aquém da máxima aceitável para o corpo humano, e que a taxa de absorção específica foi de 0,0851W/Kg abaixo do mínimo convencionado. Além disso, a tensão elétrica e a corrente obtidas foram de 3,25V e 3,20mA, respectivamente, e estão dentro dos limites desejados. Com base nos parâmetros adotados e nas normas vigentes, os resultados obtidos indicam que esta tecnologia é uma opção viável para recarregar baterias em dispositivos médicos implantáveis, também considerando a segurança na sua aplicação em pacientes.
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The use of implanted medical devices has been a reality since the 1950s and continues to be considered a necessary solution for monitoring biological functions or for the treatment of situations that require medication application or organ stimulation. However, the limitation of the energy supply, primarily the battery, makes the use of these devices uncomfortable for patients due to the need for surgical procedures for their maintenance. In the presented context, wireless energy transfer technology emerges as a proposal to minimize this inconvenience, providing greater reliability in the use of these devices. The work simulated this procedure, seeking to identify the necessary parameters for its application in implantable devices and confronting them with safety standards proposed by ANVISA and ABNT. To do so, a quantitative approach was used, researching information that corroborates the use of the inductive coupling method in battery charging with the application of the specifications found in the simulation performed in Maxwell HFSS®. The tests conducted demonstrated that the temperatures generated on the skin and the device remained around 20ºC, a value below the maximum acceptable for the human body, and that the specific absorption rate was 0.0851W/kg below the conventionally set minimum. Furthermore, the obtained electric voltage and current were 3.25V and 3.20mA, respectively, and within the desired limits. Based on the adopted parameters and current standards, the results obtained indicate that this technology is a viable option for recharging batteries in implantable medical devices, also considering safety in its application to patients.
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Anne Karoline Feitoza Mendonça de Freitas
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DINÂMICA DA PANDEMIA DO COVID-19 NO BRASIL VIA MODELOS EPIDEMIOLÓGICOS FRACIONÁRIOS
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Orientador : RONNI GERALDO GOMES DE AMORIM
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MEMBROS DA BANCA :
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RONNI GERALDO GOMES DE AMORIM
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GERARDO ANTONIO IDROBO PIZO
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RODRIGO ANDRES MIRANDA CERDA
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GESIEL GOMES SILVA
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Data: 02/06/2023
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Neste trabalho foi analisada a dinâmica da proliferação da pandemia do COVID-19 no Brasil com base em modelos epidemiológicos fracionários. Foram estudadas as versões fracionárias dos modelos SIR, Lotka-Volterra e logístico. A simulação computacional foi implementada com o uso do código de Adams-Bashforth fracionário. Como resultado, constatouse que o efeito de memória e o amortecimento natural, características da derivada fracionária, possibilitaram uma descrição mais fidedigna da dinâmica da pandemia.
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In this work it was studied the dynamics of COVID-19 spreading in Brazil using fractional epidemiological models. It analyzed the fractional version of SIR, Lotka-Volterra and logistic models. The computational approach was implemented by the fractional Adams-Brashforth method. As a result, it is possible to conclude that the fractional derivative improves the description of reality by mathematical modeling.
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Giselle de Oliveira Lima
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AVALIAÇÃO DE DESENVOLVIMENTO DE TECNOLOGIAS PARA A SAÚDE: ESTUDO DE CASO E UMA REVISÃO INTEGRATIVA
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Orientador : SUELIA DE SIQUEIRA RODRIGUES FLEURY ROSA
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MEMBROS DA BANCA :
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ADSON FERREIRA DA ROCHA
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ALDIRA GUIMARAES DUARTE DOMINGUEZ
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ALLISSON LOPES DE OLIVEIRA
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SUELIA DE SIQUEIRA RODRIGUES FLEURY ROSA
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Data: 16/06/2023
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Introdução: A informação consiste em uma ferramenta fundamental nos dias atuais, sendo essencial para o controle, racionalização de dados, qualidade de gestão, recursos, entre outros. Nota-se uma visão de curto prazo, no que diz respeito a cultura interna das unidades de saúde, gerando custos elevados em investimentos na tecnologia de informação. Apesar de o Brasil possuir uma experiência ampla, observa-se a falta de acompanhamento do avanço de tecnologias, gerando preocupação em arquitetar estratégias na utilização no Sistema Único de Saúde (SUS), especialmente na área de imunização, o que leva a falta de motivação por parte dos que utilizam a mesma. A aplicação destas tecnologias permitirá a superação da defasagem tecnológica, possibilitando a criação de um processo de controle e monitoramento. Os cartões propostos com Tecnologia de Identificação por Radiofrequência (RFID), têm a finalidade de proporcionar um melhor controle do processo de recepção ao usuário, aumentando a acurácia das informações, e gestão de controle de pessoas, melhorando a qualidade de vida tanto do usuário quanto dos profissionais de saúde. Objetivo: Abordar o projeto de fabricação do Totem e Cartão SUS+ e módulo ImunaSUS como um recurso a ser pensado como tecnologia facilitadora da vida dos pacientes, analisando, a partir da Revisão Integrativa da Literatura, as evidências científicas, sobre quais ferramentas estão sendo aplicadas para controle digital de imunização. Metodologia: A presente pesquisa expressará dois momentos a ser discutido: o primeiro apresentará um estudo de caso sobre a proposta da Universidade de Brasília para a confecção de um sistema que utiliza um cartão de armazenamento de dados do paciente com tecnologia RFID, o Totem SUS+ e módulo ImunaSUS, descrevendo os métodos adotados e materiais necessários para produzi-los. Na sequência exibirá as etapas exercidas para a produção de uma revisão de Integrativa de Literatura textual na qual analisar-se-á literaturas que falam sobre as tecnologias similares. Resultados: A implantação desses equipamentos, SUS+ e o ImunaSUS, que se baseia na associação de um cartão com um leitor e gravador e um totem de autoatendimento, possibilitará agilidade no atendimento do usuário do SUS, facilidade na aquisição, organização e recuperação de informações nas bases de dados da saúde. No que diz respeito a tecnologias que estão sendo usadas para controle de informações relacionados a vacinas, percebe-se pouco desenvolvimento de tecnologias na literatura consultada, não apenas no Brasil, mas no mundo. Conclusão: A proposta desenvolvida pela UnB se mostra pertinente, inovadora, semelhante aos artigos encontrados, sugerindo-se ensaios com produtos em funcionamento nos ambientes de saúde e no SUS.
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Introduction: Information is a fundamental tool nowadays, being essential for control, data rationalization, management quality, resources, among others. A short-term view is noted, with regard to the internal culture of health units, generating high costs in investments in information technology. Although Brazil has a wide experience, there is a lack of monitoring of the advancement of technologies, generating concern in devising strategies for use in the Unified Health System (SUS), especially in the area of immunization, which leads to a lack of motivation by those who use it. The application of these technologies will allow overcoming the technological gap, enabling the creation of a control and monitoring process. The cards proposed with Radio Frequency Identification Technology (RFID) are intended to provide better control of the reception process to the user, increasing the accuracy of information, and people control management, improving the quality of life of both the user and the of health professionals. Objective: To approach the manufacturing project of the Totem and SUS+ Card and ImunaSUS module as a resource to be thought of as a technology that facilitates the lives of patients, analyzing, from the Integrative Literature Review, the scientific evidence, on which tools are being applied to digital immunization control. Methodology: The present research will express two moments to be discussed: the first will present a case study on the proposal of the University of Brasília for the confection of a system that uses a patient data storage card with RFID technology, the Totem SUS+ and ImunaSUS module, describing the adopted methods and necessary materials to produce them. Next, it will show the steps taken to produce an integrative review of textual literature in which literature that talks about similar technologies will be analyzed. Results: The implementation of these equipment, SUS+ and ImunaSUS, which is based on the association of a card with a reader and recorder and a self-service totem, will enable agility in the assistance of the SUS user, ease in the acquisition, organization and retrieval of information in the health databases. With regard to technologies that are being used to control information related to vaccines, little development of technologies can be seen in the consulted literature, not only in Brazil, but in the world. Conclusion: The proposal developed by UnB is relevant, innovative, similar to the articles found, suggesting tests with products in operation in health environments and in the SUS.
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JACKSON PAZ BIZERRA DE SOUZA
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ANÁLISE DE ELETRODO CLÍNICO APLICADO EM PROCEDIMENTO DE ABLAÇÃO COM OTIMIZAÇÃO DE GEOMETRIA VIA INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL
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Orientador : SUELIA DE SIQUEIRA RODRIGUES FLEURY ROSA
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MEMBROS DA BANCA :
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ADSON FERREIRA DA ROCHA
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ALLISSON LOPES DE OLIVEIRA
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RONNI GERALDO GOMES DE AMORIM
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SUELIA DE SIQUEIRA RODRIGUES FLEURY ROSA
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Data: 20/06/2023
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O processo de ablação por meio de eletrodos visa necrosar tecidos danificados ou anormais ao corpo. Essa técnica é frequentemente usada para tratar condições como tumores e arritmias cardíacas. Durante o procedimento, um eletrodo é inserido na área a ser tratada e a energia de radiofrequência é aplicada, aquecendo e destruindo o tecido. Avanços recentes incluem o uso de inteligência artificial para orientar a ablação em tempo real, a criação de dispositivos de ablação mais precisos e a identificação de novos alvos terapêuticos para o tratamento tumoral. Embora tenha havido amplo estudo com a aplicação de diversas geometrias de eletrodos, ainda há uma lacuna na correlação entre a geometria do eletrodo e os resultados de temperatura no processo de ablação do tecido. Para preencher essa lacuna e melhorar o processo ablativo, propõe-se o desenvolvimento de uma metodologia para otimização de eletrodos clínicos utilizados em procedimentos de ablação. Para isso, será utilizado o algoritmo de clustering K-Means de inteligência artificial. Utilizando a metodologia de elementos finitos e parâmetros da equação de bio transferência (equação de Pennes), foi implementado no software COMSOL um eletrodo de agulha para ablação tumoral. A correlação entre dados geométricos do eletrodo, faixas temporais, faixas de tensão elétrica e a resultante faixa de temperatura entre 45°C a 55°C (318,15K a 328,15K) foi avaliada visando aprimorar a eficiência e precisão da técnica de ablação. Os resultados obtidos são comparados e analisados por meio de técnicas estatísticas e de aprendizado de máquina clustering, gráfico de dispersão, permitindo a identificação das melhores configurações do eletrodo. Os resultados preliminares apontam para uma convergência entre a metodologia e os resultados apresentados, denotados em gráficos, orientados para a concentração da temperatura alvo ao longo do tempo e aplicação. A dissertação contribui para o avanço da área de ablação eletrofisiológica, trazendo uma abordagem inovadora e promissora para a otimização dos eletrodos clínicos utilizados nesses procedimentos.
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The process of ablation through electrodes aims to necrotize damaged or abnormal tissues in the body. This technique is commonly used to treat conditions such as tumors and cardiac arrhythmias. During the procedure, an electrode is inserted into the area to be treated, and radiofrequency energy is applied, heating and destroying the tissue. Recent advancements include the use of artificial intelligence to guide real-time ablation, the development of more precise ablation devices, and the identification of new therapeutic targets for tumor treatment. Although there has been extensive study on the application of various electrode geometries, there is still a gap in the correlation between electrode geometry and temperature outcomes in tissue ablation. To fill this gap and improve the ablation process, a methodology for optimizing clinical electrodes used in ablation procedures is proposed. For this purpose, the artificial intelligence clustering algorithm K-Means is utilized. Using finite element methodology and parameters from the bio-heat transfer equation (Pennes equation), a needle electrode for tumor ablation was implemented in COMSOL software. The correlation between electrode geometric data, time ranges, voltage ranges, and the resulting temperature range between 45°C to 55°C (318.15K to 328.15K) was evaluated aiming to enhance the efficiency and precision of the ablation technique. The obtained results are compared and analyzed using statistical techniques and machine learning clustering (scatter plots), allowing for the identification of optimal electrode configurations. Preliminary results indicate a convergence between the methodology and the presented results, as denoted in graphs, focusing on the concentration of the target temperature over time and application. The dissertation contributes to the advancement of the field of electrophysiological ablation, bringing an innovative and promising approach to the optimization of clinical electrodes used in these procedures.
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Daniel Leal Fagundes
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EFEITOS DO JEJUM INTERMITENTE NA BIOENERGÉTICA MITOCONDRIAL E COMPORTAMENTO DE ZEBRAFISH (Danio rerio)
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Orientador : JAIR TRAPE GOULART
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MEMBROS DA BANCA :
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JAIR TRAPE GOULART
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MARCELLA LEMOS BRETTAS CARNEIRO
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VERA REGINA FERNANDES DA SILVA MARAES
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MAURO EUGÊNIO MEDINA NUNES
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Data: 21/06/2023
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O estilo de vida e hábitos alimentares da sociedade atual são largamente associados ao desenvolvimento de obesidade, diabetes tipo 2 e doenças cardiovasculares. Existe uma grande preocupação mundial em combater esses males, e diversas metodologias estão sendo utilizadas para esse fim, incluindo utilização de fármacos e dietas ou regimes alimentares alternativos. Dentro deste último grupo, o jejum intermitente (JI, do inglês Intermittent Fasting) é um dos mais populares e vem sendo associado a resultados positivos como perda de peso e diminuição da resistência à insulina. O objetivo deste trabalho foi investigar os impactos do JI sobre a função mitocondrial em um modelo animal de zebrafish. No estudo, os peixes foram em três grupos: o primeiro foi alimentado com uma dieta normal, balanceada ad libitum (SD), JI alternando 24 horas de jejum com 24 horas de alimentação ad libitum (IF24) ou alternando 48 horas de jejum com 24 horas de alimentação ad libitum (IF48). Após seis semanas, durante as quais o peso corporal dos animais foi acompanhado semanalmente, os animais foram eutanasiados para realização de medidas morfométricas e dissecção de órgãos para realização de respirometria de alta resolução para medir o consume de O2 nos tecidos cardíaco e encefálico. Nossos resultados indicaram que o JI pode impactar os parâmetros morfométricos dos animais. Não encontramos disfunção mitocondrial no coração e no encéfalo dos animais do grupo IF24, mas observamos diminuição da eficiência do metabolismo mitocondrial cardíaco nos animais do grupo IF48. Em conjunto, nossos achados corroboram com a efetividade do JI como estratégia de combate a obesidade, em especial quando aplicada em um protocolo alternando 24 horas de jejum com 24 horas de alimentação ad libitum.
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The current lifestyle and dietary habits contribute to obesity, type 2 diabetes, and cardiovascular diseases. Various approaches are being used globally to combat these diseases, including drugs, alternative diets, and intermittent fasting (IF). IF has gained popularity and has shown positive outcomes like weight loss and reduced insulin resistance. We conducted a study using a zebrafish model to investigate the impact of IF on mitochondrial function. The fish were divided into three groups: a standard diet (SD) group with unrestricted eating, a group with 24 hours of fasting alternated with 24 hours of eating (IF24), and a group with 48 hours of fasting alternated with 24 hours of eating (IF48). After six weeks, we measured the animals' body weight and performed morphometric measurements and organ dissection for high-resolution respirometry to measure oxygen consumption in cardiac and brain tissues. Our results revealed that IF influenced the animals' morphometric parameters. Mitochondrial dysfunction was not observed in the hearts and brains of animals in the IF24 group, but we observed decreased cardiac mitochondrial metabolism efficiency in the IF48 group. Overall, our findings support the effectiveness of IF in combating obesity, particularly when using a protocol of alternating 24 hours of fasting with 24 hours of eating ad libitum.
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Carolina Ramos dos Santos
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EXTRAÇÃO, CARACTERIZAÇÃO E AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE REGENERAÇÃO CELULAR DE EXTRATO BRUTO DE SEMENTE DE BIXA ORELLANA L
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Orientador : MARCELLA LEMOS BRETTAS CARNEIRO
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MEMBROS DA BANCA :
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MARCELLA LEMOS BRETTAS CARNEIRO
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JAIR TRAPE GOULART
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SUELIA DE SIQUEIRA RODRIGUES FLEURY ROSA
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MARCUS VINICIUS LIA FOOK
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Data: 21/06/2023
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Úlcera de Pé Diabético (UPD) representa um elevado fator de risco para amputação e está entre as principais causas de hospitalização em diabéticos, culminando em alto custo para o Sistema Único de Saúde (SUS). Assim, esta moléstia representa um grave problema de saúde público suscitando a necessidade de investimento público para o desenvolvimento de pesquisas voltadas para a busca de estratégias terapêuticas curativas. Nosso grupo desenvolveu um sistema terapêutico para neoformação tecidual o qual foi denominado Rapha® e consiste no uso concomitante de fototerapia e curativo baseado em biomembrana de látex natural (BLN), oriundo de Hevea brasiliensis, com curcumina. Os resultados foram muito promissores, visto que a cicatrização com este sistema foi superior ao tratamento convencional do SUS. Todavia, este curativo não apresentou efeito antimicrobiano. Considerando que infecções bacterianas estão relacionadas com o agravamento da ferida e aumento das chances de amputações, propõe-se, aqui, a prospecção de extrato medicinal com propriedades antioxidante e antimicrobiana. Neste trabalho, será utilizado extrato bruto de sementes de “Urucum” (Bixa orellana), obtidos de forma comercial por meio de doação pela empresa New Max® e Purifarma® ou por meio de extração por solvente. As sementes de urucum, usadas para obtenção do extrato, foram obtidas de comunidade extrativista quilombola. A extração dos compostos das sementes de urucum foi realizada com utilizando os solventes de Hexano, Acetato de Etila e Etanol a 50°C e 130°C para definição do protocolo de extração mais eficiente. Para avaliação da composição química do extrato e validação do método de extração realizou-se análises por meio de Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) e Espectrofotometria. De acordo com os resultados, a extração realizada com Etanol, na temperatura de 50°C, foi mais eficiente, visto que apresentou maiores teores de carotenóide como bixina e norbixina. Na análise por CLAE, a amostra apresentou 57,5% de bixina. A análise realizada por espectrofotometria, realizada a 487 nm, foi realizado o cálculo de % da área do pico e, assim, calculado o teor de bixina e norbixina. Para a amostra extraída por Etanol a 50°C foi demonstrado o teor de 0,27% de bixina e 0,30% de teor de norbixina. A avaliação da biocompatibilidade dos extratos de urucum está sendo avaliada, usando o reagente MTT (brometo de [3-(4,5-dimetiltiazol-2yl)-2,5-difenil tetrazolium), em cultura de fibroblastos e queratinócitos nas doses de 80 a 2,5 µg/mL de extrato de urucum diluído em DMSO ou Etanol por 24, 48 e 72 h. Além disso, foi investigado o potencial terapêutico dos extratos na regeneração, por meio de ensaio de migração celular (Scratch assay). O potencial antioxidante dos extratos de urucum foi determinado por meio do ensaio de produção de Espécies Reativas de Oxigênio (ERO) utilizando-se o marcador DPPH (2,2 Diphenyl 1 picrylhydrazylo).
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Diabetic Foot Ulcer (DFU) represents a high risk factor for amputation and is among the leading causes of hospitalization in diabetics, culminating in high cost to the Brazilian Unified Health System (SUS). Thus, this disease represents a serious public health problem, raising the need for public investment in the development of research aimed at finding curative therapeutic strategies. Our group developed a therapeutic system for tissue neoformation which was named Rapha® and consists of the concomitant use of phototherapy and curcumin-based natural latex biomembrane (BLN). The results were very promising, since healing with this system was superior to conventional SUS treatment. However, this dressing did not show antimicrobial effect. Considering that bacterial infections are related to wound worsening and increased chances of amputations, it is proposed here, the prospection of medicinal extract with antioxidant and antimicrobial properties. In this work, crude extract of "Urucum" (Bixa orellana) seeds will be used, obtained commercially through donation by New Max® and Purifarma® or through solvent extraction. The annatto seeds used to obtain the extract were obtained from an extracting quilombola community. The extraction of the compounds from the annatto seeds was performed using the solvents Hexane, Ethyl Acetate and Ethanol at 50°C and 130°C to define the most efficient extraction protocol. For evaluation of the chemical composition of the extract and validation of the extraction method, analyses were performed using High Performance Liquid Chromatography (HPLC) and Spectrophotometry. According to the results, the extraction performed with Ethanol, at a temperature of 50°C, was more efficient, since it presented higher contents of carotenoids such as bixin and norbixin. In the analysis by CLAE, the sample presented 57.5% of bixin. The analysis performed by spectrophotometry, at 487 nm, was performed to calculate the % peak area, and thus calculated the content of bixin and norbixin. For the sample extracted by Ethanol at 50°C the content of 0.27% bixin and 0.30% norbixin content was demonstrated. The biocompatibility of annatto extracts was evaluated, using the MTT reagent ([3-(4,5-dimethylthiazol-2yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide), in fibroblast and keratinocyte cultures at doses of 80 to 2.5 µg/mL of annatto extract diluted in DMSO or Ethanol for 24, 48 and 72 h. The results showed that the concentrations of 2.5, 5 and 10µg/mL were viable, showing cell viability greater than 80% in both cell lines. In addition, the therapeutic potential of the extracts on regeneration was investigated, by means of cell migration assay (Scratch assay) where, in 72 hours, the treatment at the 10µg/mL concentration decreased around 90% of the groove made in fibroblast cells. The antioxidant potential of annatto extracts was determined by means of the Reactive Oxygen Species (ROS) production assay using the DPPH (2,2 Diphenyl 1 picrylhydrazylo) marker. DPPH was left in contact with the sample of annatto seed extract for 30 minutes at concentrations of 10 and 100µg/mL. Although there was no significant difference between the concentrations tested, both showed a percentage of potential antioxidant activity around 50%. As a positive control, ascorbic acid was used in the same concentrations, which presented a percentage above 90% for both concentrations.
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FERNANDA MAYUMI GUEDES FUKUOKA
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DESENVOLVIMENTO E ANÁLISE DE DISPOSITIVO RAPHA COM LED AZUL ASSOCIADO À BIOMEMBRANA DE LÁTEX DERIVADO DE HEVEA BRASILIENSIS
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Orientador : SUELIA DE SIQUEIRA RODRIGUES FLEURY ROSA
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MEMBROS DA BANCA :
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SUELIA DE SIQUEIRA RODRIGUES FLEURY ROSA
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ALDIRA GUIMARAES DUARTE DOMINGUEZ
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RONNI GERALDO GOMES DE AMORIM
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LUCIANA ROBERTA TENORIO PEIXOTO
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Data: 26/06/2023
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O Diabetes Mellitus (DM) é um problema de saúde crônico e que interfere no processo de cicatrização. Essa interferência gera o agravamento das úlceras, principalmente nos membros inferiores, acarretando em infecções e podendo levar à amputação do membro. Existem tecnologias que auxiliam no processo de cicatrização, como a fotobioestimulação. O desenvolvimento de novas tecnologias é importante para melhorar a qualidade de vida dos pacientes. Neste trabalho foi desenvolvido um equipamento de fotobioestimulação com LED na cor azul, baseado no equipamento RAPHA com o LED vermelho, a cor azul foi escolhida por apresentar características bactericidas. O equipamento foi desenvolvido na Universidade de Brasília (UnB) e os parâmetros construtivos foram analisados em laboratório. Foi feita a caracterização do equipamento e sua interação com a lâmina de látex, para determinar o comprimento de onda e a potência. O equipamento com LED azul apresentou uma potência superior ao de cor vermelha
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Diabetes Mellitus (DM) is a chronic health problem that interferes in the healing process. This interference generates the worsening of ulcers, especially in the lower limbs, causing infections and possibly leading to limb amputation. There are technologies that help in the healing process, such as photobiostimulation. The development of new technologies is important to improve the quality of life of patients. In this work we developed a photobiostimulation equipment with blue LEDs, based on the RAPHA equipment with red LEDs. The blue color was chosen for its bactericidal characteristics. The equipment was developed at the University of Brasilia (UnB) and the constructive parameters were analyzed in the laboratory. The characterization of the equipment and its interaction with the latex blade was done, to determine the wavelength and power. The equipment with blue LED presented a higher power than the red one.
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Jessica Sousa Oliveira
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WEB SCRAPING NA EXTRAÇÃO E COMBINAÇÃO SISTEMÁTICA DE CONTEÚDOS: FERRAMENTA AUXILIAR EM PROCESSOS DE PESQUISA, DESENVOLVIMENTO E INOVAÇÃO (PD&I)
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Orientador : MARIO FABRICIO FLEURY ROSA
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MEMBROS DA BANCA :
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MARIO FABRICIO FLEURY ROSA
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ADSON FERREIRA DA ROCHA
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SUELIA DE SIQUEIRA RODRIGUES FLEURY ROSA
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Paulo Roberto dos Santos
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Data: 29/06/2023
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Introdução: O Marco Legal da Ciência, Tecnologia e Inovação tem como propósito a contribuição para com o desenvolvimento sustentável do Brasil, coordenando e alocando recursos com vistas a garantir produtos ou estudos científicos, tecnológicos, industriais e comerciais no país. Para que as instituições públicas de ensino superior possam usufruir dos direitos garantidos por este marco, é necessário que evidenciem e tornem públicas suas contribuições para a sociedade incluindo a translação do desenvolvimento científico para usufruto social. Nesse viés, evidencia-se a demanda por uma busca sistemática que enfatize as iniciativas científicas e tecnológicas desenvolvidas por estas instituições que, posteriormente, culminaram em produtos técnicos e tecnológicos para além das publicações, mas principalmente patentes e/ou transferência tecnológicas. Objetivos: Surge então, como uma solução tecnológica viável, o desenvolvimento de uma aplicação que automatize esse processo. Este trabalho visa entregar uma ferramenta de mineração de dados, baseada em Web Scraping, que realize uma coleta capaz de extrair e combinar conteúdo da web de maneira sistemática e prática, buscando autores de projetos desenvolvidos na Universidade de Brasília que, posteriormente, translacionaram seus resultados para patentes e/ou transferências tecnológicas. Metodologia: Para tanto, utilizou-se uma abordagem aplicada, visando solucionar um problema específico que envolve interesses locais. Com base em revisões bibliográficas e em produtos de pesquisas semelhantes, espera-se que o scraper facilite a extração de informações acerca de projetos de pesquisa depositados em determinado repositório online e que, ao combinar os dados obtidos com os que foram minerados de uma base de patentes e/ou transferências tecnológicas, comprove o retorno de estudos, produções e pesquisas para o desenvolvimento econômico e social do país. Resultados: Como resultado da execução da ferramenta no repositório do INPI, obteve-se 783 nomes de inventores de patentes; e a aplicação no repositório da UnB retornou 53.704 autores de projetos desenvolvidos na universidade. Após a comparação das tabelas geradas, considera-se 3.244 registros referentes aos autores que depositaram alguma patente, o que auxilia na análise das pesquisas que se tornaram inovações. Conclusão: O desfecho aponta que a ferramenta desenvolvida é funcional ao que se destina, considerando-se também que o cruzamento de informações é totalmente viável, podendo ser incorporado em análises e/ou aperfeiçoamento de processos que maximizem os indicadores de inovação gerados pelas universidades mitigando o Marco Legal da Ciência, Tecnologia e Inovação.
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Introduction: The Legal Framework for Science, Technology, and Innovation aims to contribute to the sustainable development of Brazil by coordinating and allocating resources to ensure scientific, technological, industrial, and commercial products or studies in the country. For public institutions of higher education to benefit from the rights guaranteed by this framework, it is necessary for them to demonstrate and make public their contributions to society, including the translation of scientific development for social benefit. In this regard, there is a demand for a systematic search that emphasizes the scientific and technological initiatives developed by these institutions, which subsequently result in technical and technological products beyond publications, but mainly patents and/or technology transfer. Objectives: Therefore, the development of an application that automates this process emerges as a viable technological solution. This work aims to deliver a data mining tool based on web scraping that performs systematic and practical data collection by extracting and combining web content, seeking authors of projects developed at the University of Brasília who have subsequently translated their results into patents and/or technology transfers. Methodology: To this end, an applied approach was used, aiming to solve a specific problem involving local interests. Based on literature reviews and similar research products, it is expected that the scraper will facilitate the extraction of information about research projects deposited in a specific online repository and, by combining the obtained data with those mined from a database of patents and/or technology transfers, demonstrate the return of studies, productions, and research to the country's economic and social development. Results: As a result of executing the tool on the INPI repository, 783 names of patent inventors were obtained, and the application on the UnB repository returned 53,704 authors of projects developed at the university. After comparing the generated tables, 3,244 records referring to authors who filed a patent were considered, which assists in the analysis of research that became innovations. Conclusion: The outcome indicates that the developed tool is functional for its intended purpose, considering that the cross-referencing of information is entirely feasible and can be incorporated into analyses and/or process improvements that maximize the innovation indicators generated by universities, mitigating the Legal Framework for Science, Technology, and Innovation.
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William Carneiro de Mendonça
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CÉLULAS A COMBUSTÍVEL COMO FONTE DE ENERGIA EM DISPOSITIVOS BIOELETRÔNICOS IMPLANTÁVEIS: UMA REVISÃO SISTEMÁTICA
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Orientador : RONNI GERALDO GOMES DE AMORIM
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MEMBROS DA BANCA :
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RONNI GERALDO GOMES DE AMORIM
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GERARDO ANTONIO IDROBO PIZO
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MARCELO BENTO DA SILVA
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ROBERTO KENNEDY FERREIRA DA SILVA DE QUEIROZ
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Data: 30/06/2023
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Introdução: CÉLULAS A COMBUSTÍVEL COMO FONTE DE ENERGIA EM DISPOSITIVOS MÉDICOS IMPLANTÁVEIS: REVISÃO SISTEMÁTICA consiste em uma revisão bibliográfica sobre célula a combustível e seu grau de desenvolvimento tecnológico e possíveis aplicações na engenharia biomédica no tocante aos dispositivos médicos implantáveis ativos. A célula a combustível é um dispositivo eletroquímico que utiliza gás hidrogênio e gás oxigênio para transformar energia química em energia elétrica, de forma silenciosa e sem causar danos ao ambiente; também é objetivo desse trabalho evidenciar a importância dessa nova tecnologia no panorama energético mundial, com ênfase no Brasil, pois, por ser uma fonte de energia limpa, de impacto ambiental nulo ou quase nulo é uma forte candidata a substituição da matriz energética fóssil. Objetivo: Este trabalho explica, em linhas gerais, a origem, funcionamento dessa tecnologia, bem como suas vantagens, limitações e aplicações com ênfase na engenharia biomédica no tocante aos dispositivos bioeletrônicos implantáveis autossustentáveis. Metodologia: Pesquisa bibliográfica inicialmente exploratória seguida de revisão sistemática pela estratégia PICO, acrônimo para Paciente, Intervenção, Comparação e “Outcomes” (desfecho). A pesquisa foi realizada em plataforma digitais de periódicos: a) Portal de Periódicos da Capes, b) Pubmed, c) Embase, d) IEEE Xplore, e) Scopus, f) Science Direct. A linha temporal da pesquisa foi entre 2021 a 2022. Para os critérios de inclusão e exclusão de artigos utilizou-se o protocolo PRISMA-2015. Conclusão: A pesquisa em desenvolvimento de células a combustível para alimentar Dispositivos Médicos Implantáveis Ativos está em alta, porém, em fase de desenvolvimento. Já existem ensaios in vitro e in vivo. Contudo, muitas barreiras devem ser superadas para a utilização desses dispositivos eletroquímicos em DMIA. A oferta dessa tecnologia, reduzirá riscos cirúrgicos para os pacientes, diminuição de gastos financeiros com: equipe médica, centros cirúrgicos, além de eliminar tempo de internação em UTI´s.
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Introduction: FUEL CELLS AS ENERGY SOURCES IN IMPLANTABLE MEDICAL DEVICES: A SYSTEMATIC REVIEW consists of a bibliographic review on fuel cells and their degree of technological development and possible applications in biomedical engineering regarding active implantable medical devices. The fuel cell is an electrochemical device that uses hydrogen gas and oxygen gas to transform chemical energy into electrical energy, silently and without environmental hazards; It is also the objective of this work to highlight the importance of this new technology in the global energy scenario, with emphasis on Brazil, since, as it is a clean energy source, with zero or almost zero environmental impact, it is a strong candidate for replacing the current fossil energy matrix. Objective: This work explains, in general lines, the origin, functioning of this technology, as well as its advantages, limitations and applications with emphasis on biomedical engineering with regard to self-sustaining implantable bioelectronic devices. Methodology: Initially exploratory bibliographic research followed by a systematic review using the PICO strategy, an acronym for Patient, Intervention, Comparison and “Outcomes” (outcome). The research was carried out on a digital journal platform: a) Portal de Periódicos da Capes, b) Pubmed, c) Embase, d) IEEE Xplore, e) Scopus, f) Science Direct. The timespan of the research was between 2021 and 2022. For the inclusion and exclusion criteria of articles, the PRISMA-2015 protocol was used. Conclusion: Research into the development of fuel cells to power Active Implantable Medical Devices is on the rise, but in the development phase. There are already in vitro and in vivo tests. However, many barriers must be overcome for the use of these electrochemical devices in DMIA. The availability of this technology will reduce surgical risks for patients, decrease financial expenses with: medical staff, surgical centers, in addition to eliminating hospitalization time in ICUs.
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INAE RODRIGUES DAMACENO SILVA
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EFEITOS CRÔNICOS DA FACILITAÇÃO NEUROMUSCULAR PROPRIOCEPTIVA NAS RESPOSTAS REFLEXAS E ONDA V DO MÚSCULO SÓLEO
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Orientador : RINALDO ANDRE MEZZARANE
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MEMBROS DA BANCA :
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RINALDO ANDRE MEZZARANE
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JAKE CARVALHO DO CARMO
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LUCIANA HAGSTROM BEX
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FERNANDO HENRIQUE MAGALHÃES
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Data: 07/07/2023
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Uma maior flexibilidade pode estar associada a vários benefícios na qualidade de vida e na performance motora. Dentre as técnicas empregadas para o aumento da flexibilidade, tem-se as de alongamento estático, alongamento dinâmico, as de facilitação neuromuscular proprioceptiva (FNP), etc. Dentre estas técnicas, as de FNP têm se comprovado bastante efetivas. As razões da eficácia das técnicas FNP ainda permanecem controversas, e mecanismos anteriormente propostos têm sido questionados. Apesar dos métodos de FNP terem sido desenvolvidos levando em consideração a ativação das vias neurais de inibição da contração reflexa ao estiramento, a literatura carece de pesquisas que testem especificamente mecanismos de modulação da excitabilidade da via do reflexo de estiramento muscular (inibição pré-sináptica e depressão homossináptica) antes e após um treinamento com FNP. Sendo assim, o objetivo deste estudo é investigar os mecanismos neurofisiológicos responsáveis pelas alterações angulares causadas pela técnica de FNP de contrair-relaxar (CR). O estudo experimental foi descritivo, transversal, com 13 participantes jovens, ativos (de acordo com o Questionário Internacional de Atividade Física) e saudáveis, selecionados por conveniência. O treinamento foi composto por 16 treinos (4 vezes na semana durante 4 semanas). Cada treino iniciou com um alongamento passivo de 10 s seguido por uma contração voluntária de 6 s a 60% da contração voluntária máxima (CVM), seguido de um segundo alongamento passivo de 10 s. A amplitude de movimento articular apresentou diferenças significativas com o treinamento de FNP de CR. No entanto, as variáveis que apresentaram diferença estatisticamente significativa foram a Mmax, o torque relacionado a Mmax e o EMG durante a CVM. Sugere-se que os mecanismos envolvidos na melhora da amplitude articular são de caráter periférico, ou seja, não estão envolvidos com adaptações no sistema nervoso central.
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Increased flexibility can be associated with improved life quality (relief of pain, increased motor performance, etc). Among the techniques used to improve flexibility, there are the static stretch, dynamic stretch, proprioceptive neuromuscular facilitation (PNF), etc. Although the PNF is one of the most effective, little is known about the mechanisms responsible for the effects on flexibility. Despite the assumption of neurophysiological mechanisms mediating the effects, such as those involved in the modulation of the excitability of the stretch reflex pathway reflex (e.g., presynaptic inhibition), the studies on this topic are scarce. The purpose of the present study is to investigate the neurophysiological mechanisms involved in the changes in the maximal ankle joint angle after PNF training using the technic of contract-relaxing (CR). Thirteen healthy young volunteers participated in the present study. The intervention consisted of 16 sessions (4 weeks, 4 times per week). Each session consisted of a passive stretch for 10 s followed by a voluntary contraction for 6 s at 60% the maximal voluntary contraction (MVC), and a second passive stretch of 10 s. The maximal joint amplitude showed significant differences with the PNF training. The additional variables that showed statistical significance were Mmax, the torque related to Mmax and the RMS value from the EMG during the CVM. It is suggested that the mechanisms involved in the improvement of ankle joint flexibility are peripheral, i.e., are not related to central nervous system adaptations.
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ANA KAROLINE ALMEIDA DA SILVA
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ÉTICA E REGULAÇÃO NO USO DE PLATAFORMAS ORGANS-ON-A-CHIP PARA ESTUDOS DE FERIDAS DO TIPO PÉ DIABÉTICO: PERSPECTIVAS DA ENGENHARIA BIOMÉDICA E PESQUISA TRANSLACIONAL NO BRASIL
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Orientador : SUELIA DE SIQUEIRA RODRIGUES FLEURY ROSA
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MEMBROS DA BANCA :
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SUELIA DE SIQUEIRA RODRIGUES FLEURY ROSA
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GLECIA VIRGOLINO DA SILVA LUZ
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CICILIA RAQUEL MAIA LEITE
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JOSÉ CARLOS TATMATSU ROCHA
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Data: 18/08/2023
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A investigação e avanço na tecnologia dos modelos de Organ-on-a-chip (OoC) estão ganhando cada vez mais atenção, devido ao seu potencial revolucionário nos campos da medicina e engenharia biomédica. Esses dispositivos em microescala foram criados para imitar tanto a estrutura quanto a função dos órgãos humanos, proporcionando maior precisão em ensaios pré-clinicos tradicionais. Eles oferecem a capacidade de realizar testes em alta escala, o que acelera a descoberta de novos medicamentos. Além disso, tem o potencial de diminuir a dependência de testes em animais para avaliações toxicológicas, contribuindo para melhorias na ética em Pesquisa. Uma das aplicações promissoras para os OoCs é o estudo da Diabetes Mellitus (DM) e suas complicações, como a úlcera do pé diabético (UPD). A UPD é uma comorbidade grave associada a altas taxas de morbimortalidade e amputações, representando um grande desafio para os sistemas de saúde globais. A utilização desta tecnologia nesse contexto visa proporcionar insights importantes sobre a fisiopatologia, e permitir novas abordagens terapêuticas mais eficazes, incluindo a medicina personalizada. Essa dissertação tem como objetivo analisar os aspectos éticos e regulatórios da implementação do OoC na Pesquisa Translacional em Saúde (PTS) no Brasil. Especial atenção é dada ao papel desempenhado pela Engenharia Biomédica no desenvolvimento dessa inovadora tecnologia. A dissertação está estruturada em sete capítulos que exploram diversas facetas relacionadas aos dispositivos em questão, bem como sua aplicação por meio de um estudo de caso centrado no contexto do pé diabético. Além disso, o trabalho engloba a produção de duas revisões sistemáticas pertinentes ao tema. Além dos mencionados estudos, foram examinadas as leis e regulamentos tanto nacionais quanto internacionais que governam a utilização dos OoCs. Adicionalmente, foi concebido um plano de divulgação científica para promover maiores informações sobre essas plataformas, enfatizando sua significância na pesquisa e na inovação científica. Essa abrangente abordagem metodológica permitiu investigar várias facetas dos dispositivos OoCs, bem como, as dificuldades regulatórias enfrentadas no país para ampla adoção destes equipamentos nas fases da PTS. Este estudo marca um avanço notável no campo da regulamentação de dispositivos no Brasil. Seu propósito é estabelecer uma base sólida que possa ser empregada inclusive na formulação de políticas públicas e diretrizes regulatórias no país. A interconexão vital entre a Engenharia Biomédica e o setor da saúde é ressaltada, propulsando o Brasil à vanguarda da pesquisa biomédica. Isto assegura que a utilização dos OoCs não só enriqueça o conhecimento científico, mas também proporcione benefícios à sociedade como um todo. Este trabalho compreende ações coordenadas, convidando as autoridades reguladoras, os pesquisadores e os profissionais de saúde a unirem esforços rumo a um ambiente regulatório eficiente e ágil. Visamos a adoção ética e segura dos dispositivos microfisiológicos, buscando abrir portas para uma nova era de descobertas e terapias inovadoras, com o potencial de impactar positivamente a saúde e a qualidade de vida de milhões de cidadãos brasileiros.
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The research and development of Organ-on-a-chip (OoC) devices have been garnering increasing attention due to their revolutionary potential in the field of medicine and biomedical research. These miniature devices are designed to replicate the structure and function of human organs with greater precision than traditional cell cultures or animal models. They offer highthroughput screening, accelerating the discovery of new drugs and identifying potential side effects or interactions between different organs with greater accuracy. Additionally, they have the potential to reduce the need for animal models in toxicological testing. One of the promising applications for OoCs is the study of Diabetes Mellitus (DM) and its complications, such as diabetic foot ulcers (DFU). DFU is a severe comorbidity associated with high rates of morbidity, mortality, and amputations, posing a major challenge to global healthcare systems. The use of this technology in this context aims to provide crucial insights into the pathophysiology and enable more effective therapeutic approaches, including personalized medicine. This dissertation aims to analyze the ethical and regulatory aspects of implementing OoCs in Translational Health Research (THR) in Brazil, with a focus on the role of Biomedical Engineering in developing this technology. The work is divided into seven chapters, covering various elements related to the devices and their application in the context of diabetic foot ulcers, including two systematic reviews. The first article focuses on the use of microphysiological systems in the DFU scenario, exploring their applicability in understanding functional changes in the body and the underlying disease mechanisms. The second study sought evidence on a potential healing biocompound, urucum, for the treatment of chronic wounds. Additionally, national and international legislations and regulations governing the use of OoCs were analyzed. Furthermore, a scientific marketing plan was developed to disseminate knowledge about these platforms and their significance in scientific research and innovation. This comprehensive methodology allowed exploring different aspects of OoCs and their relevance to DFU studies, as well as promoting the advancement of this technology in national THR. This dissertation represents a significant milestone in the field of legislation and regulation of devices in Brazil. It aims to provide a solid foundation that can be used in shaping public policies and regulatory guidelines in the country. The importance of interdisciplinarity between Biomedical Engineering and the healthcare sector is emphasized, propelling Brazil to the forefront of biomedical research and ensuring that the use of OoCs benefits not only science but society as a whole. This work serves as a call to action for regulatory authorities, researchers, and healthcare professionals to join forces in creating an agile and efficient regulatory environment that encourages the safe and ethical advancement of OoCs, paving the way for a new era of innovative discoveries and treatments with the potential to positively transform the health and quality of life of millions of Brazilians.
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Denilson Nogueira dos Santos Paixão
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ANÁLISE DA DINÂMICA TUMORAL VIA EQUAÇÕES DIFERENCIAIS FRACIONÁRIAS
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Orientador : RONNI GERALDO GOMES DE AMORIM
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MEMBROS DA BANCA :
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RONNI GERALDO GOMES DE AMORIM
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LEANDRO XAVIER CARDOSO
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RODRIGO ANDRES MIRANDA CERDA
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RENDISLEY ARISTÓTELES DOS SANTOS PAIVA
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Data: 15/09/2023
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Um dos grandes problemas de saúde que assola a humanidade desde tempos primórdios até atualidade é o câncer. Atualmente, existem diversos estudos acerca do tratamento e combate desta doença. Nesse sentido, esse trabalho analisou alguns modelos matemáticos da evolução do câncer de mama aplicando o cálculo fracionário, segundo a abordagem da derivada fracionária de Caputo. Para isso, foi realizado uma análise das versões fracionárias dos seguintes modelos matemáticos: o modelo de Malthus; equação Logística; e equação de Gompertz. As equações diferenciais fracionárias foram resolvidas numericamente com o uso do método de Adams-Bashfort fracionário. Como resultado, concluímos que os métodos baseados em cálculo fracionário descrevem mais satisfatoriamente o crescimento de tumores do que os métodos baseados no cálculo de ordem inteira. E ainda, dentre os três modelos fracionários analisados, o modelo logístico fracionário foi o que apresentou melhor correlação com os dados reais, ou seja, quando comparado a dados experimentais, apresentou o menor erro quadrático médio.
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In this work, we address one of the major health problems that plagues humanity: cancer. Currently, there are several studies about the treatment and combat of this disease. In this sense, this work analyzed some mathematical models of the evolution of breast cancer by applying fractional calculus, according to Caputo's fractional derivative approach. For this, an analysis of the fractional versions of the following mathematical models was carried out: the Malthus model; Logistics equation; and Gompertz equation. Then, we solved the fractional differential equations numerically using the fractional Adams-Bashfort method. As a result, we conclude that methods based on fractional calculus describe tumor growth more satisfactorily than methods based on integer order calculus. And yet, among the three fractional models analyzed, the fractional logistic model was the one that presented the best correlation with the real data, that is, when compared to experimental data, it presented the lowest mean squared error.
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Allan Paulo de Souza
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Caracterização de Padrões de Eletroencefalografia com Uso de Aprendizado de Máquina na Identificação de Patologias Associadas ao Sono
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Orientador : CRISTIANO JACQUES MIOSSO RODRIGUES MENDES
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MEMBROS DA BANCA :
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CRISTIANO JACQUES MIOSSO RODRIGUES MENDES
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ADSON FERREIRA DA ROCHA
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NILTON CORREIA DA SILVA
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LUCIANO MANHÃES DE ANDRADE FILHO
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Data: 28/09/2023
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O sono consiste de uma série de etapas fundamentais para a qualidade de vida em várias espécies. Sua importância é comparável à alimentação e à prática de atividades físicas. No entanto, seu entendimento ainda tem lacunas que precisam ser estudadas.
Nesse sentido, duas tecnologias podem contribuir, em particular, para o entendimento do sono. A primeira diz respeito à eletroencefalografia (EEG), que tem relevância em diversos estudos da neurociência, inclusive para o sono. A outra tecnologia é a do aprendizado de máquina, que vem ganhando espaço como ferramenta para identificação de padrões que auxiliam no diagnóstico; mas ainda há poucos trabalhos que utilizam essas técnicas na identificação de patologias associadas ao sono.
Diante disso, esse trabalho se propõe a comparar diferentes abordagens de aprendizado de máquina a partir de dados de EEG com a finalidade de automatizar análises para auxílio em diagnósticos de patologias associadas ao sono. Para isso, foram comparadas a utilização de máquinas de vetor de suporte (SVM) e florestas aleatórias (Random Forest) com diferentes hiperparâmetros a partir de características obtidas por meio de cálculo de energias em bandas de frequência dos sinais.
Nos experimentos com SVM, foram testadas abordagens com variação de kernels; com Random Forests, profundidade máxima. Adicionalmente, esses resultados foram comparados com os obtidos com uso de redes neurais convolucionais (CNN), definindo características dinamicamente por meio das camadas dessa rede. Nestas arquiteturas de CNN, foram utilizadas distintas camadas convolucionais e densas com alteração de hiperparâmetros.
Para a realização desse trabalho, foram utilizados dados de polissonografia disponíveis no portal Physionet. A partir desses dados brutos, houve seleção de característica e, com exceção dos experimentos que utilizaram CNN, extração de características utilizando transformada de Fourier, selecionando distintas derivações (eletrodos).
No estudo piloto, foram implementados algoritmos para detectar o sinal de EEG de epilepsia noturna do lobo frontal. Os resultados obtidos com SVM e Random Forest sugerem que esses classificadores podem identificar padrões relevantes a partir de sinais de EEG: a maior acurácia
(média de 5 folds) foi de 60% em ambas as abordagens. Além disso, as comparações do trabalho com essas abordagem mostraram que a distribuição espacial da informação é homogênea. Por outro lado, não foi possível distinguir os sinais de EEG de participantes com epilepsia, ainda que utilizando-se diferentes arquiteturas, variando-se quantidade de camadas, funções de ativação, quantidade de neurônios e dropout.
Em seguida, foram implementados novos experimentos utilizando os resultados dos estudos preliminares como direcionamento. Para isso, novos classificadores foram treinados com dados que passaram por outras etapas de preparação a partir de janelamento do sinal e filtro dos sinais. Com isso, houve melhoria nas métricas de desempenho dos classificadores.
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Sleep consists of a series of fundamental stages for the quality of life in several species. Its importance is comparable to food and physical activity. However, their understanding still has gaps that need to be studied.
In this sense, two technologies can contribute, in particular, to the understanding of sleep. The first concerns the electroencephalography (EEG), which is relevant in several neuroscience studies, including sleep. The other technology is machine learning, which has been gaining ground as a tool for identifying patterns that aid in diagnosis; but there are still few works that use these techniques to identify pathologies associated with sleep.
Therefore, this work proposes to compare different machine learning approaches from EEG data in order to automate analyzes to aid in the diagnosis of sleep-associated pathologies. For this, the use of support vector machines (SVM) and random forests (Random Forest) with different hyperparameters from characteristics obtained by calculating energies in signal frequency bands were compared.
In experiments with SVM, approaches with grain variation were tested; with Random Forests, maximum depth. Furthermore, these results were compared with those obtained using convolutional neural networks (CNN), defining characteristics dynamically through the layers of this network. In these CNN architectures, distinct convolutional and dense layers were used with changing hyperparameters.
To carry out this work, polysomnography data available on the Physionet portal was used. From these raw data, there was feature selection and, with the exception of experiments that used CNN, feature extraction using Fourier transform, selecting different derivations (electrodes).
In the pilot study, algorithms were implemented to classify the EEG signal of nocturnal frontal lobe epilepsy. The results obtained with SVM and Random Forest suggest that these classifiers can identify relevant patterns from EEG signals: the highest accuracy (mean of 5 folds) was 60% in both approaches. In addition, comparisons of the work with these approaches showed that the spatial distribution of information is spatially homogeneous. On the other hand, it was not possible to distinguish the EEG signals of participants with epilepsy, even using different architectures, varying the number of layers, activation functions, number of neurons and dropout.
Then, new experiments were implemented using the results of preliminary studies as a guideline. For this, new classifiers were trained with data that went through other stages of preparation from signal windowing and signal filtering. As a result, there was an improvement in the performance metrics of the classifiers.
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Josue Nascimento da Silva
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GERAÇÃO AUTOMÁTICA DE LAUDOS EM EXAMES DE RAIOS-X DE TÓRAX COM EXPLICABILIDADE BASEADA EM ATENÇÃO APLICADA A UMA REDE NEURAL RECORRENTE
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Orientador : CRISTIANO JACQUES MIOSSO RODRIGUES MENDES
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MEMBROS DA BANCA :
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CRISTIANO JACQUES MIOSSO RODRIGUES MENDES
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NILTON CORREIA DA SILVA
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FABIANO ARAUJO SOARES
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ANDRÉ COUTINHO CASTILLA
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Data: 29/09/2023
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Problemas específicos relacionados à análise de exames radiológicos têm sido amplamente documentados por pelo menos 50 anos. Entre as principais circunstâncias que levam a erros de diagnóstico, destacam-se avaliações realizadas por médicos em estágios iniciais de carreira, comunicação inadequada entre membros da equipe, jornadas noturnas, mudanças de turno e raciocínio falho.
Neste sentido, o uso de inteligência artificial como ferramenta para tomada de decisão e diagnóstico tem o potencial de auxiliar os profissionais de saúde a obter maior precisão e sensibilidade em suas análises, melhorando o tratamento dos pacientes. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é desenvolver uma arquitetura de modelo de inteligência artificial do tipo encoder-decoder capaz de gerar automaticamente laudos médicos com informações específicas extraídas das imagens dos exames. A ideia é que essas informações nas imagens reflitam os aspectos que orientam as decisões e análises indicadas no texto do laudo, representando uma contribuição em relação às abordagens predominantes na literatura, que geralmente se limitam apenas ao texto em si.
Com esse objetivo, foram utilizadas imagens de raio-X juntamente com seus respectivos laudos. Foi desenvolvida uma rede encoder baseada na arquitetura Densenet121 para extrair características dos exames, que são posteriormente traduzidas por um decoder baseado em transformers, permitindo aprender as relações semânticas entre as palavras, juntamente com a técnica de long short term memory (LSTM) para a geração dos laudos.
Para relacionar as regiões das imagens com as palavras geradas, foi aplicada a técnica de spatial attention, que captura as regiões mais relevantes para a produção de palavras específicas pelo modelo. Esse processo foi aplicado em cinco condições: lung hypoinflation, lung hyperdistention, cardiomegaly, aorta tortuous e spine degenerative, resultando em cinco redes encoder-decoder. Durante o treinamento, foram obtidos valores de F1-score de 76\% e área sob a curva (AUC) de 80\% para o encoder. Os encoders foram avaliados utilizando validação cruzada para verificar sua capacidade de generalização em relação aos dados utilizados. Quanto ao decoder, na produção dos laudos, foram avaliados utilizando a métrica recall-oriented understudy for gisting evaluation (ROUGE), obtendo valores médios de 0.32.
Conclui-se que a arquitetura proposta é capaz de gerar laudos e marcações nas imagens dos exames, podendo servir como suporte para tomadas de decisões médicas.
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Specific problems related to the analysis of radiological exams have been widely documented for at least 50 years. Among the main circumstances that lead to diagnostic errors, evaluations conducted by early-career physicians, inadequate communication among team members, night shifts, shift changes, and faulty reasoning are noteworthy.
In this regard, the use of artificial intelligence as a tool for decision-making and diagnosis has the potential to assist healthcare professionals in achieving greater precision and sensitivity in their analyses, thereby improving patient treatment. Therefore, the objective of this study is to develop an encoder-decoder architecture for an artificial intelligence model capable of automatically generating medical reports with specific information extracted from image exams. The idea is that this information in the images reflects the aspects guiding the decisions and analyses indicated in the report text, representing a contribution compared to the predominant approaches in the literature, which often focus solely on the text itself.
To accomplish this objective, X-ray images along with their respective reports were used. An encoder network based on the Densenet121 architecture was developed to extract features from the exams, which are then translated by a decoder based on transformers, allowing for the learning of semantic relationships between words, along with the long short-term memory (LSTM) technique for report generation.
To relate regions of the images to the generated words, the spatial attention technique was applied, capturing the most relevant regions for producing specific words by the model. This process was applied to five pathologies: lung hypoinflation, lung hyperdistention, cardiomegaly, aorta tortuous, and spine degenerative, resulting in five encoder-decoder networks. During training, F1-score values of 76\% and area under the curve (AUC) of 80\% were achieved for the encoder. The encoders were evaluated using cross-validation to assess their generalization capacity with respect to the data used. As for the decoder, in report production, it was evaluated using the recall-oriented understudy for gisting evaluation (ROUGE) metric, obtaining average values of 0.32.
In conclusion, the proposed architecture is capable of generating reports and annotations in the image exams, serving as support for medical decision-making.
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WESLAINE MACEDO GUIMARAES DOS SANTOS
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"INTEGRAÇÃO ENTRE O MARCO LEGAL DA INOVAÇÃO E A ENGENHARIA BIOMÉDICA: O CASO DA UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA"
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Orientador : MARIO FABRICIO FLEURY ROSA
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MEMBROS DA BANCA :
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MARIO FABRICIO FLEURY ROSA
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ADSON FERREIRA DA ROCHA
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GLECIA VIRGOLINO DA SILVA LUZ
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JOSÉ CARLOS TATMATSU ROCHA
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Data: 23/11/2023
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Introdução: O presente trabalho tem como objetivo analisar o impacto do Marco Regulatório da Inovação no processo de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação (PD&I) em Saúde no âmbito da Universidade de Brasília (UnB), no contexto dos projetos de pesquisa gerenciados pelo Núcleo de Desenvolvimento Tecnológico Inovação (NIT) da UnB em parceria com o Decanato de Pesquisa e Inovação (DPI), para a translação de tecnologias para a área da saúde vinculadas à área da Engenharia Biomédica. Objetivos: Os objetivos do referido trabalho são: i. analisar a interface entre o Marco Legal de Inovação e os pesquisadores e pesquisadoras vinculados à universidade pública; ii. Analisar os mecanismos contributivos entre o Marco Legal de Inovação e os Núcleos de Inovação Tecnológica das universidades públicas; iii. categorizar projetos de pesquisa institucionalizados na Universidade de Brasília por intermédio da Câmara de Projeto, Convênios, Contratos e Instrumentos relacionados (Capro) do Decanato de Pesquisa e Inovação (DPI) na área da Engenharia Biomédica; iv. correlacionar projetos de pesquisa com depósitos de patentes e/ou transferências tecnológicas. Metodologia: Será utilizado o método descritivo, documental e experimental, por meio da análise qualitativa e quantitativa de processos, políticas, bancos de dados e documentos existentes. Em segundo plano, serão mapeados os tipos de contratos e parcerias firmados na área da engenharia biomédica e contemplados nos anos de 2011 a 2021 na perspectiva de identificar prováveis lacunas inseridas no âmbito do Marco Legal e seus desdobramentos no processo de PD&I da UnB. Resultados: Inúmeros projetos de pesquisa, no âmbito da UnB, conseguiram atingir seu propósito, gerando royalties e transferência de tecnologia, cumprindo assim o translacionamento da pesquisa. Todavia, pouquíssimos projetos estão vinculados à área da saúde em Engenharia Biomédica. Conclusão: Com base nos dados apresentados, é possível concluir provisoriamente que a Universidade de Brasília possui uma grande produção científica e tecnológica, com destaque para outras áreas de pesquisa além da saúde. É possível concluir que, apesar de a Universidade de Brasília operar por meio de órgãos de gestão de inovação e transferência tecnológica, como o ACT, CITT, CDT e DPI, gerando uma notável quantidade de projetos de pesquisa, de transferências tecnológicas e de depósitos de patentes, ainda é substancialmente reduzido os projetos direcionados à área da saúde, particularmente no contexto da Engenharia Biomédica.
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Introduction: The present work aims to analyze the impact of the Innovation Regulatory Framework on the Research, Development and Innovation (RD&I) process in Health within the scope of the University of Brasília (UnB), in the context of research projects managed by the Development Center Technological Innovation (NIT) at UnB in partnership with the Deanship of Research and Innovation (DPI), for the translation of technologies to the health area linked to the area of Biomedical Engineering. Objectives: The objectives of this work are: i. analyze the interface between the Legal Framework for Innovation and researchers linked to the public university; ii. Analyze the contributory mechanisms between the Legal Innovation Framework and the Technological Innovation Centers of public universities; iii. categorize research projects institutionalized at the University of Brasília through the Chamber of Projects, Agreements, Contracts and Related Instruments (Capro) of the Deanship of Research and Innovation (DPI) in the area of Biomedical Engineering; iv. correlate research projects with patent filings and/or technology transfers. Methodology: The descriptive, documentary and experimental method will be used, through the qualitative and quantitative analysis of processes, policies, databases and existing documents. In the background, the types of contracts and partnerships signed in the area of biomedical engineering and contemplated in the years 2011 to 2021 will be mapped with a view to identifying probable gaps within the scope of the Legal Framework and their consequences in the UnB RD&I process. Results: Numerous research projects, within the scope of UnB, managed to achieve their purpose, generating royalties and technology transfer, thus fulfilling the translation of research. However, very few projects are linked to the health area in Biomedical Engineering. Conclusion: Based on the data presented, it is possible to provisionally conclude that the University of Brasília has a large scientific and technological production, with emphasis on other areas of research besides health. It is possible to conclude that, although the University of Brasília operates through innovation and technological transfer management bodies, such as ACT, CITT, CDT and DPI, generating a notable number of research projects, technological transfers and deposits of patents, projects aimed at the health sector are still substantially reduced, particularly in the context of Biomedical Engineering.
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JESSICA AGUIAR CARNEIRO
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"ANEMIA E OS LONGOS PERÍODOS DE INTERNAÇÃO EM UTI"
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Orientador : GLECIA VIRGOLINO DA SILVA LUZ
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MEMBROS DA BANCA :
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GLECIA VIRGOLINO DA SILVA LUZ
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ALDIRA GUIMARAES DUARTE DOMINGUEZ
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SOLANGE BARALDI
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THAIS MARTINS GOMES DE OLIVEIRA
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Data: 25/11/2023
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RESUMO: A anemia, apesar de ser uma das doenças mais comuns no mundo, é de grande importância porque, além de afetar cerca de um quarto da população mundial, pode prejudicar gravemente o estado clínico de pacientes críticos. São várias as causas da doença em UTI, como flebotomias sucessivas, hemólise, irregularidade no metabolismo do ferro, entre outros. No entanto, uma das fontes de anemia ainda pouco estudada no meio acadêmico é a perda de volume de sangue devido a coleta diária para exames laboratoriais, o que, na grande maioria, não auxilia no fechamento do diagnóstico esperado. O estudo objetiva analisar os possíveis fatores envolvidos na manifestação clínica de anemia nos pacientes internados por longos períodos em Unidade de Terapia Intensiva. Por meio da descrição do perfil demográficas e clínico dos pacientes criticamente enfermos diagnosticados com anemia, pretende-se analisar se condutas de saúde rotineiras influenciam na manifestação dessa enfermidade e relatar as características e os fatores de risco que predispõe essa doença. O desenvolvimento da pesquisa está sendo conduzida na unidade de Terapia Intensiva do Hospital Regional de Santa Maria (HRSM) e no Hospital Regional do Gama (HRG) do Distrito Federal (DF), utilizando uma abordagem quantitativa e delineamento observacional e longitudinal. Incluindo homens e mulheres, internados na UTI, com idades compreendidas entre o intervalo de 18 a 59 anos de idade; período de internação igual ou superior a 7 dias e excluindo diagnóstico de anemia na ocasião da admissão na UTI; desfecho (considerando alta ou óbito) do paciente num período inferior a 7 dias. Todos as informações estão sendo coletadas, expressas, gerenciadas e disseminadas pelo software REDCap.
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ABSTRACT: Anemia, despite being one of the most common diseases in the world, is of great importance because, in addition to affecting about a quarter of the world's population, it can seriously impair the clinical status of critically ill patients. There are several causes of the disease in the ICU, such as successive phlebotomies, hemolysis, irregularity in iron metabolism, among others. However, one of the sources of anemia still little studied in academia is the loss of blood volume due to daily collection for laboratory tests, which, in the vast majority, does not help close the expected diagnosis. The study aims to analyze the possible factors involved in the clinical manifestation of anemia in patients hospitalized for long periods in the Intensive Care Unit. By describing the demographic and clinical profile of critically ill patients diagnosed with anemia, analyzing whether routine health behaviors influence the manifestation of this disease, and reporting the characteristics and risk factors that predispose to this disease. The development of the research will take place at the Intensive Care Unit of the Hospital Regional de Santa Maria (HRSM) and at the Hospital Regional do Gama (HRG) in the Federal District (DF), using a quantitative approach and observational and longitudinal design. Including Men and women, admitted to the ICU, aged between 18 and 59 years of age; hospitalization period equal to or greater than 7 days and excluding Diagnosis of anemia at the time of admission to the ICU; outcome (considering discharge or death) of the patient within a period of less than 7 days. All information will be collected, expressed, managed, and disseminated by the REDCap software.
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GEOVANNI OLIVEIRA DE JESUS
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Modelo de Inteligência Artificial Explicável para Classificadores de Câncer de Mama em Mamografias
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Orientador : CRISTIANO JACQUES MIOSSO RODRIGUES MENDES
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MEMBROS DA BANCA :
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CRISTIANO JACQUES MIOSSO RODRIGUES MENDES
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NILTON CORREIA DA SILVA
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FABIANO ARAUJO SOARES
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LUCIANO MANHÃES DE ANDRADE FILHO
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Data: 30/11/2023
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O cancêr de mama corresponde à maior taxa de incidência de cancêr entre as mulheres pelo mundo. Assim como ocorre com outros tipos de cancêr, quanto mais cedo é descoberto o câncer de mama, menos invasivo é o tratamento, e maiores as chances da paciente sobreviver. Ter uma ferramenta que auxilie a análise de mamografias para descobrir lesões mamárias e sua classificação, é uma maneira de ajudar a prevenção de cancêr. Com desenvolvimento da tecnologia, a Inteligência Artificial também cresceu, assim como suas ramificações. Machine Learning e Deep Learning se desenvolveram e atingiram um bom desempenho em tarefas, tais como classificação de imagem e detecção de objetos. A análise mamográfica é uma tarefa de classificação de imagens, e ter uma ferramenta que auxilie nessa tarefa, que possa ser mais do que uma classificação caixa preta em que não é conhecido como a resposta é obtida, se o modelo de Machine Learning fosse capaz de explicar como que ele chegou na classificação final, seria possível um melhor direcionamento para médicos utilizarem esse modelo no dia-a-dia na análise de mamografias.
Atualmente existem algumas soluções que abordam classificação de lesões mamárias, entretanto utilizam de algorítmos de Aprendizagem de Máquina tradicionais, que não possuem um desempenho tão alto quanto altorítimos de Aprendizagem Produnda. Além disso, são soluções consideradas caixa preta, o que significa que é dado uma resposta a partir de uma imagem de entreda, e não é possível saber quais foram os fatores que influenciaram no resultado final da classificação. Já um modelo de Inteligência Artificial que tenha seus resultados explicáveis, ou seja, que é possível compreender quais fatores o levaram a chegar no resultado final de classificação, passa mais confiabilidade para os usuários que o usam. Com essa explicação de predição é passível de cumprimento de Leis como a Lei Geral de Proteção de Dados Pessoais (LGPD) e até mesmo o Regulamento Geral sobre a Proteção de Dados, do acrônimo em inglês GDPR que é a lei Européia de proteção de dados. Um modelo explicávei é capaz de se encaixar em leis e fazer com que a solução seja aplicada em um domínio real. O diagnóstico de cancer é um momento sensível, por conta disso saber como um modelo de Deep Learning ou Machine Learning chegou a um determinado resultado, pode direcionar melhor médicos a investigarem casos de maneira mais direcionada, dessa forma dando mais ênfase em algumas características da imagem, além de gerar mais confiabilidade nos resultados de predição de modelos.
O uso de Deep Learning para tarefas de classificação de imagens tem obtido resultados surpreendentes, que se igualam e em alguns casos e até mesmo superam a capacidade humana, por isso essa abordagem vai ser discutida nessa dissertação. Aliando uma poderosa ferramenta de classificação com técnicas que permitam deixar os modelos criados com predições explicáveis, assim tornar uma ferramenta de classificação de lesões mamárias com alto potencial de confiabilidade para seus usuários finais, os médicos especialistas. Para atingir esses objetivos são investigados arquiteturas de Aprendizagem Profunda como VGG16 e técnicas de explicabilidade de modelos treinados como LIME que é um framework de explicabilidade de bom desempenho e de maneira simples de utilização.
Essa dissertação tem o intuito de desenvolver um modelo de Deep Learning, que utilize técnicas de Ingeligência Artificial Explicável (XAI, do inglês Explainable Artificial Intelligence) ou seja tenha predições explicáveis que classifique lesões mamárias e identifique as características importantes que levaram o modelo a atingir tal resultado.
Após o treinamento do modelo usando arquitetura VGG16, as métricas analisadas foram acurácia, especificidade e sensibilidade, os resultados obtidos foram respectivamente 68 %, 77 % e 65 %. Resultados maiores foram encontrados na literatura, porém não são resultados que sejam reprodutíveis. Em muitos casos as bases de dados são particulares de hospitais que a equipe fez o levantamento de mammografias dos últimos 20 anos, criou-se o conjunto de dados e os testes foram feitos. Houve uma dissertação de mestrado feita em 2020 por Adam Jaamour com uma abordagem semelhante e que obteve resultados próximos aos apresentados nessa dissertação, o autor reportou o resultado da acurácia de 67 %.
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Breast cancer constitutes the highest incidence rate of cancer among women worldwide. As with other types of cancer, the faster it is discovered, the less invasive the treatment, and the greater the chances of the patient surviving. Having a tool that helps the analysis of mammograms to discover breast lesions and their classification is a way to help prevent cancer. With the development of technology, Artificial Intelligence has also grown, as well as its ramifications. Machine Learning and Deep Learning have developed and achieved good performance in tasks such as image classification and object detection. The mammogram analysis is an image classification task, and having a tool that helps in this task, which can be more than a black box classification in which it is not known how the response is obtained if the Machine Learning model were capable of explaining how it has achieved at the final classification, it would be possible to better direct physicians to use this model in their day-to-day analysis of mammograms.
Currently, some solutions address the classification of breast lesions, however, they use traditional Machine Learning algorithms, which do not have a performance as high as Deep Learning algorithms. In addition, they are considered black box solutions, which means that an answer is given from an input image, and it is not possible to know which factors influenced the final result of the classification. An Artificial Intelligence model that has its results explainable, that is, it is possible to understand what factors led it to reach the final classification result, gives more reliability to the users who use it. With this prediction explanation, it is possible to comply with laws such as the General Personal Data Protection Act (LGPD) and even the General Data Protection Regulation, the acronym in English GDPR, which is the European data protection law. An explainable model can fit into laws and make the solution be applied in a real domain. The diagnosis of cancer is a sensitive moment, and because of this, knowing how a Deep Learning or Machine Learning model reached a certain result can better direct doctors to investigate cases in a more targeted way, thus giving more emphasis to some characteristics of the image, in addition to generating more reliability in model prediction results.
The use of Deep Learning for image classification tasks has obtained surprising results, which match and in some cases even exceed human capacity, which is why this approach will be discussed in this dissertation. Combining a powerful classification tool with techniques that allow leaving the created models with explainable predictions, thus making a breast lesion classification tool with high-reliability potential for its end users, the medical specialists. To achieve these goals, Deep Learning architectures such as VGG16 and explainability techniques of trained models such as LIME, which is a well-performing and simple-to-use explainability framework, are investigated.
This dissertation aims to develop a Deep Learning model that uses Explainable Artificial Intelligence (XAI) techniques, that is, it has explainable predictions that classify breast lesions and identify the important characteristics that led the model to achieve such a result. result.
After model training using VGG16 architecture, the analyzed metrics were accuracy, specificity, and sensitivity, the results obtained were respectively 68 %, 77 %, and 65 %. Higher results were found in the literature, but these are not reproducible results. In many cases, the databases are private to hospitals where the team surveyed mammograms over the last 20 years, created the dataset, and performed the tests. There was a master's thesis done in 2020 by Adam J. with a similar approach and which obtained results close to those presented in this dissertation. The author reported an accuracy result of 67 %.
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PAULA LAUANE ARAUJO
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DESENVOLVIMENTO TECNOLÓGICO E CARACTERIZAÇÃO DE CURATIVO BASEADO EM LÁTEX NATURAL (HEVEA BRASILIENSIS) CONTENDO EXTRATO DE BIOXINA (BIXA ORELLANA L.)
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Orientador : MARCELLA LEMOS BRETTAS CARNEIRO
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MEMBROS DA BANCA :
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MARCELLA LEMOS BRETTAS CARNEIRO
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GLECIA VIRGOLINO DA SILVA LUZ
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JOSÉ CARLOS TATMATSU ROCHA
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MARCUS VINICIUS LIA FOOK
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Data: 07/12/2023
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Úlcera de Pé Diabético (UPD) está entre as principais causas de hospitalização em diabéticos em decorrência de complicações associadas a altas taxas de amputação. Além disso, UPD representa alto custo para o Sistema Único de Saúde (SUS), representando um grave problema de saúde público. Assim, destaca-se a necessidade de investimento público para o desenvolvimento de pesquisas voltadas para a busca de estratégias terapêuticas curativas. Nosso grupo desenvolveu um sistema terapêutico para neoformação tecidual, denominado Rapha® o qual consiste no uso concomitante de fototerapia e curativo baseado em biomembrana de látex natural (BLN), oriundo de Hevea brasiliensis, com curcumina, um biocomposto com atividade antiinflamatória. Os resultados clínicos foram muito promissores, visto que a cicatrização foi cerca de 60% superior em relação ao tratamento convencional do SUS. Todavia, este curativo não apresentou efeito antimicrobiano. Considerando que infecções bacterianas estão relacionadas com o agravamento da ferida e aumento das chances de amputações, neste trabalho será desenvolvido um curativo baseado em biomembrana de Hevea brasiliensis (BLN) contendo biativos do urucum (Bixa orellana L), a fim de avaliar sua segurança e seu potencial terapêutico relacionado à cicatrização bem como seus efeitos antimicrobianos em ratos com infecção induzida. O bioativo utilizado será a bioxina, que consiste em um extrato fitocomplexo, extraído da semente do urucum e com alta biodisponibilidade, padronizado em geranilgeraniol e tocotrienóis. A bioxina foi obtida de forma comercial por meio de doação pela empresa Purifarma®. Para a produção das biomembranas, látex natural e bioxina foram adicionados em um béquer e homogeneizados com auxílio de agitador magnético, Em seguida, adicionou-se água destilada, em temperatura ambiente e novamente homogeneizado em agitador magnético. A solução resultante foi transferida a tubos falcon e centrifugada sob alta rotação durante 10 minutos. Após centrifugação, a solução foi coada e adicionada em placas de petri de 90 mm de diâmetro com auxílio de pipetador automático. As placas foram acondicionadas em ambiente ventilado para repouso durante 48 horas e seguiram para estufa de secagem durante 1 hora. Após vulcanização, as biomembranas foram retiradas das placas de petri com auxílio de uma pinça e embrulhadas em papel manteiga e, em seguida, acondicionadas em papel grau cirúrgico. As biomembranas produzidas passaram por testes para controle de qualidade.
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Úlcera de Pé Diabético (UPD) está entre as principais causas de hospitalização em diabéticos em decorrência de complicações associadas a altas taxas de amputação. Além disso, UPD representa alto custo para o Sistema Único de Saúde (SUS), representando um grave problema de saúde público. Assim, destaca-se a necessidade de investimento público para o desenvolvimento de pesquisas voltadas para a busca de estratégias terapêuticas curativas. Nosso grupo desenvolveu um sistema terapêutico para neoformação tecidual, denominado Rapha® o qual consiste no uso concomitante de fototerapia e curativo baseado em biomembrana de látex natural (BLN), oriundo de Hevea brasiliensis, com curcumina, um biocomposto com atividade antiinflamatória. Os resultados clínicos foram muito promissores, visto que a cicatrização foi cerca de 60% superior em relação ao tratamento convencional do SUS. Todavia, este curativo não apresentou efeito antimicrobiano. Considerando que infecções bacterianas estão relacionadas com o agravamento da ferida e aumento das chances de amputações, neste trabalho será desenvolvido um curativo baseado em biomembrana de Hevea brasiliensis (BLN) contendo biativos do urucum (Bixa orellana L), a fim de avaliar sua segurança e seu potencial terapêutico relacionado à cicatrização bem como seus efeitos antimicrobianos em ratos com infecção induzida. O bioativo utilizado será a bioxina, que consiste em um extrato fitocomplexo, extraído da semente do urucum e com alta biodisponibilidade, padronizado em geranilgeraniol e tocotrienóis. A bioxina foi obtida de forma comercial por meio de doação pela empresa Purifarma®. Para a produção das biomembranas, látex natural e bioxina foram adicionados em um béquer e homogeneizados com auxílio de agitador magnético, Em seguida, adicionou-se água destilada, em temperatura ambiente e novamente homogeneizado em agitador magnético. A solução resultante foi transferida a tubos falcon e centrifugada sob alta rotação durante 10 minutos. Após centrifugação, a solução foi coada e adicionada em placas de petri de 90 mm de diâmetro com auxílio de pipetador automático. As placas foram acondicionadas em ambiente ventilado para repouso durante 48 horas e seguiram para estufa de secagem durante 1 hora. Após vulcanização, as biomembranas foram retiradas das placas de petri com auxílio de uma pinça e embrulhadas em papel manteiga e, em seguida, acondicionadas em papel grau cirúrgico. As biomembranas produzidas passaram por testes para controle de qualidade.
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Kassia Costa Fernandes
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Palmilhas ortopédicas personalizadas para praticantes de atividades físicas: uma revisão da literatura
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Orientador : VERA REGINA FERNANDES DA SILVA MARAES
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MEMBROS DA BANCA :
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JOSICÉLIA ESTRELA TUY BATISTA
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JULIANA DE FARIA FRACON E ROMAO
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MARILIA MIRANDA FORTE GOMES
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VERA REGINA FERNANDES DA SILVA MARAES
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Data: 07/12/2023
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ntrodução: O uso de palmilhas ortopédicas personalizadas tem sido estudado e indicado por profissionais da saúde a fim de evitar lesões por desarranjo postural, alterações anatômicas, dismetria de membros, dor, dentre outros fatores. No entanto, ainda não há um consenso acerca dos benefícios dessa intervenção para atletas. Objetivo: Avaliar se o uso de palmilha personalizada em adultos homens que correm melhora a distribuição da pressão plantar quando comparada com a palmilha comum. Método: Revisão sistemática, com busca conduzida nas bases de dados: Medline (via Pubmed), Embase, Web of Science, Biblioteca Virtual em Saúde, Scopus, SportDiscus e Proquest. Estudos de intervenção que usaram a avaliação por baropodometria em homens que correm. Pesquisas com atletas de alta performance e pessoas que apresentaram alguma morbidade foram excluídas da revisão. Não houve restrição em relação ao período de publicação e idioma de origem dos estudos. Para avaliar o risco de viés foi utilizada a ferramenta Robins-I e Rob 2.0 da colaboração Cochrane. Metanálises de efeitos randômicos, por meio da técnica de Hedges, foram conduzidas para mensurar a diferença média padronizada e respectivo intervalo de confiança de 95%. Resultado: 1171 estudos foram detectados, dos quais 13 compuseram a revisão sistemática. A amostra incluiu 434 homens corredores, na faixa etária de 19 a 53 anos. Os estudos foram conduzidos e publicados entre 2004 e 2021. A maioria dos estudos não randomizados apresentaram alto risco de viés e o único ensaio clínico randomizado sinalizou alto risco de viés. Ademais, a metanálise sinalizou que não houve diferença estatisticamente significante entre o ângulo do pico de dorsoflexão entre homens corredores que usaram palmilhas personalizadas quando comparados aqueles que não usaram. Conclusão: O uso de palmilhas não mostrou benefício significativo para os atletas. No entanto, foram detectados poucos estudos e a maioria com alto risco de viés. Nesse sentindo, recomenda-se a condução de novos estudos, com robustez metodológica, para ratificação ou não da hipótese.
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Introduction: The use of customized orthopedic insoles has been studied and indicated by health professionals in order to avoid injuries due to postural derangement, anatomical changes, limb dysmetria, pain, among other factors. However, there is still no consensus on the benefits of this intervention for athletes. Objective: To evaluate whether the use of a personalized insole in adult men who run improves the distribution of plantar pressure when compared to the common insole. Method: Systematic review, with search conducted in the following databases: Medline (via Pubmed), Embase, Web of Science, Virtual Health Library, Scopus, SportDiscus and Proquest. Intervention studies that used baropodometry assessment in men who run. Studies with high-performance athletes and people who had some morbidity were excluded from the review. There was no restriction regarding the period of publication and language of origin of the studies. To assess the risk of bias, we used the Robins-I and Rob 2.0 tool from the Cochrane collaboration. Meta-analyses of random effects, using the hedging technique, were conducted to measure the standardized mean difference and respective 95% confidence interval. Results: 1171 studies were detected, of which 13 were part of the systematic review. The sample included 434 male runners, aged 19 to 53 years. The studies were conducted and published between 2004 and 2021. Most of the non-randomised trials were at high risk of bias and the only randomised controlled trial was at high risk of bias. In addition, the meta-analysis indicated that there was no statistically significant difference between the angle of peak dorsoflexion between male runners who used custom insoles when compared to those who did not. Conclusion: The use of insoles did not show significant benefit for athletes. However, few studies were detected, and most of them were at high risk of bias. In this sense, it is recommended that new studies be conducted, with methodological robustness, in order to ratify or reject the hypothesis.
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Cristiano Drumond Ribeiro
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Aplicação de inteligência artificial (IA) na prevenção de incidentes à pacientes em serviços hospitalares
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Orientador : GLECIA VIRGOLINO DA SILVA LUZ
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MEMBROS DA BANCA :
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GLECIA VIRGOLINO DA SILVA LUZ
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CRISTIANO JACQUES MIOSSO RODRIGUES MENDES
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RONNI GERALDO GOMES DE AMORIM
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MARIA LIZ CUNHA DE OLIVEIRA
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Data: 11/12/2023
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Introdução: A segurança do paciente é objeto de grande preocupação nos cuidados de saúde, por estar diretamente relacionada com a qualidade da assistência. Um dos maiores desafios da gestão é elaborar estratégias para reduzir a ocorrência de erros, que impactam diretamente na qualidade da assistência, na qualidade de vida do indivíduo e nos custos assistenciais. O uso de tecnologias como a inteligência artificial tem demonstrado bons resultados na solução de problemas e estudos tem sido voltados à análise e construção de ferramentas tecnológicas na área da saúde. Objetivo. Favorecer a identificação precoce de fatores de risco para eventos adversos em pacientes hospitalizados, por meio da facilitação da implantação e utilização dos protocolos de segurança do paciente, com o uso da inteligência artificial. Método. Trata-se de pesquisa realizada em duas partes. A primeira parte refere-se à Revisão sistemática de literatura, com o objetivo de reunir evidências sobre a utilização da inteligência artificial na segurança do paciente. A segunda parte consiste no desenvolvimento de um software, aplicado a Escala de Eventos Adversos Associados às Práticas de Enfermagem (EEAAPE), para identificar o risco de ocorrência de eventos adversos no ambiente hospitalar. Resultados. A busca nas bases de dados retornou 164 artigos, dos quais, após análise segundo critérios de inclusão e exclusão, 14 foram incluídos na revisão. Os dados dos artigos foram extraídos e organizados em planilha do Microsoft Excel®, e foram agrupados conforme desenho de estudo, e a avaliação da qualidade metodológica foi realizada por ferramentas do Joanna Briggs Institute (JBI). O software intitulado “PrevenSystem - Incidentes Hospitalares” foi desenvolvido em linguagem Java Script utilizando-se o React Native como framework, segundo a metodologia de desenvolvimento ágil, denominada Scrum. A funcionalidade do sistema consiste em facilitar a identificação de fatores de risco para eventos adversos, a partir da avaliação dos itens de uma escala padrão de avaliação, com o objetivo de reduzir a ocorrência de falhas e garantir rapidez na tomada de decisões. Os dados inseridos são processados por algoritmos que os classificam pelo método de “árvore de decisões”, de forma que a frequência da ocorrência de determinada situação corresponda a uma certa probabilidade de ocorrência de falha. Esta aplicação de IA consiste em análise preditiva, que é um modelo que utiliza machine learning, num “modelo de previsão baseado em IA” capaz de fornecer previsões probabilísticas da presença atual ou da ocorrência futura de determinado resultado, conforme os dados de entrada. Esta pesquisa inclui o registro do software junto ao Instituto Nacional de Propriedade Intelectual (INPI). Conclusão: O resultado da pesquisa demonstra a relevância das pesquisas sobre a aplicação da IA na prevenção de eventos adversos em pacientes hospitalizados, com bons resultados na avaliação dos sistemas desenvolvidos, sobretudo na redução de erros e agilidade das ações de tomadas de decisões. Entretanto identifica-se que ainda há necessidade de novos estudos em áreas ainda não abordadas pelas atuais pesquisas. O aplicativo desenvolvido utiliza a IA para análise das dimensões de um instrumento validado para avaliação do risco de ocorrência de eventos adversos, conforme as fases de desenvolvimento da metodologia ágil Scrum, sendo registrado no INPI, apresentando-se apto para ser submetido a testagem para validação e ampla divulgação para utilização pelas organizações de saúde.
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Introduction: Patient safety is an object of great concern in healthcare, as it is directly related to the quality of care. One of the biggest management challenges is developing strategies to reduce the occurrence of errors, which directly impact the quality of care, the individual's quality of life and care costs. The use of technologies such as artificial intelligence has demonstrated good results in solving problems and studies have focused on the analysis and construction of technological tools in the health sector. Objective. Promote the early identification of risk factors for adverse events in hospitalized patients, by facilitating the implementation and use of patient safety protocols, with the use of artificial intelligence. Method. This research was carried out in two parts. The first part refers to the Systematic Literature Review, with the aim of gathering evidence on the use of artificial intelligence in patient safety. The second part consists of the development of software, applied to the Adverse Events Scale Associated with Nursing Practices (EEAAPE), to identify the risk of adverse events occurring in the hospital environment. Results. The search in the databases returned 164 articles, of which, after analysis according to inclusion and exclusion criteria, 14 were included in the review. The data from the articles were extracted and organized in a Microsoft Excel® spreadsheet, and were grouped according to the study design, and the assessment of methodological quality was carried out using tools from the Joanna Briggs Institute (JBI). The software entitled “PrevenSystem - Hospital Incidents” was developed in Java Script language using React Native as a framework, according to the agile development methodology called Scrum. The system's functionality consists of facilitating the identification of risk factors for adverse events, based on the evaluation of items on a standard assessment scale, with the aim of reducing the occurrence of failures and ensuring rapid decision-making. The data entered is processed by algorithms that classify them using the “decision tree” method, so that the frequency of occurrence of a given situation corresponds to a certain probability of failure occurring. This AI application consists of predictive analysis, which is a model that uses machine learning, in an “AI-based prediction model” capable of providing probabilistic predictions of the current presence or future occurrence of a given result, according to the input data. This research includes registering the software with the National Intellectual Property Institute (INPI). Conclusion: The research result demonstrates the relevance of research on the application of AI in the prevention of adverse events in hospitalized patients, with good results in the evaluation of the systems developed, especially in reducing errors and agility in decision-making actions. However, it is identified that there is still a need for new studies in areas not yet addressed by current research. The application developed uses AI to analyze the dimensions of a validated instrument to assess the risk of adverse events occurring, according to the development phases of the agile Scrum methodology, being registered with the INPI, being able to be subjected to testing for validation and wide dissemination for use by health organizations.
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Maria Tereza Dourado Melo
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PROTÓTIPO DE UM SISTEMA ESPECIALISTA PARA IDENTIFICAÇÃO DE RISCOS ERGONÔMICOS NO CENTRO CIRÚRGICO
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Orientador : GERARDO ANTONIO IDROBO PIZO
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MEMBROS DA BANCA :
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GERARDO ANTONIO IDROBO PIZO
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MARILIA MIRANDA FORTE GOMES
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RENATO CORAL SAMPAIO
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LUCIANA CORREIA ALVES
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Data: 11/12/2023
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O ambiente do Centro Cirúrgico, embora projetado para procedimentos anestésicocirúrgicos, muitas vezes não favorece a equipe médica, levando a lesões e acidentes que prejudicam o bem-estar dos profissionais de saúde. Sintomas osteomusculares são comuns devido a estas condições desfavoráveis. Nesse contexto, surge a necessidade de criar um ambiente seguro para os profissionais, aderindo às normas de ergonomia. A tecnologia, especialmente a Inteligência Artificial, emerge como uma solução crucial. Este estudo focou na implementação de um Sistema Especialista para identificar riscos ergonômicos no setor cirúrgico. A coleta de dados foi realizada através da análise de normas e questionários. Com base nesses dados, o sistema foi desenvolvido usando o software Expert Sinta e, após testes e validação, demonstrou ser eficaz na identificação de riscos ergonômicos antes do uso do espaço de trabalho pelos profissionais. Isso permite intervenções preventivas, melhorando a segurança e saúde no Centro Cirúrgico.
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The environment of the Surgical Center, although designed for anestheticsurgical procedures, often does not favor the medical team, leading to injuries and accidents that harm the well-being of healthcare professionals. Osteomuscular symptoms are common due to these unfavorable conditions. In this context, the need arises to create a safe environment for professionals, adhering to ergonomics standards. Technology, especially Artificial Intelligence, emerges as a crucial solution. This study focused on the implementation of an Expert System to identify ergonomic risks in the surgical sector. Data collection was carried out through the analysis of standards and questionnaires. Based on these data, the system was developed using Expert Sinta software and, after testing and validation, proved to be effective in identifying ergonomic risks before the workspace is used by professionals. This allows preventive interventions, improving safety and health in the Surgical Center.
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José Hevenicio do Nascimento Silva
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Segmentação de imagens de tomografia computadorizada utilizando o algoritmo U-Net. Estudo de caso: imagem da Bexiga
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Orientador : GERARDO ANTONIO IDROBO PIZO
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MEMBROS DA BANCA :
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THAÍNA APARECIDA AZEVEDO TOSTA
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GERARDO ANTONIO IDROBO PIZO
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JONES YUDI MORI ALVES DA SILVA
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RENATO CORAL SAMPAIO
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Data: 15/12/2023
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A dissertação aborda a influência do preenchimento da bexiga sobre a posição da próstata ou do útero em tratamentos de radioterapia pélvica. A reprodutibilidade do planejamento radioterápico e a dosagem de radiação absorvida pela bexiga são cruciais para o sucesso do tratamento e para minimizar a toxicidade. O projeto visa implementar a arquitetura U-Net para segmentar a bexiga em imagens tomográficas, utilizando um conjunto de imagens do Hospital Universitário de Brasília (HUB). Espera-se que o modelo U-Net aprimore significativamente a eficiência dos planejamentos de tratamento em radioterapia.
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The dissertation addresses the influence of bladder filling on the position of the prostate or uterus in pelvic radiotherapy treatments. The reproducibility of radiotherapeutic planning and the dosage of radiation absorbed by the bladder are crucial for the success of the treatment and to minimize toxicity. The project aims to implement the U-Net architecture to segment the bladder in tomographic images, using a set of images from the University Hospital of Brasília (HUB). The U-Net model is expected to significantly improve the efficiency of treatment planning in radiotherapy.
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Cleonice Lisbete Silva Gama
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PERFIL DE USUÁRIO DE MEDICAMENTOS DO COMPONENTE ESPECIALIZADO DA ASSISTÊNCIA FARMACÊUTICA NO DISTRITO FEDERAL
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Orientador : MARILIA MIRANDA FORTE GOMES
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MEMBROS DA BANCA :
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MARILIA MIRANDA FORTE GOMES
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GLECIA VIRGOLINO DA SILVA LUZ
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JORGE ANDRES CORMANE ANGARITA
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THUANY DE ALENCAR E SILVA
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Data: 21/12/2023
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Os medicamentos de alto custo no âmbito do Sistema Único de Saúde representam um desafio complexo que envolve questões éticas, políticas, econômicas e de gestão. Garantir o acesso equitativo e eficiente a esses medicamentos é essencial para o cuidado adequado dos pacientes. Nesse contexto, é importante analisar os diferentes aspectos relacionados, incluindo a avaliação clínica, impacto econômico e políticas públicas, pois essa análise pode contribuir para aprimorar a gestão e o planejamento dos recursos, visando garantir o melhor resultado terapêutico para os pacientes e a sustentabilidade financeira do sistema de saúde. Objetivos: traçar distintas ações para os diferentes tipos de usuários com a finalidade de melhorar a gestão dos medicamentos do CEAF DF, a partir dos dados demográficos e epidemiológicos, nos anos de 2012, 2018 e 2021, de modo que tais contribuições possam servir de base para implantação de melhorias localmente e/ou em serviços semelhantes no âmbito estadual e municipal de outras localidades. Metodologia: O presente trabalho se caracteriza como um estudo exploratório, de natureza descritiva, observacional, realizado através de pesquisa bibliográfica com a utilização do TEMAC, a fim de obter informações científicas de maior relevância, seguindo as leis bibliométricas nas principais bases de dados, resultando numa abordagem integradora e análise de dados de banco nacional com os registros de utilização de medicamentos do CEAF.
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High-cost drugs within the scope of the Unified Health System represent a complex challenge that involves ethical, political, economic and management issues. Ensuring equitable and efficient access to these medicines is essential for proper patient care. In this context, it is important to analyze the different related aspects, including clinical evaluation, economic impact and public policies, as this analysis can contribute to improving the management and planning of resources, aiming to guarantee the best therapeutic result for patients and financial sustainability of the health system. Objectives: outline different actions for different types of users in order to improve the management of medicines in CEAF DF, based on demographic and epidemiological data, in the years 2012, 2018 and 2021, so that such contributions can serve as a basis for implementing improvements locally and/or or in similar services at the state and municipal level in other locations. Methodology: The present work is characterized as an exploratory study, of a descriptive, observational nature, carried out through bibliographical research with the use of TEMAC, to obtain scientific information of greater relevance, following the bibliometric laws in the main databases, resulting in an integrative approach and analysis of data from a national bank with records of medication use from CEAF.
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