ISEL - Engenharia Biomédica - Dissertações de Mestrado
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- Desenvolvimento de dispositivos em aço inoxidável por fabrico aditivo, para aplicação ortopédicaPublication . Casimiro, Pedro Tomás Alvarez Ferreira; Calado, Cecília Ribeiro da Cruz; Rodrigues, Maria Alexandra Sousa; Gouveia, Bárbara Perry AlvesCom o crescente interesse na tecnologia de fabrico aditivo, a avaliação da biocompatibilidade e das propriedades mecânicas dos materiais para aplicações médicas tornou-se crucial. Este estudo teve como objetivo investigar as propriedades mecânicas e a citotoxicidade de estruturas porosas giroide, honeycomb e triangular concebidas para potenciais aplicações ortopédicas. As estruturas foram fabricadas utilizando a tecnologia de fabrico por filamento fundido de metal (FFF) a partir de um filamento BASF Ultrafuse 316L. Este estudo demonstrou a importância e o impacto do design e da densidade das peças nas propriedades mecânicas das estruturas e na sua viabilidade celular. As estruturas que combinaram as melhores propriedades mecânicas e de biocompatibilidade foram as de preenchimento baixo e sem paredes, como a giroide 35% e a honeycomb 35%. Estas estruturas apresentaram tensões de cedência e módulos de elasticidade próximos dos requisitos mecânicos para o osso cortical e mantiveram boa viabilidade celular, com menor formação de resíduos.
- Sistema automático de análise da qualidade técnica da radiografia frontal do tóraxPublication . Moura, Ivone Cidade de; Ribeiro, Ricardo TeresaA radiografia do tórax permanece uma pedra angular da imagiologia de diagnóstico em todo o mundo. A sua capacidade de fornecer informações diagnósticas críticas, especialmente nas patologias pneumológicas, combinada com a acessibilidade, relação custo-eficácia e resultados rápidos, realça o seu papel insubstituível nos cuidados de saúde globais. Na radiografia do tórax, o correto posicionamento do paciente e a desprojeção das omoplatas é essencial. A sobreposição aos pulmões pode ocultar detalhes cruciais, potencialmente enganadores para médicos novatos e estudantes de radiologia. Garantir uma técnica de aquisição de imagem clara é fundamental para a deteção precisa de anomalias pulmonares. Ao tirar partido das capacidades da inteligência artificial (IA), este projeto visa desenvolver um modelo para detetar e segmentar a sobreposição da omoplata ao pulmão na radiografia frontal do tórax. Recorreu-se ao dataset público de radiografia do tórax do NIH, onde os 28.868 pacientes únicos com imagens de radiografia do tórax foram pré-processados. Posteriormente, um modelo PSPNet pré-treinado da biblioteca Torchxrayvision phyton foi utilizado para segmentar as principais estruturas anatómicas identificadas num exame de radiografia do tórax frontal. O algoritmo detetou a omoplata em 99.8% dos exames, sendo que 40% apresentaram sobreposição da omoplata. Verificou-se uma relação linear moderada, R=0.673, p<0.05, entre os lados esquerdo e direito, sugerindo um aumento simultâneo nas percentagens de sobreposição. Conclui-se que algoritmo desenvolvido deteta com eficácia a sobreposição da omoplata nas imagens de radiografia do tórax frontal, tornando-o numa valiosa ferramenta educacional e de controlo de qualidade da imagem. A sua sobreposição, muitas vezes mínima, denota a importância crucial do rigor da técnica de posicionamento por parte dos técnicos superiores de radiologia.
- Sistema de apoio à decisão em manutenção de equipamentos hospitalaresPublication . Brito, Rita Catarina Fernandes; Domingues, Nuno Alexandre SoaresA manutenção eficiente de equipamentos é crucial para garantir a continuidade, fiabilidade e segurança das operações em ambientes hospitalares e laboratoriais. Em instituições de investigação biomédica, como o Instituto de Medicina Molecular, a gestão adequada de equipamentos, nomeadamente ultracongeladores -80ºC, é determinante para proteger amostras biológicas críticas. Este trabalho apresenta três casos de estudo que exemplificam diferentes abordagens e metodologias aplicadas à gestão de manutenção dos equipamentos no iMM. No caso de estudo I, a aplicação da metodologia FMEA a um ultracongelador -80 °C permitiu identificar o compressor como o componente mais crítico, com um Número de Prioridade de Risco (RPN) de 60, associado à falha por corte de energia ou baixa tensão. Outras falhas relevantes incluíram o entupimento do tubo capilar (RPN = 60) e o sobreaquecimento do condensador (RPN = 48). Estes dados possibilitaram a definição de prioridades de intervenção e a implementação de medidas preventivas específicas. No caso de estudo II, o método AHP foi utilizado para apoiar a seleção de um software de monitorização remota, considerando sete critérios essenciais. Entre esses critérios, os mais determinantes para a decisão foram a transmissão de dados por GSM (30,57%) e os alarmes por SMS (30,57%), que apresentaram os maiores pesos relativos na avaliação. A análise comparativa entre as duas empresas fornecedoras revelou que a Empresa A destacou-se em termos de desempenho nos critérios mais críticos, levando à sua seleção como a melhor opção para a implementação do software de monitorização remota. No caso de estudo III, foram analisados três indicadores-chave de desempenho (KPIs) referentes à gestão da manutenção dos equipamentos no iMM em 2023. Os KPIs selecionados focaram nos equipamentos com maior número de manutenções corretivas, as causas dos atrasos nas reparações e os fornecedores responsáveis pelo maior número de manutenções corretivas. A análise revelou que os equipamentos, como as câmaras de biossegurança classe 2 e os ultracongeladores, exigem maior atenção devido a três fatores (quantidade, utilização e idade). Além disso, a principal causa para os atrasos nas reparações foi o prazo de entrega das peças. Conclui-se que a aplicação integrada das metodologias FMEA e AHP, aliada à digitalização dos processos de manutenção com recurso a um CMMS, constitui uma abordagem eficaz para aumentar a fiabilidade dos equipamentos, melhorar a tomada de decisão e otimizar os recursos operacionais no contexto da investigação biomédica.
- Desenvolvimento de atuadores macios para um dispositivo vestível de fisioterapiaPublication . Correia, Ana Rita Loureiro; Mendes, Mário José Gonçalves Cavaco; Azevedo, Tiago Gorjão Clara Charters deA perda total ou parcial da capacidade funcional da mão interfere com o desempenho de atividades diárias. Estas podem derivar de acidentes traumáticos, doenças neurológicas, doenças músculo-esqueléticas e doenças vasculares, como o Acidente Vascular Cerebral (AVC). O uso de tecnologia vestível tem vindo a apresentar resultados eficazes em terapias de reabilitação assistida, proporcionando uma melhoria rápida, facilitando a reabilitação. Este Trabalho Final de Mestrado (TFM) pretende estudar e desenvolver um protótipo de um dispositivo vestível para a fisioterapia e reabilitação da mão humana, projetando e otimizando atuadores macios, reproduzíveis por moldes e impressos em 3D. Neste estudo utilizou-se o software Solidworks® na fase de modelação dos atuadores e moldes, e o Ansys® na análise dos elementos finitos na simulação do deslocamento (flexão) versus deformação dos atuadores durante a sua pressurização. Por fim, utilizou-se o software UltiMaker Cura 5.5.0® para fatiar os modelos 3D dos atuadores a imprimir na impressora Hello Bee Prusa®. Para o controlo da pressão nas câmaras internas dos atuadores foi implementado um controlador que permite variar a pressão de entrada, num intervalo de 0 a 1,5 bar. No caso do atuador em silicone DragonSkin Fast 10® (2.6 mm de espessura), obteve-se como valor de pressão máxima: 0,3 bar, Posteriormente, foi efetuado os ensaios experimentais de pressão versus deslocamento, com recurso ao software Kinovea®, para uma análise de movimentos, e pressão versus força, com auxílio do sensor de força, permitiram concluir que os atuadores em Dragon Skin Fast 10® (2.6 mm de espessura), no modelo Yap, obtiveram melhores resultados, com uma flexão máxima de 162º a uma pressão mínima de 0,2 bar, e uma força máxima de 61,31 N. Obteve-se no final deste TFM um protótipo de exosqueleto funcional para fisioterapia da mão.
- Fabrico de scaffolds para substituição óssea utilizando pós de titânio e agentes poragéneosPublication . Ekoh, Elisabeth; Baptista, Ricardo Miguel Gomes Simões; Guedes, Ana Mafalda SaldanhaO desenvolvimento de soluções alternativas ao enxerto ósseo é fundamental para o sucesso da engenharia de tecido ósseos, baseada na utilização de scaffolds como alternativa para a substituição e regeneração óssea. Um scaffold é fabricado utilizando materiais biocompatíveis de origem metálica, cerâmica ou polimérica. Os materiais poliméricos possuem propriedades mecânicas adequadas, mas baixa bioatividade; os cerâmicos embora estruturalmente semelhantes ao osso, resultam habitualmente em scaffolds com baixa resistência mecânica. As espumas metálicas surgiram na literatura como uma alternativa viável. Neste contexto, neste trabalho testa-se o fabrico de corpos porosos a partir de pós metálicos de titânio e de diferentes agentes poragéneos. O objetivo é obter uma boa relação entre comportamento mecânico, propriedades físico-químicas e bioatividade do scaffold, o mais semelhantes possível às do osso trabecular humano. O procedimento de fabrico consistiu na mistura e homogeneização de titânio na forma pó com um agente poragéneo. Para este fim testou-se cloreto de sódio (NaCl) e amido de batata, com diferentes relações mássicas metal/poragéneo - 30/70, 50/50, 70/30. As foram compactadas, seguindo-se a eliminação do agente poragéneo por dissolução em água destilada para o sal ou por calcinação, respetivamente no caso do cloreto de sódio e do amido. A última etapa de processamento foi a sinterização dos corpos verdes, testando-se as temperaturas de 800ºC, 900ºC e 1000ºC. Para a compactação das amostras foi necessário projetar e fabricar um molde metálico. Após o fabrico dos scaffolds, caracterizaram-se as respetivas propriedades físicas, químicas, mecânicas e de biocompatibilidade de microscopia eletrónica de varrimento, ensaio mecânico de compressão, testes de citotoxicidade. Os melhores resultados foram obtidos para scaffolds com 30 % em massa de amido de batata, que apresentaram propriedades mecânicas semelhantes às do osso trabecular, nomeadamente módulo de Young de 0.82 GPa e tensão de carga máxima de 115.18 MPa. Estes scaffolds apontam para um efeito de crescimento de células animais. No entanto, a partir de 50 % de amido de batata as amostras perderam integridade estrutural o que inviabilizou o seu fabrico. A utilização de 30 %, 50 % e 70 % em massa de cloreto de sódio como agente poragéneo resultou em scaffolds com integridade estrutural. Os melhores resultados obtiveram-se para 70 % de cloreto de sódio, resultando em poros de grande dimensão, com diâmetro até 3 mm. Os scaffolds com 30 % de cloreto de sódio apresentaram módulo de 0.56 GPa e tensão de carga máxima de 18.86 MPa. Todos scaffolds sinterizados apresentaram uma camada exterior de óxido de titânio e porosidade.
- Impact of centrosome amplification in the malignant transformation of Barrett’s esophagusPublication . Silveira, Bárbara Nunes de Amaral da Silva; Calado, Cecília Ribeiro da Cruz; Lopes, Carla Alexandra MendesAbstract Barrett's esophagus (BE) is a multistep premalignant condition, progressing from metaplasia, dysplasia, to, ultimately, esophageal adenocarcinoma (EAC).BE early detection, as well as stratifying its risk of progression, is becoming a growing concern. Centrosome amplification (CA) is observed in metaplastic BE cells and increases throughout progression, significantly increasing from metaplasia to dysplasia. Because CA has been described in many human cancers and may contribute to the development of malignancy, we hypothesized that CA may contribute to BE malignant progression by impacting the migration and invasion potentials of BE dysplastic cells. If this hypothesis is correct, a decrease of CA in dysplasia would be sufficient to reduce malignant properties such as invasiveness potential. Indeed, by depleting molecules of centriolar biogenesis to reduce the level of CA, we observed a reduced migratory and invasive potential of dysplastic cells. As epithelial-mesenchymal transition (EMT) is often linked to malignancy and invasion capacity, we investigated whether the reduction of extra centrosomes could result in an EMT reversal, increasing epithelial cellular traits and lessening mesenchymal features responsible for the migratory and invasive potential of the cells. Although the reduction of CA in dysplasia cells was not accompanied by significant changes in their EMT signature, there was a cytosolic accumulation of a component of the extracellular matrix. Notably, this was accompanied by reduced levels of this component in the extracellular space. In summary, our results indicate that CA contributes to the invasive potential in dysplasia and provides important clues into their mechanisms. This study provides new insights regarding the contribution of supernumerary centrosomes to the invasive potential in dysplasia, highlighting the importance of CA in the malignant progression of BE. These findings may contribute to the development of new biomarkers of progression and personalizing therapy.
- Análise e otimização de processos segundo a metodologia LeanPublication . Santos, Sara Isabel Benedito; Eiras, Margarida; Leal, GonçaloIntrodução: Este trabalho de conclusão de curso (TFM) tem como objetivo principal investigar e validar os processos de atendimento ao cliente no setor de imagiologia médica, com foco na melhoria da eficiência, produtividade e qualidade dos serviços prestados. Utilizando a metodologia Lean, serão analisados os processos de check-in, realização de exames, check-out e entrega de resultados, buscando identificar pontos de ineficiência e oportunidades de otimização. A pesquisa será realizada nas unidades de saúde do grupo Luz Saúde, visando não apenas melhorar o atendimento ao cliente, mas também estabelecer padrões de desempenho que possam ser replicados em outras unidades. Objetivos: Investigar os processos de atendimento ao cliente no setor de imagiologia médica, identificando pontos de ineficiência e oportunidades de melhoria. Aplicar os princípios da metodologia Lean para otimizar os processos de check-in, realização de exames, check-out e entrega de resultados. Avaliar os resultados das melhorias implementadas em termos de eficiência operacional, satisfação do cliente e conformidade com as normas internacionais. Desenvolver um benchmark interno com base nos resultados obtidos, estabelecendo padrões de desempenho para os processos de imagiologia médica dentro do grupo Luz Saúde. Propor recomendações para a replicação e escalabilidade das melhorias realizadas em outras unidades do grupo Luz Saúde, visando garantir a consistência e qualidade dos serviços em toda a organização. Resultados: Ao longo de 1 ano e 1 mês, a unidade de imagiologia realizou um total de 522.731 exames, com um tempo médio de entrega de 4,2 dias úteis. Durante o período analisado, os prazos de entrega variaram ligeiramente de mês para mês. Em janeiro de 2023, a média foi de 4,18 dias, subindo para 4,20 dias em fevereiro. Março apresentou um aumento significativo, com prazos de até 4,75 dias, seguido de uma leve redução para 4,13 dias em abril. Em maio, os prazos subiram para 4,39 dias, estabilizando-se em junho com 4,02 dias. Em julho, a média baixou para 3,96 dias, refletindo uma melhoria gradual na eficiência de entrega dos exames. Conclusões: Esta dissertação aplicou a metodologia Lean para melhorar a eficiência e qualidade dos serviços de imagem médica no grupo Luz Saúde. A otimização dos processos de check-in, realização de exames e entrega de resultados, aliada à automação de tarefas e priorização por urgência, reduziu o tempo médio de entrega para 4,2 dias úteis. As melhorias eliminaram ineficiências e promoveram o envolvimento dos colaboradores, criando um benchmark interno para replicar os ganhos em outras unidades e assegurar uma gestão mais eficiente e sustentável.
- Desenvolvimento de um projeto Lean no Hospital Lusíadas Lisboa - Serviço de Manutenção e Engenharia Clínica: estudo de casoPublication . Cunha, Beatriz Santos Alves da; João, Isabel Maria da SilvaEste trabalho final de mestrado avalia a implementação do Lean nos serviços de saúde mais propriamente num serviço de manutenção hospitalar, procurando contribuir para melhorar a eficiência e eficácia dos serviços de manutenção e engenharia clínica, sem comprometer a qualidade. Os hospitais enfrentam desafios únicos, como a necessidade de garantir a máxima disponibilidade e fiabilidade dos seus equipamentos, de forma a proporcionar cuidados de saúde contínuos e de alta qualidade. A manutenção dos equipamentos médicos é de grande importância, uma vez que, assegura o seu bom funcionamento, regula a obtenção de resultados fiáveis/seguros, garante a segurança do utilizador e do paciente, previne falhas, permite resolver os problemas/avarias que possam surgir com o uso continuado do equipamento. O Lean na manutenção aplica os princípios de eliminação de desperdícios e melhoria contínua para melhorar a eficiência dos processos de manutenção. Foca em minimizar o tempo de inatividade dos equipamentos, melhorando a fiabilidade e prolongando a vida útil dos ativos. Neste estudo de caso investigou-se a aplicabilidade prática do Lean na manutenção hospitalar, considerando desafios específicos a nivel da manutenção de equipamentos médicos. Ao longo deste trabalho foi possível analisar detalhadamente a aplicação do Lean no serviço de manutenção e engenharia clinica do Hospital Lusíadas Lisboa com um foco particular nas ordens de trabalho corretivas. O principal objetivo desta investigação foi identificar as causas que resultavam da acumulação de ordens de trabalho não finalizadas, e aplicar um conjunto de ferramentas Lean para melhorar os processos que conduzem à acumulação de ordens de trabalho por finalizar e reduzir o seu número. O estudo envolveu seis etapas, sendo elas, diagnóstico/avaliação, criação da equipa de treino, identificação de ineficiências, desenvolvimento e aplicação de soluções, monitorização e avaliação e por fim a sustentabilidade das ações. A aplicação de ferramentas, como os 5S’s, a gestão visual, o kanban e o ciclo PDCA, mostrou-se eficaz na redução das ordens de trabalho não finalizadas, conduzindo à minimização de tempos de inatividade e melhoria da comunicação entre as equipas de manutenção e outros departamentos.
- Pontos de carbono a partir da biomassa de microalgas cultivadas em resíduos alimentares: produção sustentável, bioatividade e aplicação em imagiologiaPublication . Conduto, Mariana Garrido; Barata, Patrícia Alexandra Miranda David; Semedo, Magda Sofia Soares de Carvalho Cardoso NobreO presente trabalho teve como principal objetivo promover a valorização da biomassa da microalga Chlorella vulgaris (BM-Cv) cultivada em meio de cultura suplementado com resíduos alimentares (provenientes do comércio retalhista), através da síntese sustentável de pontos de carbono (PsC) bioativos fluorescentes e posterior avaliação das suas potenciais aplicações, nomeadamente em imagiologia. Os PsC foram sintetizados a partir da BM-Cv por carbonização hidrotérmica através de aquecimento convencional e assistida por radiação micro-ondas, sendo posteriormente submetidos a etapas de isolamento e purificação, através de filtração e extração líquido-líquido. Os nanomateriais de carbono obtidos foram caracterizados estruturalmente por espetroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), ressonância magnética nuclear de protão (RMN 1H) e análise elementar, enquanto a sua caracterização morfológica preliminar foi realizada por Microscopia de Força Atómica (AFM). As propriedades fotofísicas dos novos PsC foram estudadas através de espetroscopia de absorção no estado fundamental (UV-Vis) e espetroscopia de fluorescência no estado estacionário. A bioatividade dos PsC foi avaliada no que diz respeito à sua atividade antimicrobiana contra duas espécies bacterianas, Escherichia coli e de Staphylococcus aureus, bem como quanto à sua atividade antioxidante. A citotoxicidade dos PsC in vitro foi estudada em linhas celulares animais normais (NIH-3T3 e VERO) e tumorais (S180) e in vivo utilizando o microcrustáceo Artemia salina como organismo modelo. Paralelamente, recorreu-se à técnica de microscopia de fluorescência para analisar a interação dos nanomateriais sintetizados com as linhas celulares em estudo e com o microcrustáceo. A análise das propriedades biológicas permitiu concluir que os PsC exibiram baixa atividade antibacteriana e antioxidante. No entanto, não apresentaram efeitos citotóxicos contra células animais, assim como em organismos vivos. Verificou-se ainda a internalização destas nanopartículas nas linhas celulares animais e em A. salina, evidenciando o seu potencial para marcação celular por fluorescência e consequente aplicação em imagiologia.
- Exposição ocupacional em contexto de radiologia de intervenção: avaliação da radiação dispersa em procedimentos padrãoPublication . Costa, Tomás Daniel Van Driel; Ribeiro, Maria Margarida do Carmo Pinto; Borges, Cecília Odete PaulosOs procedimentos de diagnóstico e intervenção guiados por fluoroscopia envolvem frequentemente elevados tempos de exposição podendo resultar em doses ocupacionais consideráveis, ambos para o paciente, como para os trabalhadores expostos caso não sejam tomadas medidas adequadas à redução da sua exposição. Atualmente, existe um crescente recurso a este tipo de procedimentos na prática clínica, no entanto, as doses de radiação administradas aos pacientes e, consequentemente aos trabalhadores, são motivo de acrescida monitorização devido aos riscos associados aos crescentes níveis de exposição ocupacional. Os Safety standards da IAEA fornecem recomendações e orientações sobre como cumprir os requisitos de segurança, indicando as medidas aconselhadas que refletem as melhores práticas para ajudar as instituições empenhadas em alcançar elevados níveis de segurança, sendo que uma das quais é a quantificação da radiação dispersa e a aplicação das boas práticas clínicas. O presente estudo de investigação foca-se na quantificação e otimização dos níveis de dose de radiação dispersa aos quais os trabalhadores são expostos em três procedimentos de radiologia de intervenção de uma instituição de Saúde. Foram selecionados os procedimentos de Cateterismo Cardíaco, com e sem posterior Angioplastia, a Ablação Cardíaca via radiofrequência ou crioablação e a Dacriocistografia, cuja seleção se sustentou na análise do risco que estes apresentam. O risco associado a estes foi estimado pela frequência a que são realizados, os tempos médios de exposição e as doses ocupacionais tipicamente observadas. De forma a identificar mecanismos de otimização, foi criada uma caracterização de cenários-padrão do fluxo de trabalho de procedimentos reais e desenvolvido um modelo de avaliação da exposição ocupacional baseado em medições da dose dispersa na sala com recurso a fantomas antropomórficos. Os resultados deste estudo permitiram o desenvolvimento de fatores de correlação entre o DAP total do procedimento e a dose ocupacional estimada para cada trabalhador exposto.