Study of the Effect of Magnetic Field on PET/MR Systems: GATE Monte Carlo Simulations

Tese de mestrado integrado, Engenharia Biomédica e Biofísica (Radiações em Diagnóstico e Terapia) Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2019The latest developments in PET technology have allowed for its integration with MR scanners as a superior alternative to PET/CT imaging, especially useful in instances such as detection of low-grade tumours and prostate cancer resurgence. However, the magnetic field inherent to the MR introduces some challenges and uncertainty regarding the scanners’ performance. Furthermore, novel radiopharmaceuticals that feature a wide range of radioisotopes with different properties have been introduced in the market and are being used more and more in clinical contexts. Thus, it is relevant to study how PET/MR systems perform when using such radioisotopes, and the impact the magnetic field has on the performance, as a way to better understand these scanners and optimize clinical practices. Recently, total-body PET scanners that entirely cover the patients, or large portions of the body, have also been introduced. In this dissertation, NEMA sensitivity and count rate statistics tests are performed on a realistic model of the GE Signa PET/MR scanner through GATE Monte Carlo simulations, using the prescribed 18F, as well as using other radioisotopes such as 11C, 13N, 15O, 68Ga and 82Rb, which feature positron energies from 633 keV do 3.3 MeV. The same studies are performed on a conceptual 1.04 m long PET scanner to study the potential performance of such a scanner. Also, a study of the positron range of the same radioisotopes in tissues of varying density was done in order to estimate the impact of the magnetic field. On the GE Signa PET/MR, the sensitivity test results are in line with published values and show a clear dependence on the positron branching ratio, with the pure β+ emitters having the highest sensitivity values, 21.50 cps/kBq for 13N in the presence of a 3 T MR field. The magnetic field increases sensitivity up to 5% for the higher energy radioisotopes, due to constraints on positron range preventing positron from escaping the phantom tube. The move to TB-PET shows a tremendous increase of up to 7 times the sensitivity, peaking at 177.87 cps/kBq for 13N. Regarding the NECR test, the simulation results on the GE Signa PET/MR are confirmed by the published values regarding 18F, with the other pure β+ emitters showing comparable peak NECR values. However, 68Ga and 82Rb have much lower peak NECR values, due to the 3.0% and 14.2% additional prompt-gamma emission, which contaminate the acquisition and contribute to detector busyness, effectively lowering NECR. Studies on positron range show strong dependence on the tissue density. The 3 T magnetic field introduces significant constraints on positron range in the transversal plane which can mean up to 4 times smaller range in the x and y directions when compared with the z direction, the direction of the MR field, which shows differences only in terms of density distribution but not absolute values. The results obtained in this dissertation point out the need to re-evaluate the different image reconstruction algorithms for PET/MR imaging, given the discrepancies between the transversal and axial ranges under a magnetic field, as well as the adaptation of the NEMA performance measurements protocols for scanners with long axial fields of view, and, to some extent, to be performed with different radioisotopes. However, there are some limitations to the conclusions drawn from the work presented, such as the fact that the method used to estimate NECR and the related measures can underestimate them due to uncertainty regarding dead time set-up. The work developed in this thesis and the achieved outcomes have real world applications in more than one area. Learning how scanners perform under difference circumstances, i.e. using different radioisotopes, can help clinics better prepare their schedules according to predicted scanning times, optimize activity quantities injected into patients, and overall improve the patient throughput. Furthermore, possible applications in reconstruction algorithms that may improve the quality of the produced imaged and help to diagnose and/or better identify multiple diseases, leading to general improvements in public health through screening programs and early diagnosis.Tomografia por emissão de positrões (PET, na sigla em inglês) é uma técnica de imagem de medicina nuclear que tem por base a emissão de positrões e a sua consequente aniquilação com as suas anti-partículas, electrões. Ao acoplar radioisótopos emissores de positrões a moléculas orgânicas, é possível seguir e quantificar diversos processos metabólicos que ocorrem no corpo, fazendo da PET uma técnica de imagem funcional. Sendo uma técnica de imagem funcional, com informação anatómica quase inexistente, a PET é frequentemente aliada a outras técnicas que ofereçam essa informação. Desde o aparecimento de scanners integrados PET/CT no início do século, estes sistemas tornaram-se extremamente populares. No entanto, sistemas integrados PET/MR surgiram no mercado nos últimos anos e têm vindo a ganhar popularidade devido às suas vantagens sobre PET/CT, tais como um contraste entre tecidos moles bastante superior e a eliminação da dose de radiação inerente à CT. A presença do campo magnético proveniente da MR introduz alguns desafios na porção PET dos sistemas integrados, nomeadamente no impacto do campo no comportamento dos radioisótopos, alterando a trajetória dos positrões emitidos para uma trajetória em hélice como resultado da força de Lorentz. Além disso, os testes NEMA de caracterização do desempenho de scanners PET/MR são apenas realizados com 18F. Dados os avanços em radiofarmacêutica, torna-se relevante e importante o estudo do desempenho destes scanners quando utilizados diferentes radioisótopos, nomeadamente a realização de testes NEMA. Com o objetivo de estudar e quantificar tanto o efeito do campo magnético no alcance dos positrões e na performance de scanners integrados PET/MR, como as diferenças na utilização de diferentes radioisótopos, foi construído um modelo realista do scanner GE Signa no qual podem ser realizadas simulações Monte Carlo dos testes NEMA de sensibilidade e NECR usando o toolkit GATE. Foram ainda desenvolvidos os scripts analíticos em Python, ROOT e MATLAB para análise dos resultados dos diferentes testes. A validação das simulações foi feita através da comparação com valores publicados, medidos experimentalmente num scanner GE Signa. Os mesmos testes foram aplicados a um sistema PET de corpo inteiro, com extensão axial de 104 cm, de modo a estudar o potencial desempenho de um sistema com estas características. Além disso, foi ainda estudado o efeito do campo magnético no alcance dos positrões em diferentes tecidos. O teste de sensibilidade mede a capacidade de um scanner em registar coincidências, sendo medida em contagens por segundo para um determinado nível de atividade (cps/kBq). A simulação deste teste requer a construção do seu respetivo fantoma, que envolve 5 camadas cilíndricas de alumínio com espessura constante, bem como a análise de dados prescrita pela NEMA. Para as simulações realizadas no GE Signa PET/MR sem campo magnético, no caso dos emissores β+ puros 11C, 13N e 15O, os resultados obtidos foram de 20.53, 20.65 e 20.31 cps/kBq, respetivamente, sendo comparáveis com o de 18F, 20.75 cps/kBq. 68Ga oferece também resultados semelhantes aos teóricos, 18.10 cps/kBq. Todos estes resultados estão de acordo com o esperado, dado que a fração de emissão de positrões é o fator mais significativo da sensibilidade. Quanto ao 82Rb, os valores obtidos são significativamente mais baixos que os previstos. Esta diferença pode ser explicada pela alta energia e longo alcance dos positrões provenientes deste decaimento, que têm alta probabilidade de não perderem a sua energia na primeira camada de alumínio, influenciando negativamente a análise de resultados, subestimando o valor real de sensibilidade. Aquando da aplicação do campo magnético de 3 T, as diferenças registadas em relação aos valores medidos e publicados são mínimas, e os valores simulados são até 5% maiores do que sem a presença do campo magnético, sendo que esta diferença aumenta à medida que aumenta a energia dos positrões. As mesmas conclusões são retiradas das simulações realizadas com o TB-PET. No entanto, os valores neste são significativamente mais elevados, sendo entre 5 a 7 vezes maiores do que os resultados obtidos no GE Signa, chegando a um máximo de 174.27 cps/kBq, já que, no TB-PET, a fonte é completamente coberta pelo scanner enquanto que apenas certa de 1/3 da fonte é coberta pelo GE Signa, deixando grande parte da atividade fora do scanner. O teste de NECR e estatísticas de contagem tem o objetivo de medir fontes altamente energéticas e reconhecer radiação dispersa, tal como radiação gama adicional. NECR é uma medida que está localmente relacionada com SNR, com a dose de atividade que é necessário administrar aos pacientes para obter imagens, e ainda com a duração dos exames. Usando o fantoma de dispersão (scatter phantom), e analisando os dados através de sinogramas, é possível obter três taxas de contagem: coincidências verdadeiras, dispersas e aleatórias, através das quais se calcula o valor do pico de NECR e o nível de atividade a que este ocorre. No GE Signa PET/MR, em a presença do campo magnético, os isótopos 11C, 13N e 15O demonstram resultados de pico de NECR de 206.77, 201.72 e 196.08 kcps, próximos do valor obtido para 18F, 209.32 kcps, como seria de esperar tendo em conta as semelhanças das propriedades de decaimento. No 68Ga e 82Rb, estes valores são significativamente mais baixos, 185.70 e 136.93 kcps, respetivamente, sendo notável a clara influência dos fotões gama imediatos nos dois isótopos, com maior expressão no 82Rb. O registo destes fotões contribui significativamente não só para o aumento do número de coincidências aleatórias registadas, como também para os efeitos do tempo morto do detetor, que leva a uma deterioração da capacidade do detetor de registar os fotões provenientes da aniquilação dos positrões e, consequentemente, registo de coincidências verdadeiras. Os resultados do mesmo teste aplicando um campo de magnético de 3 T, o pico de NECR para todos os isótopos teve um aumento até 8%, mais significativo para os isótopos que emitem positrões com mais alta energia, sendo que no caso do 82Rb, este pico chegou aos 173.50 kcps. Relativamente ao TB-PET, os aumentos de pico de NECR registaram-se na ordem das 7 a 8 vezes maiores que os valores obtidos no GE Signa. Neste scanner com 104 cm de comprimento, o pico de NECR chega aos 1624.54 kcps aquando da aplicação do campo magnético, efetuando o teste com 18F. Ainda seguindo a tendência registada anteriormente, 68Ga e 82Rb apresentam resultados muito inferiores aos emissores β+ puros. Neste scanner, é notável ainda uma maior discrepância entre os diferentes isótopos. O facto de as diferenças entre a aplicação ou não do campo magnético serem da mesma magnitude nos dois scanners pode sugerir que os efeitos são específicos aos protocolos NEMA e ao teste aplicado, e não se traduzem necessariamente para o contexto clínico e aquisições com pacientes. No entanto, estabelece-se uma relação com os constrangimentos impostos ao alcance dos positrões em ambos os testes. Por um lado, os constrangimentos ao alcance dos positrões no plano transversal à direção do campo magnético são notáveis pelo aumento do número de coincidências registadas nos primeiros cilindros de atenuação de alumínio, efetivamente aumentando o valor final calculado para a sensibilidade, particularmente para isótopos de alta energia. Por outro, os mesmos constrangimentos causam um aumento do número de coincidências detetadas próximas da fonte de radioatividade, o que, no processo de análise de dados, contribui significativamente para o aumento do número de coincidências verdadeiras e, consequentemente, NECR. O estudo do alcance dos positrões dos diferentes isótopos revela uma redução significativa do alcance tridimensional aquando da aplicação do campo magnético. Esta redução é sentida apenas no plano transversal (direções x e y), sendo que o alcance axial (direção z) se mantém em termos de valores absolutos. A distribuição de densidade dos pontos de aniquilação, ou do alcance axial, no entanto, apresenta-se alongada, devido aos constrangimentos no plano transversal. Além disso, é ainda notável uma forte dependência destes efeitos tanto na energia dos positrões como na densidade do tecido, sendo que o alcance transversal pode ser até 4 vezes menor que o axial para altas energias, em tecidos pouco densos. Assim, conclui-se que o uso de diferentes isótopos tem um impacto significativo na performance de sistemas integrados PET/MR, com o campo magnético inerente à RM introduzindo diferenças no comportamento dos isótopos, especificamente constrangimentos no alcance dos positrões no plano transversal. Além de otimização de planos de aquisição de imagens em contexto clínico, os resultados obtidos nesta dissertação podem ser futuramente aplicados em software de reconstrução de imagem, tendo em conta as limitações referidas

What if simulation for a Brazilian company regarding marketing budget

The article research is a case study regarding how to design the marketing budget for a small Brazilian company that started the activity one year ago. Taking into account the data that we gather, we decided to use What-if simulation. The case study is a simplified model representation of a company, adjusted according to the data that is released as target for the following year. In practice, the formulation of a scenario allows the construction of a hypothetical world that the analyst can see and navigate.

Controlo tolerante a falhas de um canal de rega

A presente dissertação pretende conceber e implementar um sistema de controlo tolerante a falhas, no canal experimental de rega da Universidade de Évora, utilizando um modelo implementado em MATLAB/SIMULINK®. Como forma de responder a este desafio, analisaram-se várias técnicas de diagnóstico de falhas, tendo-se optado por técnicas baseadas em redes neuronais para o desenvolvimento de um sistema de detecção e isolamento de falhas no canal de rega, sem ter em conta o tipo de sistema de controlo utilizado. As redes neuronais foram, assim, os processadores não lineares utilizados e mais aconselhados em situações onde exista uma abundância de dados do processo, porque aprendem por exemplos e são suportadas por teorias estatísticas e de optimização, focando não somente o processamento de sinais, como também expandindo os horizontes desse processamento. A ênfase dos modelos das redes neuronais está na sua dinâmica, na sua estabilidade e no seu comportamento. Portanto, o trabalho de investigação do qual resultou esta Dissertação teve como principais objectivos o desenvolvimento de modelos de redes neuronais que representassem da melhor forma a dinâmica do canal de rega, de modo a obter um sistema de detecção de falhas que faça uma comparação entre os valores obtidos nos modelos e no processo. Com esta diferença de valores, da qual resultará um resíduo, é possível desenvolver tanto o sistema de detecção como de isolamento de falhas baseados nas redes neuronais, possibilitando assim o desenvolvimento dum sistema de controlo tolerante a falhas, que engloba os módulos de detecção, de isolamento/diagnóstico e de reconfiguração do canal de rega. Em síntese, na Dissertação realizada desenvolveu-se um sistema que permite reconfigurar o processo em caso de ocorrência de falhas, melhorando significativamente o desempenho do canal de rega.The present dissertation intends to design and implement a fault-tolerant control system , in the experimental irrigation canal of the University of Évora, using an implemented model in MATLAB/SIMULINK®. As a way to respond to that challenge, several fault diagnosis techniques were analyzed , having been chosen techniques based on neural networks to the development of a fault-detection and Isolation system in the irrigation canal, not taking into account the kind of control system used. The neural networks were, indeed, the nonlinear processors used and more recommended in situations where there is an abundant process data, because they learn by examples and are supported by statistical and optimization theories, focusing not only on the processing of signals, but also on the expansion of the processing horizons. The emphasis of the models of neural networks is in its dynamics, its stability and its behavior. Thus, the research work which resulted in this dissertation had as its main goal the development of neural networks models that could represent in the best way the irrigation canal dynamics under study , in order to obtain a fault-detection system that can make a comparison between the resulting values in the models and the process. With this difference of values, from which a residue will result, it is possible to develop both a fault-detection and an Isolation system based on neural networks, providing the development of a fault-tolerant control system that comprehends the detection modules, the isolation/diagnostic and the system reconfiguration modules. Summing up, this dissertation led to a system that allows reconfiguring the processin the event of such faults, improving significantly the performance of the irrigation canal

Impact of NLRP3 inflammasome inhibition on a model of Aβ-induced toxicity

Tese de mestrado, Neurociências, Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2021Alzheimer's disease (AD) is a chronic and progressive neurodegenerative disease, considered the most common cause of dementia in the elderly population. Its rapid progression makes the quality of life of patients and their relatives/caregivers devastating. In addition, AD economic impact is very significant, as trillions of dollars are spent each year in disease care. Since its discovery in 1907, AD has been intensively studied, but no cure or effective preventive strategy has yet been discovered. At the cellular level this pathology is characterized by loss of synapses, neuronal death, intracellular neurofibrillary aggregates of Tau phosphorylated protein and extracellular peptide β amyloid (Aβ) deposition. However, several aspects of this disease are still unknown, such as the mechanisms of neuronal death induced by Aβ. Recently AD has been associated with inflammatory events, in particular the activation of a multiprotein cytoplasmic complex, NLRP3 inflammasome. This complex is involved in the activation of Caspase-1 and subsequent production of pro-inflammatory cytokines such as Interleukine-1β (IL-1β) and IL-18, and cleavage of Gasdermin D (GSDMD), associated with pyroptosis, a type of inflammatory cell death. Several studies have suggested a diarylsulfonylurea-containing small molecule, named MCC950, as a potent and selective NLRP3 oligomerization inhibitor, that does not affect the role of other inflammasomes, hence avoiding immunosuppressive effects. This project has three main objectives: 1) to establish a model of Aβ-induced toxicity in acute slices, 2) to characterize the Aβ-induced neuroinflammatory milieu in this system, and 3) to evaluate the potential protective effect of MCC950 upon Aβ impact. The work was performed in acute slices of hippocampus extracted from 7 to 8 weeks old Wistar rats, which were subsequently exposed to Aβ1-42 oligomers. Western Blot assays and Enzyme Linked Immunosorbent Assay were used to evaluate glial activation, and inflammasome priming and oligomerization. Afterwards, the effect of NLRP3 inflammasome inhibitor MCC950 was addressed, to check whether it was capable or not to prevent the Aβ1-42-induced noxious effects. Indeed, our results show that Aβ1-42 oligomers triggered the reactive phenotypes of astrocytes and microglia, in a process known as reactive gliosis, and induced inflammasome priming and activation, causing increased expression of Caspase-1 and Caspase-1-mediated processing of IL-1β, as well as the expression of the cleaved form of GSDMD, known to oligomerise in the inner side of the cell membrane, creating pores typical of cellular death by pyroptosis. On the other hand, MCC950 prevented inflammasome priming and activation and its respective correlates, namely, it decreased reactive gliosis and the expression of inflammasome-driven events, as production of active Caspase-1 and cleaved GSDMD. However, as MCC950 does not affect the inflammasome priming step, it did not influence the Aβ1-42-induced increased expression of NLRP3 protein and IL-1β. Their expression continues increased in the presence of MCC950 due to the induction of the NF-κB pathway by the Aβ1-42 oligomers. Overall results show that Aβ1-42 oligomers induce a powerful neuroinflammatory context in acute hippocampal slices, mediated by NLRP3 inflammasome, and reinforce the hypothesis that Aβ1-42 toxic species eventually lead to cellular death by pyroptosis. Moreover, this work highlighted the role of MCC950 as an effective NLRP3 inflammasome inhibitor, further strengthening its potential as a drug for AD.A doença de Alzheimer (Alzheimer’s Disease - AD) é uma doença neurodegenerativa crónica e progressiva, considerada a causa mais comum de demência na população idosa. A sua rápida progressão torna devastadora a qualidade de vida dos doentes e dos seus parentes/cuidadores. Além disso, o impacto económico da AD é muito significativo, uma vez que triliões de dólares são gastos todos os anos no tratamento da doença. Atualmente, a ideia de um fármaco único para AD é considerada utópica. À medida que o conhecimento sobre a doença aumenta, mais investigadores se apercebem de que esta é de facto consequência de uma complexa cascata de eventos com muitas redes de interações. Por esta razão, é mais provável que um tratamento futuro possa surgir de combinações de diferentes fármacos que visem pontos de controlo cruciais no desenvolvimento da doença. Desde a sua descoberta em 1907, a doença tem sido intensamente estudada, embora ainda não tenha sido descoberta nenhuma cura ou estratégia eficaz de prevenção. A nível celular, esta patologia é caracterizada pela perda de sinapses, morte neuronal, agregados neurofibrilares intracelulares de proteína Tau fosforilada e deposição extracelular do péptido β amilóide (Aβ). No entanto, vários aspetos desta doença são ainda desconhecidos, tais como os mecanismos de morte neuronal induzida por Aβ. Este trabalho baseia-se na hipótese da cascata amilóide, que considerando dados genéticos e histopatológicos, sugere que depósitos tóxicos de Aβ no cérebro desencadeia uma sequência de eventos que culminam na ativação crónica das células gliais (gliose) criando um ambiente neuroinflamatório, danificando progressivamente os neurónios, alterando a homeostase iónica, aumentando o stress oxidativo e causando eventualmente a morte generalizada das células. O hipocampo é surpreendentemente suscetível a insultos, sendo uma das áreas do cérebro mais afetadas por patologias relacionadas com o envelhecimento, como a AD. De facto, várias evidências sugerem que é a primeira região do cérebro a apresentar sinais de neurodegeneração, bem como consequentes alterações estruturais, especialmente perda de volume. Recentemente, a AD tem sido associada a eventos inflamatórios, especificamente a inflamassomas, complexos multiproteicos citosólicos que medeiam respostas imunes. Vários inflamassomas foram descritos, no entanto, o inflamassoma NLRP3 é o mais intensivamente estudado, sendo a sua ativação reconhecida como um componente central no desenvolvimento de várias doenças inflamatórias e autoimunes. Foi observada uma ativação exacerbada da via do NLRP3 nas doenças cerebrais e alguns estudos sugerem que este inflamassoma desempenha um papel fundamental na disfunção comportamental e cognitiva observada na AD, pelo que a sua inibição pode resultar em efeitos terapêuticos e/ou preventivos significativos. Este complexo está envolvido na ativação da Caspase-1 e subsequente produção de citocinas pró-inflamatórias como a Interleucina-1β (IL-1β) e a IL-18, e processamento da Gasdermin-D (GSDMD), associada à morte celular por piroptose. A piroptose é um tipo de morte celular programada, dependente da ativação de caspases inflamatórias, tais como a Caspase-1. Estudos recentes mostraram que a piroptose está associada a uma variedade de doenças neurodegenerativas devido ao seu efeito pró-inflamatório e disfunções celulares relacionadas. Morfologicamente, a piroptose é caracterizada pela formação de poros na membrana plasmática, levando à libertação de citocinas inflamatórias e outros sinais de stress celular, perpetuando assim o efeito inflamatório. A Caspase-1 promove a clivagem da proteína GSDMD, formando-se o fragmento N-terminal (GSDMD-NT), que é subsequentemente translocado para o interior da membrana plasmática, onde se conecta aos fosfatos fosfatidilinositol e fosfatidilserina, oligomerizando e originando poros. As células gliais consistem em macroglia, tais como astrócitos e oligodendrócitos, e microglia. Destas, as microglias são consideradas os macrófagos do cérebro, embora atualmente se saiba que os astrócitos também têm um papel crucial nas respostas imunitárias do sistema nervoso central. As células gliais possuem recetores de reconhecimento de padrões, como NLRP3, capazes de detetar sinais de stress ou derivados de patógenos. Existem duas principais vias de ativação do inflamassoma NLRP3: a via canónica e a via não canónica. A primeira, sobre a qual este trabalho incide, requer um sinal de priming e um sinal de ativação ou oligomerização. Nos últimos anos, vários estudos têm enaltecido o potencial de um composto, MCC950, considerado um potente e seletivo inibidor de oligomerização do inflamassoma NLRP3, que não afeta o papel de outros inflamassomas, como o NLRP1, evitando assim efeitos imunossupressores. Este projeto tem três objetivos principais: 1) estabelecer um modelo de toxicidade induzida por Aβ em fatias agudas de hipocampo, 2) caracterizar o meio neuroinflamatório induzido por Aβ, e 3) avaliar o potencial efeito protetor do MCC950 sobre o impacto de Aβ. O estudo foi realizado em fatias agudas de hipocampo obtidas de ratos Wistar com idades compreendidas entre 7 a 8 semanas, que foram subsequentemente expostas a oligómeros de Aβ1-42. Os ensaios de Western Blot (WB) e de Enzyme Linked Immunosorbent Assay (ELISA) foram utilizados para avaliar a ativação glial, as etapas de priming e oligomerização do inflamassoma, e a ocorrência de morte por piroptose. Posteriormente, foram avaliados os efeitos do inibidor do inflamassoma NLRP3, MCC950, para verificar a sua capacidade de contrariar os efeitos nocivos induzidos por Aβ1-42. Os nossos resultados indicam que Aβ1-42 induziu o priming e a ativação do inflamassoma NLRP3, desencadeando consequentemente o fenótipo reativo de astrócitos e microglia, num processo conhecido como gliose, e aumentando a produção de IL-1β, bem como a expressão da forma clivada de GSDMD, conhecida por migrar para o lado interno da membrana celular, criando poros e conduzindo a morte celular por piroptose. Por sua vez, o inibidor seletivo do inflamassoma NLRP3, MCC950, impediu a ativação do inflamassoma e o seu impacto, diminuindo a gliose, e a expressão da Caspase-1 ativa e da GSDMD clivada. Contudo, uma vez que o MCC950 não afeta a etapa de priming do inflamassoma, as expressões das proteínas NLRP3 e IL-1β não foram influenciadas, continuando aumentadas na presença do inibidor devido à ativação da via NF-κB pelos oligómeros de Aβ1-42. Os níveis de Caspase-1 e GSDMD-NT foram reestabelecidos na presença de MCC950, confirmando que o inibidor impediu a oligomerização do inflamassoma, afetando a conversão da pro-Caspase-1 em Caspase-1 ativa, e consequentemente a clivagem da GSDMD. Finalmente, os níveis do domínio ASC, inalterados pelos oligómeros de Aβ1-42, não sofreram alterações na presença do MCC950. Com a oligomerização do inflamassoma impossibilitada, o processamento e libertação de citocinas pró-inflamatórias ficaram comprometidos. Por esta razão, na presença do MCC950 é inibida a ativação da via NF-κB em astrócitos e prevenida a conversão para o fenótipo neurotóxico A1. O MCC950 não só impediu a ocorrência de astrogliose, como também a ativação da microglia. Os resultados revelaram que o MCC950 conduziu à diminuição significativa da expressão do marcador de microglia reativa CD68, induzida pelos oligómeros de Aβ1-42. Sumariamente, os resultados deste trabalho demonstram que Aβ1-42 induz uma poderosa resposta neuroinflamatória, mediada pelo inflammasoma NLRP3, e reforçam a hipótese de que os oligómeros tóxicos de Aβ originam a morte celular por piroptose. Além disso, foi realçado o papel do MCC950 como um inibidor eficaz do inflamassoma NLRP3, capaz de impedir os efeitos da sua ativação e reforçando assim o seu potencial terapêutico. Avanços científicos recentes relativos ao desenvolvimento de técnicas não invasivas para a deteção in vivo de depósitos de Aβ, permitem que a doença seja detetada antes de esta se começar a manifestar. Neste contexto, a administração preventiva de MCC950 poderá ser decisiva para impedir a perda celular causada por processos inflamatórios nocivos, evitando, consequentemente, o aparecimento de sintomas. À medida que o conhecimento sobre a doença aumenta, mais claro é o facto de que AD é resulta de uma complexa cascata de eventos com muitas redes de interações. Por esta razão, é provável que uma abordagem farmacológica futura surja da combinação de diferentes medicamentos que visem pontos de controlo cruciais para o desenvolvimento da doença

The internet of things : developing a sustainable competitive advantage in the hotel industry

The Internet of Things (IoT) is a technology that allows objects to be connected to the internet, enabling them with communication capabilities (with other objects and with people). By 2020 there will be over 50 billion things/objects connected to the internet, meaning this technology will completely revolutionize the world as we know it. This dissertation´s goal, is to analyze the strategic potential of the IoT in the hotel industry. In this view, the research problem this dissertation faces is to ascertain if a hotel may create value through the IoT, and if that value creation may lead to the development of a sustainable competitive advantage. In order to achieve this dissertation´s goal, a set of IoT´s functionalities are proposed and linked to a value activity, in a Hotel´s Value Chain. Then, through a survey, answered by 418 respondents from 44 nationalities, it is ascertained that IoT creates value and increases guest loyalty, and also, the most attractive IoT´s functionalities are identified. Then, through an analysis conducted to the most attractive IoT´s functionalities (identified in the survey), it is ascertained that these functionalities allow a hotel to develop two resources: 1) High Quality Customer Service, and 2) Guests´ Tacit Knowledge. Further on, by applying the RBV model, it is ascertained that Guests´ Tacit Knowledge is a resource that has value, it´s rare, imperfectly imitable and non-substitutable, which means that it may help a hotel developing and implementing value-creating strategies, that may last in time. It is concluded, then, that IoT has potential to help a hotel creating value, through the resource Guests´ Tacit Knowledge, and it may use that value creation to develop a sustainable competitive advantage.A Internet of Things (IoT) - ou a Internet das Coisas - é uma tecnologia que permite a conexão de objectos/coisas à internet, permitindo assim que os objectos/coisas possam comunicar entre si e com pessoas. Em 2020 vão existir mais de 50 biliões de objectos/coisas ligados à internet, o que significa que esta tecnologia vai revolucionar totalmente o mundo como o conhecemos. O objectivo desta dissertação é analisar o potencial estratégico da IoT na indústria hoteleira. Neste prisma, o problema de investigação, da presente dissertação, é aferir se um hotel consegue criar valor com a IoT, e se essa criação de valor pode levar ao desenvolvimento de uma vantagem competitiva sustentável. De modo a atingir o objectivo desta dissertação, são propostas algumas funcionalidades da IoT, e posteriormente ligadas a uma actividade, numa Cadeia de Valor de um hotel. De seguida, através de um questionário, respondido por 418 pessoas de 44 nacionalidades, é possível aferir que a IoT pode criar valor e aumentar a fidelização de clientes, por outro lado, assim, são também identificadas as funcionalidades da IoT mais atractivas. Através da análise das funcionalidades da IoT mais atractivas (identificadas através do questionário), é possível aferir que estas funcionalidades permitem que um hotel possa desenvolver dois recursos: 1) Serviço ao Cliente de Alta Qualidade, e 2) Conhecimento Tácito dos Hóspedes. Com o modelo RBV, é, então, possível analisar que o Conhecimento Tácito dos Hóspedes é um recurso valioso, raro, imperfeitamente imitável, e não substituível, pelo que pode ajudar um hotel a desenvolver e implementar estratégias de criação de valor, sutentáveis. É assim concluído que a IoT tem potencial para ajudar ajudar um hotel a criar valor, através do recurso Conhecimento Tácito dos Hóspedes, e essa criação de valor pode ser usada para desenvolver uma vantagem competitiva sustentável

The banking industry: digitalization, evolution and outlook

The banking sector is under pressure from digitalization due to changing consumer needs. The new fintech players are managing to gain their space within a sector dominated until now only by traditional banks. Thanks to their level of digitalization, fintech companies have managed to arouse interest and at the same time arouse fear among the big players in the banking sector, thus, the need to understand how these digital actors can be so successful with their innovative products and services. The aim of this paper is to understand how traditional banks will react and how Neobanks will grow even more

Plataforma para rastreio neonatal com suporte a múltiplos formatos de dados e patologias

It is currently difficult to find a society that is not surrounded by new technologies, which are constantly emerging and evolving. With this technological evolution, many areas also began to enter a new era, as is the case of medicine, more specifically the screening of metabolic diseases in newborns. For a long time, it has been a great concern to discover the reasons why newborn babies, apparently healthy, die. With the emergence of new analysis techniques, it was possible to begin to unravel and find solutions to avoid these fatalities. Nowadays, there are already programs for diagnosing metabolic diseases in newborns and equipment capable of analyzing samples that allow diagnosing these diseases. In order to support technicians who examine the data coming from these equipment, and to prevent errors, there was a need to create systems capable of providing this support.Atualmente é dificil encontrar uma sociedade que não se rodeie com as novas tecnologias, que não param de surgir e evolir. Com esta evolução tecnológica, muitas àreas começaram também a entrar numa nova era, como é o caso da medicina, mais especifiacamente o rastreio de doenças metabólicas em recém nascidos. À muito tempo, que é uma grande preocupação descobrir os motivos aos quais levavam bebés recém nascidos, aparentemente saudáveis, a vir a falecer. Com o aparecimento de novas técnicas de análise, foi possível começar a desvendar e encontrar soluções para evitar essas fatalidades. Nos dias de hoje, já existem programas para diagnóstico de doenças metabólicas em recém nascidos e equipamentos capazes de analisar amostras que permitem diagnosticar essas doenças. Tendo em vista dar suporte a técnicos que examinam os dados vindos desses equipamentos, e prevenir erros, houve a necessidade de criar sistemas capazes de dar esse apoio.Mestrado em Engenharia Informátic

The association between financial literacy and financial market participation

Mestrado Bolonha em FinançasThe present research has the purpose to analyze the main drivers of market participation and to better understand the association between the individual’s financial literacy and financial market inclusion. Furthermore, we intend to analyze the effects of financial crisis towards financial market participation, in the context of COVID-19 health crisis that severely affected the Portuguese economy and shaped the investor’s financial behaviors. There is literature stating that financial literacy promotes financial market inclusion, but there are only few studies analyzing the effects of financial crises on the main drives of market participation, and the most only specifically refer to stock market participation and not the general market participation. Therefore, we found it important to analyze the differences on the investor’s behavior towards different dimensions of market participation and the main drivers that promote financial inclusion. We use two parallel surveys from CMVM, the 2018 and 2020 Online Investor Survey Results, that were carried out to measure the investing behaviors of Portuguese investors, in which the survey of 2020 was conducted alongside the COVID-19 health crisis. To measured financial literacy, we constructed two different indexes and we explore different dimensions of financial market participation, from its depth and breadth. We found that with respect to financial market inclusion what matters the most is the advanced financial literacy. Demographic characteristics present a positive relationship with any of the dimensions of financial market participation considered in this study. In times of economic and financial growth, what matters the most for participating in the financial markets is the investor’s risk perception and its level of income, where any level of the individual’s financial literacy is not statistically significant. However, our results suggest that in times of financial recession or economic instability the individual’s advanced financial literacy represents an essential role to explain any form of market participation.O presente estudo tem como objetivo analisar os principais impulsionadores da participação nos mercados financeiros e compreender melhor a associação entre a literacia financeira de cada indivíduo e a inclusão no mercado financeiro. Pretendemos também analisar os efeitos de crises financeiras na participação nos mercados financeiros, no contexto da crise pandémica COVID-19, que afetou severamente a economia portuguesa e moldou os comportamentos financeiros dos investidores. Existem evidências na literatura que afirmam que a literacia financeira promove a inclusão no mercado financeiro, mas são poucos os estudos que analisam os efeitos das crises financeiras sobre os principais impulsionadores da participação nos mercados financeiros, e a grande maioria refere-se apenas especificamente à participação no mercado de ações e não à participação geral nos mercados financeiros. Desta forma, achamos importante analisar as diferenças no comportamento do investidor em relação às diferentes dimensões de participação nos mercados financeiros e os principais impulsionadores que promovem a inclusão financeira. Utilizamos paralelamente dois inquéritos da CMVM, os Resultados do Inquérito ao Investidor Online 2018 e 2020, que foram realizados com o objetivo de avaliar os comportamentos de investimento dos investidores portugueses, na qual o inquérito de 2020 foi realizado durante um período crítico da crise pandémica COVID-19. Para avaliar a literacia financeira dos participantes, construímos dois diferentes índices e explorámos diferentes dimensões da participação dos indivíduos nos mercados financeiros, desde a sua profundidade à sua amplitude. Constatámos que no que diz respeito à inclusão nos mercados financeiros o que mais importa é a literacia financeira avançada de cada indivíduo. As características demográficas apresentam uma relação positiva com qualquer uma das dimensões de participação nos mercados financeiros consideradas neste estudo. Em tempos de crescimento económico e financeiro, o que mais importa para a participação nos mercados financeiros é a perceção de risco do investidor e o seu nível de rendimento, onde qualquer nível de literacia financeira do indivíduo não é estatisticamente significativo. No entanto, os resultados sugerem que em tempos de recessão financeira ou instabilidade económica, a literacia financeira avançada do indivíduo representa um papel essencial para explicar qualquer forma de participação nos mercados financeiros.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Optimization of epidemic multicast protocols

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia InformáticaEpidemic multicast protocols, also known as gossip protocols, offer fault tolerance and good performance at large scale. Therefore, these are used in peer-to-peer (P2P) systems on the Internet and in NoSQL data management systems. Research has shown there are multiple variants of these protocols which are most efficient in certain environments and applications. Some protocols, such as Plumtree, even allow the application to configure to obtain different performance trade-offs. This dissertation aims at taking advantage of Machine Learning (ML) to configure these protocols, developing a solution that adapts in runtime to network conditions and evaluate it experimentally. The results obtained by using ML models to control the transmission strategy used when forwarding messages show that it is possible to achieve a better trade-off between bandwidth used and the time to reach the entire network. Moreover, this does not endanger the characteristics of epidemic multicast protocols, maintaining their reliability while becoming even more scalable.Os protocolos de difusão epidémica, também conhecidos como gossiping, oferecem tolerância a faltas e bom desempenho em grande escala. São por isso usados, por exemplo, em sistemas entre-pares (P2P) na Internet e em sistemas de gestão de dados NoSQL. A investigação feita mostrou que existem múltiplas variantes destes protocolos, adaptadas a diferentes ambientes e aplicações. Alguns protocolos concretos, como o Plumtree, permitem até que a aplicação faça uma configuração das suas características, de forma a obter diferentes compromissos de desempenho. Nesta dissertação apresenta-se uma abordagem que tira partido de tecnologias de aprendizagem automática para fazer a configuração destes protocolos, desenvolvendo uma solução capaz de se adaptar em runtime tendo em conta o estado atual da rede e posteriormente é feita uma avaliação da solução experimentalmente. Os resultados obtidos com os modelos que controlam a estratégia de transmissão na distribuição de mensagens demonstram ser possível alcançar um melhor compromisso entre o número de mensagens enviadas e o tempo necessário para as distribuir. Além disso, não compromete as características dos protocolos de difusão epidémica, mantendo a sua confiabilidade e tornando-se ainda mais escaláveis