Navigation system based in motion tracking sensor for percutaneous renal access

Tese de Doutoramento em Engenharia BiomédicaMinimally-invasive kidney interventions are daily performed to diagnose and treat several renal diseases. Percutaneous renal access (PRA) is an essential but challenging stage for most of these procedures, since its outcome is directly linked to the physician’s ability to precisely visualize and reach the anatomical target. Nowadays, PRA is always guided with medical imaging assistance, most frequently using X-ray based imaging (e.g. fluoroscopy). Thus, radiation on the surgical theater represents a major risk to the medical team, where its exclusion from PRA has a direct impact diminishing the dose exposure on both patients and physicians. To solve the referred problems this thesis aims to develop a new hardware/software framework to intuitively and safely guide the surgeon during PRA planning and puncturing. In terms of surgical planning, a set of methodologies were developed to increase the certainty of reaching a specific target inside the kidney. The most relevant abdominal structures for PRA were automatically clustered into different 3D volumes. For that, primitive volumes were merged as a local optimization problem using the minimum description length principle and image statistical properties. A multi-volume Ray Cast method was then used to highlight each segmented volume. Results show that it is possible to detect all abdominal structures surrounding the kidney, with the ability to correctly estimate a virtual trajectory. Concerning the percutaneous puncturing stage, either an electromagnetic or optical solution were developed and tested in multiple in vitro, in vivo and ex vivo trials. The optical tracking solution aids in establishing the desired puncture site and choosing the best virtual puncture trajectory. However, this system required a line of sight to different optical markers placed at the needle base, limiting the accuracy when tracking inside the human body. Results show that the needle tip can deflect from its initial straight line trajectory with an error higher than 3 mm. Moreover, a complex registration procedure and initial setup is needed. On the other hand, a real-time electromagnetic tracking was developed. Hereto, a catheter was inserted trans-urethrally towards the renal target. This catheter has a position and orientation electromagnetic sensor on its tip that function as a real-time target locator. Then, a needle integrating a similar sensor is used. From the data provided by both sensors, one computes a virtual puncture trajectory, which is displayed in a 3D visualization software. In vivo tests showed a median renal and ureteral puncture times of 19 and 51 seconds, respectively (range 14 to 45 and 45 to 67 seconds). Such results represent a puncture time improvement between 75% and 85% when comparing to state of the art methods. 3D sound and vibrotactile feedback were also developed to provide additional information about the needle orientation. By using these kind of feedback, it was verified that the surgeon tends to follow a virtual puncture trajectory with a reduced amount of deviations from the ideal trajectory, being able to anticipate any movement even without looking to a monitor. Best results show that 3D sound sources were correctly identified 79.2 ± 8.1% of times with an average angulation error of 10.4º degrees. Vibration sources were accurately identified 91.1 ± 3.6% of times with an average angulation error of 8.0º degrees. Additionally to the EMT framework, three circular ultrasound transducers were built with a needle working channel. One explored different manufacture fabrication setups in terms of the piezoelectric materials, transducer construction, single vs. multi array configurations, backing and matching material design. The A-scan signals retrieved from each transducer were filtered and processed to automatically detect reflected echoes and to alert the surgeon when undesirable anatomical structures are in between the puncture path. The transducers were mapped in a water tank and tested in a study involving 45 phantoms. Results showed that the beam cross-sectional area oscillates around the ceramics radius and it was possible to automatically detect echo signals in phantoms with length higher than 80 mm. Hereupon, it is expected that the introduction of the proposed system on the PRA procedure, will allow to guide the surgeon through the optimal path towards the precise kidney target, increasing surgeon’s confidence and reducing complications (e.g. organ perforation) during PRA. Moreover, the developed framework has the potential to make the PRA free of radiation for both patient and surgeon and to broad the use of PRA to less specialized surgeons.Intervenções renais minimamente invasivas são realizadas diariamente para o tratamento e diagnóstico de várias doenças renais. O acesso renal percutâneo (ARP) é uma etapa essencial e desafiante na maior parte destes procedimentos. O seu resultado encontra-se diretamente relacionado com a capacidade do cirurgião visualizar e atingir com precisão o alvo anatómico. Hoje em dia, o ARP é sempre guiado com recurso a sistemas imagiológicos, na maior parte das vezes baseados em raios-X (p.e. a fluoroscopia). A radiação destes sistemas nas salas cirúrgicas representa um grande risco para a equipa médica, aonde a sua remoção levará a um impacto direto na diminuição da dose exposta aos pacientes e cirurgiões. De modo a resolver os problemas existentes, esta tese tem como objetivo o desenvolvimento de uma framework de hardware/software que permita, de forma intuitiva e segura, guiar o cirurgião durante o planeamento e punção do ARP. Em termos de planeamento, foi desenvolvido um conjunto de metodologias de modo a aumentar a eficácia com que o alvo anatómico é alcançado. As estruturas abdominais mais relevantes para o procedimento de ARP, foram automaticamente agrupadas em volumes 3D, através de um problema de optimização global com base no princípio de “minimum description length” e propriedades estatísticas da imagem. Por fim, um procedimento de Ray Cast, com múltiplas funções de transferência, foi utilizado para enfatizar as estruturas segmentadas. Os resultados mostram que é possível detetar todas as estruturas abdominais envolventes ao rim, com a capacidade para estimar corretamente uma trajetória virtual. No que diz respeito à fase de punção percutânea, foram testadas duas soluções de deteção de movimento (ótica e eletromagnética) em múltiplos ensaios in vitro, in vivo e ex vivo. A solução baseada em sensores óticos ajudou no cálculo do melhor ponto de punção e na definição da melhor trajetória a seguir. Contudo, este sistema necessita de uma linha de visão com diferentes marcadores óticos acoplados à base da agulha, limitando a precisão com que a agulha é detetada no interior do corpo humano. Os resultados indicam que a agulha pode sofrer deflexões à medida que vai sendo inserida, com erros superiores a 3 mm. Por outro lado, foi desenvolvida e testada uma solução com base em sensores eletromagnéticos. Para tal, um cateter que integra um sensor de posição e orientação na sua ponta, foi colocado por via trans-uretral junto do alvo renal. De seguida, uma agulha, integrando um sensor semelhante, é utilizada para a punção percutânea. A partir da diferença espacial de ambos os sensores, é possível gerar uma trajetória de punção virtual. A mediana do tempo necessário para puncionar o rim e ureter, segundo esta trajetória, foi de 19 e 51 segundos, respetivamente (variações de 14 a 45 e 45 a 67 segundos). Estes resultados representam uma melhoria do tempo de punção entre 75% e 85%, quando comparados com o estado da arte dos métodos atuais. Além do feedback visual, som 3D e feedback vibratório foram explorados de modo a fornecer informações complementares da posição da agulha. Verificou-se que com este tipo de feedback, o cirurgião tende a seguir uma trajetória de punção com desvios mínimos, sendo igualmente capaz de antecipar qualquer movimento, mesmo sem olhar para o monitor. Fontes de som e vibração podem ser corretamente detetadas em 79,2 ± 8,1% e 91,1 ± 3,6%, com erros médios de angulação de 10.4º e 8.0 graus, respetivamente. Adicionalmente ao sistema de navegação, foram também produzidos três transdutores de ultrassom circulares com um canal de trabalho para a agulha. Para tal, foram exploradas diferentes configurações de fabricação em termos de materiais piezoelétricos, transdutores multi-array ou singulares e espessura/material de layers de suporte. Os sinais originados em cada transdutor foram filtrados e processados de modo a detetar de forma automática os ecos refletidos, e assim, alertar o cirurgião quando existem variações anatómicas ao longo do caminho de punção. Os transdutores foram mapeados num tanque de água e testados em 45 phantoms. Os resultados mostraram que o feixe de área em corte transversal oscila em torno do raio de cerâmica, e que os ecos refletidos são detetados em phantoms com comprimentos superiores a 80 mm. Desta forma, é expectável que a introdução deste novo sistema a nível do ARP permitirá conduzir o cirurgião ao longo do caminho de punção ideal, aumentado a confiança do cirurgião e reduzindo possíveis complicações (p.e. a perfuração dos órgãos). Além disso, de realçar que este sistema apresenta o potencial de tornar o ARP livre de radiação e alarga-lo a cirurgiões menos especializados.The present work was only possible thanks to the support by the Portuguese Science and Technology Foundation through the PhD grant with reference SFRH/BD/74276/2010 funded by FCT/MEC (PIDDAC) and by Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER), Programa COMPETE - Programa Operacional Factores de Competitividade (POFC) do QREN

Demonstration-based help for interactive systems

The usability of day-to-day applications is of utmost importance. The lack of usability of these is one of the causes of frustration at work, as it creates barriers to the execution of tasks. The Change of applications by third parties, to increase usability, is difficult because it requires, usually, access to source codes and an increase on its complexity. This work proposes and implements a demonstration help tool that allows the improvement of tasks completion, decreases the time spent, and reduces the cost of learning. An analysis of work on aid tools is presented identifying positive aspects and research opportunities. The help tool developed allows the creation of automation through picture-driven computing, which makes it possible to develop help mechanisms independent from application source codes. Since the tool is image oriented, and tasks can involve multiple applications, it is also possible to develop help scripts that are not restricted to just one application. User studies were done with the objectives of validating the work developed and identifying platforms and tasks with usability problems in the business world. It was concluded that the work has positive effects in the accomplishment of tasks.A usabilidade das aplicações utilizadas no dia-a-dia é de extrema importância. A falta de usabilidade destas é um dos causadores de frustração no trabalho, pois cria barreiras à execução de tarefas. A alteração das aplicações por terceiros de forma a aumentar a usabilidade é difícil pois requer, usualmente, acesso aos códigos fonte e incremento da sua complexidade. Este trabalho propõe e implementa uma ferramenta de ajuda por demonstração que visa melhorar o sucesso na realização de tarefas, reduzir o tempo despendido, e diminuir o esforço de aprendizagem. Uma análise a trabalhos sobre ferramentas de ajuda é apresentada identificando aspetos positivos e oportunidades de investigação. A ferramenta de ajuda desenvolvida permite a criação de automações através de computação por imagem, que tornam possível o desenvolvimento de mecanismos de ajuda independentes dos códigos fonte das aplicações. Sendo que a ferramenta é orientada a imagem, e que as tarefas podem envolver múltiplas aplicações, torna-se também possível o desenvolvimento de scripts de ajuda não restringidos a apenas uma aplicação. Foram realizados estudos com utilizadores com os objetivos de validar o trabalho desenvolvido e identificar plataformas e tarefas com problemas de usabilidade no meio empresarial. Deste modo, concluiu-se que o trabalho tem efeitos positivos na realização de tarefas

Characterizing and providing interoperability to function as a service platforms

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática e de ComputadoresA computação sem servidor abstrai o controlo da infraestrutura dos programadores e executa código a pedido com escalonamento automático onde apenas se é cobrado pela quantidade de recursos consumidos. Um dos serviços mais populares da computação sem servidor é a Função como Serviço (Function-as-a-Service ou FaaS), onde os programadores são muitas vezes confrontados com requisitos específicos dos prestadores de serviços de nuvem. Requisitos de assinatura das funções, e o uso de bibliotecas exclusivas ao prestador de serviços, foram identificados como sendo as principais causas de problemas de portabilidade das aplicações FaaS. O controlo reduzido da infraestrutura e a elevada dependência para com o prestador de serviços dá origem a diversos problemas de aprisionamento tecnológico. Neste trabalho, introduzimos o QuickFaaS, uma ferramenta para desktop de interoperabilidade multi-cloud com foco principal no desenvolvimento de funções agnósticas à nuvem e na criação das mesmas na respetiva plataforma. O QuickFaaS permite melhorar substancialmente a produtividade, flexibilidade e agilidade no desenvolvimento de soluções sem servidor para múltiplos prestadores de serviços, sem o requisito de instalar software adicional. A abordagem agnóstica à nuvem irá permitir que os programadores reutilizem as suas funções em diferentes prestadores de serviços sem terem a necessidade de reescrever código. A solução visa a minimizar o aprisionamento tecnológico nas plataformas FaaS através do aumento da portabilidade das funções sem servidor, incentivando assim programadores e organizações a apostarem em diferentes prestadores de serviços em troca de um benefício funcional.Serverless computing hides infrastructure management from developers and runs code on-demand automatically scaled and billed during code’s execution time. One of the most popular serverless backend services is called Function-as-a-Service (FaaS), in which developers are many times confronted with cloud-specific requirements. Function signature requirements, and the usage of custom libraries that are unique to cloud providers, were identified as the two main reasons for portability issues in FaaS applications. Such reduced control over the infrastructure and tight-coupling with cloud services amplifies various vendor lock-in problems. In this work, we introduce QuickFaaS, a multi-cloud interoperability desktop tool targeting cloud-agnostic functions development and FaaS deployments. QuickFaaS substantially improves developers’ productivity, flexibility and agility when creating serverless solutions to multiple cloud providers, without requiring the installation of extra software. The proposed cloud-agnostic approach enables developers to reuse their serverless functions in different cloud providers with no need to rewrite code. The solution aims to minimize vendor lock-in in FaaS platforms by increasing the portability of serverless functions, which will, therefore, encourage developers and organizations to target different providers in exchange for a functional benefit.N/

Lisbon entrepreneurship ecosystem: reasons for success

JEL Classification: L26, M13 - L - Industrial Organization - L2 - Firm Objectives, Organization, and Behavior - L26 - Entrepreneurship - M - Business Administration and Business Economics, Marketing, Accounting and Personnel Economics - M1 - Business Administration - M13 - New Firms; StartupsThe concept of Entrepreneurship has been around for some time and has evolved into different meanings over the years. The first economic theory dates back to the eighteenth century where Richard Cantillon defines the entrepreneurial person as an individual with a visionary attitude and that takes a certain business risk (Costa, 2008). In the next centuries, entrepreneurship was understood as the creation of large economic and business and today is seen as the activity of any person who is in a company or organization base (Bucha, 2009). In the twentieth century by the hands of Schumpeter (1934, 1942) and years later by Drucker (1985), entrepreneurship is reissued through the emergence of their literary works. As previously mentioned, the concept has had multiple definitions over the years. For example, according to Cole (1968) entrepreneurship is the purposeful activity to initiate, maintain, and Develop the business profit-oriented. Years later Gartner (1985) and Low and MacMillan (1988) define the term in a simple way as the creation of new organizations or enterprises. Amit, Glosten and Muller (1993) go further in the concept and they see entrepreneurship as the process of extracting profits from new, unique and valuable combinations of resources in an uncertain and ambiguous environment. In fact, the economic base theories consider entrepreneurship as a lever for growth and economic development, thereby associating innovation, creativity and the ability to take risks to the entrepreneurial individual (Chaves, 2009). About entrepreneurship in Lisbon, it is considered as European Silicon Valley (Hyde, 2015) and lies on the World entrepreneurship epicentre due to a range of diverse concepts and business models for all tastes, as well as major events and incubators networking, which help the growth of the environment. This case study aims to demystify the reasons why Lisbon has such an important role in the global entrepreneurship panorama. In this regard, a number of objectives were defined, of which these are the main points to realize: 1. Observe the entrepreneurial landscape in Europe and figure out its current state and direction; 2. Identify entrepreneurial ecosystem characteristics, by analysing GEM 2013 and 2014 macro indicators; 3. Determine the main aspects that label Portugal Capital; 4. Understand Lisbon incubators ecosystem reasons for success, how it functions and how will it evolve. To achieve the goal set, this case study was divided into three parts. The first chapter refers to the Literature Review, which addresses the concept of entrepreneurship as a whole. In a simple way, this part approaches the term history over the years and how the concept is currently seen. In this chapter also, it is possible to understand the evolution and history of Incubation process, incubator types, how an entrepreneurial ecosystem is composed and finally, Portuguese incubator environment conditions. In the second chapter, GEM 2013 and 2014 was the report chosen to realize the macro indicators situations that are part of the Portuguese ecosystem. The report was chosen, as it is the most comprehensive report concerning the indicators, information truthfulness (being also the most up to date report in existence). Finally, a questionnaire was designed to figure out Lisbon incubators reasons of success and the conclusions achieved are very similar with the European reality. Compared to a questionnaire carried out by the European Commission Enterprise Directorate-General & Centre for Strategy and Evaluation Services (CSES), it is possible to realize that European and local results, are identical. For example, partnerships are the key to business success incubators; public authorities are crucial in business incubators life cycle and among several different business models, public support is critical for incubators establishment.O conceito de empreendedorismo existe há algum tempo e tem evoluído de maneira diferente ao longo dos anos. A primeira teoria económica, remonta ao século XVIII onde Richard Cantillon define a pessoa empreendedora como um indivíduo com uma atitude visionária e que assume um certo risco do negócio (Costa, 2008). Nos séculos seguintes, o empreendedorismo entendia-se como a criação de grandes negócios económicos e hoje em dia é visto como a atividade de toda a pessoa que está na base de uma empresa ou organização (Bucha, 2009). No século XX o empreendedorismo é relançado através do surgimento de trabalhos literários de Schumpeter (1934, 1942) e anos mais tarde, através de Drucker (1985). Como dito anteriormente, o conceito tem evoluído de forma diferente ao longo dos anos e existem várias definições para o termo nos dias de hoje. Por exemplo, segundo Cole (1968) empreendedorismo é a atividade que inicia, mantém e desenvolve um negócio orientado para o lucro. Anos mais tarde, Gartner (1985) e Low e MacMillan (1988) definem o termo de forma muito simples como a criação de novas organizações ou empresas. Amit, Glosten e Muller (1993) vão um pouco mais ao detalhe no tema e vêm o empreendedorismo como o processo de conceber lucros entre combinações novas, únicas e valiosas de recursos em um ambiente incerto e ambíguo. De facto, as teorias de base económicas consideram o empreendedorismo como uma alavanca para o crescimento e desenvolvimento económico, associando assim o empreendedor à inovação, à criatividade e à capacidade de assumir riscos (Chaves, 2009). Acerca do empreendedorismo em Lisboa, esta é uma cidade considerada por muitos como a Sillicon Valley Europeia (Hyde, 2015) e encontra-se no epicentro Mundial de Empreendedorismo, devido a uma panóplia de conceitos e modelos de negócios para todos os gostos, bem como grandes eventos e incubadoras de rede, que ajuda o crescimento do ambiente. Este case study tem como objetivo desmistificar as razões pelas quais Lisboa tem um papel tão importante no panorama empreendedor mundial e por isso, uma série de objectivos foram definidos: 1. Observar e perceber o estado do ecossistema Incubador Europeu; 2. Identificar as características ecossistema empreendedor analisando os indicadores macro dos reportes do GEM 2013 e 2014; 3. Determinar quais os principais aspectos que rotulam a capital Portuguesa; 4. Compreender as razões de sucesso do ecossistema incubador de Lisboa, como se move e como vai evoluir. Para atingir o objectivo definido, o caso pedagógico foi dividido em três partes. O primeiro capítulo é referente à Revisão de Literatura, que aborda o conceito de empreendedorismo como um todo. É dado a conhecer, de forma simples, a história do termo ao longo dos anos e como é que o conceito é atualmente visto. Ainda neste capítulo é possível perceber a evolução e história do conceito de Incubação, os tipos de Incubadoras existentes, como é que é constituído um ecossistema empreendedor e ainda o estado do ecossistema Incubador Português. No segundo capítulo o GEM Report de 2013 e 2014 foram os reportes escolhidos para perceber a situação dos indicadores macros que fazem parte do ecossistema Português. Estes foram os reportes escolhidos, visto serem dos reportes mais completos quanto aos indicadores, de veridicidade de informação e dos mais atuais. Por fim, foi elaborado um questionário para perceber quais as razões de sucesso das Incubadoras de Lisboa e as conclusões chegadas não fogem muito à realidade Europeia. Em comparação com um questionário elaborado pela European Commission Enterprise Directorate-General & Centre for Strategy and Evaluation Services (CSES), é possível perceber que tanto a nível Europeu como a nível local os resultados são idênticos. Por exemplo, as parcerias são a chave para o sucesso das incubadoras; as autoridades públicas são cruciais no ciclo de vida das incubadoras e entre os vários modelos de negócios diferentes, o apoio público é fundamental para o estabelecimento das incubadoras

Equity research - NVIDIA Corporation

Mestrado em FinançasEste relatório reflete a avaliação da empresa de Semi-condutores, a NVIDIA Corporation e está de acordo com o trabalho final de mestrado de Finanças do ISEG. Este relatório foi escrito com base nas recomendações do CFA Institute. A NVIDIA é uma empresa que está a enfrentar um momento bastante singular comparado com os seus competidores, com um crescimento anual de vendas de 40% e um aumento na avaliação das suas ações de 334,46% nos últimos dos anos. Não só a NVIDIA está a ter uma performance financeira interessante como se está a entrar em mercados emergentes como a autonomização automóvel e a criptomoeda, o que faz com que seja um caso de estudo bastante interessante. Também a fascinação em relação a tecnologia e em especifico, ao gaming, foram uma das razões pela qual esta empresa foi escolhida. Este relatório foi desenvolvido com base em informação pública disponível até 30 de Junho de 2018 e nenhuma informação posterior a esta data não foi considerada. O preço de ação de $303,67, foi obtido através do modelo de Fluxos de Caixa Descontados. O método de avaliação relativa foi tentado, porém dado à situação única da NVIDIA, não existe competidores que consideremos como peer's comparáveis em termos de múltiplos. Esta avaliação sugere uma recomendação de COMPRA, apesar do seu risco médio, dado que a NVDIA está consolidada no seu mercado principal, o gaming, porém existe alguma incerteza relativamente aos mercados da criptomoeda e autonomização automóvel.This project reflects an evaluation of NVIDIA Corporation, Semiconductor Company, according to ISEG´s Master in Finance final work project. This report was written in agreement with the recommendations of the CFA Institute. NVIDIA is a company that is facing a very singular moment comparing to its peers, with a 40$303,67 was obtained from the Discounted Cash Flow method. The relative valuation method was attempted, but due to the unique situation of NVIDIA, there are not close peers following the criteria's used. This valuation suggests to a BUY recommendation, although with medium risk, since NVIDIA is consolidated in their main market, gaming, but there is some uncertainty relatively to markets like cryptocurrency and autonomous cars.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Supply chain management and performance in the Portuguese furniture industry

The purpose of the thesis is to investigate whether companies that implement supply chain management (SCM) practices and the impact on performance. This thesis adds to the existing literature by investigating the influence of implementing SCM practices, having the focus on the company and it’s practices rather than on the external interveners. The study was conducted by surveying a questionnaire to the Portuguese furniture manufacturing companies and comparing that information with financial data to assess the impact of these practices on the companies’ performance. With this thesis it was possible to conclude that the impact on companies’ performance by having SCM practices is positive

Implementing the SC-FDMA transmission technique using the GNURadio platform

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e TecnologiaFCT/MEC - (PTDC/EEA- TEL/120666/2010), MANY2COMWIN (EXPL/EEI-TEL/0969/2013) and ADIN (PTDC/EEI-TEL/2990/2012

Scale-free networks and scalable interdomain routing

Trabalho apresentado no âmbito do Mestrado em Engenharia Informática, como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Engenharia InformáticaThe exponential growth of the Internet, due to its tremendous success, has brought to light some limitations of the current design at the routing and arquitectural level, such as scalability and convergence as well as the lack of support for traffic engineering, mobility, route differentiation and security. Some of these issues arise from the design of the current architecture, while others are caused by the interdomain routing scheme - BGP. Since it would be quite difficult to add support for the aforementioned issues, both in the interdomain architecture and in the in the routing scheme, various researchers believe that a solution can only achieved via a new architecture and (possibly) a new routing scheme. A new routing strategy has emerged from the studies regarding large-scale networks, which is suitable for a special type of large-scale networks which characteristics are independent of network size: scale-free networks. Using the greedy routing strategy a node routes a message to a given destination using only the information regarding the destination and its neighbours, choosing the one which is closest to the destination. This routing strategy ensures the following remarkable properties: routing state in the order of the number of neighbours; no requirements on nodes to exchange messages in order to perform routing; chosen paths are the shortest ones. This dissertation aims at: studying the aforementioned problems, studying the Internet configuration as a scale-free network, and defining a preliminary path onto the definition of a greedy routing scheme for interdomain routing