Keratoconus prediction using a finite element model of the cornea with local biomechanical properties

PURPOSE: The ability to predict and understand which biomechanical properties of the cornea are responsible for the stability or progression of keratoconus may be an important clinical and surgical tool for the eye-care professional. We have developed a finite element model of the cornea, that tries to predicts keratoconus-like behavior and its evolution based on material properties of the corneal tissue. METHODS: Corneal material properties were modeled using bibliographic data and corneal topography was based on literature values from a schematic eye model. Commercial software was used to simulate mechanical and surface properties when the cornea was subject to different local parameters, such as elasticity. RESULTS: The simulation has shown that, depending on the corneal initial surface shape, changes in local material properties and also different intraocular pressures values induce a localized protuberance and increase in curvature when compared to the remaining portion of the cornea. CONCLUSIONS: This technique provides a quantitative and accurate approach to the problem of understanding the biomechanical nature of keratoconus. The implemented model has shown that changes in local material properties of the cornea and intraocular pressure are intrinsically related to keratoconus pathology and its shape/curvature.

Neural networks and statistical analysis for classification of corneal videokeratography maps based on Zernike coefficients: a quantitative comparison

PURPOSE: The main goal of this study was to develop and compare two different techniques for classification of specific types of corneal shapes when Zernike coefficients are used as inputs. A feed-forward artificial Neural Network (NN) and discriminant analysis (DA) techniques were used. METHODS: The inputs both for the NN and DA were the first 15 standard Zernike coefficients for 80 previously classified corneal elevation data files from an Eyesys System 2000 Videokeratograph (VK), installed at the Departamento de Oftalmologia of the Escola Paulista de Medicina, São Paulo. The NN had 5 output neurons which were associated with 5 typical corneal shapes: keratoconus, with-the-rule astigmatism, against-the-rule astigmatism, "regular" or "normal" shape and post-PRK. RESULTS: The NN and DA responses were statistically analyzed in terms of precision ([true positive+true negative]/total number of cases). Mean overall results for all cases for the NN and DA techniques were, respectively, 94% and 84.8%. CONCLUSION: Although we used a relatively small database, results obtained in the present study indicate that Zernike polynomials as descriptors of corneal shape may be a reliable parameter as input data for diagnostic automation of VK maps, using either NN or DA.

Dependence of the crossover exponent with the diffusion rate in the generalized contact process model

We study how the crossover exponent, phi, between the directed percolation (DP) and compact directed percolation (CDP) behaves as a function of the diffusion rate in a model that generalizes the contact process. Our conclusions are based in results pointed by perturbative series expansions and numerical simulations, and are consistent with a value phi = 2 for finite diffusion rates and phi = 1 in the limit of infinite diffusion rate.

Stress distribution in the cervical region of an upper central incisor in a 3D finite element model

The aim of this study was to evaluate the stress distribution in the cervical region of a sound upper central incisor in two clinical situations, standard and maximum masticatory forces, by means of a 3D model with the highest possible level of fidelity to the anatomic dimensions. Two models with 331,887 linear tetrahedral elements that represent a sound upper central incisor with periodontal ligament, cortical and trabecular bones were loaded at 45º in relation to the tooth's long axis. All structures were considered to be homogeneous and isotropic, with the exception of the enamel (anisotropic). A standard masticatory force (100 N) was simulated on one of the models, while on the other one a maximum masticatory force was simulated (235.9 N). The software used were: PATRAN for pre- and post-processing and Nastran for processing. In the cementoenamel junction area, tensile forces reached 14.7 MPa in the 100 N model, and 40.2 MPa in the 235.9 N model, exceeding the enamel's tensile strength (16.7 MPa). The fact that the stress concentration in the amelodentinal junction exceeded the enamel's tensile strength under simulated conditions of maximum masticatory force suggests the possibility of the occurrence of non-carious cervical lesions such as abfractions.

Reaction-diffusion stochastic lattice model for a predator-prey system

We have the purpose of analyzing the effect of explicit diffusion processes in a predator-prey stochastic lattice model. More precisely we wish to investigate the possible effects due to diffusion upon the thresholds of coexistence of species, i. e., the possible changes in the transition between the active state and the absorbing state devoid of predators. To accomplish this task we have performed time dependent simulations and dynamic mean-field approximations. Our results indicate that the diffusive process can enhance the species coexistence.

A novel polar-based human face recognition computational model

Motivated by a recently proposed biologically inspired face recognition approach, we investigated the relation between human behavior and a computational model based on Fourier-Bessel (FB) spatial patterns. We measured human recognition performance of FB filtered face images using an 8-alternative forced-choice method. Test stimuli were generated by converting the images from the spatial to the FB domain, filtering the resulting coefficients with a band-pass filter, and finally taking the inverse FB transformation of the filtered coefficients. The performance of the computational models was tested using a simulation of the psychophysical experiment. In the FB model, face images were first filtered by simulated V1- type neurons and later analyzed globally for their content of FB components. In general, there was a higher human contrast sensitivity to radially than to angularly filtered images, but both functions peaked at the 11.3-16 frequency interval. The FB-based model presented similar behavior with regard to peak position and relative sensitivity, but had a wider frequency band width and a narrower response range. The response pattern of two alternative models, based on local FB analysis and on raw luminance, strongly diverged from the human behavior patterns. These results suggest that human performance can be constrained by the type of information conveyed by polar patterns, and consequently that humans might use FB-like spatial patterns in face processing.

The UV/H2O2 - photodegradation of poly(ethyleneglycol) and model compounds

The general mechanism for the photodegradation of polyethyleneglycol (PEG) by H2O2/UV was determined studying the photooxidation of small model molecules, like low molecular weight ethyleneglycols (tetra-, tri-, di-, and ethyleneglycol). After 30 min of irradiation the average molar mass (Mw) of the degradated PEG, analysed by GPC, fall to half of its initial value, with a concomitant increase in polydispersitivity and number of average chain scission (S), characterizing a random chain scission process yielding oligomers and smaller size ethyleneglycols. HPLC analysis of the photodegradation of the model ethyleneglycols proved that the oxidation mechanism involved consecutive reactions, where the larger ethyleneglycols gave rise, successively, to smaller ones. The photodegradation of ethyleneglycol lead to the formation of low molecular weight carboxylic acids, like glycolic, oxalic and formic acids.

Molecular phylogeny of advanced snakes (Serpentes, Caenophidia) with an emphasis on South American Xenodontines: a revised classification and descriptions of new taxa

We present a molecular phylogenetic analysis of caenophidian (advanced) snakes using sequences from two mitochondrial genes (12S and 16S rRNA) and one nuclear (c-mos) gene (1681 total base pairs), and with 131 terminal taxa sampled from throughout all major caenophidian lineages but focussing on Neotropical xenodontines. Direct optimization parsimony analysis resulted in a well-resolved phylogenetic tree, which corroborates some clades identified in previous analyses and suggests new hypotheses for the composition and relationships of others. The major salient points of our analysis are: (1) placement of Acrochordus, Xenodermatids, and Pareatids as successive outgroups to all remaining caenophidians (including viperids, elapids, atractaspidids, and all other "colubrid" groups); (2) within the latter group, viperids and homalopsids are sucessive sister clades to all remaining snakes; (3) the following monophyletic clades within crown group caenophidians: Afro-Asian psammophiids (including Mimophis from Madagascar), Elapidae (including hydrophiines but excluding Homoroselaps), Pseudoxyrhophiinae, Colubrinae, Natricinae, Dipsadinae, and Xenodontinae. Homoroselaps is associated with atractaspidids. Our analysis suggests some taxonomic changes within xenodontines, including new taxonomy for Alsophis elegans, Liophis amarali, and further taxonomic changes within Xenodontini and the West Indian radiation of xenodontines. Based on our molecular analysis, we present a revised classification for caenophidians and provide morphological diagnoses for many of the included clades; we also highlight groups where much more work is needed. We name as new two higher taxonomic clades within Caenophidia, one new subfamily within Dipsadidae, and, within Xenodontinae five new tribes, six new genera and two resurrected genera. We synonymize Xenoxybelis and Pseudablabes with Philodryas; Erythrolamprus with Liophis; and Lystrophis and Waglerophis with Xenodon.

O papel das Classificações da OMS - CID e CIF nas definições de deficiência e incapacidade

A Organização Mundial de Saúde tem hoje duas classificações de referência para a descrição dos estados de saúde: a Classificação Estatística Internacional de Doenças e Problemas Relacionados à Saúde, que corresponde à décima revisão da Classificação Internacional de Doenças (CID-10) e a Classificação Internacional de Funcionalidade, Incapacidade e Saúde (CIF). A utilização da CIF vem sendo aguardada com grande expectativa pelas organizações de pessoas com deficiências e instituições relacionadas. A falta de definição clara de "deficiência" ou "incapacidade" tem sido apontada como um impedimento para a promoção de saúde de pessoas com deficiência. É importante que essas definições, especialmente no âmbito legislativo e regulamentar, sejam consistentes e se fundamentem num modelo coerente sobre o processo que origina as situações de incapacidade. Este artigo tem como objetivo apresentar elementos da CID-10 e da CIF, e o papel que desempenham para definir deficiência e incapacidade. Os componentes da CIF podem contribuir para diferentes campos de aplicabilidade no que diz respeito ao entendimento das definições de deficiência ou incapacidade a partir do conceito de funcionalidade e dos fatores contextuais.

A new classification of foods based on the extent and purpose of their processing

This paper describes a new food classification which assigns foodstuffs according to the extent and purpose of the industrial processing applied to them. Three main groups are defined: unprocessed or minimally processed foods (group 1), processed culinary and food industry ingredients (group 2), and ultra-processed food products (group 3). The use of this classification is illustrated by applying it to data collected in the Brazilian Household Budget Survey which was conducted in 2002/2003 through a probabilistic sample of 48,470 Brazilian households. The average daily food availability was 1,792 kcal/person being 42.5% from group 1 (mostly rice and beans and meat and milk), 37.5% from group 2 (mostly vegetable oils, sugar, and flours), and 20% from group 3 (mostly breads, biscuits, sweets, soft drinks, and sausages). The share of group 3 foods increased with income, and represented almost one third of all calories in higher income households. The impact of the replacement of group 1 foods and group 2 ingredients by group 3 products on the overall quality of the diet, eating patterns and health is discussed.

O arroz no varejo e os fatores que influenciam o dispêndio das famílias consumidoras

Apesar da idéia consagrada de que arroz é uma commodity e, portanto, pouco passível de diferenciação, há um grande número de produtos, com variação de tipo, classe, padrão, embalagem, marca etc. Observa-se significativa variabilidade nos preços, tanto entre diferentes marcas, fabricantes, lojas, como também para um mesmo produto, em um curto intervalo de tempo. Diante dessas constatações, questiona-se qual o efeito da estratégia de compra de arroz por parte dos consumidores sobre seus dispêndios. Este trabalho utiliza modelos matemáticos para simular o processo de decisão de compra dos consumidores com diferentes perfis de preferência, diante dos produtos nas gôndolas dos supermercados em uma cidade no estado do Rio Grande do Sul e outra em São Paulo.

O papel das Classificações da OMS-CID e CIF nas definições de deficiência e incapacidade

A Organização Mundial de Saúde tem hoje duas classificações de referência para a descrição dos estados de saúde: a Classificação Estatística Internacional de Doenças e Problemas Relacionados à Saúde, que corresponde à décima revisão da Classificação Internacional de Doenças (CID-10) e a Classificação Internacional de Funcionalidade, Incapacidade e Saúde (CIF). A utilização da CIF vem sendo aguardada com grande expectativa pelas organizações de pessoas com deficiências e instituições relacionadas. A falta de definição clara de "deficiência" ou "incapacidade" tem sido apontada como um impedimento para a promoção de saúde de pessoas com deficiência. É importante que essas definições, especialmente no âmbito legislativo e regulamentar, sejam consistentes e se fundamentem num modelo coerente sobre o processo que origina as situações de incapacidade. Este artigo tem como objetivo apresentar elementos da CID-10 e da CIF, e o papel que desempenham para definir deficiência e incapacidade. Os componentes da CIF podem contribuir para diferentes campos de aplicabilidade no que diz respeito ao entendimento das definições de deficiência ou incapacidade a partir do conceito de funcionalidade e dos fatores contextuais

A Classificação Internacional de Funcionalidade, Incapacidade e Saúde e a AIDS: uma proposta de core set

O advento da terapia anti-retroviral de alta potência (HAART) alterou a história natural da aids, diminuindo sua mortalidade e a incidência de doenças oportunistas e aumentando a esperança de vida das pessoas vivendo com aids.Como uma doença crônica, outras questões passam a ser relevantes, entre elas a adesão ao tratamento, seus efeitos adversos e a qualidade de vida das pessoas nessa condição. A CIF constitui um instrumento adequado para identificar as características da funcionalidade, do ambiente e condições pessoais que interferem na qualidade de vida. Instrumentos para a sua aplicação, core sets, têm sido desenvolvidos para várias condições de saúde. Com o objetivo de propor um core set para aids, foram desenvolvidas duas etapas preliminares do modelo proposto para a construção desses instrumentos. A primeira etapa, de revisão sistemática buscou no MEDLINE artigos com descritores HAART e qualidade de vida, publicados em inglês, de 2000 a 2004. Foram selecionados 31 estudos que resultou em 87 conceitos dos quais 66 puderam ser identificados como categorias da CIF. Estas formaram as perguntas da entrevista aplicada em 42 voluntários, pacientes de um centro de referência para DST e Aids de São Paulo. Entre as condições mais freqüentemente associadas ao tratamento, estão às mudanças na imagem corporal, conseqüência da lipodistrofia, apontada em 84 por cento dos estudos e em 93 por cento das entrevistas. Alterações das funções digestivas, das relações íntimas, e das funções sexuais foram condições importantes identificadas no estudo. As duas etapas definiram 40 categorias da CIF como proposta preliminar de um core set para pacientes com aids

Prevalência de sobrepeso e obesidade em crianças de dois a seis anos matriculadas em escolas particulares no município de São Paulo

OBJETIVO: verificar a prevalência de sobrepeso e obesidade segundo sexo e idade em crianças de 2 a 6 anos de idade, alunos de escolas particulares no município de São Paulo. MÉTODO: foram realizadas medidas de peso e de altura para verificação do estado nutricional de oitocentos e seis crianças de ambos os sexos. Para a classificação do estado nutricional das crianças foram utilizadas as curvas de percentis do Índice de Massa Corporal (IMC = Peso (kg) / Altura² (cm)) para idade, conforme padrão de referência do Multicentre Growth Study, recomendado pela Organização Mundial de Saúde que classifica como sobrepeso valores de percentis > 85 e < 97 e para a obesidade valores < 97. Para análise da relação entre sexo, idade da criança e estado nutricional utilizou-se modelo linear generalizado de regressão múltipla (glm) com ligação logarítmica e família binomial, que permite, diretamente, a estimação das razões de prevalências. A prevalência de sobrepeso+obesidade foi 37,2 por cento para o sexo masculino e 33,4 por cento para o sexo feminino. A razão de prevalência (RP) mostrou que não existe diferença significativa entre obesidade e sobrepeso+obesidade para sexo e idade. CONCLUSÃO: observaram-se prevalências de sobrepeso e de obesidade superiores às prevalências médias da população brasileira. Os resultados encontrados neste estudo reforçam a preocupação com a obesidade infantil que aparentemente vem crescendo, em idades mais precoces como dos pré-escolares

Protein-energy malnutrition alters the C3 complement factor in response to lipopolysaccharide in a murine model

A desnutrição proteico-energética modifica a resistência à infecção, modificando diversos processos fisiológicos, incluindo a hematopoiese e as funções imunológicas. Neste estudo, avaliamos as concentrações séricas do fator C3 e do Sistema Complemento total (CH50) em um modelo no qual camundongos submetidos à desnutrição proteico-energética são estimulados com lipopolissacarídeo (LPS), e avaliamos a celularidade periférica, medular e esplênica. Camundongos Swiss, machos, adultos, com dois meses de idade foram submetidos ao processo de desnutrição proteica com uma dieta contendo 4% de proteína em comparação aos animais controles com uma dieta contendo 20% de proteína. Quando os animais do grupo desnutrido alcançaram aproximadamente 20% de perda de peso, em relação ao inicial, foram inoculados endovenosamente com LPS. As células do sangue, da medula óssea e do baço foram quantificadas, bem como as concentrações circulantes de C3 e CH50 em animais estimulados com LPS. Os animais desnutridos apresentaram anemia e leucopenia, além de redução significativa da celularidade da medula óssea e do baço. Os animais desnutridos apresentaram menor taxa de sobrevivência, bem como das concentrações do fator C3 do complemento e do complemento total em relação aos animais controles. Estes resultados sugerem que animais desnutridos apresentam uma resposta deficiente aos LPS. A síntese menor do complemento pode ser em parte responsável pela imunodeficiência observada. Estes resultados conduzem-nos a inferir que a desnutrição proteico-energética interfere na ativação da resposta imune