Correction of the anisotropy in resistivity: application to pore pressure prediction

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Geológica (Georrecursos)

Complicações em idosos submetidos a cirurgia de correcção de de hérnias da parede abdominal

RESUMO: O envelhecimento da população é um fenómeno à escala mundial, com tendência a aumentar, sendo cada vez mais os idosos e mais velhos. Esta propensão é notória nos utentes que recorrem aos cuidados de saúde. À medida que se envelhece maior vai sen-do a vulnerabilidade e riscos para a saúde, bem como a prevalência para doenças croni-cas, que se traduz num aumento de hospitalizações e consumo. As complicações ocorri-das em idosos aquando submetidos a intervenções cirúrgicas estão descritas na literatu-ra, havendo uma escassez de publicações nacionais relacionadas com o tema. O presente estudo teve por objectivo caracterizar idosos submetidos a correcção cirúrgi-ca de hérnias da parede abdominal, os procedimentos e as complicações ocorridas. O estudo, transversal e de natureza quantitativa, foi realizado no Centro Hospitalar de Lisboa Norte – Hospital Pulido Valente, e teve como critério de inclusão os indivíduos com 65 ou mais anos submetidos a correcção cirúrgica de hérnias da parede abdominal, realizadas em 2009-2010, que tiveram um período de recobro na Unidade de Cuidados Anestésicos Pós-operatórios. Para a obtenção dos dados, foram analisados os processos clínicos do Arquivo Clínico da Instituição e registada informação sobre variáveis de caracterização sócio demográfi-ca, de saúde pré, intra e pós-operatória imediata e descritivas da cirurgia. Foram avaliadas as situações de 164 indivíduos, 78.7% eram homens e 21.3% mulheres e a média de idades era de 72.4 anos e desvio padrão 5.46. Em termos de hábitos de Vida, foi possível constatar um predomínio de baixo consumo de tabaco (13.4%) e álcool (6.7%). O valor médio de co-morbilidades foi de 2.6 e desvio padrão de 1.34 sendo a maior prevalência de 3-4 co-morbilidades com 48.8%. Salienta-se que todas as mulheres da amostra apresentaram doenças. As patologias mais prevalentes são as do foro cardiovascular: Hipertensão Arterial (75.0%), Dislipidémia (35.4%) e Insuficiência Venosa Periférica (14.6%), de forma menos expressiva, mas igualmente relevante a Diabetes Mellitus (23.8%). Nos mais idosos [75 ou mais], verificou-se uma expressivi-dade Hipertrofia benigna da próstata (18.2%). Das cirurgias ocorridas predominou a correcção cirúrgica de Hérnia Inguinal.Das complicações identificadas prevaleceu a dor (97.6%). A hipotermia (34.8%), HTA (24.4%) e bradicárdia (14.6%) encontram-se entre as complicações mais determinantes. Verificaram-se diferenças com significado estatístico entre os dois grupos etários consi-derados nas complicações bradicárdia (p=0.021) e a saturação de oxigénio <90% (p = 0.006), hemorragia (p=0.036) e retenção urinária (p = 0.038). Neste estudo constata-se que a cirúrgica de hérnias da parede abdominal em idosos é uma realidade prevalente. Dos factores que possam estar associados a propensão para complicações pós-cirúrgicas, a idade e a presença de co-morbilidade controlada não revelaram ter influência. Também os tempos de cirurgia e de anestesia não revelaram influências no surgimento de complicações. A monitorização dos sinais vitais deve ser constante, desde o período pré-operatório imediato de forma a permitir aos profissionais de saúde identificar uma propensão para vulnerabilidade, com vantagem em ser apre-sentado sob a forma de score. Este manifestou diferenças significativas a nível dos dois grupos etários considerados (p=0.001). Este score, vai possibilitar sinalizar quais os idosos com maior susceptibilidade de ocorrência de complicações.------------------ABSTRACT:Population aging has become a worldwide phenomenon with tendency to increase. This is particularly evident due to the amount of elderly that attend the medical services. As one gets older, more vulnerable and more risks to one’s health. Also chronic diseas-es are more likely to exist which lead to more hospitalizations and increase of consuma-bles. The complications after a surgery in older people are well documented in international scientific studies, however national studies are still lacking. The present study aims to characterize elderly patients after abdominal hernia surgical correction, the procedures and complications detected. This transversal and quantitative nature like study, was held in the Centro Hospitalar Lisboa-Norte – Hospital Pulido Valente, and as inclusive criteria where patients with more than 65 or more years old, who undergone abdominal hernia surgical correction surgery in 2009-2010 and had the post-operation on the Unidade de Cuidados Anestésicos Pós-Operatorios. Data from the clinical files from the archive of the hospital where analyzed. Information was taken regarding social demographic variables; before, during and immediately after surgery variables and also descriptive of the surgery itself. Were evaluated 164 individuals, 78, 7% of which were men and 21, 3% women with an average age of 72, 4 years and standard deviation 5.46. Life habits analyzed detected low consumption of tobacco (13, 4%) and alcohol (6, 7%). The average of co-morblity was 2, 6 and standard deviation 1.34. The biggest prevalence of 3-4 co-morbilities was 48, 8%. Important to notice that, all women from the study presented illnesses. The illnesses more frequent were cardiovascular: High Blood Pressure (75%), Dyslipidemia (35, 4%), Deep Venous Insufficiency (14, 6%), less significant but also relevant, Diabetes Melli-tus (23, 8%). In the older (75 or more), was noticed Benign Prostatic (18, 2%). In the surgeries verified, the abdominal hernia correction was more frequent. From all thecomplications identified, pain was 97, 6%, Hypothermia 34, 8%, high Blood Pressure 24, 4% and Bradycardia 14, 6%, were higher prevalence. Was seen differences in the statistic meaning of the two groups in the Bradycardia com-plications (p=0.021), and the oxygen saturation < 90% (p=0.006), bleeding (p=0,036) and urine retention (p=0,038). In the present study it is evident that the abdominal hernia surgical correction in older population is a common procedure. Of all the factors that might be related with post-operatory complications, age and the presence of controlled co-morbility didn’t reveal relevant. Also, surgical times and duration of anesthesia didn´t seem to be related to complications incidence. Monitoring the vital signs must be constant since the immedi-ate post-operatory to ensure that the professionals can identify any possible vulnerabil-ity, presenting it in a score like way. The score has shown meaningful differences be-tween the two age groups analyzed (p=0,001). This score allows identifying which pa-tients are more likely to suffer complications.

Development of composite particles for pulmonary delivery

In this work, biocompatible and biodegradable poly(D-L-lactide-co-glycolide) (PLGA) microparticles with the potential for use as a controlled release system of vaccines and other drugs to the lung were manufactured using supercritical CO2, through the Supercritical Assisted Atomization (SAA) technique. After performing a controlled variance in production parameters (temperature, pressure, CO2/solution flow ratio) PLGA microparticles were characterized and later used to encapsulate active pharmaceutical ingredients (API). Bovine serum albumin (BSA) was chosen as model protein and vaccine, while sildenafil was the chosen drug to treat pulmonary artery hypertension and their effect on the particles characteristics was evaluated. All the produced formulations were characterized in relation to their morphology (Morphologi G3 and scanning electronic microscopy (SEM)), to their physical-chemical properties (X-ray diffraction (XRD, differential scanning calorimetry (DSC), Fourier transform infrared (FTIR)) and aerodynamic performance using an in vitro aerosolization study – Andersen cascade impactor (ACI) - to obtain data such as the fine particle fraction (FPF) and the mass median aerodynamic diameter (MMAD). Furthermore, pharmacokinetic, biodegradability and biocompatibility tests were performed in order to verify the particle suitability for inhalation. The resulting particles showed aerodynamic diameters between the 3 and 5 μm, yields up to 58% and FPF percentages rounding the 30%. Taken as a whole, the produced microparticles do present the necessary requests to make them appropriate for pulmonary delivery.

Mechanical characterization of aortas using 2D ultrasound elastography

Rupture of aortic aneurysms (AA) is a major cause of death in the Western world. Currently, clinical decision upon surgical intervention is based on the diameter of the aneurysm. However, this method is not fully adequate. Noninvasive assessment of the elastic properties of the arterial wall can be a better predictor for AA growth and rupture risk. The purpose of this study is to estimate mechanical properties of the aortic wall using in vitro inflation testing and 2D ultrasound (US) elastography, and investigate the performance of the proposed methodology for physiological conditions. Two different inflation experiments were performed on twelve porcine aortas: 1) a static experiment for a large pressure range (0 – 140 mmHg); 2) a dynamic experiment closely mimicking the in vivo hemodynamics at physiological pressures (70 – 130 mmHg). 2D raw radiofrequency (RF) US datasets were acquired for one longitudinal and two cross-sectional imaging planes, for both experiments. The RF-data were manually segmented and a 2D vessel wall displacement tracking algorithm was applied to obtain the aortic diameter–time behavior. The shear modulus G was estimated assuming a Neo-Hookean material model. In addition, an incremental study based on the static data was performed to: 1) investigate the changes in G for increasing mean arterial pressure (MAP), for a certain pressure difference (30, 40, 50 and 60 mmHg); 2) compare the results with those from the dynamic experiment, for the same pressure range. The resulting shear modulus G was 94 ± 16 kPa for the static experiment, which is in agreement with literature. A linear dependency on MAP was found for G, yet the effect of the pressure difference was negligible. The dynamic data revealed a G of 250 ± 20 kPa. For the same pressure range, the incremental shear modulus (Ginc) was 240 ± 39 kPa, which is in agreement with the former. In general, for all experiments, no significant differences in the values of G were found between different image planes. This study shows that 2D US elastography of aortas during inflation testing is feasible under controlled and physiological circumstances. In future studies, the in vivo, dynamic experiment should be repeated for a range of MAPs and pathological vessels should be examined. Furthermore, the use of more complex material models needs to be considered to describe the non-linear behavior of the vascular tissue.

Evaluation of antihypertensive drugs in patients with obstructive sleep apnea and in rats submitted to chronic intermittent hypoxia

RESUMO: A hipertensão arterial (HA) é uma patologia altamente prevalente, embora claramente subdiagnosticada, em doentes com síndrome de apneia obstrutiva do sono (SAOS). Estas duas patologias apresentam uma estreita relação e a monitorização ambulatória da pressão arterial (MAPA), por um período de 24 horas, parece ser o método mais preciso para o diagnóstico de hipertensão em doentes com SAOS. No entanto, esta ferramenta de diagnóstico para além de ser dispendiosa e envolver um número acrescido de meios técnicos e humanos, é mais morosa e, por conseguinte, não é utilizada por rotina no contexto do diagnóstico da SAOS. Por outro lado, apesar da aplicação de pressão positiva contínua nas vias aéreas (CPAP – Continous Positive Airway Pressure) ser considerada a terapêutica de eleição para os doentes com SAOS, o seu efeito no abaixamento da pressão arterial (PA) parece ser modesto, exigindo, por conseguinte, a implementação concomitante de terapêutica anti-hipertensora. Acontece que são escassos os dados relativos aos regimes de fármacos anti-hipertensores utilizados em doentes com SAOS e, acresce ainda que, as guidelines terapêuticas para o tratamento farmacológico da HA, neste grupo particular de doentes, permanecem, até ao momento, inexistentes. A utilização de modelos animais de hipóxia crónica intermitente (CIH), que mimetizam a HA observada em doentes com SAOS, revela-se extremamente importante, uma vez que se torna imperativo identificar fármacos que promovam um controle adequado da PA neste grupo de doentes. No entanto, estudos concebidos com o intuito de investigar o efeito anti-hipertensor dos fármacos neste modelo animal revelam-se insuficientes e, por outro lado, os escassos estudos que testaram fármacos anti-hipertensores neste modelo não foram desenhados para responder a questões de natureza farmacológica. Acresce ainda que se torna imprescindível garantir a escolha de um método para administração destes fármacos que seja não invasivo e que minimize o stress do animal. Embora a gavagem seja uma técnica indiscutivelmente eficaz e amplamente utilizada para a administração diária de fármacos a animais de laboratório, ela compreende uma sequência de procedimentos geradores de stress para os animais e, que podem por conseguinte, constituir um viés na interpretação dos resultados obtidos. O objectivo global da presente investigação translacional foi contribuir para a identificação de fármacos anti-hipertensores mais efectivos para o tratamento da HT nos indivíduos com SAOS e investigar mecanismos subjacentes aos efeitos sistémicos associadas à SAOS bem como a sua modulação por fármacos anti-hipertensores. Os objectivos específicos foram: em primeiro lugar,encontrar novos critérios, baseados nas medidas antropométricas, que permitam a identificação de doentes com suspeita de SAOS, que erroneamente se auto-classifiquem como nãohipertensos, e desta forma promover um uso mais criterioso do MAPA; em segundo lugar, investigar a existência de uma hipotética associação entre os esquemas de fármacos antihipertensores e o controle da PA (antes e após a adaptação de CPAP) em doentes com SAOS em terceiro lugar, avaliar a eficácia do carvedilol (CVD), um fármaco bloqueador β-adrenérgico não selectivo com actividade antagonista α1 intrínseca e propriedades anti-oxidantes num modelo animal de hipertensão induzida pela CIH; em quarto lugar, explorar os efeitos da CIH sobre o perfil farmacocinético do CVD; e, em quinto lugar, investigar um método alternativo à gavagem para a administração crónica de fármacos anti-hipertensores a animais de laboratório. Com este intuito, na primeira fase deste projecto, fizemos uso de uma amostra com um número apreciável de doentes com SAOS (n=369), que acorreram, pela primeira vez, à consulta de Patologia do Sono do CHLN e que foram submetidos a um estudo polissonográfico do sono, à MAPA e que preencheram um questionário que contemplava a obtenção de informação relativa ao perfil da medicação anti-hipertensora em curso. Numa segunda fase, utilizámos um modelo experimental de HT no rato induzida por um paradigma de CIH. Do nosso trabalho resultaram os seguintes resultados principais: em primeiro lugar, o índice de massa corporal (IMC) e o perímetro do pescoço (PP) foram identificados como preditores independentes de “auto-classificação errónea” da HA em doentes com suspeita de SAOS; em segundo lugar, não encontramos qualquer associação com significado estatístico entre os vários esquemas de fármacos anti-hipertensores bem como o número de fármacos incluídos nesse esquemas, e o controle da PA (antes e depois da adaptação do CPAP); em terceiro lugar, apesar das doses de 10, 30 e 50 mg/kg de carvedilol terem promovido uma redução significativa da frequência cardíaca, não foi observado qualquer decréscimo na PA no nosso modelo animal; em quarto lugar, as razões S/(R+S) dos enantiómeros do CVD nos animais expostos à CIH e a condições de normóxia revelaram-se diferentes; e, em quinto lugar, a administração oral voluntária mostrou ser um método eficaz para a administração diária controlada de fármacos anti-hipertensores e que é independente da manipulação e contenção do animal. Em conclusão, os resultados obtidos através do estudo clínico revelaram que o controle da PA, antes e após a adaptação do CPAP, em doentes com SAOS é independente, quer do esquema de fármacos anti-hipertensores, quer do número de fármacos incluídos num determinado esquema. Os nossos resultados salientam ainda a falta de validade da chamada self-reported hypertension e sugerem que em todos os doentes com suspeita de SAOS, com HA não diagnosticada e com um IMC e um PP acima de 27 kg/m2 e 39 cm, respectivamente, a confirmação do diagnóstico de HA deverá ser realizada através da MAPA, ao invés de outros métodos que com maior frequência são utilizados com este propósito. Os resultados obtidos no modelo animal de HA induzida pela CIH sugerem que o bloqueio do sistema nervoso simpático, juntamente com os supostos efeitos pleiotrópicos do CVD, não parece ser a estratégia mais adequada para reverter este tipo particular de hipertensão e indicam que as alterações farmacocinéticas induzidas pela CIH no ratio S/(R+S) não justificam a falta de eficácia anti-hipertensora do CVD observada neste modelo animal. Por último, os resultados do presente trabalho suportam ainda a viabilidade da utilização da administração oral voluntária, em alternativa à gavagem, para a administração crónica de uma dose fixa de fármacos anti-hipertensores.---------------------------- ABSTRACT: Hypertension (HT) is a highly prevalent condition, although under diagnosed, in patients with obstructive sleep apnea (OSA). These conditions are closely related and 24-hour ambulatory blood pressure monitoring (ABPM) seems to be the most accurate measurement for diagnosing hypertension in OSA. However, this diagnostic tool is expensive and time-consuming and, therefore, not routinely used. On the other hand, although continuous positive airway pressure (CPAP) is considered the gold standard treatment for symptomatic OSA, its lowering effect on blood pressure (BP) seems to be modest and, therefore, concomitant antihypertensive therapy is still required. Data on antihypertensive drug regimens in patients with OSA are scarce and specific therapeutic guidelines for the pharmacological treatment of hypertension in these patients remain absent. The use of animal models of CIH, which mimic the HT observed in patients with OSA, is extremely important since it is imperative to identify preferred compounds for an adequate BP control in this group of patients. However, studies aimed at investigating the antihypertensive effect of antihypertensive drugs in this animal model are insufficient, and most reports on CIH animal models in which drugs have been tested were not designed to respond to pharmacological issues. Moreover, when testing antihypertensive drugs (AHDs) it becomes crucial to ensure the selection of a non-invasive and stress-free method for drug delivery. Although gavage is effective and a widely performed technique for daily dosing in laboratory rodents, it comprises a sequence of potentially stressful procedures for laboratory animals that may constitute bias for the experimental results. The overall goal of the present translational research was to contribute to identify more effective AHDs for the treatment of hypertension in patients with OSA and investigate underlying mechanisms of systemic effects associated with OSA, as well as its modulation by AHDs. The specific aims were: first, to find new predictors based on anthropometric measures to identify patients that misclassify themselves as non-hypertensive, and thereby promote the selective use of ABPM; second, to investigate a hypothetical association between ongoing antihypertensive regimens and BP control rates in patients with OSA, before and after CPAP adaptation; third, to determine, in a rat model of CIH-induced hypertension, the efficacy of carvedilol (CVD), a nonselective beta-blocker with intrinsic anti-α1-adrenergic activity and antioxidant properties; fourth, to explore the effects of CIH on the pharmacokinetics profile of CVD and fifth, to investigate an alternative method to gavage, for chronic administration of AHDs to laboratory rats. For that, in the first phase of this project, we used a sizeable sample of patients with OSA (n=369), that attended a first visit at Centro Hospitalar Lisboa Norte, EPE Sleep Unit, and underwent overnight polysomnography, 24-h ABPM and filled a questionnaire that included ongoing antihypertensive medication profile registration. In the second phase, a rat experimental model of HT induced by a paradigm of CIH that simulates OSA was used. The main findings of this work were: first, body mass index (BMI) and neck circumference (NC) were identified as independent predictors of hypertension misclassification in patients suspected of OSA; second, in patients with OSA, BP control is independent of both the antihypertensive regimen and the number of antihypertensive drugs, either before or after CPAP adaptation; third, although the doses of 10, 30 and 50 mg/Kg of CVD promoted a significant reduction in heart rate, no decrease in mean arterial pressure was observed; fourth, the S/(R+S) ratios of CVD enantiomers, between rats exposed to CIH and normoxic conditions, were different and fifth, voluntary ingestion proved to be an effective method for a controlled daily dose administration, with a define timetable, that is independent of handling and restraint procedures. In conclusion, the clinical study showed that BP control in OSA patients is independent of both the antihypertensive regimen and the number of antihypertensive drugs. Additionally, our results highlight the lack of validity of self-reported hypertension and suggest that all patients suspected of OSA with undiagnosed hypertension and with a BMI and NC above 27 Kg/m2 and 39 cm should be screened for hypertension, through ABPM. The results attained in the rat model of HT related to CIH suggest that the blockade of the sympathetic nervous system together with the putative pleiotropic effects of carvedilol is not able to revert hypertension induced by CIH and point out that the pharmacokinetic changes induced by CIH on S/(R+S) ratio are not apparently responsible for the lack of efficacy of carvedilol in reversing this particular type of hypertension. Finally, the results here presented support the use of voluntary oral administration as a viable alternative to gavage for chronic administration of a fixed dose of AHDs.

Do hospitals react to random demand pressure by early discharges?

This project tries to assess whether hospitals react to random demand pressure by discharging patients earlier than expected. As a matter of fact, combining an unpredictable demand for medical services with limited and, to some extent, fixed medical resources, generates strong incentives to discharge patients earlier than expected when demand is high − increasing the risk of readmission and decreasing the benefit from treatment. This work was conducted as a way to determine whether those incentives actually affect discharging decisions. Analysis of Portuguese hospitals data shows that hospital utilization levels at the time of admission, prior to the admission and post admission do have a negative impact over the length of stay in hospital, although this impact is quantitatively irrelevant. More than that, larger utilization levels have a positive impact over the probability of being discharged at certain days of the week, indicating that an early discharges problem may exist.