Detection of purkinje images for automatic positioning of fixation target and interferometric measurements of anterior eye chamber

In cataract surgery, the eye’s natural lens is removed because it has gone opaque and doesn’t allow clear vision any longer. To maintain the eye’s optical power, a new artificial lens must be inserted. Called Intraocular Lens (IOL), it needs to be modelled in order to have the correct refractive power to substitute the natural lens. Calculating the refractive power of this substitution lens requires precise anterior eye chamber measurements. An interferometry equipment, the AC Master from Zeiss Meditec, AG, was in use for half a year to perform these measurements. A Low Coherence Interferometry (LCI) measurement beam is aligned with the eye’s optical axis, for precise measurements of anterior eye chamber distances. The eye follows a fixation target in order to make the visual axis align with the optical axis. Performance problems occurred, however, at this step. Therefore, there was a necessity to develop a new procedure that ensures better alignment between the eye’s visual and optical axes, allowing a more user friendly and versatile procedure, and eventually automatizing the whole process. With this instrument, the alignment between the eye’s optical and visual axes is detected when Purkinje reflections I and III are overlapped, as the eye follows a fixation target. In this project, image analysis is used to detect these Purkinje reflections’ positions, eventually automatically detecting when they overlap. Automatic detection of the third Purkinje reflection of an eye following a fixation target is possible with some restrictions. Each pair of detected third Purkinje reflections is used in automatically calculating an acceptable starting position for the fixation target, required for precise measurements of anterior eye chamber distances.

Low-power 6-bit 1-GS/s two-channel pipeline ADC with open-loop amplification using amplifiers with local-feedback

IEEE International Symposium on Circuits and Systems, pp. 2258 – 2261, Seattle, EUA

Digitally programmable delay-locked-loop with adaptive charge pump current for UWB radar system

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e Computadores

Modelling HIV/AIDS length of stay in Portugal

Tese apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Doutor em Estatística e Gestão de Informação pelo Instituto Superior de Estatística e Gestão de Informação da Universidade Nova de Lisboa

A simple closed-loop membrane process for the purification of active pharmaceutical ingredients

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Programas de cuidados integrados para pessoas com esquizofrenia ou perturbação esquizoafetiva : estudo sobre a exequibilidade, implementação e resultados de um programa de cuidados integrados para pessoas com esquizofrenia ou perturbação esquizoafectiva em Portugal

RESUMO: De acordo com o estado da arte, existem intervenções psicofarmacológicas, psicológicas e psicossocias, com evidência científica dos seus resultados, no tratamento de pessoas com esquizofrenia e perturbação esquizoafectiva. No entanto, muitos destes doentes, não procuram ajuda dos serviços de saúde mental, não recebem os referidos cuidados ou não são detectados nem seguidos por estes. Esta realidade levou ao desenvolvimento de programas integrados, intervenções e estudos mais específicos, nomeadamente para tentar ultrapassar os obstáculos na acessibilidade aos cuidados de saúde e na continuidade de seguimento destes doentes. No conjunto das dificuldades apuradas, as questões da exequibilidade (feasibility) e da implementação, têm tido particular relevo na literatura científica recente, bem como a melhor forma de vencer as respectivas barreiras e adaptar essas intervenções às varias realidades, culturas e recursos. Objectivos: Objectivos gerais:1) Avaliar a exequibilidade e a implementação inicial de um programa de cuidados integrados, para pessoas com esquizofrenia ou perturbação esquizoafectiva, no contexto clínico das equipas de saúde mental comunitárias de um departamento de psiquiatria do Serviço Nacional de Saúde, em Portugal, com os recursos materiais e humanos existentes; 2) Avaliar o impacto deste programa, nestes doentes e na respectiva prestação de cuidados de saúde mental. Metodologia. Elaborámos um programa de cuidados integrados (Programa Integrar) com base no modelo clínico de case management, com seguimento mantido e integrado. Cada doente passou a ter um terapeuta de referência, um plano individual de cuidados e manteve o seguimento com o seu psiquiatra assistente. Foram seleccionadas intervenções, nomeadamente, psicoeducativas, familiares, estratégias para lidar com os sintomas e a doença, prevenção de recaídas e intervenções para melhorar o funcionamento social e ocupacional. A estas intervenções foi sempre associado o tratamento psicofarmacológico. O estudo delineado incluiu dois componentes: avaliação da exequibilidade e implementação inicial do programa de cuidados integrados (componente A) e avaliação do impacto deste programa (componente B), através de um estudo de intervenção, prospectivo, naturalista, não aleatorizado e não ontrolado. A amostra do estudo resultou das sucessivas referenciações, para o Programa Integrar, de pessoas com os diagnósticos de esquizofrenia ou perturbação esquizoafectiva, seguidas nas cinco equipas de saúde mental comunitárias do Departamento de Psiquiatria do Centro Hospitalar de Lisboa Ocidental, com uma área assistencial correspondente a uma população de, aproximadamente, 400 000 pessoas. Definimos etapas, estratégias, parâmetros e indicadores para o estudo da exequibilidade do programa. Efectuámos a monitorização e a avaliação de tarefas, procedimentos e intervenções recomendadas aos terapeutas de referência. Realizámos duas avaliações, uma no início do programa e outra após um ano de intervenção. Foram avaliadas as seguintes dimensões (com indicação do acrónimo do instrumento de avaliação utilizado entre parêntesis): psicopatologia (BPRS), depressão (MADRS), necessidades (CAN), incapacidade (DAS), actividade social e ocupacional (SOFAS), atitude em relação à medicação (DAI), insight (SAI), qualidade de vida (WHOQOL-S) e satisfação (POCS). Resultados: Dos 146 doentes que foram incluídos no estudo, 97 (66%) eram do sexo masculino e 49 (34%) do sexo feminino, com uma idade média de 36 anos. Destes oentes,116 (79,4%)tinham o diagnóstico (ICD10) de esquizofrenia e 30 (20,6%) de perturbação esquizoafectiva. Os restantes dados sociodemográficos eram típicos de populações afins em serviços de saúde mental nacionais. Do total de doentes (146) que iniciaram o estudo, 26 (18%) abandonaram o seguimento neste programa. Para o componente A da investigação (estudo de exequibilidade) salientamos: exerceram funções a totalidade (15) dos terapeutas de referência que receberam formação, 76 % efectuaram o número mínimo recomendado de sessões / ano por doente (≥18), 44,9 fizeram o número mínimo de sessões familiares pretendido (≥ 3). Nas intervenções mais específicas foram atingidos os objectivos em mais de 75% dos doentes, à excepção das intervenções domiciliárias (19,4%), prevenção do abuso de substâncias (45,4%) e do risco de suicídio (34,3%). O plano individual de cuidados foi realizado em 98 % dos doentes e em 38,9 % dos casos ocorreu a participação da família. Neste plano, a média de objectivos definidos foi de 5 e a média de objectivos atingidos correspondeu a 3 (p= 0,001). Na primeira avaliação, estavam a frequentar estruturas de reabilitação psicossocial 42 doentes (28,8%) e,12 meses após, esse número passou para 80 (74,1%).Também aumentou o número de doentes com actividade profissional a tempo completo, de 8 (7,4%) para 18 (16,7%). No componente B do estudo (avaliação do impacto do programa), em termos de psicopatologia, e para as pontuações médias globais do BPRS, ocorreu uma diminuição entre a primeira e a segunda avaliação (p=0,001), tal como nas subescalas: sintomas positivos (p=0,003), sintomas negativos (p=0,002), sintomas de mania (p=0,002) e sintomas de depressão/ansiedade (p=0,001). Na avaliação da depressão (p= 0,001) e da incapacidade (p=0,003), as diferenças foram significativas e favoráveis. O mesmo não sucedeu na atitude em relação à medicação (p=0,690) nem na escala de avaliação do insight (p=0,079). Em relação ao funcionamento social e ocupacional, qualidade de vida e satisfação dos doentes, ocorreu uma melhoria significativa da primeira para a segunda avaliação As necessidades sem resposta mais frequentes, na primeira avaliação, corresponderam aos itens: actividades diárias, contactos sociais, relações íntimas, relacionamento sexual, benefícios sociais, sintomas psicóticos, sofrimento psicológico, informação sobre a doença / tratamento e gestão/problemas de dinheiro. Para todos estes últimos nove itens, verificou-se uma diferença estatisticamente significativa, entre a primeira e a segunda avaliação, com diminuição destas necessidades, excepto nas relações íntimas, relacionamento sexual e nos problemas de dinheiro. Na distribuição dos três estados de necessidades, para todos os itens, diminuíram as necessidades sem resposta e as necessidades com resposta parcial e aumentaram as situações em que deixaram de se verificar necessidades relevantes. Dos resultados obtidos para outros indicadores clínicos e de utilização dos cuidados, será importante referir que na comparação do ano anterior com o ano em que decorreu o programa, o número de doentes da amostra internados diminuiu 64,1%, bem como a média do número de internamentos (p=0,001). Em relação à duração dos internamentos, no ano anterior ao programa, os 39 doentes internados, tiveram um total de dias de internamento de 1522, sendo que, no ano do programa, para os 14 doentes internados, o total foi de 523 dias. Em termos absolutos, ocorreu uma redução de 999 dias (menos 65,6% dias). Também se verificou uma diminuição de 45,6 % de recaídas (p=0,001).Discussão e conclusões A exequibilidade do programa de cuidados integrados permitiu a aplicação do modelo clínico de case management, com seguimento mantido e integrado, através do qual cada doente passou a ter um terapeuta de referência assim como, em 98% casos, um plano individual de cuidados. As famílias continuaram a ser o principal suporte para os doentes, mas surgiram dificuldades quando se pretendeu uma participação mais activa destas no tratamento.A diminuição do número e da duração dos internamentos constituíram importantes resultados com implicações não só em termos clínicos mas também económicos. Os valores obtidos, para as diferentes variáveis, também sugerem o impacto favorável do Programa Integrar a nível da psicopatologia, das necessidades, da incapacidade, do funcionamento social e ocupacional, da qualidade de vida e da satisfação dos doentes. O mesmo não sucedeu para o insight e para a mudança de atitudes dos doentes em relação à medicação, resultados que devem ser igualmente considerados em futuros reajustamentos deste programa ou no desenvolvimento de novos programas. Como principais conclusões podemos referir que: 1) Foi possível a exequibilidade de um programa de cuidados integrados inovador e a implementação inicial desse programa, para doentes com esquizofrenia ou perturbação esquizoafectiva, com os recursos humanos e materiais existentes, no contexto clínico das equipas de saúde mental comunitárias, de um departamento de psiquiatria e saúde mental, em Portugal; 2) Na avaliação do impacto do programa, os resultados obtidos indiciam potencialidades de aplicação, deste programa de cuidados integrados, com vista à melhoria clínica e psicossocial destes doentes. Devem ser realizados estudos de replicação, ou complementares à presente investigação, no entanto, os dados obtidos são encorajadores para o desenvolvimento de programas similares, a nível nacional e internacional, que possam beneficiar um grupo mais alargado de doentes.------------ABSTRACT: Although there are psychological and psychosocial interventions well supported by scientific evidence, which show benefit when combined with psychopharmacological treatments, we know that a significant number of people with schizophrenia or schizoaffective disorders, do not seek help from mental health services, do not receive the care mentioned and are not detected or followed-up by them. This reality led to the development of integrated programs, interventions and more specific studies, to try to overcome the obstacles in the accessibility to the health services and on the follow-up of these patients. Amongst the barriers identified, feasibility and implementation of those programs have been of special relevance in recent scientific literature, as well as the best way to overcome such difficulties and adapt the interventions to the various realities, cultures and resources. Objectives: General objectives were defined: 1) Assessment of the feasibility and initial implementation of an integrated care program, for people with schizophrenia or schizoaffective disorder, in the clinical setting of community mental health teams, in a psychiatric department from the national health service in Portugal; 2) Impact evaluation of the integrated care program, for these patients and their mental health care delivery. Methods: We drew up an integrated care program (Program Integrar) based on the clinical case management model, with continuous and integrated follow-up. Each patient got one case manager, an individual care plan and kept the same psychiatrist. Were selected the appropriated interventions, namely: psycho-educative, family-based interventions, strategies for dealing with the symptoms and the disorder, relapse prevention and interventions to improve social and occupational functioning. These interventions were always associated with psychopharmacological treatment. The investigation was outline with two parts: assessment of the feasibility and initial implementation of the Program Integrar (part A of the study) and impact evaluation of the program (part B of the study). We designed a naturalistic, prospective, intervention study, non-randomized and without control group. Our chosen sample was made with successive referrals of patients with the diagnosis of schizophrenia or schizoaffective disorder, followedup in one of the five community mental health teams of the Psychiatric Department of Centro Hospitalar Lisboa Ocidental, with a catchment area for a population of about 400 000 people. Different stages, strategies, criteria and indicators for studying the feasibility of the program and its implementation were set and the tasks, procedures and recommended interventions of the case managers were monitored and evaluated. We did two assessments with an interval of one year and we evaluated the following dimensions (the acronym of the assessment instrument used in brackets): psychopathology (BPRS), depression (MADRS), needs (CAN), disability (DAS), social and occupational functioning (SOFAS), attitude toward medication (DAI), insight (SAI), quality of life (WHOQOL-S) and satisfaction (POCS). Results: Of the 146 patients who started the study, 97 (66%) were male and 49 (34%) females with a mean age of 36 years. Of these, 116 (79,4%) were diagnosed (ICD10) with schizophrenia and 30 (20,6%) with schizoaffective disorder. The other socio-demographic data were typical of populations within Portuguese mental health services. Of all patients (146), who started the program, 26 (18%) of patients left the program (program dropout rate). Of the regarding part A of the study, which focused on feasibility, the following is of note: all professionals who had been trained for this purpose (15) acted as case manager, 76% did the recommended minimum number of sessions / year per patient (≥18) and 44,9% did the minimum number of family sessions desired (≥ 3). For the more specific interventions the parameters set out were met for more than 75% of patients, with the exception of domiciliar interventions (19.4%), prevention of substance abuse (45.4%) and suicide risk prevention(34.3%). The individual care plan was done for 98% of patients and in 38,9% of cases this involved family participation. For this plan the mean objectives defined were 5 and in average was achieved 3 (p=0,001). On the first assessment, 42 patients (28.8%) were attending psychosocial rehabilitation structures and 12 months later that number rose up to 80 (74,1%). Regarding their employment status, in the first assessment 8 (7,4%) were in full time employment and in the second evaluation the number rise to 18 (16,7%). For part B of the study (impact program evaluation), in terms of psychopathology, global mean scores for the BPRS, decreased (p=0,001), as did the four sub scales: positive symptoms (p=0,003); negative symptoms (p=0,002); manic symptoms (p=0,002) and symptoms of depression/anxiety (p=0,001). Both in the evaluation of depression (p=0,001), as in the assessment of disability (p=0,003), the differences were significant. However, this was not the case with attitudes towards medication (p=0,690) and with insight evaluation (p=0,079). In relation to social and occupational functioning, quality of life and patient satisfaction there was a statistically significant improvement from the first to the second assessment. The most commonly unmet needs in the first assessment were daily activities, social contacts, intimate relationships, sexual relations, social benefits, psychotic symptoms,psychological distress, information about the disorder / treatment and money problems money management. Of these, in the second assessment, all of those nine unmet needs showed significant improvement, excepted intimate relationships, sexual relations and Money problems / money management. In the distribution of the three states of needs for all items, it happened a decreased in unmet needs and partially met needs and increased in the situations where relevant needs were no longer found. For other clinical indicators it is important to note, when we compared the year prior to this program and the year after, there were fewer hospitalizations (reduction of 64,1% of admissions) and in the mean number of admissions (p=0,001). Regarding the length of hospitalization in the year prior to the program, the 39 patients admitted had a total of 1522 hospital days, and in the year of the program for the 14 hospitalized patients, the total was 523 days. In absolute terms, there was a reduction of 999 days (65,6%). There was also a 45,6% reduction of relapses (p = 0,001). Discussion and Conclusions: The feasibility of the integrated care program allowed the application of the clinical case management model, with continuous follow-up. Each patient got a case manager and in 98% of the cases they also got an individual plan of care. Families continued to be the main support for patients but, difficulties occurred when it was claimed a more active participation. The decrease in the number and duration of admissions were important findings with implications not only in clinical terms but also in economic field. The achieved results for the different variables can also indicate the favorable impact of this program, at the level of psychopathology, needs, disability, social and occupationa functioning, quality of life and patient satisfaction. The same did not happen for the evaluation of insight and in the changes of attitudes towards medication. These data should also be considered for future readjustments of this program and for the developing of new programs.Finally, the two-overview conclusions are: 1) It was possible the feasibility of an integrated care program and initial implementation of this innovative program, for patients with schizophrenia or schizoaffective disorder, with the human and material resources available in the clinical context of the community mental health teams, in a psychiatry and mental health department of the national health service in Portugal; 2) In assessing the impact of the program, the results suggest potential application of this integrated care program, to improve clinical state and psychosocial variables for these patients. There should be done studies to replicate these results, however the results obtained are promising for the development of similar programs at nationally and internationally level, that could benefit a wider group of patients.

Microvascularização arterial da cóclea

RESUMO: Na descrição deste estudo foi utilizada a terminologia anatómica da Sociedade Brasileira de Anatomia adaptada ao português por J. A. Esperança-Pina de acordo com o tratado Anatomia Humana da Relação. Os actuais estudos sobre hipoacusia sensorioneural implicam um grupo crescente de situações, em que a lesão se situa ao nível da microvascularização coclear, daí que o conhecimento exacto da angiomorfologia normal se torne essencial na fase actual do conhecimento. A autora tem vindo a estudar, desde 1986, a angiomorfologia do ouvido Interno no modelo experimental, o Cobaio, utilizando várias técnicas microvasculares. sendo dado enfâse particular neste estudo à técnica de microscopia electrónica de varrimento em moldes vasculares. Os animais usados no presente estudo pertencem à espécie cavia porcellus, cobaio, por serem considerados na comunidade cientifica internacional como o melhor modelo experimental para estudo do ouvido interno, pelo facto de a morfologia coclear ser muito semelhante à do Homem e por isso ser um modelo fiável para cirurgia experimental e microdissecção. Este estudo foi realizado em 100 cobaios, cavia porcellus, de ambos os sexos com peso médio de 450g. A vascularização do ouvido interno, no cobaio como no homem, faz-se através dos ramos de divisão da artéria auditiva interna ou labiríntica. A artéria labiríntica origina-se como ramo colateral da artéria cerebelosa ântero-inferior a qual tem origem na artéria basilar ou na artéria vertebral. Embora no homem a artéria auditiva interna possa também destacar-se da artéria basilar e até da artéria vertebral, no cobaio em todos os casos estudados a sua origem verificou-se sempre na artéria cerebelosa ântero-inferior. A artéria labiríntica, ao passar abaixo do meato auditivo interno, divide-se na artéria vestibular anterior e na artéria coclear comum.A artéria vestibular anterior dirige-se para o nervo vestibular, emite vasa nervorum para este nervo e vasculariza o utrículo e os canais semicirculares. A artéria coclear comum origina dois ramos principais, a artéria vestíbulo‑coclear ou vestibular posterior no cobaio, a qual se destaca junto à espira basal da cóclea e a artéria coclear, como ramo terminal, que passa a denominar-se de artéria modiolar ou espiralada, após entrar no modíolo. A artéria modiolar ascende no modíolo promovendo através dos seus ramos colaterais e dos seus ramos terminais a microvascularização coclear, numa vascularização de órgão de tipo terminal. Ao longo do seu trajecto verificou‑se de modo constante uma redução gradual de calibre em cada uma das espiras, por emissão de ramos colaterais, sendo que o calibre da artéria na base da cóclea apresenta um valor que diminui gradualmente até ao ápice. A artéria modiolar origina em todo o seu trajecto ramos colaterais, cujo número diminui em valor absoluto da base para o ápice: Arteríolas radiárias internas, arteríolas de trajecto flexuoso que caminham junto às estruturas sensorioneurais da parede interna da cóclea, junto ao lábio timpânico da lâmina espiral óssea e na parede do próprio modíolo, que se relacionam intimamente com este. As arteríolas radiárias internas originam‑se no flanco da artéria modiolar espiralada. Contam‑se dez a doze em cada espira, extraordinariamente flexuosas desde a sua origem. As arteríolas radiárias internas originam como ramos colaterais, vários grupos de arteríolas de menor calibre, que vascularizam distintas regiões da parede interna da cóclea, as arteríolas do gânglio espiral, a rede espiral interna, as arteríolas de origem dos glomérulos de Schwalbe e a arteríola da lâmina basilar. As arteríolas radiárias externas importantes ramos colaterais da artéria modiolar espiralada promovem a vascularização de importantes estruturas da parede externa. Ao atingir o limite externo do ligamento espiral, as arteríolas radiárias externas dividem‑se em vários ramos arteriolares de menor calibre, ao longo da convexidade do limite externo do ligamento espiral, originando a rede capilar pós-estriada que ocupa a porção lateral do ligamento espiral e a rede capilar ad‑ -estriada, na sua porção mais medial em íntima relação com a estria vascular. A espira basal da cóclea apresenta grande riqueza de vascularização, com características particulares apenas a esta espira, a qual é metabolicamente a mais exigente. A arteríola da janela da cóclea aborda a janela da cóclea pela sua convexidade e divide-se numa rica rede vascular da qual emergem arteríolas pré-capilares que se ramificam em capilares, os quais se dirigem em profundidade penetrando a rampa timpânica da cóclea ao nível da espira basal. Importou neste estudo verificar quais as semelhanças em termos de calibre de estruturas análogas, na parede interna e na parede externa da cóclea, com particular incidência na rede capilar. Do estudo estatístico realizado com testes paramétricos de Tamahane e não paramétricos de Mann-Whitney, verifica-se que comparando todas as estruturas consideradas estas têm calibres diferentes, com excepção dos capilares da estria vascular e do ligamento espiral, pertencentes à parede externa da cóclea que têm calibres iguais aos capilares da rede espiral interna e aos capilares da parede interna da cóclea, dependentes das arteríolas da rede espiral interna. As redes capilares dependentes das arteríolas radiárias internas que vascularizam as estruturas sensorioneurais junto á parede interna do modiolo são em tudo semelhantes em termos de calibre às redes capilares da parede externa da cóclea, incluindo os capilares da estria vascular. Esta particularidade traduz num órgão com vascularização de tipo terminal,um mecanismo de controlo do fluxo sanguíneo coclear tão importante na parede interna como na parede externa da cóclea. ------------ ABSTRACT:Current studies on sensorineural hearing loss, imply a growing group of situations in which the lesion is located at the level of the cochlear microvasculature, hence the exact knowledge of normal angiomorfology becomes essential in current state of knowledge. The author has been studying since 1986, the angiomorfology of inner on the experimental model, the guinea pig, using various microvascular techniques being given particular emphasis in this study to the results of the technique of scanning electron microscopy on corrosion casts. The animals used in this study belong to the species cavia porcellus, guinea pig, to be considered in the international scientific community as the best experimental model for the study of the inner ear, the cochlear morphology is very similar to human and therefore a reliable model for experimental surgery and microdissection. This study was performed in 100 guinea pigs of both sexes with average weight of 450g. There shall be a brief description of embryology, anatomy and cochlear physiology in the light of developmental biology, regarding also the spatial location of the cochlea and the determinism of morphogenetic fields in their development and function. The cochlear transduction mechanism converts the sound wave in stimuli sound and so afferent auditory nerve fibres and deafness are closely related to the cochlear microvasculature. Cochlear ischemia is accompanied by immediate hearing loss. The different type of cochlear injury that leads to sensorineural deafness is well studied in presbycusis where an objective link with the audiometric pattern as been established. The sensory type of deafness, is closely related to the degeneracy of the organ of Corti and damage to the outer hair cells at the basal turn of the cochlea. Keeping in mind cochlear tonotopy with location of high frequency sounds at the level of the base of the cochlea, it explains the audiometric pattern with loss in high frequencies. The neural type of deafness, is characterized by neuronal loss with loss of descendant important neuronal afferents, with audiometric translation on a gradually curve with important loss of auditory discrimination. The metabolic type of deafness results in atrophy of the vascular stria, with consequent change in the potential of the endolymph by decreasing the vascular stria cells and changes in K + recycling mechanism. There is also a change in the morphology of the spiral ligament and the audiometric patern as a flattened curve with loss at all frequencies. Bearing in mind cochlear tonotopy and being characterized all types of sensorineural deafness, we may inquire to what extent the cochlear microvasculature, considering not only the cochlea as a whole but different regions of the inner wall and the outer wall of the cochlea, contributes to deafness. We analysed the entire cochlear morphology on scanning electron microscopy with particular emphasis on bone and membranous cochlea. The inner wall of the cochlea and intramodiolar structures such as the spiral ganglion, the morphology of its cell bodies and their axons are analyzed. The morphology of Corti’s organ is described in detail, with description and large detail of the inner and outer hair cells. Is then presented the study of the microvasculature itself. The spiral modiolar artery is observed with the diaphanization technique and the technique of scanning electron microscopy on corrosion vascular casts. After emergence of collateral branches of the greatest importance, the radiating internal and external arterioles, the modiolar artery gives rise to its terminal branches, the arterioles of the cochear apex. Arterial vasa vasorum and vasa nervorum are displayed with a great detail, which was not yet described in such detail in previous microvascular studies. The arterial radiating arterioles originate in the flank of the spiral modiolar artery in number of ten to twelve in each loop, and they vascularize through their branches the inner wall cochlear sensorineural structures located in the modiolus as the spiral ganglion and structures near the organ of Corti. Their caliber is above 20 μm on the basal turn and in the second loop it decreases to values between 12 and 20 μm, decreasing progressively to the apex of the cochlea.They arise near the modiolus or on their way in the spiral lamina forming vascular loops, and divide without presenting vascular constrictions in their divisions, originating new vascular loops of lower caliber. Internal ratiating arterioles originate as collateral branches several groups of smaller caliber arterioles, which vascularize distinct regions of the inner wall of the cochlea namely, the arterioles of the spiral ganglion, the internal spiral network, the arterioles of origin of the glomeruli of Schwalbe and the arterioles of the basilar membrane. The glomeruli of Schwalbe play an important functional role as relay-stations, in hemodynamic terms, to control the cochlear microvasculature. External radiating arterioles have their origin in the spiral modiolar artery, they are directed towards the outer wall of the cochlea and run through the roof of the scala vestibuli. Above the insertion of Reissner’s membrane on the external wall the external radiating arterioles originate the spiral ligament arterioles, which vascularize the spiral ligament, they divide into several arteriolar branches of smaller caliber, along the convexity of the outer edge of the spiral ligament. The connective tissue of the spiral ligament forms a mesh with supporting function of the highly specialized epithelium, where pericytes were identifiable. Next to its base there is the microvascular network of stria vascularis. The adstriated vascular network which is divided into a capillary network, the capillary network of stria vascularis. The stria vascularis, the only vascularized epithelium of the human body, plays an important role, forming an haemato-labyrintine barrier to assure labyrinthine endocochlear potential and transport of ions, essential for the mechanism of transduction of external hair cells. The cochlear basal turn has a special feature on its external wall, the region of the windows, the round windows giving access to scala tympani and the oval window thatleads into scala vestibuli, and so it is metabolic demanding. For their role in cochlear tonotopy the sensorineural structures and those of the external wall of the cochlea, are particularly vulnerable to hypoxia. Although the complementarity of all the techniques was important for three- -dimensional reconstruction of the microvasculature of the cochlea, the scanning electron microscopy technique, especially when we used the system Semafore was fundamental to perform precise morphometric mesures regarding all vascular structures.Regarding the capillaries of the inner and outer wall of the cochlea networks this technique allowed their characterization in morphometric terms. To conclude the capillaries of the inner wall and of the external wall of the cochlea have similar size. So although located at different cochlear regions, with a different functional role, in cochlear physiology these networks consist of capillaries of similar caliber. It seems to translate a cochlear blood flow control mechanism that is so important in the inner wall as in and the external wall of the cochlea to provide for in inner ear homeosthasia.

Analysis of outcome and cancer stem cells status in patients with resectable pancreatic adenocarcinoma

RESUMO: Actualmente, a única possibilidade de cura para doentes com adenocarcinoma do pâncreas (PDAC) é a ressecção cirúrgica, no início deste estudo, perguntamo-nos se os predictores clínico-patológicos clássicos de prognostico poderiam ser validados em uma grande cohort de doentes com cancro do pâncreas ressecável e se outros predictores clínicos poderiam ter um papel na decisão de que doentes beneficiariam de ressecção cirúrgica. No capítulo 2, observamos que até 30% dos doentes morrem no primeiro ano após a ressecção cirúrgica, pelo que o nosso objectivo foi determinar factores pré-operatórios que se correlacionam com mortalidade precoce após ressecação cirúrgica com recurso a um instrumento estatisticamente validado, o Charlson-Age Comorbidity Index (CACI), determinamos que um CACI score superior a 4 foi preditivo de internamentos prolongados (p <0,001), complicações pós-operatórias (p = 0,042), e mortalidade em 1 ano pós- ressecção cirúrgica (p <0,001). Um CACI superior a 6 triplicou a mortalidade no primeiro ano pós-cirurgia e estes doentes têm menos de 50% de probabilidade de estarem vivos um ano após a cirurgia. No capítulo 3, o nosso objectivo foi identificar uma proteína de superfície que se correlacionasse estatisticamente com o prognostico de doentes com adenocarcinoma do pâncreas e permitisse a distinção de subgrupos de doentes de acordo com as suas diferenças moleculares, perguntamo-nos ainda se essa proteína poderia ser um marcador de células-estaminais. No nosso trabalho anterior observamos que as células tumorais na circulação sanguínea apresentavam genes com características bifenotípica epitelial e mesenquimal, enriquecimento para genes de células estaminais (ALDH1A1 / ALDH1A2 e KLF4), e uma super-expressão de genes da matriz extracelular (colagénios, SPARC, e DCN) normalmente identificados no estroma de PDAC. Após a avaliação dos tumores primários com RNA-ISH, muitos dos genes identificados, foram encontrados co-localizando em uma sub-população de células na região basal dos ductos pancreáticos malignos. Além disso, observamos que estas células expressam o marcador SV2A neuroendócrino, e o marcador de células estaminais ALDH1A1/2. Em comparação com tumores negativos para SV2, os doentes com tumores SV2 positivos apresentaram níveis mais baixos de CA 19-9 (69% vs. 52%, p = 0,012), tumores maiores (> 4 cm, 23% vs. 10%, p = 0,0430), menor invasão de gânglios linfáticos (69% vs. 86%, p = 0,005) e tumores mais diferenciados (69% vs. 57%, p = 0,047). A presença de SV2A foi associada com uma sobrevida livre de doença mais longa (HR: 0,49 p = 0,009) bem como melhor sobrevida global (HR: 0,54 p = 0,018). Em conjunto, esta informação aponta para dois subtipos diferentes de adenocarcinoma do pâncreas, e estes subtipos co-relacionam estatisticamente com o prognostico de doentes, sendo este subgrupo definido pela presença do clone celular SV2A / ALDH1A1/2 positivo com características neuroendócrinas. No Capítulo 4, a expressão de SV2A no cancro do pâncreas foi validado em linhas celulares primárias. Demonstramos a heterogeneidade do adenocarcinoma do pâncreas de acordo com características clonais neuroendócrinas. Ao comparar as linhas celulares expressando SV2 com linhas celulares negativas, verificamos que as linhas celulares SV2+ eram mais diferenciadas, diferindo de linhas celulares SV2 negativas no que respeita a mutação KRAS, proliferação e a resposta à quimioterapia. No capítulo 5, perguntamo-nos se o clone celular SV2 positivo poderia explicar a resistência a quimioterapia observada em doentes. Observamos um aumento absoluto de clones celulares expressando SV2A, em múltiplas linhas de evidência - doentes, linhas de células primárias e xenotransplantes. Embora, tenhamos sido capazes de demonstrar que o adenocarcinoma do pâncreas é uma doença heterogénea, consideramos que a caracterização genética destes clones celulares expressando SV2A é de elevada importância. Pretendemos colmatar esta limitação com as seguintes estratégias: Após o tratamento com quimioterapia neoadjuvante na nossa coorte, realizamos microdissecação a laser das amostras primarias em parafina, de forma a analisar mutações genéticas observadas no adenocarcinoma pancreático; em segundo lugar, pretendemos determinar consequências de knockdown da expressão de SV2A em nossas linhas celulares seguindo-se o tratamento com gemicitabina para determinação do papel funcional de SV2A; finalmente, uma vez que os nossos esforços anteriores com um promotor - repórter e SmartFlare ™ falharam, o próximo passo será realizar RNA-ISH PrimeFlow™ seguido de FACS e RNA-seq para caracterização deste clone celular. Em conjunto, conseguimos provar com várias linhas de evidência, que o adenocarcinoma pancreático é uma doença heterogénea, definido por um clone de células que expressam SV2A, com características neuroendócrinas. A presença deste clone no tecido de doentes correlaciona-se estatisticamente com o prognostico da doença, incluindo sobrevida livre de doença e sobrevida global. Juntamente com padrões de proliferação e co-expressão de ALDH1A1/2, este clone parece apresentar um comportamento de células estaminais e está associado a resistência a quimioterapia, uma vez que a sua expressão aumenta após agressão química, quer em doentes, quer em linhas de células primárias.----------------------------- ABSTRACT: Currently, the only chance of cure for patients with pancreatic adenocarcinoma is surgical resection, at the beginning of my thesis studies, we asked if the classical clinicopathologic predictors of outcome could be validated in a large cohort of patients with early stage pancreatic cancer and if other clinical predictors could have a role on deciding which patients would benefit from surgery. In chapter 2, we found that up to 30% of patients die within the first year after curative intent surgery for pancreatic adenocarcinoma. We aimed at determining pre-operative factors that would correlate with early mortality following resection for pancreatic cancer using a statistically validated tool, the Charlson-Age Comorbidity Index (CACI). We found that a CACI score greater than 4 was predictive of increased length of stay (p<0.001), post-operative complications (p=0.042), and mortality within 1-year of pancreatic resection (p<0.001). A CACI score of 6 or greater increased 3-fold the odds of death within the first year. Patients with a high CACI score have less than 50% likelihood of being alive 1 year after surgery. In chapter 3 we aimed at identifying a surface protein that correlates with patient’s outcome and distinguishes sub-groups of patients according to their molecular differences and if this protein could be a cancer stem cell marker. The most abundant class of circulating tumor cells identified in our previous work was found to have biphenotypic features of epithelial to mesenchymal transition, enrichment for stem-cell associated genes (ALDH1A1/ALDH1A2 and KLF4), and an overexpression of extracellular matrix genes (Collagens, SPARC, and DCN) normally found in the stromal microenvironment of PDAC primary tumors. Upon evaluation of matched primary tumors with RNA-ISH, many of the genes identified were found to co-localize in a sub-population of cells at the basal region of malignant pancreatic ducts. In addition, these cells expressed the neuroendocrine marker SV2A, and the stem cell marker ALDH1A1/2. Compared to SV2 negative tumors, patients with SV2 positive tumors were more likely to present with lower CA 19-9 (69% vs. 52%, p = 0.012), bigger tumors (size > 4 cm, 23% vs. 10%, p= 0.0430), less nodal involvement (69% vs. 86%, p = 0.005) and lower histologic grade (69% vs. 57%, p = 0.047). The presence of SV2A expressing cells was associated with an improved disease free survival (HR: 0.49 p=0.009) and overall survival (HR: 0.54 p=0.018) and correlated linearly with ALDH1A2. Together, this information points to two different sub-types of pancreatic adenocarcinoma, and these sub-types correlated with patients’ outcome and were defined by the presence of a SV2A/ ALDH1A1/2 expressing clone with neuroendocrine features. In Chapter 4, SV2A expression in cancer was validated in primary cell lines. We were able to demonstrate pancreatic adenocarcinoma heterogeneity according to neuroendocrine clonal features. When comparing SV2 expressing cell lines with SV2 negative cell lines, we found that SV2+ cell lines were more differentiated and differ from SV2 negative cell lines regarding KRAS mutation, proliferation and response to chemotherapy. In Chapter 5 we aimed at determining if this SV2 positive clone could explain chemoresistance observed in patients. We found an absolute increase in SV2A expressing cells, with multiple lines of evidence, in patients, primary cell lines and xenografts. Although, we have been able to show evidence that pancreatic adenocarcinoma is a heterogeneous disease, our findings warrant further investigation. To further characterize SV2A expressing clones after treatment with neoadjuvant chemotherapy in our cohort, we have performed laser capture microdissection of the paraffin embedded tissue in this study and will analyze the tissue for known genetic mutations in pancreatic adenocarcinoma; secondly, we want to know what will happen after knocking down SV2A expression in our cell lines followed by treatment with gemcitabine to determine if SV2A is functionally important; finally, since our previous efforts with a promoter – reporter and SmartFlare™ have failed, we will utilize a novel PrimeFlow™ RNA-ISH assay followed by FACS and RNA sequencing to further characterize this cellular clone. Overall our data proves, with multiple lines of evidence, that pancreatic adenocarcinoma is a heterogeneous disease, defined by a clone of SV2A expressing cells, with neuroendocrine features. The presence of this clone in patients’ tissue correlates with patient’s disease free survival and overall survival. Together with patterns of proliferation and ALDH1A1/2 co-expression, this clone seems to present a stem-cell-like behavior and is associated with chemoresistance, since it increases after chemotherapy, both in patients and primary cell lines.

The role of arl13b in cilia length regulation and in zebrafish development

RESUMO: Arl13b é uma importante proteína ciliar, presente em cílios primários e cílios móveis. Ratinhos mutantes para Arl13b têm comprimento dos cílios reduzido e defeitos nos B-túbulos dos cílios. Como consequência destes fenótipos, deficiências na Arl13b originam, em modelos animais, várias doenças congénitas, incluindo problemas no estabelecimento do eixo esquerda-direita, malformações cerebrais e deformações corporais. Nos seres humanos, deficiências na Arl13b levam a uma doença crónica congénita chamada Síndrome de Joubert. Por outro lado, a sobreexpressão de Arl13b origina cílios mais longos, no entanto existe uma ausência da caracterização dos fenótipos celulares e durante o desenvolvimento embrionário. Neste trabalho, quisemos explorar o efeito da sobre-expressão de Arl13b em embriões de peixezebra. Descobrimos que, ao nível ciliar, a sobre-expressão de Arl13b nas células aumenta o comprimento ciliar em cílios primários e móveis, no entanto, a esses cílios falta adequada acetilação da alfa-tubulina no citoesqueleto feito por microtúbulos. Os nossos resultados mostraram que esse efeito é específico de Arl13b sobre-expressão e quando se manipularam as enzimas responsáveis pela acetilação (Mec17) e pela de-acetilação (HDAC6) encontrámos uma sinergia potencial com ambas. Testámos ainda, que o aumento no comprimento ciliar não estava causalmente relacionado com a falta de acetilação, ou seja, os cílios com menos acetilação não eram necessariamente os mais longos. Também mostrámos que a sobre-expressão de Arl13b é capaz de restaurar o comprimento dos cílios em mutantes com cílios curtos e como isso pode ser explorado para um futuro potencial papel terapêutico para Arl13b. Em seguida, foi avaliado o impacto do aumento da quantidade de Arl13b no desenvolvimento embrionário do peixe-zebra. Observou-se que a sobre-expressão de Arl13b apresentava fenótipos muito fracos, quando comparados com a perda de função dos mutantes de Arl13b. Focados no inesperado fenótipo leve no estabelecimento do eixo esquerda-direita abordámos a questão através do estabelecimento de uma colaboração com matemáticos, descobrimos que os cílios mais longos que potencialmente têm a capacidade de movimentar mais fluido são atenuados por amplitudes de batimento menores, e, como resultado, estes longos cílios não prejudicam o movimento do fluido e consequentemente não afetam o estabelecimento dos padrões de esquerda-direita. Sugerimos assim que a Arl13b é um regulador chave, do comprimento ciliar. Descobrimos uma nova interação com as enzimas de acetilação/de-acetilação e levantamos novas hipóteses quanto aos mecanismos moleculares da função da Arl13b. Propomos um novo modelo para o mecanismo molecular da Arl13b na regulação do comprimento dos cílios onde podemos integrar os nossos resultados com os relatados na literatura. Este trabalho adiciona mais conhecimento para o mecanismo de ação da Arl13b e, portanto, fornece uma importante contribuição para o campo da investigação em cílios.---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ABSTRACT: Arl13b is an important ciliary protein, present in primary and motile cilia. arl13b-/- mouse mutants have reduced cilia length and cilia B-tubule defects. As a consequence of these phenotypes, Arl13b loss of function animal models suffer from several congenital disorders including left-right problems, brain malformations and body deformations. In humans Arl13b depletion leads to a congenital chronic disease called Joubert Syndrome. On the other hand, overexpressing Arl13b leads to longer cilia but the characterization of the cellular and developmental phenotypes was missing. In this work we explore the effect of Arl13b overexpression in zebrafish embryos. We found that, at the ciliary level, Arl13b overexpression from 1 cell stage produces longer primary and motile cilia, but these cilia lack proper alpha tubulin acetylation of their microtubule cytoskeleton. Our results showed that this effect is specific from Arl13b overexpression and when we manipulated the enzymes responsible for acetylation, Mec17, and de-acetylation, HDAC6, we found a potential synergy of both mec17 knockdown and HDAC6 activity with Arl13b overexpression. We tested that the ciliary increase in length was not causally related to the lack of acetylation, meaning the more de-acetylated cilia were not necessarily the longer ones. We also showed that Arl13b overexpression is able to restore cilia length in short cilia mutants and how that may be explored to a potential future therapeutic role for Arl13b. Next, we evaluated the impact of increasing the amount of Arl13b in zebrafish embryonic development. We observed that Arl13b overexpression presented very mild phenotypes when compared to the loss of function mutants. We focused on the unexpected left-right mild phenotype and by establishing a mathematical modeling collaboration, we found out that the longer cilia generated force was attenuated by smaller beating amplitudes, and as a result, these long cilia were not impairing the cilia generated flow and the establishment of left-right patterning. We suggest that Arl13b is one key cilia length regulator. We disclosed a novel interaction with the acetylation / de-acetylation enzymes and raised new hypothesis as to the mechanisms of Arl13b function. We propose a new model for the Arl13b molecular mechanism of cilia length regulation where we integrate our findings with those reported in the literature. This work adds more knowledge to the Arl13b mechanism of action and therefore provides an important contribution to the cilia research field.