Advanced image processing techniques for detection and quantification of drusen

Dissertation presented to obtain the degree of Doctor of Philosophy in Electrical Engineering, speciality on Perceptional Systems, by the Universidade Nova de Lisboa, Faculty of Sciences and Technology

Tradução com adaptação cultural para portugês e determinação da reprodutibilidade do questionnaire on respiratory symptoms in preschool children

RESUMO: Introdução: A asma brônquica é uma entidade frequente em idade pediátrica, apresentando uma grande heterogeneidade clínica e significativa morbilidade quando não controlada. A identificação de crianças sintomáticas pode atrasar ou até mesmo diminuir a ocorrência de algumas alterações estruturais. Reconhece-se a necessidade de questionários sobre sintomas respiratórios em língua portuguesa, devidamente validados, que tenham como população-alvo os grupos etários inferiores a 3 anos. Deste modo, será possível não só um conhecimento mais rigoroso da asma e da sibilância infantil mas também a uniformização de metodologias para o desenvolvimento de estratégias a nível nacional. Objetivos: Tradução com adaptação cultural para português e determinação da reprodutibilidade do Questionnaire on respiratory symptoms in preschool children de Strippoli e colaboradores. Material e métodos: A escolha do questionário obedeceu a vários critérios, entre os quais o grupo etário, o tipo e número de perguntas. O Questionnaire on respiratory symptoms in preschool children de Strippoli e colaboradores é um questionário de autopreenchimento, dirigido a crianças entre os 12 e os 24 meses de idade e destinado a estudos epidemiológicos ao nível da comunidade. Aborda aspetos referentes a sintomas respiratórios (sibilância, tosse crónica, sintomas das vias aéreas superiores), cuidados médicos, terapêutica, características ambientais, história familiar e situação social. Procedemos à sua tradução, com especial atenção para a adaptação do ponto de vista cultural e linguístico, utilizando o método da tradução / retroversão, amplamente utilizado e descrito na literatura internacional. Seguidamente determinámos a reprodutibilidade da versão final em língua portuguesa – Questionário de sintomas respiratórios em idade pré-escolar – utilizando o teste-reteste. Para tal, incluíram-se crianças entre os 12 e os 36 meses de idade recrutadas num Centro de Saúde e em creches de Lisboa. A distribuição dos questionários decorreu em duas fases: na primeira fase foram entregues pessoalmente nos locais de recrutamento e na segunda fase foram enviados por correio para os domicílios das crianças, respeitando-se um intervalo mínimo de 2 semanas entre ambos. Resultados: Na primeira fase foram distribuídos 180 questionários, com uma taxa de reposta de 41% (n=74). Na segunda fase enviaram-se para os respetivos domicílios 70 questionários,obtendo-se uma taxa de resposta de 66% (n=46). Para a análise de reprodutibilidade foram incluídos apenas os questionários preenchidos em ambos os momentos pelo mesmo indivíduo (mãe, pai ou representante legal) (n=41). A idade média das crianças foi, na primeira fase, de 22,5 meses e, na segunda fase, de 23,7 meses, com um predomínio do sexo feminino (F:M =1:0,6). A mediana do tempo decorrido entre os dois momentos de preenchimento dos questionários foi de 26 dias. Obtivemos valores de concordância globalmente bons a muito bons, à semelhança do sucedido no trabalho original. Conclusões: Procedemos à tradução e avaliação da reprodutibilidade do Questionnaire on respiratory symptoms in preschool children. Pretende-se que venha a ser uma ferramenta útil para estudos epidemiológicos e programas de rastreio na comunidade, contribuindo deste modo para uma otimização da abordagem da asma / sibilância infantil a nível nacional. -------------ABSTRACT: Background: Asthma is a very common feature in childhood, with important clinical heterogeneity and morbidity if not properly controlled. Identifying symptomatic children may delay or even reduce several structural changes. The development of questionnaires on respiratory symptoms in Portuguese for children under 3 years old will allow not only a more accurate knowledge of infantile asthma and recurrent wheezing but also the standardization of methodologies to develop nationwide strategies. Objectives: The aim of this study was to translate and adapt to the Portuguese culture and to determine the repeatability of the Questionnaire on respiratory symptoms in preschool children by Strippoli et al. Material and methods: The choice of the questionnaire took in consideration several criteria, among which the target age, the type and the number of questions. The Questionnaire on respiratory symptoms in preschool children by Strippoli et al is a parent-completed questionnaire for assessment of respiratory symptoms in 1 to 2-year-old children, developed for cross-sectional and longitudinal studies. It contains sections on respiratory symptoms (wheezing, chronic cough and upper airways symptoms), healthcare utilization, treatment, environmental exposure, family history and social situation. For the process of translation we used the method of translation and back-translation, with particular concern to cultural and linguistic adaptation. To assess the repeatability of the final Portuguese version - Questionário de sintomas respiratórios em idade pré-escolar - we used the test–retest analyses. The questionnaires were distributed to parents of children between 12 and 36 months old attending nurseries and a Primary Care Center of Lisbon. The distribution took place in two phases: the first questionnaires were delivered in person (phase one) and an identical questionnaire was posted to the families that participated in the first phase, 2 weeks after the first one was returned (phase two). Results: The response rates were 41% (180/74) in the first phase and 66% (70/46) in the second phase. For test–retest analyses, we included the 41 children with the same respondent (mother, father or legal representative) in both occasions. The median age of the children was 22,5 months at the first phase and 23,7 months at the second phase, with a predominance of girls (F:M = 1:0,6). The median time between the fillings of both questionnaires was 26 days. Globally, agreement values were good to excellent, similarly to the original work. Conclusion: In the present study we translated the Questionnaire on respiratory symptoms in preschool children and assessed its repeatability. Overall, we expect it to be a valuable tool for epidemiological studies and community-based screening programs, thus contributing to improve the management of infantile asthma / recurrent wheezing nationwide.

Development of an equipment to detect and quantify muscular spasticity

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Gas tungsten arc welding of NiTi shape memory alloy

Shape memory alloys are characterized by the ability of recovering their initial shape after being deformed and by superelasticity. Since the discovery of these alloys, a new field of interest emerged not only for the scientific community but also to many industries. However, these alloys present poor machinability which constitute a constrain in the design of complex components for new applications. Thus, the demand for joining techniques able to join these alloys without compromising their properties became of great importance to enlarge the complexity of existing applications. Literature shows that these alloys are joined mainly using laser welding. In the present study, similar NiTi butt joints, were produced using TIG welding. The welds were performed in 1.5 mm thick plates across the rolling direction. A special fixture and gas assist device was designed and manufactured. Also a robot arm was adapted to accommodate the welding torch to assure the repeatability of the welding parameters. Welds were successfully achieved without macroscopic defects, such as pores and distortions. Very superficial oxidation was seen on the top surface due to insufficient shielding gas flow on the weld face. The welded joints were mechanically tested and structurally characterized. Testing methods were used to evaluate macro and microstructure, as well as the phase transformation temperatures, the mechanical single and cyclic behaviour and the shape recovery ability. Differential Scanning Calorimetry (DSC), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), microhardness measurements were techniques also used to evaluate the welded joints. A depletion in Ni in the fusion zone was seen, as well as a shift in Ms temperature. For strain values of 4% the accumulated irrecoverable strain was of about 30% and increased with the strain imposed during cycling. Nevertheless, a complete recovery of initial shape was observed when testing the shape memory effect on a dedicated device that introduces a deformation of 6.7%. That is, the welding procedure does not remove the ability of the specimens to recover their initial shape.

Fisiopatologia da microcirculação coronária e perfusão do miorcárdio : ecocardiografia de contraste do miocárdio e doppler transtorácico

RESUMO: Este trabalho tentou contribuir para a caracterização da fisiopatologia da microcirculação coronária em diferentes formas de patologia com o auxílio da ecocardiografia transtorácica. Com a aplicação da ecocardiografia Doppler transtorácica foi efectuado o estudo da reserva coronária da artéria descendente anterior e com a ecocardiografia de contraste do miocárdio foram analisados parâmetros de perfusão do miocárdio como a velocidade da microcirculação coronária, o volume de sangue miocárdico e a reserva de fluxo miocárdico. Estas técnicas foram utilizadas em diferentes situações fisiopatológicas com particular interesse na hipertrofia ventricular esquerda de diferentes etiologias como a hipertensão arterial, estenose aórtica e cardiomiopatia hipertrófica. Também na diabetes mellitus tipo 2 e na doença coronária aterosclerótica, estudámos as alterações da microcirculação coronária. Com a mesma técnica de ecocardiografia de contraste do miocárdio foi analisada a perfusão do miocárdio num modelo experimental animal sujeito a uma dieta aterogénica. Além das conclusões específicas em relação a cada um dos trabalhos efectuados há a referir como conclusões gerais a sua fácil aplicabilidade e exequibilidade em âmbito clínico, a sua reprodutibilidade e precisão. Quando comparadas com técnicas consideradas de referência mostraram resultados com significativa correlação estatística. Em todos os doentes e nos grupos controle foi possível comprovar e quantificar o gradiente de perfusão transmural em repouso e durante a acção de stress vasodilatador, relevando a importância da perfusão sub-endocárdica na função do ventrículo esquerdo. O estudo da microcirculação coronária no grupo de doentes com hipertrofia ventricular esquerda revelou que no grupo com hipertensão arterial existe disfunção da microcirculação coronária ainda antes de se observar aumento de massa do ventrículo esquerdo, e que esta disfunção é diferente em função da geometria ventricular. Nos doentes com estenose aórtica foi demonstrado que além da disfunção da microcirculação coronária, explicada pelo fenómeno de hipertrofia, existe outro componente extrínseco que depois de corrigido através de cirurgia de substituição valvular, conduziu a uma parcial normalização dos valores de reserva coronária. Na cardiomiopatia hipertrófica observou-se uma grande heterogeneidade de perfusão transmural e foi documentado, em imagens de ecocardiografia de contraste do miocárdio e após análise paramétrica, a ausência de perfusão do miocárdio na região sub-endocárdica durante o stress vasodilatador de reserva coronária diminuídos em fases precoces de evolução da doença. Foi demonstrado que a reserva coronária na DM2 em fases mais avançadas estava significativamente diminuída. Descrevemos também em doentes com DM2 e sem doença coronária angiográfica a existência de disfunção da microcirculação coronária. Durante o stress vasodilatador, observámos e documentámos neste grupo de doentes, a existência de defeitos de perfusão transitórios ou de diminuição da velocidade da microcirculação coronária. No grupo de doentes com doença coronária confirmámos o interesse da avaliação da reserva coronária após intervenção percutânea na definição de prognóstico pós EAM, em termos de recuperação funcional do ventrículo esquerdo. Em doentes com BCRE e de difícil estratificação de risco, foi possível calcular o valor de reserva coronária e estratificar o risco de doença coronária. Num modelo experimental animal demonstrámos a exequibilidade da técnica de ECM, e verificámos que nessas condições experimentais, uma sobrecarga aterogénica na dieta, ao fim de 6 semanas, comprometia severamente a reserva coronária. Estes resultados foram parcialmente reversíveis quando à dieta foi adicionada uma estatina. Estas técnicas pela sua não invasibilidade, fácil acesso, repetibilidade e inocuidade perspectivam-se de grande utilidade na caracterização de doentes com disfunção da microcirculação coronária, nas diferentes áreas de diagnóstico, terapêutica e prevenção. A possibilidade de adaptar a técnica em modelos experimentais animais também nos parece poder vir a ter grande utilidade em investigação.----------------ABSTRACT: This work is intended to be a contribution to the study of coronary microcirculation applying new echocardiographic techniques as transthoracic Doppler echocardiography of coronary arteries and myocardial contrast echocardiography. Coronary flow reserve may be assessed by transthoracic Doppler echocardiography, and important functional microcirculation parameters as microcirculation flow velocity, myocardial blood volume and myocardial flow reserve may be evaluated through myocardial contrast echocardiography. Microcirculation was analysed in different pathophysiological settings. We addressed situations with increased left ventricular mass as systemic arterial hypertension, aortic stenosis and hypertrophic cardiomyopathy. Also coronary microcirculation was studied in type 2 Diabetes and in different clinical forms of atherosclerotic coronary artery disease. Specific and detailed conclusions were withdrawn from each experimental work. In the overall it was concluded that these two techniques were important tools to easily assess specific pathophysiological information about coronary microcirculation at bed side which would be difficult to get through other techniques. When compared with gold standard techniques, similar sensibility and specificity was found. Because of their better temporal and spatial resolution it was possible to analyse the importance of transmural perfusion gradients, both in basal and during vasodilatation, and their relation to ischemia, and mechanical wall kinetics, as wall thickening and motion. Coronary microcirculation dysfunction was found in systemic arterial hypertension early evolution stages, also related to different left ventricular geometric patterns. Different etiopathogenical explanations for aortic stenosis coronary microcirculation dysfunction were analysed and compared after aortic valve replacement. Transmural myocardial perfusion heterogeneity pattern was observed in hypertrophic cardiomyopathy which was aggravated during adenosine challenge. Coronary microcirculation dysfunction was diagnosed in type 2 diabetes both with coronary artery disease and with normal angiographic coronary arteries. Dynamic transitory subendocardial perfusion defects with adenosine vasodilatation were visualized in these patients.In patients with left branch block, transthoracic Doppler echocardiography was able to suggest a coronary reserve cut-off value for risk stratification. Also it was possible with this technique to calculate coronary flow reserve and predict restenosis after PTCA Again, in an experimental animal model, applying myocardial contrast echocardiography technique it was possible to study the consequences of an atherogenic diet and statins action on the coronary microcirculation function. Because these techniques are easily performed at bed side, are harmless, use no ionizing radiation and because of their repeatability, reproducibility and accuracythey are promissory tools to assess coronary microcirculation. Both in clinic and research areas these techniques will probably have a role in clinical diagnosis, prevention and therapeutically decision.