Bridging environmental conflicts with social metabolism : forestry expansion and socioeconomic change

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Doutor em Ciências do Ambiente, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Erros pré-analíticos em anatomia patológica : prevalência, caracterização e consequências para a segurança do doente

RESUMO - A literatura disponível revela que a maioria dos erros relacionados com os exames anatomopatológicos ocorre na fase pré-analítica. Existem alguns estudos que quantificam e caracterizam estes erros mas, não foram encontrados artigos publicados sobre o tema em hospitais portugueses. Foi objetivo deste estudo determinar qual a prevalência e características dos erros pré-analíticos em amostras anatomopatológicas e as suas consequências para a segurança do doente. Analisaram-se 10574 casos de exames anatomopatológicos, de cinco hospitais da região de Lisboa e Vale do Tejo. Os serviços de anatomia patológica registaram e caracterizaram, durante vinte dias, erros detetados nas amostras anatomopatológicas com origem nos serviços requisitantes. Posteriormente os hospitais foram caracterizados quanto aos procedimentos relativos à fase pré-analítica. A prevalência de erros aferida foi de 3,1% (n=330), com um intervalo de confiança a 95% compreendido entre os valores 2,8% e 3,5%. Para além destes resultados destacam-se os seguintes pontos: i. As amostras histológicas têm 4,1% de prevalentes e as de citologia 0,9%; ii. Foram registados erros em 2,6% das requisições e em 1,5% dos contentores com as amostras; iii. A aceitação dos casos com erro é a ação mais frequente (66,9%), seguida pela devolução (24,4%) e retenção (8,7%); iv. Os hospitais com sistemas de notificação de erros e normas escritas para aceitação de amostras têm menor prevalência de erros; v. O impacte dos erros detetados na segurança dos doentes é difícil de determinar, sendo que os mais críticos relacionam-se com amostras devolvidas a fresco, meio de colheita inadequado ou com amostras danificadas. Este estudo permitiu determinar a prevalência e caracterizar os erros pré-analíticos envolvendo amostras anatomopatológicas em hospitais portugueses. Reflete a dimensão atual do problema e efetua recomendações para a sua mitigação. A prevalência de erros encontrada é inferior às publicadas em estudos semelhantes.

O erro na fase pré-analítica : amostras não conformes versus procedimentos

RESUMO: As Análises Clínicas são um precioso elemento entre os meios complementares de diagnóstico e terapêutica permitindo uma enorme panóplia de informações sobre o estado de saúde de determinado utente. O objetivo do laboratório é fornecer informação analítica sobre as amostras biológicas, sendo esta caracterizada pela sua fiabilidade, relevância e facultada em tempo útil. Assim, tratando-se de saúde, e mediante o propósito do laboratório, é notória a sua importância, bem como, a dos fatores associados para o cumprimento do mesmo. O bom desenrolar do ciclo laboratorial, compreendido pelas fases pré-analítica, analítica e pós-analítica é crucial para que o objetivo do laboratório seja cumprido com rigor e rapidez. O presente trabalho “O Erro na Fase Pré-Analítica: Amostras Não Conformes versus Procedimentos”, enquadrado no mestrado de Qualidade e Organização no Laboratório de Análises Clínicas, pretendeu enfatizar a importância da fase pré- analítica, sendo ela apontada como a primordial em erros que acabam por atrasar a saída de resultados ou por permitir que os mesmos não sejam fidedignos como se deseja, podendo acarretar falsos diagnósticos e decisões clínicas erradas. Esta fase, iniciada no pedido médico e finalizada com a chegada das amostras biológicas ao laboratório está entregue a uma diversidade de procedimentos que acarretam, por si só, uma grande diversidade de intervenientes, para além de uma variabilidade de factores que influenciam a amostra e seus resultados. Estes fatores, que podem alterar de algum modo a “veracidade” dos resultados analíticos, devem ser identificados e tidos em consideração para que estejamos convitos que os resultados auxiliam diagnósticos precisos e uma avaliação correta do estado do utente. As colheitas que por quaisquer divergências não originam amostras que cumpram o objectivo da sua recolha, não estando por isso em conformidade com o pretendido, constituem uma importante fonte de erro para esta fase pré-analítica. Neste estudo foram consultados os dados relativos a amostras de sangue e urina não conformes detetadas no laboratório, em estudo, durante o 1º trimestre de 2012, para permitir conhecer o tipo de falhas que acontecem e a sua frequência. Aos Técnicos de Análises Clínicas, colaboradores do laboratório, foi-lhes pedido que respondessem a um questionário sobre os seus procedimentos quotidianos e constituíssem, assim, a população desta 2ª parte do projeto. Preenchido e devolvido de forma anónima, este questionário pretendeu conhecer os procedimentos na tarefa de executar colheitas e, hipoteticamente, confrontá-los com as amostras não conformes verificadas. No 1ºsemestre de 2012 e num total de 25319 utentes registaram-se 146 colheitas que necessitaram de repetição por se verificarem não conformes. A “amostra não colhida” foi a não conformidade mais frequente (50%) versus a “má identificação” que registou somente 1 acontecimento. Houve ainda não conformidades que não se registaram como “preparação inadequada” e “amostra mal acondicionada”. Os técnicos revelaram-se profissionais competentes, conhecedores das tarefas a desempenhar e preocupados em executá-las com qualidade. Eliminar o erro não estará, seguramente, ao nosso alcance porém admitir a sua presença, detetá-lo e avaliar a sua frequência fará com que possamos diminuir a sua existência e melhorar a qualidade na fase pré-analítica, atribuindo-lhe a relevância que desempenha no processo laboratorial.-----------ABSTRACT:Clinical analyses are a precious element among diagnostic and therapeutic tests as they allow an enormous variety of information on the state of health of a user. The aim of the laboratory is to supply reliable, relevant and timely analytical information on biological samples. In health-related matters, in accordance with the objective of the laboratory, their importance is vital, as is the assurance that all the tools are in place for the fulfillment of its purpose. A good laboratory cycle, which includes the pre-analytical, analytical and post-analytical phases, is crucial in fulfilling the laboratory’s mission rapidly and efficiently. The present work - "Error in the pre-analytical phase: non-compliant samples versus procedures”, as part of the Master’s in Quality and Organization in the Clinical Analyses Laboratory, wishes to emphasize the importance of the pre-analytical phase, as the phase containing most errors which eventually lead to delays in the issue of results, or the one which enables those results not to be as reliable as desired, which can lead to false diagnosis and wrong clinical decisions. This phase, which starts with the medical request and ends with the arrival of the biological samples to the laboratory, entails a variety of procedures, which require the intervention of different players, not to mention a great number of factors, which influence the sample and the results. These factors, capable of somehow altering the “truth” of the analytical results, must be identified and taken into consideration so that we may ensure that the results help to make precise diagnoses and a correct evaluation of the user’s condition. Those collections which, due to any type of differences, do not originate samples capable of fulfilling their purpose, and are therefore not compliant with the objective, constitute an important source of error in this pre-analytical phase. In the present study, we consulted data from non-compliant blood and urine samples, detected at the laboratory during the 1st quarter of 2012, to find out the type of faults that happen and their frequency. The clinical analysis technicians working at the laboratory were asked to fill out a questionnaire regarding their daily procedures, forming in this way the population for this second part of the project. Completed and returned anonymously, this questionnaire intended to investigate the procedures for collections and, hypothetically, confront them with the verified non-compliant samples. In the first semester of 2012, and out of a total of 25319 users, 146 collections had to be repeated due to non-compliance. The “uncollected sample” was the most frequent non-compliance (>50%) versus “incorrect identification” which had only one occurrence. There were also unregistered non-compliance issues such as “inadequate preparation” and “inappropriately packaged sample”. The technicians proved to be competent professionals, with knowledge of the tasks they have to perform and eager to carry them out efficiently. We will certainly not be able to eliminate error, but recognizing its presence, detecting it and evaluating its frequency will help to decrease its occurrence and improve quality in the pre-analytical phase, giving it the relevance it has within the laboratory process.

O impacto da fase pré-analítica nos resultados : de que modo a fase pré-analítica pode interferir nos resultados de um trabalho de investigação

RESUMO: O impacto da fase pré-analítica nos resultados é o objectivo do nosso trabalho. Considera-se que esta fase é a mais importante no procedimento do teste no laboratório e que as variáveis independentes do laboratório são difíceis de controlar porque existem várias condicionantes quer dos profissionais, quer do doente, que por vezes não possibilita atribuir a importância desejada para que os resultados sejam fiáveis. De que modo a fase pré-analítica pode interferir nos resultados de um trabalho de investigação. Para podermos avaliar este processo é necessário considerar outra condicionante, nomeadamente, o facto de o teste ser realizado em laboratórios específicos com a qualidade certificada mas que não intervêm na colheita, manuseamento, armazenamento e transporte da amostra, procedimentos importantes que traduzem uma boa gestão da amostra na fase pré-analítica, necessária para a fiabilidade dos resultados dos estudos de investigação clínica.------------------ABSTRACT: The impact of pre-analytical phase in the results is the objective of our work Knowing that, this is the most important stage in the procedure of testing in the laboratory and because the independent variables the laboratory are difficult to control because these are several limitations of both the professional and the patient, sometimes does not assign importance to that desired result are reliable. How the pre-analytical phase can interfere with the result of a research work, there is another constraint to consider the testing process to be performed in individual laboratory with certified quality, but not involved in harvesting, handing, storage and transport of the sample, important procedures that translate a good sample management in the preanalytical phase, necessary for the reliability of results of clinical research studies.

Archaeometallurgical study of pre and protohistoric production remains and artefacts from Southern Portugal

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Conservação e Restauro, especialidade Ciências da Conservação

Monitoring chlorophyll-a with remote sensing techniques in the Tagus Estuary

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Gestão e Sistemas Ambientais

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

New analytical methodologies for doping control – detection of anabolic androgenic steroids in human urine

Dissertation submitted to Faculdade de Ciências e Tecnologia - Universidade Nova de Lisboa in fulfilment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy (Biochemistry - Biotechnology)

A study on metallurgy and corrosion of ancient copper-based artefacts from the portuguese territory

Dissertação apresentada para a obtenção do Grau de Doutor em Conservação e Restauro, especialidade Ciências da Conservação, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

A regulação endócrina dos balanços de cálcio

RESUMO: As concentrações circulantes de cálcio são notavelmente constantes a despeito das variações diárias na absorção intestinal e na eliminação renal deste elemento. A regulação da calcémia é um sistema complexo que compreende vários factores controladores (a calcémia, a fosforémia, as concentrações circulantes de paratormona (PTH) e calcitriol além de muitos outros factores como hormonas esteróides em geral, outros iões como o magnésio e outros factores hormonais) e vários órgãos alvo (glândulas paratiroideias, osso, rim e intestino). As respostas dos órgãos alvo também são muito variadas. No caso mais simples, a cristalização de sais de cálcio corresponde a uma mudança de fase em que participam moléculas orgânicas que a iniciam, aceleram ou inibem. Em geral a combinação de um factor controlador com o respectivo receptor de membrana (para polipeptídeos ou iões) ou intracelular (hormonas esteróides) é apenas o primeiro passo de uma cadeia bioquímica que introduz uma enorme amplificação na resposta. A esta variedade de mecanismos de resposta correspondem grandes diferenças nos tempos de resposta que podem ser de minutos a semanas. É hoje possível “observar” (medir) com apreciável rigor nos líquidos biológicos (sangue, urina, fezes, etc.) os factores mais importantes do sistema de regulação da calcémia (cálcio, fósforo, paratormona e calcitriol) assim como administrar estes factores em experiências agudas. Esta possibilidade reflecte – se na literatura neste campo que tem vindo a crescer. O advento das técnicas da biologia molecular tem permitido a caracterização molecular de algumas das disfunções da homeostase do cálcio e é de esperar um diagnóstico fisiopatológico cada vez mais rigoroso dessas disfunções. Com o avanço dos conhecimentos nesta área que não cessa de aumentar temos cada vez maiores capacidades para fazer diagnósticos e é cada vez mais difícil interpretar com rigor os correspondentes quadros metabólicos. A análise ou síntese de sistemas complexos é a actividade mais nobre dos engenheiros que lhes permite desenhar pontes, diques, barcos, aviões ou automóveis. Com o aparecimento de computadores de médio ou grande porte foi – lhes possível utilizar descrições matemáticas não só para desenhar sistemas como ainda para interpretar eventuais falhas na sua operação. Essas descrições matemáticas consistem numa sequência de operações realizadas num computador segundo um “programa informático” que receberam a designação genérica de modelos, por analogia com as famosas leis (equações) da física que foram deduzidas a partir de um certo número de postulados e que permitem representar matematicamente processos físicos. As famosas leis de Newton são talvez os exemplos mais famosos de “modelos” de sistemas físicos. A introdução de modelos matemáticos em biologia e particularmente em medicina só se deu recentemente.MÉTODOS No trabalho que aqui se apresenta construiu - se um modelo simplificado da homeostase do cálcio destinado ao cálculo de variáveis observáveis (concentrações de cálcio, fósforo, PTH e calcitriol) de modo a poderem comparar-se valores calculados com valores observados. A escolha dos componentes do modelo foi determinada pela nossa experiência clínica e pela informação fisiopatológica e clínica publicada. Houve a preocupação de construir o modelo de forma modular de modo a ser possível a sua expansão sem grandes transformações na descrição matemática (e informática) já existente. Na sua fase actual o modelo não pode ser usado como instrumento de diagnóstico. É antes uma ferramenta destinada a esclarecer “em princípio” mecanismos fisiopatológicos. Usou – se o modelo para simular um certo número de observações publicadas e para exemplificar a sua eventual aplicação clínica na simulação de situações hipotéticas e na análise de possíveis mecanismos fisiopatológicos responsáveis por situações de hipo ou hipercalcémias. Simultaneamente fez – se uma análise dos dados acumulados relativos a doentes vistos no Serviço de Endocrinologia do Instituto Português de Oncologia de Francisco Gentil – Centro Regional Oncológico de Lisboa, S.A. CONCLUSÕES Numa população de 894 doentes com patologias variadas do Instituto Português de Oncologia de Lisboa os valores da calcémia tiveram uma distribuição normal unimodal com uma média de 9.56 mg/dl, e um erro padrão de 0.41 mg/dl. Estas observações sugerem que a calcémia está sujeita a regulação. A partir dos resultados publicados em que o metabolismo do cálcio foi perturbado por infusões de cálcio, calcitriol ou PTH, de estudos bioquímicos e fisiológicos sobre os mecanismos de acção de factores controladores da calcémia e do estudo do comportamento de órgãos alvo (paratiroideias, intestino, osso e rim) foi possível construir um modelo matemático de parâmetros concentrados do sistema de regulação da calcémia. As expressões analíticas usadas foram baseadas na cinética enzimática de modo a que os seus parâmetros tivessem um significado físico ou fisiológico simples. O modelo revelou apreciável robustez e flexibilidade. É estável quando não perturbado e transita entre estados estacionários quando perturbado. Na sua forma actual gera simulações que reproduzem satisfatoriamente um número apreciável de dados experimentais colhidos em doentes. Isto não significa que possa ser usado como instrumento de diagnóstico aplicável a doentes individuais. O desenho do modelo comporta a adição posterior de novas relações quando surgirem situações para as quais se revele insuficiente. A utilização exaustiva do modelo permitiu explicitar aspectos do metabolismo do cálcio que ou não estão contidas na sua formulação actual – o aparecimento de hipertrofia ou de adenomas das paratiroideias e as alterações na estrutura óssea , a participação de outros factores controladores – magnésio, ou estão insuficientemente descritas – alterações do metabolismo do fósforo nos hipoparatiroidismos. A análise dos dados relativos aos doentes do Serviço de Endocrinologia do IPO permitiu o início da caracterização dos tipos de patologia que representam e de possíveis mecanismos fisiopatológicos subjacentes. Estas observações são o ponto de partida para análises futuras. São exemplos das relações encontradas: a distribuição dos doentes por dois grandes grupos conforme a calcémia é determinada pelas concentrações circulantes de PTH ou estas são determinadas pela calcémia; a distribuição sazonal das concentrações de Vit. D25. no sangue; a correlação negativa entre estas e as concentrações de PTH no sangue. Também foi possível extrair a cinética do controlo da PTH sobre a síntese de calcitriol. O estudo dos níveis circulantes de PTH no pós-operatório imediato de doentes paratiroidectomizados permitiu determinar as suas taxas de degradação metabólica. O modelo permitiu simular as relações Ca/PTH no sangue, Ca/Fracção excretada da carga tubular, Ca/P no sangue para valores normais ou altos de Ca. Foram feitas simulações de situações fisiopatológicas (em “doentes virtuais”): infusões crónicas de cálcio, PTH e calcitriol; alterações no comportamento de receptores. Estas simulações correspondem a experiências que não podem ser realizadas em humanos. São exemplos da utilização do modelo na exploração de possíveis mecanismos fisiopatológicos através da observação de resultados quantitativos inacessíveis à intuição. O modelo foi útil em duas fases do trabalho: Primeiro, durante a sua síntese implicou uma escolha criticamente selectiva de informação, sua análise quantitativa e processamento, uma explicitação rigorosa (analítica) das relações funcionais entre os controladores e as variáveis e da sua integração numa estrutura global; Segundo, a simulação de situações experimentais ou clínicas (dados do Serviço de Endocrinologia do IPO) em doentes obrigou a explicitar raciocínios fisiopatológicos habitualmente formulados em bases puramente intuitivas. Esta prática revelou comportamentos óbvios após as simulações – acção reduzida das infusões PTH (simulação de hiperparatiroidismos primários) enquanto não há inibição total da respectiva secreção, necessidade de aumento da massa secretora da paratiroideia nas insuficiências renais avançadas, etc. A síntese e utilização do modelo não implicaram uma preparação matemática avançada e foram possíveis mercê da disponibilidade de “software” interactivo especificamente desenhado para a simulação de sistemas dinâmicos em que os programas se escrevem em inglês usando a simbologia simples da álgebra elementar. A função nobre de modelos desta natureza é semelhante à dos modelos usados pelos físicos desde o século XVII: permitir explicações de carácter geral funcionando como uma ferramenta intelectual para manipulação de conceitos e para a realização de “experiências pensadas” (“thought experiments”) respeitando certos princípios físicos (princípios de conservação) que estabelecem as fronteiras da realidade. -------ABSTRACT: Calcium blood levels are remarkably constant despite great variations in calcium daily intake, intestinal absorption and renal excretion. The regulation of the calcium concentration in the blood is achieved by a complex system that includes several controller factors (mainly the serum levels of calcium, phosphorus, parathyroid hormone (PTH) and calcitriol but also of steroid hormones, ions such as magnesium and other hormonal factors) and several target organs (parathyroid glands, bone, kidney and intestine). The functional response to the controlling factors obeys a variety of kinetics. The precipitation of calcium salts is a simple phase transition in which organic molecules may provide nucleation centres or inhibit the process. The combination of a controller factor with its receptor located in the cell membrane (for peptides or ions) or in the nucleus (for steroid hormones) is only the first step of a biochemical chain that introduces a huge amplification in the response. To this great variability of response we have to add the times of response that vary from minutes to weeks. It is possible to “observe” (measure) with great accuracy in biological fluids (blood, urine, faeces, etc.) the most important factors intervening in the calcium regulation (calcium, phosphorus, PTH and calcitriol). The response of the system to acute infusions of the controlling factors has also been studied. Using molecular biology techniques it has been possible to characterize some calcium homeostasis dysfunctions and better physiopathological diagnosis are expected. With the increasingly new knowledge in this area we have better capacity to diagnose but it is harder to explain correctly the underlying metabolic mechanisms. The analysis or synthesis of complex systems is the noble activity of engineers that enables them to draw bridges, dams, boats, airplanes or cars. With the availability of medium-large frame computers it was possible to use mathematical descriptions not only to draw systems but also to explain flaws in its operations. These mathematical descriptions are generally known as models by analogy with the laws (equations) of physics that allow the mathematical description of physical processes. In practice it is not possible to find general solutions for the mathematical descriptions of complex systems but (numeric) computations for specific situations can be obtained with digital computers. The introduction of mathematical models in biology and particularly in medicine is a recent event. METHODS In this thesis a simplified model of calcium homeostasis was built that enables the computation of observable variables (concentrations of calcium, phosphorus, PTH and calcitriol) and allows the comparison between the simulation values and observed values. The choice of the model’s components was made according to our clinical experience and to the published clinical and physiopathological data. The model has a modular design that allows future expansions with minor alterations in its structure. In its present form the model cannot be used for diagnosis. It is a tool designed to enlighten physiopathological processes. To exemplify its possible clinical application in the simulation of hypothetical situations and in the analysis of possible mechanisms responsible for hypo or hypercalcemias the model was used to simulate a certain number of published observations. An analysis of clinical and laboratory data from the Endocrinology Department of the Portuguese Cancer Institute (I.P.O.F.G.-C.R.O.L.,S.A.) is also presented. CONCLUSIONS In a population of 188 patients without an identifiable disease of the calcium metabolism at the Portuguese Cancer Institute the calcemia levels had a unimodal distribution with an average of 9.56 mg/dL and a S.E.M of 0.41 mg/dL. This observation confirms that serum calcium is regulated. Using published data; in which calcium metabolism was disrupted by calcium, PTH or calcitriol infusions; from biochemical and physiological studies of the action of controller factors on the calcemia; in which the response of target organs (parathyroid glands, intestine, bone, kidney) was studied it was possible to build a mathematical model of concentrated parameters of the calcium homeostasis. Analytical expressions used were based on enzymatic kinetics. The model is flexible and robust. It is stable when not disturbed and changes between steady states when disturbed. In its present form it provides simulations that reproduce closely a number of experimental clinical data. This does not mean that it can be used as a diagnostic tool for individual patients. The exhaustive utilisation of the model revealed the need of future expansions to include aspects of the calcium metabolism not included in its present form –hypertrophy or adenomas of the parathyroid glands, bone structure changes, participation of other controller factors such as magnesium – or insufficiently described – phosphate metabolism in hypoparathyroidism. The analysis of the data collected from the I.P.O.’s Endocrinology Department allowed the initial characterization of the different pathologies represented and of their possible physiopathological mechanisms. These observations are a starting point for future analysis. As examples of the relations found were: the distribution of patients in two groups according to the dependency of calcium by PTH levels or PTH levels by calcium concentration; the seasonal distribution of the serum concentrations of D25; its negative correlation with PTH concentration. It was also possible to extract the kinetics of the control of the synthesis of calcitriol by PTH. The analysis of immediate post-surgical levels of PTH in parathyroidectomized patients allowed the determination of its metabolic clearance. The model also allowed the simulation of the relations between Ca/PTH in blood, serum Ca/Fraction of tubular load excreted and Ca/P in blood for normal and high values of calcium. Simulations were made of pathological situations (in “virtual patients”): chronic infusions of calcium, PTH and calcitriol; changes in the characteristics of receptors. These simulations are not possible in real persons. They are an example of the use of this model in exploring possible mechanisms of disease through the observation of quantitative results not accessible to simple intuition. This model was useful in two phases: Firstly, its construction required a careful choice of data, its quantitative analysis and processing, an analytical description of the relations between controller factors and variables and their integration in a global structure. Secondly, the simulation of experimental or clinical (I.P.O.’s Endocrinology Department) data implied testing physiopathological explanations that previously were based on intuition. The construction and utilisation of the model didn’t demand an advanced mathematical preparation since user-friendly interactive software was used. This software was specifically designed for the simulation of dynamic systems. The programs are written in English using elementary algebra symbols. The essential function of this type of models is identical to that of those used by physicists since the XVII century which describe quantitatively natural processes and are an intellectual tool for the manipulation of concepts and the performance of “thought experiments” based in certain physical principles (conservation principles) that are the frontiers of reality.------------------RESUMÉE: Les concentrations circulantes de calcium sont constantes même pendant des variations de l’absorption intestinale et de l’élimination rénale de cet élément. La régulation de la calcémie est un système complexe qui comprend plusieurs éléments contrôleurs (la calcémie, la phosphorémie, les concentrations circulantes de l’hormone parathyroïdienne (PTH) e du calcitriol et d’autres comme les hormones stéroïdes ou des ions comme le magnésium) et plusieurs organes (glandes parathyroïdiennes, l’os, le rein et l’intestin). Les réponses de ces organes sont variées. Dans le cas plus simple, la cristallisation des sels de calcium correspond à un changement de phase dans lequel y participent des molécules organiques que la débutent, l’accélèrent ou l’inhibent. Généralement la combinaison d’un élément contrôleur avec leur récepteur de membrane (pour les peptides ou les ions) ou intracellulaire (pour les hormones stéroïdes) n’est que le premier pas d’une chaîne biochimique qu’introduit une grande amplification de la réponse. A cette variété de réponses correspondent des grandes différences des temps de réponses qu’y vont des minuits a semaines. Il est possible « observer » (mesurer) dans les fluides biologiques (sang, urine, fèces, etc.) les éléments plus importants du système de régulation de la calcémie (calcium, phosphate, PTH et le calcitriol) et les administrer en expérimentes aigus. Cette possibilité est visible dans la littérature publiée dans ce domaine qui est en croissance permanente. L’avenir des techniques de biologie moléculaire a permis caractériser des nombreuses dysfonctions de la régulation de la calcémie et on attend un diagnostique physiopathologique de ces dysfonctions chaque fois plus rigoureuses. Les connaissances dans ce domaine s’agrandissent et on a de plus de capacités pour faire des diagnostiques et il est chaque fois plus difficile les interpréter. L’analyse ou synthèse de systèmes complexes est l’activité plus noble des ingénieurs qui les permit dessiner des ponts, bateaux, avions ou automobiles. Avec des ordinateurs de médium ou grand port il les est possible utiliser descriptions mathématiques pour dessiner les systèmes et interpréter des éventuelles fautes d’opération. Ces descriptions mathématiques sont une séquence d’opérations réalisées dans un ordinateur selon « un programme informatique » qui ont reçu la désignation générique de modèles, pour analogie avec les équations de la physique qui ont été déduits d’un nombre de postulées et qu’ont permit représenter des processus physiques en équations mathématiques. Les fameuses équations de Newton sont peut-être les exemples plus connus des systèmes physiques. L’introduction des modèles mathématiques en biologie et en particulier en médecine est un évènement récent. Dans ce travaille, on a construit un modèle simplifié de l’homéostasie du calcium pour calculer les variables observables (concentrations de calcium, phosphate, PTH et calcitriol) pour les comparer. Les choix des components a été déterminés par notre expérience clinique et par l’information physiopathologique et clinique publiée. Le modèle a été construit de façon modulaire ce que permit leur postérieur expansion sans des grandes altérations dans la description mathématique et informatique déjà existante. Dans cette forme le modèle ne peut être utilisé comme un instrument de diagnostique. Il est un outil pour éclairer la physiopathologie. Le modèle a été utilisé pour simuler un certain nombre d’observations publiées et pour exemplifier leur possible utilisation clinique dans la simulation des hypothèses et de la physiopathologie des situations d’hypo ou hypercalcémie. On a fait une analyse des éléments des procès cliniques des malades observées dans le Service d’Endocrinologie de l’IPOFG-CROL, SA. Dans une population de 894 malades avec des différentes pathologies les valeurs de calcémie on une distribution uni modale avec une Médie de 9.56 mg/dL et une erreur standard de 0.41 mg/dL. Ces observations suggèrent que la calcémie soit sujette de régulation. En utilisant des résultats de travaux publiés dans lesquels le métabolisme du calcium a été changé par des infusions de calcium, calcitriol ou PTH, des études biochimiques et physiologiques sur des mécanismes d’action des éléments contrôleurs de la calcémie et de l’étude du comportement des organes cible (parathyroïdes, intestin, rein, os), il a été possible de construire un modèle mathématique de paramètres concentrés du système de régulation de la calcémie. Les expressions analytiques utilisées ont été basées sur la cinétique enzymatique de façon à que les paramètres aient eu une signification physique ou biologique. Le modèle est stable quand il n’est pas perturbé et transit entre états stationnaires quand il est sujet a des perturbations. A ce moment il fait des simulations qui reproduisent de façon satisfaisant un nombre d’observations expérimentales. La construction du modèle permit l’addiction de nouvelles relations dans les cas ou il est insuffisant. L’utilisation exhaustive du modèle a permit expliciter des aspects du métabolisme du calcium qui y ne sont pas compris – l’hyperplasie ou la formation des adénomes des parathyroïdes, les altérations de la structure des os, la participation d’outres éléments régulateurs (magnésium), ou sont insuffisamment décrites – les altérations du métabolisme des phosphates dans l’hypoparathyroidism. L’analyse de l’information des malades du Service d’Endocrinologie a permit caractériser les pathologies représentées et leurs possibles mécanismes physiopathologiques. Ces observations sont le point de départ pour les analyses futures. Sont des exemples des relations trouvées: la distribution des malades par deux groupes: ceux dans lequel la calcémie est déterminée par la PTH ou ceux dans lesquels la PTH est déterminée par la calcémie; la distribution sazonale de la concentration de la vitamine D; la corrélation négative entre la vitamine D et la PTH. On a eu la possibilité de déduire la cinétique de control de la PTH sur la synthèse du calcitriol. L’étude des niveaux circulants de PTH sur des sujets parathyroidectomisées a permit déduire leur taux de dégradation métabolique. Le modèle a permit simuler les relations Ca/PTH dans le sang, Ca/fraction éliminée par le rein, Ca/P dans le sang pour des valeurs normales ou hautes de calcium. On a fait des simulations de situations physiopathologiques (dans “malades virtuelles”): Infusions chroniques de calcium, PTH ou calcitriol; altérations des récepteurs. Ces simulations ne peuvent pas être réalisées dans les humains. Sont des exemples d’utilisation du modèle dans l’exploration des possibles mécanismes de la physiopathologie en observant des résultats quantitatifs inaccessibles à l’intuition. Le modèle a été utile pendant deux étapes des travaux: La première, dans sa construction on a choisi l’information disponible, son analyse quantitative, l’explicitation rigoureuse (analytique) des relations fonctionnelles entre les contrôleurs et les variables et sa intégration dans une structure globale. La deuxième, la simulation de situations expérimentales ou cliniques (du Service d’Endocrinologie) a obligé d’expliciter des raisonnements physiopathologiques généralement formulés utilisant l’intuition. Cette pratique a montré des comportements – action réduite des infusions de PTH (jusqu’à l’inhibition totale de leur respective sécrétion), nécessité d’augmenter la masse sécréteuse de la parathyroïde dans les insuffisants rénales, etc. La synthèse et utilisation du modèle n’ont pas besoin d’une formation avancée en mathématique et sont possibles grâce à un programme interactif qui a été conçu pour la simulation des systèmes dynamiques dans lesquels le programme se construit en anglais en utilisant la symbolique élémentaire de l’algèbre. La fonction noble de ces modèles est semblable à celles des physiques du XVII siècle: Permettre établir explications générales en fonctionnant comme un outil intellectuel pour manipuler des concepts et pour la réalisation d’expérimentes pensées en respectant certains principes de la physique (principe de la conservation) qu’établissent les frontières de la réalité.

Archaeological roman glasses: comparative characterisation by non-destructive analytical techniques

Dissertation presented in fulfilment of the requirements for the Master’s degree in Conservation and Restoration

Measurement of lead concentration in biological tissues by atomic spectroscopy techniques

Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy in Physics

Prevalência de obesidade infanto-juvenil : associação com os hábitos alimentares, actividade física e comportamentos sedentários dos adolescentes escolarizados de Portugal Conti

RESUMO Nos países industrializados observam-se elevadas prevalências de pré- obesidade e obesidade em jovens e adolescentes, com consequências negativas para a saúde. A obesidade é apontada como o distúrbio nutricional mais frequente em crianças e adolescentes nos países desenvolvidos e é resultado da acumulação excessiva ou anormal de gordura no tecido adiposo. Segundo a I.O.T.F. considera- se que uma criança tem pré-obesidade quando o seu percentil de I.M.C. está entre o p88 e p99 para as raparigas e entre o p90 e o p99 para os rapazes. Considerase que tem obesidade quando o percentil de I.M.C. é superior ao p99, para ambos os sexos. A prevalência de pré-obesidade e obesidade em crianças e adolescentes tem vindo a aumentar a nível mundial a um ritmo alarmante, sobretudo nos países desenvolvidos e em alguns segmentos de países em desenvolvimento. Estudos demonstram que a obesidade em crianças e adolescentes se encontra fortemente correlacionada com o aumento da morbilidade e mortalidade, reflectindo-se numa variedade de situações patológicas com risco de persistência no adulto. Dada a sua extrema importância em termos de Saúde Pública, as tendências para a pré- obesidade e obesidade em crianças e adolescentes devem ser monitorizadas com especial atenção. Os hábitos alimentares e o gasto energético são factores que influenciam a obesidade e o seu controlo. Há estudos que concluem que existe uma associação directa entre estes factos e a presença de obesidade e outros apresentam conclusões contrárias. Pretendeu-se determinar a prevalência de excesso de peso (pré-obesidade e obesidade) infantojuvenil em Portugal e associá-la com os hábitos alimentares, actividade física e comportamentos sedentários dos adolescentes. A população em estudo é todos os adolescentes, de ambos os sexos, que frequentam o ensino básico (2º e 3º ciclos) e secundário oficial de Portugal Continental (n=5708). Todos os elementos em estudos foram avaliados antropometricamente (peso e altura) e responderam a um questionário de hábitos alimentares e frequência alimentar, actividade física e comportamentos sedentários. Como resultados do estudo verificou-se que a prevalência de pré- obesidade infanto-juvenil em Portugal é de 22,6% e a prevalência de obesidade de 7,8%. Quer a obesidade quer a pré-obesidade apresentam indicadores superiores nos rapazes (p=0,01) e nos adolescentes mais jovens (p=0,00). Em relação aos hábitos alimentares estudados é de referir que a frequência de consumo de refeições fora de casa é muito similar entre o grupo normoponderal e o grupo com excesso de peso sendo a refeição da ceia consumida por um número muito superior de adolescentes normoponderais comparativamente com os que apresentam excesso de peso (p=0,01). Em relação à ingestão de determinados alimentos ou grupos alimentícios, verificou-se que, regra geral, o consumo de alimentos de características nutricionais de baixa qualidade (gordura saturada, sal e açucares simples) era superior no grupo normoponderal comparativamente ao grupo com excesso de peso (refrigerantes, snacks, fast-food, cereais açucarados, sobremesas doces) (p<0,05). Em relação à actividade física, o número de horas semanais de actividade física diminui do grupo normoponderal para o grupo com excesso de peso. Dentro do grupo com excesso de peso, os obesos apresentam ainda uma média inferior em relação aos pré-obesos. Poderemos afirmar que quanto maior o índice de actividade física menor o percentil de I.M.C., mostrando-se assim a actividade física como um factor protector de um peso saudável (p<0,05). Quando solicitado que caracterizassem o estilo de vida e a habilidade desportiva, verificou-se que nos grupos com excesso de peso se caracterizavam em indicadores mais baixos do que os normoponderais (p<0,05). No que diz respeito aos comportamentos sedentários, verifica-se que são mais prevalentes nos grupos com excesso de peso do que no grupo normoponderal (p<0,05). Em conclusão, os resultados da prevalência de obesidade obtidos assemelham-se aos resultados obtidos noutros estudos, constituindo um dado revelador de uma situação bastante preocupante em termos de Saúde Pública. Em relação aos hábitos alimentares as diferenças não são significativas entre os diferentes grupos (normoponderal, pré-obesidade e obesidade). A actividade física apresentou-se como um factor protector do aumento de peso com uma associação directa com o estado nutricional (I.M.C.). Verificou-se que os adolescentes em Portugal que apresentavam indicadores mais elevados de actividade física eram aqueles que se encontravam com peso normal. Os comportamentos sedentários apresentaram-se como um factor propício ao desenvolvimento do excesso de peso estando directamente relacionados com o percentil de I.M.C. Os comportamentos sedentários mais frequentes são o visionamento televisivo e o computador/internet. Assim, poder-se-á fundamentar a necessidade de medidas interventivas a este nível com o intuito de controlar os indicadores encontrados. ABSTRACT In the industrialized countries high prevalences of pre-obesity and obesity are observed in youngsters and adolescents, with negative health consequences. Obesity is pointed as the most frequent nutritional disturbance in children and adolescents in developed countries and results from the excessive or abnormal accumulation of fat in the adipose tissue. According to the IOTF a child is pre-obese when the BMI percentile is between p88 and p99 for girls and between p90 and p99 for boys. Obesity is considered when the BMI percentile is above p99 for both sexes. The prevalence of pre-obesity and obesity in children and adolescents has been rising alarmingly worldwide, especially in developed countries and some segments of developing countries. Studies indicate that obesity in children and adolescents is strongly associated with increased morbidity and mortality resulting in a variety of pathological situations with risk of persistence in adulthood. Given its major Public Health importance, pre-obesity and obesity trends in children and adolescents should be monitored with special attention. Eating habits and energy expenditure are factors that influence obesity and its control. Some studies conclude that there is a direct association between these factors and the presence of obesity and others present opposite conclusions. It was intended to determine the prevalence of overweight (pre-obesity and obesity) in children and youth in Portugal and to associate it with eating habits, physical activity and sedentary behaviors of adolescents. The population in study is constituted by all adolescents of both sexes that attend basic (2nd and 3rd grade) and secondary official education of continental Portugal (n=5708). All participants in study were anthropometrically evaluated (weight and height) and answered a questionnaire of eating habits and food frequency, physical activity and sedentary behaviors. The study results indicate a prevalence of pre-obesity in children and youth in Portugal of 22.6% and a prevalence of obesity of 7.8%. Both obesity and pre-obesity present higher indicators in boys (p=0.01) and younger adolescents (p=0.00). In relation to the studied eating habits it should be noted that the frequency of consumption of meals away from home is very similar between the normal weight group and the overweight group. Moreover, the supper meal is consumed by a much larger number of normal weight adolescents as compared to the ones with overweight (p=0.01). Regarding the intake of certain foods or food groups, it was found that, in general, the consumption of foods with characteristics of low nutritional quality (saturated fat, salt and simple sugars) was higher in the normoponderal group compared with the overweight group (soft drinks, snacks, fast-food, sugary cereals, desserts) (p<0.05). In respect to physical activity, the number of weekly hours of physical activity decreases from the normoponderal group to the group with overweight. Within the group with overweight, obese subjects also present a lower average than pre-obese subjects. As we can affirm that the higher the physical activity index the lower the BMI percentile, physical activity appears as a protective factor for a healthy weight (p<0.05). When they were asked to characterize their lifestyle and sports ability, it was found that overweight groups characterized themselves with lower indicators than the normoponderal group (p<0.05). Regarding sedentary behaviors, it appears that they were more prevalent in groups with overweight than in the normoponderal group (p<0.05). In conclusion, the results of the obesity prevalence attained are similar to the results obtained in other studies, revealing a very worrying situation in terms of Public Health. In relation to the eating habits there were no significant differences between the groups (normoponderal, pre-obesity and obesity). Physical activity appears as a protective factor from weight gain with a direct association with nutritional status (BMI). It was found that young people in Portugal who had the highest indicators of physical activity were those who presented normal weight. The sedentary behaviors were presented as a factor conducive to the development of overweight being directly related to the BMI percentile. The most frequent sedentary behaviors were television viewing and computer/internet

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