Is multidimensional scaling suitable for mapping the input respiratory impedance in subjects and patients?

This paper presents the application of multidimensional scaling (MDS) analysis to data emerging from noninvasive lung function tests, namely the input respiratory impedance. The aim is to obtain a geometrical mapping of the diseases in a 3D space representation, allowing analysis of (dis)similarities between subjects within the same pathology groups, as well as between the various groups. The adult patient groups investigated were healthy, diagnosed chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and diagnosed kyphoscoliosis, respectively. The children patient groups were healthy, asthma and cystic fibrosis. The results suggest that MDS can be successfully employed for mapping purposes of restrictive (kyphoscoliosis) and obstructive (COPD) pathologies. Hence, MDS tools can be further examined to define clear limits between pools of patients for clinical classification, and used as a training aid for medical traineeship.

PBL in healthcare sciences: a case study on curriculum innovation

Students of a Cardiopulmonary Sciences curriculum in a Portuguese higher education institution have shown poor learning outcomes and low satisfaction on a course about lung function tests. A transmissive pedagogical approach, mainly based on lectures, was the common teaching practice. Aiming for a change, PBL was considered as a powerful alternative and also as a contribution for progressively innovating the curriculum. Purpose: to create PBL activities in a lung function tests course. to describe their implementation, to analyse the effects of PBL integration in students’ performance and attitudes, to characterize the generated learning environment.

Analysis of the Respiratory Dynamics During Normal Breathing by Means of Pseudophase Plots and Pressure–Volume Loops

This paper reports on the analysis of tidal breathing patterns measured during noninvasive forced oscillation lung function tests in six individual groups. The three adult groups were healthy, with prediagnosed chronic obstructive pulmonary disease, and with prediagnosed kyphoscoliosis, respectively. The three children groups were healthy, with prediagnosed asthma, and with prediagnosed cystic fibrosis, respectively. The analysis is applied to the pressure-volume curves and the pseudophase-plane loop by means of the box-counting method, which gives a measure of the area within each loop. The objective was to verify if there exists a link between the area of the loops, power-law patterns, and alterations in the respiratory structure with disease. We obtained statistically significant variations between the data sets corresponding to the six groups of patients, showing also the existence of power-law patterns. Our findings support the idea that the respiratory system changes with disease in terms of airway geometry and tissue parameters, leading, in turn, to variations in the fractal dimension of the respiratory tree and its dynamics.

O impacto de um programa de exercícios com o Inspirómetro de Incentivo na função pulmonar em doentes com Escoliose Idiopática

Introdução: A escoliose é uma deformidade vertebral muito comum e de grande importância social. A etiologia da escoliose idiopática da adolescência é desconhecida e descrita como multifatorial. Segundo a literatura existe uma forte correlação entre a função pulmonar anormal e a gravidade da deformidade da coluna vertebral. Tem sido proposto como abordagem terapêutica o uso de Inspirómetro de Incentivo, contudo, ainda se encontra incerto a sua eficácia nesta patologia. Objetivo: Analisar o impacto de um programa de exercícios domiciliários com o Inspirómetro de Incentivo em doentes com Escoliose Idiopática nos volumes pulmonares e na força muscular dos músculos respiratórios. Metodologia: Foram avaliados, por meio de um estudo experimental, 12 indivíduos do sexo feminino (com média e desvio padrão correspondentes a 15,1 e 1,6 respetivamente) com diagnóstico de Escoliose Idiopática antes e 3meses após a cirurgia corretiva e 12 indivíduos saudáveis também do sexo feminino (com média e desvio padrão correspondentes a 15,2 e 1,4 respetivamente). A função pulmonar foi avaliada através do espirómetro computorizado Spinolab®, a força dos músculos respiratórios avaliou-se através da mensuração da PImáx e PEmáx com o Microrpm®. Para finalizar a avaliação o participante foi sujeito a aplicação do THRESHOLD® com 30% da PImáx obtida. O protocolo domiciliário, referente à parte experimental, baseou-se no uso bi-diário do Inspirómetro de Incentivo Respiflo FS®, que foi fornecido aos participantes no dia da alta hospitalar. Resultados: Foram encontrados valores menores da função respiratória e força muscular (p<0,05) no grupo de doentes com Escoliose em relação ao grupo dos Saudáveis, excepto em relação ao Índice de Tiffeneau (p=0,17). No entanto, quando se comparou o grupo Controlo e o Grupo Experimental não severificaram diferenças estatisticamente significativas em relação às variáveis estudadas. Por fim, na análise dos parâmetros nos dois momentos de avaliação (inicial e final) entre o grupo dos Saudáveis e grupo Experimental verificou-se que existiam diferenças estatisticamente significativas ao nível da CFV (pi=0,02; pf=0,00), FEV1 (pi=0,01; pf=0,00) e PImáx inicial (p=0,02) e PImáx th inicial (p=0,03). Conclusão: A função pulmonar e a força dos músculos respiratórios em indivíduos com diagnóstico de Escoliose Idiopática encontra-se diminuída quando comparada com uma população saudável. Dentro das condições propostas no presente estudo, verificou-se que a aplicação de um programa de exercícios com o Inspirómetro de Incentivo com duração de 3 meses não revela resultados significativos ao nível da função pulmonar e da força dos músculos respiratórios.

Anemia de células falciformes na idade pediátrica : contribuição para o estudo das suas principais complicações e indicadores de prognóstico

RESMO: Introdução: A anemia de células falciformes doença hereditária, com repercussão multi-orgânica, tem grande variabilidade na sua expressão clínica. Daí o interesse do estudo de indicadores de prognóstico. A investigação realizada foi precedida de um resumo histórico incidindo sobre a compreensão de aspectos fundamentais da doença ao longo dos tempos. Na primeira parte do estudo e após revisão bibliográfica, foram referidos dados da fisiopatologia como base para os estudos que integram a presente dissertação. Abordou-se o estado da arte relativamente às complicações, aos indicadores de prognóstico e à terapêutica utilizada. Objectivos: Constituíram objectivos deste estudo realizado numa amostra populacional representativa: identificar as lesões a nível dos sistemas cardio-respiratório e nervoso central, avaliando-se as respectivas repercussões; avaliar a presença de indicadores de prognóstico entre as variáveis seleccionadas; estudar a eficácia e toxicidade da HU nos doentes com as formas graves da ACF. Para a prossecução destes objectivos foram delineados para além do estudo global três estudos específicos: Estudo 1- repercussão no sistema cardio-respiratório; Estudo 2- repercussão no sistema nervoso central; Estudo 3- terapêutica com hidroxiureia. Doentes e métodos: Procedeu-se a um estudo prospectivo e multi-institucional durante um período de três anos tendo-se seleccionado para a amostra, e de acordo com critérios pré-definidos, 30 doentes com ACF na fase estável da doença, com idades compreendidas entre os sete e os 18 anos, todos de origem africana à excepção de um caucasiano. O diagnóstico baseou-se em técnicas de electroforese e estudo molecular que definiu o genotipo da doença e a presença da delecção da -talassémia assim como os haplotipos da amostra populacional. Foram utilizadas diferentes metodologias para avaliar a existência de lesão pulmonar e cerebral. Através do estudo estatístico foram seleccionadas diversas variáveis como hipotéticos indicadores de prognóstico. Estudo 1. Para determinar a existência de lesão a nível pulmonar usaram-se duas metodologias diferentes, a avaliação da função pulmonar com estudo da saturação da Hb em O2 no sangue arterial e a tomografia computadorizada de alta resolução. Estudou-se também a possível disfunção cardíaca como repercussão da lesão pulmonar, através do ecocardiograma, e os indicadores de prognóstico com significado estatístico para a lesão encontrada. Estudo 2. O desenho deste estudo foi sobreponível ao anterior, mas com metodologia adequada para o SNC. Procedeu-se ao estudo das lesões cerebrais por meio de exames imagiológicos, (RMN-CE e DTC) e de testes psicológicos. Correlacionaram-se as três metodologias utilizadas e a importância de cada uma para a decisão de atitudes terapêuticas preventivas. Estudo 3. Consistiu num estudo aberto prospectivo não controlado com nove crianças e adolescentes com formas graves de ACF, com o objectivo de avaliar a eficácia da terapêutica com hidroxiureia, durante um período de 24 meses. Todos os doentes completaram no mínimo 15 meses de terapêutica, com uma dose final média de 194 mg/K/dia. Resultados globais: Durante o período anterior à investigação caracterizou-se a amostra populacional estudada quanto ao fenotipo genético, clínico e hematológico de acordo com os critérios utilizados por outros investigadores. Verificou-se: predomínio do haplotipo Bantu na forma homozigótica em 53% dos doentes; número total de EVO ≥3/ano em 87,5% dos doentes; crises de sequestração em 18,75%; dactilites no primeiro ano de vida em 31,2%; quadro de sépsis grave apenas num doente; crises de hiper-hemólise em 50%; e STA em 59,38% dos doentes. Quanto ao fenotipo hematológico evidenciaram-se como factores de risco reticulocitose (13,1x103/l) e hiperbilirrubinémia (2,5 mg/dl) e como factores de bom prognóstico a presença de delecção de um gene da -talassémia em 46,9% dos doentes e valor médio de Hb 8,1 g/dl. Resultados dos estudos parcelares: Estudo 1. Deste estudo infere-se que a DPR ligeira foi diagnosticada em 70% dos doentes, uma vez que as alterações da difusão não foram estatisticamente significativas, o estudo dos gases no sangue não evidenciaram resultados anormais e a TCAR evidenciou alterações em 43,3% dos doentes. Apenas num doente se verificou doença pulmonar obstrutiva relacionada com maior número da STA.O estudo da disfunção cardíaca encontrada em 86,7% dos doentes não reflecte a repercussão da DPR a nível cardíaco, podendo estar associada às alterações fisiopatológicas da própria anemia crónica. Encontraram-se indicadores de prognóstico hematológicos e clínicos. Entre os primeiros, valores de Hb ≥8,5 g/dl e de HbF ≥13% foram considerados indicadores de bom prognóstico para a lesão pulmonar. Em relação aos parâmetros clínicos, as STA não foram consideradas indicadoras de prognóstico para a DPR ao contrário do que se verificou com o número de EVO. Pela análise dos parâmetros genéticos e socio-económicos provou-se a ausência de relação estatisticamente significativa com lesão pulmonar. Estudo 2. Pela RMN-CE foram diagnosticados ES em 33,3% com uma localização preferencial na substância branca profunda em 26,6% dos doentes. Relativamente aos parâmetros hematológicos seleccionados, o valor médio da HbF 8,6% constituíu um indicador de bom prognóstico para o aparecimento de ES, enquanto o valor médio de leucócitos 12.39x103/μl foi considerado um indicador de mau prognóstico. No estudo do DTC apenas um doente apresentou aumento da velocidade do fluxo cerebral na ACM igual a 196 cm/segundos, associado a vasculopatia grave. Os testes psicológicos alterados em 80% dos doentes mostraram ser o método mais sensível para detectar alterações do neurodesenvolvimento, mas sem correlação com os ES em 10% dos doentes. Realça-se a baixa percentagem de DTC patológicos encontrados neste estudo em relação ao número elevado de ES e de testes psicológicos alterados, não se verificando concordância entre os três exames. Dos indicadores de prognóstico estudados a -talassémia foi considerada um factor de protecção para o coeficiente de inteligência da escala de Wechsler. Em relação a parâmetros clínicos estudados os doentes com maior número de EVO, tem em média valores inferiores nos testes psicológicos. Estudo 3. Neste estudo verificou-se que o valor médio da HbF aumentou significativamente de 7,0±4% para 13,7±5,3% (p=0,028) ao fim de 15 meses de terapêutica com hidroxiureia. Clinicamente todos os doentes responderam significativamente com uma redução de 80% no número de EVO, 69% no número de internamentos, 76% no número de dias de hospitalização e 67% no número de transfusões. Deste modo comprovou-se não só a eficácia desta terapêutica neste grupo pediátrico como também a falta de efeitos secundários significativos. Considera-se a necessidade de estudos mais prolongados e em grande séries, para com segurança se usar a HU antes que a lesão orgânica se estabeleça, portanto logo nos primeiros anos de vida. Conclusão: Na amostra populacional estudada foram evidenciadas lesões pulmonares e cerebrais na grande maioria dos doentes que condicionaram a sua qualidade de vida. Foram identificados indicadores de prognóstico que poderão eventualmente ditar medidas terapêuticas precoces com o objectivo de diminuir a morbilidade e a mortalidade neste grupo etário. Demonstrou-se que a terapêutica com a HU foi eficaz e bem tolerada----------ABSTRACT: Background: Sickle cell anemia (SCA), a hereditary disease characterized by pain and lifetime multi-organic lesion, is a challenge for all that work with carriers of this disease. The clinical expression variability of SCA is a constant reality and a problem to be solved in the current world of investigation, for which the knowledge of prognostic indicators responsible for the different aspects of clinical evolution diversity wiil be an added value. The study is preceded by a historical summary of the most important factors in the evolution of SCA, which are in themselves, an incentive for future research. In the first part of the study, after an extensive bibliographical revision, physiopathology data is referred to in general and specifically regarding the target organs, that constituted the base for the studies presented in the dissertation. The state of the art for the complications to be studied, the choice of prognostic indicators and the therapeutics application, were approached for the renewed interest in the theme. Aims: In regard to the investigation, the objective was to study the lesions in the most affected organs of a chosen pediatric group, to investigate prognostic indicators for lung and cerebral lesions and to evaluate the protective effect of hydroxyurea in children with severe outcomes. Patients and methods: A prospective and multi-institutional study was carried out during a three-year period, February 1998 to March 2001, with children and adolescents followed up at a Immunohematology Outpatient Clinic of Dona Estefânia's Hospital, Lisbon. Based in predefined criteria, 30 children with SCA were selected in a stable phase of the disease, aged from seven to 18 years old, all of whom were of African origin with exception of one who was Caucasian. The diagnosis was based on electrophoresis techniques and molecular study that allowed to define the genotype, the presence of deletional alpha-thalassemia as well as haplotypes in the population. Different methodologies were used to evaluate the existence of lung and cerebral lesion. Statistical study of the different variables selected the prognostic indicators. In Study 1, to determine the existence of lung lesion two different methodologies were used: pulmonar function study with arterial blood gases determination; and high resolution computerized tomography. Heart dysfunction as a repercussion of lung lesion was also studied through echocardiography, and prognostic indicators were statistically significant for lesions found. The design of Study 2 was similar to Study 1, but with the appropriate methodology for CNS. After neurological examination, which was normal in all patients (control group), cerebral lesions were studied with imagiologic exams (MRN-CE and TCD) and psychological tests. These three methodologies were correlated and the importance of each one in the decision of the therapeutic profilactic attitudes. Study 3 consisted of a controlled prospective open study in children with severe forms of SCA, with the aim of the evaluating therapeutic effectiveness of hydroxyurea, during a period of 24 months. Results: In the global overall study preceding the Studies 1,2 and 3, there were a prevalence of haplotype Bantu (53%) and other risk factors, namely the number of VOC (87,5%), sequestration crisis (18,75%), dactilytis in first year of life(31,2%), hyperhemolysis crisis (50%) and ATC in more than half of the patients (59,38%). This group of bad prognostic indicators, associated with the population of the lower class according to the Graffar scale, demonstrates the importance of primary health care services, information provided to the children and their relatives, as well as the interest in prophylactic therapeutics, specific screening and prenatal diagnosis. Study 1. It was evident from this study that slight RPD was diagnosed in 70% of the patients, because alterations of the diffusion had no statistical significance and arterial blood gases determinations were normal. Only one patient had restrictive lung disease related with numerous ACS. However ACS was not considered a prognostic indicator for RPD, contrary to the number of EVO. HRTC revealed discreet fibrotic lines that could be related with slight RPD, but the lack of correlation of these two exams (33%) supports the value of lung function tests for precocious diagnosis of RPD. Heart dysfunction was found in 86,7% of patients, does not reflect the repercussion of RPD, but with the physiopathology of chronic anemia. Hematologic and clinical prognostic indicators were found. Good prognostic indicators for the non-evolution of RPD with average Hb values of ≥ 8,5 g/dl and average HbF values of ≥13%, respectively. The genetic and social-economic factors had no statistical significance; nevertheless, they were more prevalent among Bantu haplotype (53,3%) in patients with RPD. Study 2. RMN-CE detected SI in 33,3% of the patients, with preferential location in deep white substance in 26,6% and in front lobe in 20%. This distribution can be related to structural aspects of the brain and with the high sensibility of this organ to hypoxia. From the hematological parameters selected, average HbF value 8,6% and average leucocyte count 12.39x103/μl were prognostic indicators with different meaning to SI. The increase in the total bilirubin related to hyperhemolysis clinically explains the genesis of SI In the TCD study, only one patient had increased cerebral flow speed >196 cm/sec in CMA, which corresponded to serious vasculopathy in AngioMR. This patient never present previously neurological symptoms and had several hyperhemolysis crisis and VOC as risk factors. Low percentage of pathological TCD in this study, in relation to the high number of SI and altered tests, although without correlation among the three exams, is probably attributed to factors related to the methodology, aspects of cerebral physiopathology or perhaps a sign of good prognostic if the duration of study had not been so short. TCD should be used as a screening method in the age groups with higher risk of AVC and should never be considered separately in prophylactic therapeutics indication. Psychological tests were the most sensitive method to detect neurodevelopment impairment; in 80% of patients the neuropsychologics tests were altered, but without correlation with SI (10%). Since SI can become evident during the first two years of life and develop with time, the first psychological tests should be carried out between 3 and 5 years of age to timely be referred to special education and stimulation programs. Prognostic indicators to psychological tests were also found: alpha-thalassemia was found to be a protection factor of the IQ, just as other hematologic factors (hematocrit, MGCV and erythrocytes count). In relation to clinical parameters, although without statistical significance, patients with larger number of VOC had average lower scores versus the average in tests, except in TP. Results from different studies were conclusive as to the type of lesion found and the importance of prognostic indicators. Study 3. All the patients completed a minimum of 15 months therapeutic treatment with the final average daily dose of 19±4 mg/kg/day. The average value of the fetal hemoglobin increased significantly from 7,0±3,9% to 13,7±5,3% (p=0.028). The HbF average values increased from 6% to 15% after 15 months of therapeutic treatment. Clinically there was a reduction of 80% in the number of VOE , 69% in the number of hospitalization, 76% in the number of days of hospitalization and 67% in the number of transfusions. Once again the effectiveness of this treatment in this pediatric group, as well as the lack of any significant secondary effects, was evident. The study confirms the need for further detailed research in order to safely effect the appropriate treatment prior to the development of organic lesions, which ideally should be in the first year of life. Conclusions: These results allow us to clarify the importance of either pulmonary lesions or either nervous central system impairment among patients, children and adolescents, with sickle cell anemia. These lesions were demonstrated in most of the patients studied compromising their quality of life and the mortality. The treatment with HU is proved to be effective and having low toxicity.

Active cycle breathing techniques como técnica de higiene brônquica na asma: estudo piloto

RESUMO: Relevância e Objectivos: O objectivo deste estudo consistiu em verificar a eficácia e segurança de uma técnica de higiene brônquica – Active Cycle breathing technique (ACBT), na remoção de secreções e desinsuflação em crianças asmáticas. É uma técnica recente, que ainda não foi estudada nesta população. Metodologia: A amostra foi constituída por um total de 14 crianças, com idades compreendidas entre os 6 e 18 anos, com o diagnóstico de asma. Foi dividida em dois grupos: grupo de controlo, constituído por asmáticos estáveis e grupo experimental constituído por asmáticos pós-crise. Ambos receberam o mesmo tratamento, que consistiu numa única sessão de ACBT. Realizaram um exame da função respiratória (variáveis FEV1, PEF, MEF75%, RV e FRC) antes e após a aplicação da técnica. Mediu-se a Saturação de O2 antes, a meio e no fim da aplicação da técnica. Por último, pesaram-se as secreções recolhidas durante a sessão de tratamento. Resultados: Como resultados, quando omparamos o antes e após aplicação do ACBT, obtivemos diferenças significativas no RV (p <0,05) e FRC (p <0,05); muito significativa na Sa02 (p <0,01) e peso de secreções, nos asmáticos pós crise. Ocorreu uma melhoria significativa da saturação (p <0,05) em asmáticos estáveis, não havendo secreções. Não houve efeitos adversos nem broncoespasmo em ambos os grupos.Conclusão: O ACBT é uma técnica que promove a remoção de secreções e diminuição da insuflação na população de asmáticos.--------------------ABSTRACT:Relevance and Goals: the goal of this study was to verify the efficiency and security of a bronchial hygienic technique - Active Cycle Breathing Technique (ACBT) – in the obstruction and insufflation of asthmatic children. This is a new technique that has not yet been studied in this population. Procedures: The subjects were 14 children aged between 6 and 18 years old with asthma diagnosis. They were divided in two groups: the control group with stable asthmatics and the experimental group with post-crisis asthmatics. Both received the same treatment that was a single session of ACBT. They made a lung function test before and after the application of the technique (variables FEV1, PEF, MEF75%, RV and FRC). The level of O2 saturation was measured before, during and after the procedure. In the end, the secretions collected during the treatment were weighted. Results: We observed a significant difference on RV (p ˂0,05), FRC (p ˂0,05), Sa02 (p ˂0,01) and in the weight of the secretions in the post-crisis asthmatics after ACBT. There was a significant improvement of saturation (p ˂0,05) only in the stable asthmatics. There were no adverse effects or bronchospasm in both groups.

Mecanismos de inflamação brônquica resultantes da exposição a factores ambientais

RESUMO Tratando-se a asma de uma doença respiratória, desde há várias décadas que tem sido abordada a hipótese de que factores ambientais, nomeadamente os relacionados com a qualidade do ar inalado, possam contribuir para o seu agravamento. Para além dos aeroalergenos, outros factores ambientais como a poluição atmosférica estarão associados às doenças respiratórias. O ar respirado contém uma variedade de poluentes atmosféricos, provenientes quer de fontes naturais quer de origem antropogénica, nomeadamente de actividades industriais, domésticas ou das emissões de veículos. Estes poluentes, tradicionalmente considerados como um problema de foro ambiental, têm sido cada vez mais encarados como um problema de saúde pública. Também a qualidade do ar interior, tem sido associada a queixas respiratórias, não só em termos ocupacionais mas também em exposições domésticas. Dentro dos principais poluentes, encontramos a matéria particulada (como as PM10), o O3, NO2, e os compostos orgânicos voláteis (COVs). Se é verdade que os três primeiros têm como principais fontes de exposição a combustão fóssil associada aos veículos automóveis, já os COVs (como o benzeno, tolueno, xileno, etilbenzeno e formaldeído) são poluentes mais característicos do ar interior. Os mecanismos fisiopatológicos subjacentes à agressão dos poluentes do ar não se encontram convenientemente esclarecidos. Pensa-se que após a sua inalação, induzam um grau crescente de stress oxidativo que será responsável pelo desenvolvimento da inflamação das vias aéreas. A progressão do stress oxidativo e da inflamação, associarse- ão posteriormente a lesão local (pulmonar) e sistémica. Neste trabalho pretendeu-se avaliar os efeitos da exposição individual a diversos poluentes, do ar exterior e interior, sobre as vias aéreas, recorrendo a parâmetros funcionais, inflamatórios e do estudo do stress oxidativo. Neste sentido, desenvolveu-se um estudo de painel na cidade de Viseu, em que foram acompanhadas durante 18 meses, 51 crianças com história de sibilância, identificadas pelo questionário do estudo ISAAC. As crianças foram avaliadas em quatro Visitas (quatro medidas repetidas), através de diversos exames, que incluíram execução de espirometria com broncodilatação, medição ambulatória do PEF, medição de FENO e estudo do pH no condensado brônquico do ar exalado. O estudo dos 8-isoprostanos no condensado brônquico foi efectuado somente em duas Visitas, e o do doseamento de malonaldeído urinário somente na última Visita. Para além da avaliação do grau de infestação de ácaros do pó do colchão, para cada criança foi calculado o valor de exposição individual a PM10, O3, NO2, benzeno, tolueno, xileno, etilbenzeno e formaldeído, através de uma complexa metodologia que envolveu técnicas de modelação associadas a medições directas do ar interior (na casa e escola da criança) e do ar exterior. Para a análise de dados foram utilizadas equações de estimação generalizadas com uma matriz de correlação de trabalho uniforme, com excepção do estudo das associações entre poluentes, 8-isoprostanos e malonaldeído. Verificou-se na análise multivariável a existência de uma associação entre o agravamento dos parâmetros espirométricos e a exposição aumentada a PM10, NO2, benzeno, tolueno e etilbenzeno. Foram também encontradas associações entre diminuição do pH do EBC e exposição crescente a PM10, NO2, benzeno e etilbenzeno e associações entre valores aumentados de FENO e exposição a etilbenzeno e tolueno. O benzeno, o tolueno e o etilbenzeno foram associados com maior recurso a broncodilatador nos 6 meses anteriores à Visita e o tolueno com deslocações ao serviço de urgência. Os resultados dos modelos de regressão que incluíram o efeito do poluente ajustado para o grau de infestação de ácaros do pó foram, de uma forma geral, idênticos ao da análise multivariável anterior, com excepção das associações para com o FENO. Nos modelos de exposição com dois poluentes, com o FEV1 como variável resposta, somente o benzeno persistiu com significado estatístico. No modelo com dois poluentes tendo o pH do EBC como variável resposta, somente persistiram as PM10. Os 8-isoprostanos correlacionaram-se com alguns COVs, designadamente etilbenzeno, xileno, tolueno e benzeno. Os valores de malonaldeído urinário não se correlacionaram com os valores de poluentes. Verificou-se no entanto que de uma forma geral, e em particular mais uma vez para os COVs, as crianças mais expostas a poluentes, apresentaram valores superiores de malonaldeído na urina. Verificou-se que os poluentes do ar em geral, e os COVs em particular, se associaram com uma deterioração das vias aéreas. A exposição crescente a poluentes associou-se não só com obstrução brônquica, mas também com FENO aumentado e maior acidez das vias aéreas. A exposição crescente a COVs correlacionou-se com um maior stress oxidativo das vias aéreas (medido pelos 8-isoprostanos). As crianças com exposição superior a COVs apresentaram maiores valores de malonaldeído urinário. Este trabalho sugere uma associação entre exposição a poluentes, inflamação das vias aéreas e stress oxidativo. Vem reforçar o interesse dos poluentes do ar, nomeadamente os associados a ambientes interiores, frequentemente esquecidos e que poderão ser explicativos do agravamento duma criança com sibilância.-----------ABSTRACT: Asthma is a chronic respiratory disease that could be influenced by environmental factors, as allergens and air pollutants. The air breathed contains a diversity of air pollutants, both from natural or anthropogenic sources. Atmospheric pollution, traditionally considered an environmental problem, is nowadays looked as an important public health problem. Indoor air pollutants are also related with respiratory diseases, not only in terms of occupational exposures but also in domestic activities. Particulate matter (such as PM10), O3, NO2 and volatile organic compounds (VOCs) are the main air pollutants. The main source for PM10, O3, NO2 exposure is traffic exhaust while for VOCs (such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene and phormaldehyde) the main sources for exposure are located in indoor environments. The pathophysiologic mechanisms underlying the aggression of air pollutants are not properly understood. It is thought that after inhalation, air pollutants could induce oxidative stress, which would be responsible for airways inflammation. The progression of oxidative stress and airways inflammation, would contribute for the local and systemic effects of the air pollutants. The present study aimed to evaluate the effects of individual exposure to various pollutants over the airways, through lung function tests, inflammatory and oxidative stress biomarkers. In this sense, we developed a panel study in the city of Viseu, that included 51 children with a history of wheezing. Those children that were identified by the ISAAC questionnaire, were followed for 18 months. Children were assessed four times (four repeated measures) through the following tests: spirometry with bronchodilation test, PEF study, FENO evaluation and exhaled breath condensate pH measurement. 8-isoprostane in the exhaled breath condensate were also measured but only in two visits. Urinary malonaldehyde measurement was performed only in the last visit. Besides the assessment of the house dust mite infestation, we calculated for each child the value of individual exposure to a wide range of pollutants: PM10, O3, NO2, benzene, toluene, xylene, ethyl benzene and formaldehyde. This strategy used a complex methodology that included air pollution modelling techniques and direct measurements indoors (homes and schools) and outdoors. Generalized estimating equations with an exchangeable working correlation matrix were used for the analysis of the data. Exceptions were for the study of associations between air pollutants, malonaldehyde and 8-isoprostanes. In the multivariate analysis we found an association between worsening of spirometric outcomes and increased exposure to PM10, NO2, benzene, toluene and ethylbenzene. In the multivariate analysis we found also negative associations between EBC pH and exposure to PM10, NO2, benzene, ethylbenzene and positive associations between FENO and exposure to ethylbenzene and toluene. Benzene, toluene and ethylbenzene were associated with increased use of bronchodilator in the 6 months prior to the visit and toluene with emergency department visits. Results of the regression models that included also the effect of the pollutant adjusted for the degree of infestation to house dust mites, were identical to the previous models. Exceptions were for FENO associations. In the two-pollutant models, with the FEV1 as dependent variable, only benzene persisted with statistical significance. In the two pollutant model with pH of EBC as dependent variable, only PM10 persisted. 8-isoprostanes were well correlated with some VOCs, namely with ethylbenzene, xylene, toluene and benzene. Urinary malonaldehyde did not present any correlation with air pollutants exposure. However, those children more exposed to air pollutants (namely to VOCs), presented higher values of malonaldehyde. It was found that air pollutants in general, and namely VOCs, were associated with deterioration of the airways. The increased exposure to air pollutants was associated not only with airways obstruction, but also with increased FENO and higher acidity of the airways. The increased exposure to VOCs was correlated with increased airways oxidative stress (measured by 8-isoprostane). Children with higher levels of exposure to VOCs had higher values of urinary malonaldehyde. This study suggests a relation between air pollution, airways inflammation and oxidative stress. It suggests also that attention should be dedicated to air quality as air pollutants could cause airways deterioration.

Cystic Fibrosis, Atopy, Asthma and ABPA

The role of atopy on cystic fibrosis (CF) progression remains unclear but evidence suggests that it may influence the appearance of co-morbid conditions such as CF asthma or allergic bronchopulmonary aspergillosis (ABPA). Recognising asthma in patients with CF is not always easy but the identification of atopic markers favours the diagnosis. Physicians should be aware of this fact in order to achieve a better control of respiratory symptoms in patients with CF. Bronchial mucosa inflammation and abnormal mucus predispose to mould colonisation. These patients are at higher risk of allergic sensitisation, especially when atopic susceptibility is present. In the particular case of A. fumigatus, allergic sensitisation precedes ABPA development, which occurs in up to 10% of CF patients. Progression of lung function deterioration is most strikingly pronounced in patients with ABPA. Therefore, sensitisation with A. fumigatus should be regularly tested in patients with CF, especially those at higher risk. Recombinant allergens constitute an important advance in differentiating Aspergillus sensitisation from ABPA itself.

Exposição ocupacional a partículas e função respiratória em trabalhadores industriais

RESUMO - Num local de trabalho, em especial num ambiente industrial, podemos estar expostos a diversos tipos de riscos profissionais. A exposição ocupacional a partículas poderá ser causa de diversas doenças respiratórias, em função das características das partículas, da concentração existente no ar ambiente interior e da duração da exposição. Com o presente estudo, o investigador pretende descrever o tipo de associação existente entre a exposição a partículas e a função respiratória, avaliar os efeitos respiratórios na população em estudo e propor medidas para minimizar os efeitos e promover a saúde dos trabalhadores expostos.

Contributo da curva de débito-volume na detecção da obstrução da via aérea central

RESUMO: Introdução: A obstrução da via aérea central (OVAC) refere-se a um processo patológico que conduz a limitação do fluxo de ar ao nível do espaço glótico e subglótico, traqueia e brônquios principais. O seu correcto diagnóstico e tratamento constituem um território de interesse e preocupação para os profissionais de saúde, e requerem um profundo conhecimento da sua etiologia, fisiologia, diagnóstico e opções terapêuticas dado o potencial em originar significativa morbilidade e mortalidade. A avaliação da OVAC abrange múltiplas vertentes, entre as quais se salienta o componente clínico (sinais e sintomas), a repercussão fisiopatológica (função respiratória) e o estudo imagiológico (TC do tórax e broncoscopia). A compilação destes dados associada à etiologia, constituem factores importantes para estabelecer o prognóstico, determinar a necessidade de tratamento ou delinear uma futura intervenção terapêutica. A broncoscopia é o Gold Standard de avaliação desta condição, mas desde há cerca de 40 anos a curva de débito-volume constitui uma ferramenta não invasiva de detecção de OVAC. Apesar deste método ser utilizado até os nossos dias, poucos têm sido os estudos com o objectivo de verificar a sensibilidade e especificidade da curva de débito-volume na detecção de OVAC, bem como averiguar a relação entre as alterações morfológicas e quantitativas da mesma com a localização, o tipo e o grau da obstrução. Material e Métodos: Entre 1 de Novembro de 2009 e 30 de Abril de 2010, os doentes com indicação para a realização de broncoscopia diagnóstica ou terapêutica na Unidade de Técnicas Invasivas Pneumológicas (UTIP) do Centro Hospitalar Lisboa Norte – Hospital Pulido Valente (CHLN – HPV) foram seleccionados de forma consecutiva de acordo com os critérios de inclusão e exclusão. As avaliações (broncoscopia, curva de débito-volume e avaliação da dispneia) realizaram-se com um intervalo de tempo máximo de sete dias. A broncoscopia flexível foi realizada segundo as normas da British Thoracic Society e as curvas de débito-volume segundo as normas da ATS/ERS TaskForce 2005. Para a avaliação da dispneia recorreu-se à escala de dispneia MRC (Medical Research Council). Um painel de peritos realizou a avaliação da morfologia da curva de débito-volume (sugestiva ou não de OVAC) e um elemento independente a verificação dos critérios quantitativos e morfológicos (variáveis intra e extratorácica e fixa) da curva. O estudo foi aprovado pela Comissão de Ética para a Saúde do CHLN e todos os doentes assinaram um consentimento informado de participação. Resultados: Estudaram-se 82 doentes, 36 (44%) dos quais com OVAC. A predominância foi do género masculino, em relação ao feminino. A sensibilidade e especificidade dos critérios quantitativos da curva de débito-volume na detecção de OVAC foi de 91.3% e 88.9% respectivamente. Quando se utilizaram os critérios morfológicos da curva de débito-volume os valores foram de 93.5% e 30.6%. A agregação dos critérios morfológicos e quantitativos permitiu alcançar uma sensibilidade de 95.7% e especificidade de 86.1%. Nesta amostra, o critério quantitativo com maior ocorrência foi o FEF50/FIF50≥1 (83% dos doentes com OVAC). Este mostrou relacionar-se com todas as localizações de obstrução excepto o terço médio da traqueia. Mostrou, ainda, ter uma relação forte e positiva com o grau e tipo de obstrução (intra e extraluminal). O segundo foi o FEV1/PEF≥8, presente em 36% dos casos de OVAC. Relacionou-se com as obstruções no terço inferior da traqueia e brônquio principal direito (BPD). Também apresentou relação forte e positiva com o grau de obstrução e com os tipos de obstrução anteriormente descritos. Quanto à sintomatologia foi possível associar o grau de obstrução com o de dispneia e a presença de estridor com o grau e localização da obstrução na traqueia. Conclusões: Os resultados deste estudo demonstram que os critérios quantitativos da curva de débito-volume têm elevada sensibilidade e especificidade na detecção de OVAC. O critério FEV50/FIF50≥1 tem um bom poder discriminativo na detecção dessa condição, tendo sido relacionado com a localização, o grau e o tipo de obstrução. O critério FEV1/PEF≥8, embora com menor poder discriminativo, também se relaciona com o grau, a localização e o tipo de obstrução. A morfologia da curva tem uma boa sensibilidade mas baixa especificidade na detecção de OVAC, mas a agregação entre os critérios morfológicos e quantitativos aumenta a sensibilidade e especificidade. A dispneia e o estridor foram relacionados com o grau de obstrução e o último com a localização ao nível da traqueia.-------------ABSTRACT: Introduction: Central airway obstruction (CAO) refers to a pathological process that leads to restriction of airflow at the level of the glottis and subglottis, trachea and main bronchi. It’s proper diagnosis and treatment is an area of interest and concern to health professionals, and requires a deep knowledge of its etiology, physiology, diagnosis and treatment options, concerning the potential to cause significant morbidity and mortality. The evaluation of CAO covers multiple aspects: the clinical component (signs and symptoms), the pathophysiological effect (lung function) and the imaging study (bronchoscopy and chest CT). The compilation of this data associated with the etiology, are important for establishing prognosis, determine the need for treatment or outline a future therapeutic intervention. Bronchoscopy is the gold standard for evaluating this condition, but for the last 40 years the flow-volume loop has been used as a noninvasive tool for detecting CAO. Although this method is still in use, only few studies were made in order to verify its sensitivity and specificity in detecting CAO, and investigate the relation between morphological and quantitative changes of the curve to location, type and degree of obstruction. Methods: Between 1st November 2009 and 30th April 2010, patients with indication to perform diagnostic or therapeutic bronchoscopy in Interventional Pulmonology Unit - Hospital Pulido Valente (CHLN - HPV), were selected consecutively according to the inclusion and exclusion criteria. All assessments (bronchoscopy, flow-volume loop and dyspnea) were carried out within a period of seven days. The flexible bronchoscopy was performed according to the standards of the British Thoracic Society and the flow-volume loops in accordance with the standards of the ATS / ERS Taskforce 2005. For the evaluation of dyspnea was used to MRC dyspnea scale (Medical Research Council). A panel of experts evaluated the morphology of flow-volume loop (suggestive or non-suggestive of CAO) and an independent element established the quantitative criteria and morphological (intra and extrathoracic variables and fixed) of the curve. This study was approved by the Ethics Committee for Health CHLN and all the patients signed an informed consent to participate. Results: We’ve studied 82 patients, 36 (44%) of those with CAO. The majority of the patients were males, compared to females. The sensitivity and specificity of the quantitative criteria of the flow-volume curve in detecting CAO was 91.3% and 88.9% respectively. When we used the morphological criteria of flow-volume loop these values were 93.5% and 30.6%. The combination of quantitative and morphological criteria produced values of 95.7% sensitivity and 86.1% specificity. FEF50/FIF50≥1 was the most representative quantitative criterion (83% of patients with CAO) and it was correlated with all sites of obstruction except in the middle third of the trachea. It has shown a strong and positive association with the degree and type of obstruction (intra and extraluminal). The second was the FEV1/PEF ≥ 8, present in 36% of cases of CAO. It could be correlated with the obstruction in the lower third of the trachea and right main bronchus. It also showed a strong positive relation with the degree and types of obstruction described above. Regarding symptoms, we found a link between the degree of obstruction and dyspnea. The presence of stridor was correlated with the location and the degree of obstruction in the trachea. Conclusion: The results of this study demonstrate that the quantitative criteria of the flow-volume loop have a high sensitivity and specificity in detecting CAO. The criterion FEV50/FIF50 ≥ 1 has a good discriminative power to detect this condition and was related to the location, degree and type of obstruction. The criterion FEV1/PEF ≥ 8, although with a weaker discriminative power, also relates to the degree, location and type of obstruction. The morphology of the curve has a good sensitivity but low specificity in detecting CAO although the combination between the morphological and quantitative criteria increases sensitivity and specificity. Dyspnea and stridor were related to the degree of obstruction and the last one with its location in the trachea.

Cystic fibrosis with normal sweat chloride concentration: case report

Cystic fibrosis is a genetic disease usually diagnosed by abnormal sweat testing. We report a case of an 18-year-old female with bronchiectasis, chronic P. aeruginosa infection, and normal sweat chloride concentrations who experienced rapid decrease of lung function and clinical deterioration despite treatment. Given the high suspicion ofcystic fibrosis, broad genotyping testing was performed, showing a compound heterozygous with deltaF508 and 3849+10kb C->T mutations, therefore confirming cystic fibrosis diagnosis. Although the sweat chloride test remains the gold standard for the diagnosis of cystic fibrosis, alternative diagnostic tests such as genotyping and electrophysiologic measurements must be performed if there is suspicion of cystic fibrosis, despite normal or borderline sweat chloride levels.

Insights into bacterial colony morphology evolution and diversification during infection development in cystic fibrosis

Tese de Doutoramento em Engenharia Biomédica.

Influence of Smoking Consumption and Nicotine Dependence Degree in Cardiac Autonomic Modulation

Abstract Background: Smoking consumption alters cardiac autonomic function. Objective: Assess the influence of the intensity of smoking and the nicotine dependence degree in cardiac autonomic modulation evaluated through index of heart rate variability (HRV). Methods: 83 smokers, of both genders, between 50 and 70 years of age and with normal lung function were divided according to the intensity of smoking consumption (moderate and severe) and the nicotine dependency degree (mild, moderate and severe). The indexes of HRV were analyzed in rest condition, in linear methods in the time domain (TD), the frequency domain (FD) and through the Poincaré plot. For the comparison of smoking consumption, unpaired t test or Mann-Whitney was employed. For the analysis between the nicotine dependency degrees, we used the One-way ANOVA test, followed by Tukey's post test or Kruskal-Wallis followed by Dunn's test. The significance level was p < 0,05. Results: Differences were only found when compared to the different intensities of smoking consumption in the indexes in the FD. LFun (62.89 ± 15.24 vs 75.45 ± 10.28), which corresponds to low frequency spectrum component in normalized units; HFun (37.11 ± 15.24 vs 24.55 ± 10.28), which corresponds to high frequency spectrum component in normalized units and in the LF/HF ratio (2.21 ± 1.47 vs 4.07 ± 2.94). However, in the evaluation of nicotine dependency, significant differences were not observed (p > 0.05). Conclusion: Only the intensity of smoking consumption had an influence over the cardiac autonomic modulation of the assessed tobacco smokers. Tobacco smokers with severe intensity of smoking consumption presented a lower autonomic modulation than those with moderate intensity.

Biomedical risk assessment as an aid for smoking cessation.

BACKGROUND: A possible strategy for increasing smoking cessation rates could be to provide smokers who have contact with healthcare systems with feedback on the biomedical or potential future effects of smoking, e.g. measurement of exhaled carbon monoxide (CO), lung function, or genetic susceptibility to lung cancer. OBJECTIVES: To determine the efficacy of biomedical risk assessment provided in addition to various levels of counselling, as a contributing aid to smoking cessation. SEARCH STRATEGY: We systematically searched the Cochrane Collaboration Tobacco Addiction Group Specialized Register, Cochrane Central Register of Controlled Trials 2008 Issue 4, MEDLINE (1966 to January 2009), and EMBASE (1980 to January 2009). We combined methodological terms with terms related to smoking cessation counselling and biomedical measurements. SELECTION CRITERIA: Inclusion criteria were: a randomized controlled trial design; subjects participating in smoking cessation interventions; interventions based on a biomedical test to increase motivation to quit; control groups receiving all other components of intervention; an outcome of smoking cessation rate at least six months after the start of the intervention. DATA COLLECTION AND ANALYSIS: Two assessors independently conducted data extraction on each paper, with disagreements resolved by consensus. Results were expressed as a relative risk (RR) for smoking cessation with 95% confidence intervals (CI). Where appropriate a pooled effect was estimated using a Mantel-Haenszel fixed effect method. MAIN RESULTS: We included eleven trials using a variety of biomedical tests. Two pairs of trials had sufficiently similar recruitment, setting and interventions to calculate a pooled effect; there was no evidence that CO measurement in primary care (RR 1.06, 95% CI 0.85 to 1.32) or spirometry in primary care (RR 1.18, 95% CI 0.77 to 1.81) increased cessation rates. We did not pool the other seven trials. One trial in primary care detected a significant benefit of lung age feedback after spirometry (RR 2.12; 95% CI 1.24 to 3.62). One trial that used ultrasonography of carotid and femoral arteries and photographs of plaques detected a benefit (RR 2.77; 95% CI 1.04 to 7.41) but enrolled a population of light smokers. Five trials failed to detect evidence of a significant effect. One of these tested CO feedback alone and CO + genetic susceptibility as two different intervention; none of the three possible comparisons detected significant effects. Three others used a combination of CO and spirometry feedback in different settings, and one tested for a genetic marker. AUTHORS' CONCLUSIONS: There is little evidence about the effects of most types of biomedical tests for risk assessment. Spirometry combined with an interpretation of the results in terms of 'lung age' had a significant effect in a single good quality trial. Mixed quality evidence does not support the hypothesis that other types of biomedical risk assessment increase smoking cessation in comparison to standard treatment. Only two pairs of studies were similar enough in term of recruitment, setting, and intervention to allow meta-analysis.

Associations of short-term particle and noise exposures with markers of cardiovascular and respiratory health among highway maintenance workers

BACKGROUND: Highway maintenance workers are constantly and simultaneously exposed to traffic-related particle and noise emissions, and both have been linked to increased cardiovascular morbidity and mortality in population-based epidemiology studies. OBJECTIVES: We aimed to investigate short-term health effects related to particle and noise exposure. METHODS: We monitored 18 maintenance workers, during as many as five 24-hour periods from a total of 50 observation days. We measured their exposure to fine particulate matter (PM2.5), ultrafine particles, noise, and the cardiopulmonary health endpoints: blood pressure, pro-inflammatory and pro-thrombotic markers in the blood, lung function and fractional exhaled nitric oxide (FeNO) measured approximately 15 hours post-work. Heart rate variability was assessed during a sleep period approximately 10 hours post-work. RESULTS: PM2.5 exposure was significantly associated with C-reactive protein and serum amyloid A, and negatively associated with tumor necrosis factor α. None of the particle metrics were significantly associated with von Willebrand factor or tissue factor expression. PM2.5 and work noise were associated with markers of increased heart rate variability, and with increased HF and LF power. Systolic and diastolic blood pressure on the following morning were significantly associated with noise exposure after work, and non-significantly associated with PM2.5. We observed no significant associations between any of the exposures and lung function or FeNO. CONCLUSIONS: Our findings suggest that exposure to particles and noise during highway maintenance work might pose a cardiovascular health risk. Actions to reduce these exposures could lead to better health for this population of workers.