229 resultados para TRAUMATISMOS ABDOMINALES
Resumo:
Die vorliegende Arbeit gewährte neue Einblicke in zwei fundamentale Vorgänge der frühen Neurogenese von Drosophila melanogaster. Der erste Teil untersuchte die zeitliche Spezifizierung der Neuroblastenidentitäten. Durch die Expression verschiedener Gene entlang der Dorsoventral- und der Anterioposteriorachse wird ein kartesisches Koordinatensystem aufgebaut, indem ein Neuroblast (NB), der in einem bestimmten Quadranten entsteht, eine spezifische Identität erhält. Die Delamination der NBs erfolgt in fünf Segregationswellen, wobei in jeder Welle die gleiche Population NBs gebildet wird. In dieser Arbeit konnte nun gezeigt werden, dass es nicht nur einen räumlichen, sondern auch einen zeitlichen Aspekt bei der Entstehung der NBs gibt: So zeigten Transplantationsexperimente, dass sowohl im frühen als auch im späten Neuroektoderm extrinsische induktive Signale an der Spezifizierung der Neuroblastenidentität beteiligt sind. Die Natur dieser Signale bleibt noch unklar. Allerdings stellen die Segmentpolaritätsgene aufgrund ihrer dynamischen Expression eine potenzielle Kandidatengruppe dar. Der zweite Teil beschäftigte sich mit der segmentalen Spezifizierung der Neuroblasten. Für diesen Prozess zeigten frühere Genexpressionsstudien, dass NBs, die zwar an korrespondierenden Positionen innerhalb des kartesischen Systems, aber in unterschiedlichen Segmenten gebildet werden, die gleichen Genexpressionsmuster aufweisen und fast identische Zellstammbäume hervorbringen. Einige dieser seriell homologen NBs generieren jedoch segmentspezifische Zellstammbäume – ein solches Beispiel ist der NB6-4, der als Modellsystem benutzt wurde. Für die thorakale Variante dieses NBs konnte ich zeigen, dass die Homöotischen Gene zur Spezifizierung nicht notwendig sind – thorakales Schicksal ist eine Grundidentität. Diese wird in abdominalen Segmenten jedoch durch die Funktion der Homöotischen Gene abdominal-A (abd-A) und Abdominal-B (Abd-B) in abdominales Schicksal transformiert. Dieser segmentale Unterschied wird durch die Regulation des Zellzyklusgens CycE bewerkstelligen. Genauer: CycE ist notwendig, um neurogliales Schicksal in thorakalen Segmenten zu generieren und ausreichend, dieses Schicksal ebenfalls in abdominalen Segmenten zu erzeugen. Eine direkte Inhibierung der Expression von CycE durch Abd-A in abdominalen Segmenten führt dagegen zu einer differenziellen Expression von CycE im neuronalen thorakalen Anteil des Zellstammbaums. Weiterhin konnten in einem Enhancerelement, das für die Expression von CycE im Nervensystem verantwortlich ist, mehrere Bindestellen für Abd-A und Abd-B gefunden werden. Die gewonnen Daten legen – in Verbindung mit bereits bekannten Ergebnissen – den Schluss nahe, dass diese neuronspezifizierende Funktion von CycE unabhängig von seiner Rolle im Zellzyklus ist.
Resumo:
Fil: Perinetti, Carlos E.. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas
Resumo:
Objetivo: Analizar la mortalidad en la Unidad de Cuidados Intensivos (UCI) del Hospital Central de Mendoza y evaluar el valor predictivo de la escala APACHE II (Evaluación Fisiológica Aguda y de Salud Crónica). Material y Método: Se realizó un estudio retrospectivo y observacional de los pacientes ingresados a la Unidad de Cuidados Intensivos del Hospital Central de Mendoza, desde el 01/11/06 hasta el 31/03/08. Se calculó la distribución de sexos y de edades de la muestra, la estadía promedio, principales motivos de ingreso a la UCI y la puntuación APACHE II en las primeras 24 horas de internación. Se calculó la mortalidad esperada y la mortalidad obtenida global y se analizó el coeficiente entre ambas mortalidades. Resultados: Se incluyeron 904 pacientes, 61,82% masculinos y 38,18% femeninos, con una edad media 46 años (±19,36). Estadía promedio en la UCI 8,5 días promedio. El principal motivo de internación fueron los Traumatismos Encéfalocraneanos (TEC) con un 27,7% del total (86% asociados a politraumatismo grave). La mortalidad global obtenida fue del 41,48% vs. 24,08% esperable, con un coeficiente de mortalidad de 1,72 (p<0,0001). Conclusiones: La UCI estudiada presenta por las características de la población asistida un elevado índice de mortalidad global. La mortalidad obtenida fue 72% mayor a la mortalidad esperable según la puntuación APACHE II, demostrando esta Escala un bajo valor predictivo en nuestra UCI. La diferencia entre mortalidades podría parcialmente explicarse por la alta prevalencia de entidades con mortalidades subvaloradas por este modelo pronóstico, como pacientes politraumatizados y neurocríticos. En nuestro estudio, la Escala APACHE II presentó una franca subestimación de la mortalidad en ambas patologías. Sugerimos la realización de un estudio de regresión logística local para determinar un factor de corrección y/o adicionar puntos al valor APACHE II según el diagnóstico de ingreso del paciente. Asimismo, proponemos evaluar el empleo de medidas alternativas para predecir mortalidad, como sistemas de tercera generación (por ejemplo: APACHE III, MPM II y SAPS II).
Resumo:
Se realizó un estudio de expedientes judiciales para verificar la presencia de lesiones dentarias en litigios judiciales y corroborar si los baremos aplicados fueron pertinentes. Siendo muy importante el porcentaje de casos donde no existió pérdida dentaria pero sí lesión y no existiendo un baremo que contemple estos casos, surge entonces la necesidad de formular un nuevo baremo o modificar los existentes para que se incluya no sólo la pérdida total del elemento dentario sino también los traumatismos que no producen pérdida del elemento dentario pero si lesión, porque representan una importante incapacidad masticatoria, fonética y estética. Se propone agregar a los baremos en uso o redactar un nuevo baremo que incluya la siguiente valoración: - En caso de fracturas dentarias con compromiso pulpar y traumatismos que producen pérdida de vitalidad pulpar, adjudicar un porcentaje de incapacidad del 50% de los valores otorgados por los baremos existentes (Bertini, Briñon, etc.) para la pérdida total de dicho elemento. En los casos de fracturas dentarias sin pérdida de vitalidad, otorgar un 25% de los valores de los baremos existentes.
Resumo:
La odontodisplasia regional, también denominada diente fantasma o detención localizada del desarrollo dental, es una anomalía estructural del desarrollo, compleja y rara. Su etiología es desconocida y no presenta un patrón hereditario, aunque se han considerado factores locales como alteraciones vasculares y traumatismos locales. Puede afectar ambas denticiones: temporal y permanente; existe una anormal aposición dentinaria, que a su vez está detenida precozmente. Se encuentran afectados todos los componentes histológicos del órgano dentario y radiográficamente el aspecto fantasma es típico: raíces cortas, coronas que semejan cáscaras y aspecto dismórfico general. Se recibieron estudios radiográficos correspondientes a una niña de 10 años derivada del Hospital Materno Infantil de la ciudad de Azul, provincia de Buenos Aires. Luego del análisis de signos radiográficos se determina el diagnóstico de odontodisplasia regional en los cuadrantes superior e inferior izquierdos. Se sugiere la investigación de antecedentes traumáticos al presentarse la lesión en dos cuadrantes isolaterales.
Resumo:
El presente trabajo consiste en la descripción y análisis del concepto de trauma desde dos disciplinas diferentes, desde cuya comparación y contrastación nos proponemos arribar a una definición posible. Partimos del problema que ha dado en llamarse la generalización actual del trauma, problema que comporta un insoslayable interés teórico y clínico pero también implica una dimensión ética. Hablar de trauma en la época supone tomar una posición desde la cual se enunciará dicho término, posición que determina tanto una definición comoun modo de abordaje del fenómeno descripto. Nuestro objetivo será entonces concluir en una definición del concepto desde el psicoanálisis, tras revisar las críticas que pueden realizarse a la definición psiquiátrica que emerge de los manuales de clasificación diagnóstica. Cuando las referencias que nos guían son aquellos manuales psiquiátricos, la descripción se basa fundamentalmente en un conjunto de ítems que definen qué entender por síndrome por estrés postraumático y generalizan para toda una serie de acontecimientos una misma interpretación y una respuesta estandarizada sobre qué hacer y cómo intervenir en esos casos. Si, en cambio, pretendemos abordar estas cuestiones desde la teoría psicoanalítica, es imposible afirmar que existan traumatismos estándares así como tampoco podemos sostener que lo traumático se refiera a un acontecimiento. Se nos torna imprescindible introducir allí al sujeto y por lo tanto a su particularidad, adquiriendo entonces el trauma, un estatuto diferente. Abordar la cuestión por la vertiente estructural nos conduce, asimismo, a una posición diferente en la dirección de la cura. Nos proponemos llevar a cabo el trabajo a partir de una viñeta clínica, luego introducir las posiciones anteriormente mencionadas, y desde allí avanzar hacia una definición posible de trauma y una alternativa clínica de intervención. Será la contrastación de las posiciones la que permitirá decidir sobre aquellos argumentos que solventen las críticas y decidir sobre los elementos que comportarán nuestra definición. Hemos elegido la presentación de una viñeta clínica en tanto ella se ajusta perfectamente a los ítems consignados en los manuales psiquiátricos. Sin embargo, la conclusión a la que logramos arribar tras introducir la concepción psicoanalítica, es que sólo haciendo un recorte específico de dicha presentación podremos sostener que se trata de una presentación traumática. Es si y sólo si consideramos los dichos del paciente respecto del acontecimiento vivido que podremos decir que allí aconteció algo del orden de lo traumático. Y es porque consideramos que es preciso siempre considerar esos dichos que comenzamos el trabajo partiendo de una breve presentación clínica. Lo anteriormente afirmado constituye la especificidad del método psicoanalítico: no son hechos fácticos los que estudiamos, sino que la realidad que compete al psicoanálisis es la realidad discursiva. Tal es el principal argumento por el cual no serán los acontecimientos en sí mismos los traumáticos para todos los sujetos por igual, sino cómo se inscribe para cada uno el encuentro con lo real. Hay siempre una implicación del sujeto en aquello que le acontece, y es sólo por esa vía que el analista puede intervenir poniendo a hablar al paciente, único modo en el que se puede intentar reinventar algo allí donde lo que hay es un simple agujero, un vacío que por estructura habita al ser hablante
Resumo:
El problema que afrontó este trabajo de investigación fue determinar, si existe relación entre las medias de los diferentes test de aptitud física y el nivel de actividad corporal de los alumnos del nivel secundario. Los test realizados fueron los siguientes: Test de leger, test de abdominales 30 seg, test de Sit And Reach (SR), peso, altura y preguntas relacionadas con la practica corporal que realizan. Se trabajó con adolescentes de entre 13 a 15 años, todos de escuelas técnicas públicas de la Ciudad Autónoma de Buenos Aires, durante el tercer trimestre del ciclo lectivo 2014. En base a los resultados dados, las variables investigadas como objeto de estudio, develan que el tipo de práctica corporal que realicen los alumnos influye en el nivel de aptitud física
Resumo:
El problema que afrontó este trabajo de investigación fue determinar, si existe relación entre las medias de los diferentes test de aptitud física y el nivel de actividad corporal de los alumnos del nivel secundario. Los test realizados fueron los siguientes: Test de leger, test de abdominales 30 seg, test de Sit And Reach (SR), peso, altura y preguntas relacionadas con la practica corporal que realizan. Se trabajó con adolescentes de entre 13 a 15 años, todos de escuelas técnicas públicas de la Ciudad Autónoma de Buenos Aires, durante el tercer trimestre del ciclo lectivo 2014. En base a los resultados dados, las variables investigadas como objeto de estudio, develan que el tipo de práctica corporal que realicen los alumnos influye en el nivel de aptitud física
Resumo:
El presente trabajo consiste en la descripción y análisis del concepto de trauma desde dos disciplinas diferentes, desde cuya comparación y contrastación nos proponemos arribar a una definición posible. Partimos del problema que ha dado en llamarse la generalización actual del trauma, problema que comporta un insoslayable interés teórico y clínico pero también implica una dimensión ética. Hablar de trauma en la época supone tomar una posición desde la cual se enunciará dicho término, posición que determina tanto una definición comoun modo de abordaje del fenómeno descripto. Nuestro objetivo será entonces concluir en una definición del concepto desde el psicoanálisis, tras revisar las críticas que pueden realizarse a la definición psiquiátrica que emerge de los manuales de clasificación diagnóstica. Cuando las referencias que nos guían son aquellos manuales psiquiátricos, la descripción se basa fundamentalmente en un conjunto de ítems que definen qué entender por síndrome por estrés postraumático y generalizan para toda una serie de acontecimientos una misma interpretación y una respuesta estandarizada sobre qué hacer y cómo intervenir en esos casos. Si, en cambio, pretendemos abordar estas cuestiones desde la teoría psicoanalítica, es imposible afirmar que existan traumatismos estándares así como tampoco podemos sostener que lo traumático se refiera a un acontecimiento. Se nos torna imprescindible introducir allí al sujeto y por lo tanto a su particularidad, adquiriendo entonces el trauma, un estatuto diferente. Abordar la cuestión por la vertiente estructural nos conduce, asimismo, a una posición diferente en la dirección de la cura. Nos proponemos llevar a cabo el trabajo a partir de una viñeta clínica, luego introducir las posiciones anteriormente mencionadas, y desde allí avanzar hacia una definición posible de trauma y una alternativa clínica de intervención. Será la contrastación de las posiciones la que permitirá decidir sobre aquellos argumentos que solventen las críticas y decidir sobre los elementos que comportarán nuestra definición. Hemos elegido la presentación de una viñeta clínica en tanto ella se ajusta perfectamente a los ítems consignados en los manuales psiquiátricos. Sin embargo, la conclusión a la que logramos arribar tras introducir la concepción psicoanalítica, es que sólo haciendo un recorte específico de dicha presentación podremos sostener que se trata de una presentación traumática. Es si y sólo si consideramos los dichos del paciente respecto del acontecimiento vivido que podremos decir que allí aconteció algo del orden de lo traumático. Y es porque consideramos que es preciso siempre considerar esos dichos que comenzamos el trabajo partiendo de una breve presentación clínica. Lo anteriormente afirmado constituye la especificidad del método psicoanalítico: no son hechos fácticos los que estudiamos, sino que la realidad que compete al psicoanálisis es la realidad discursiva. Tal es el principal argumento por el cual no serán los acontecimientos en sí mismos los traumáticos para todos los sujetos por igual, sino cómo se inscribe para cada uno el encuentro con lo real. Hay siempre una implicación del sujeto en aquello que le acontece, y es sólo por esa vía que el analista puede intervenir poniendo a hablar al paciente, único modo en el que se puede intentar reinventar algo allí donde lo que hay es un simple agujero, un vacío que por estructura habita al ser hablante
Resumo:
El presente trabajo consiste en la descripción y análisis del concepto de trauma desde dos disciplinas diferentes, desde cuya comparación y contrastación nos proponemos arribar a una definición posible. Partimos del problema que ha dado en llamarse la generalización actual del trauma, problema que comporta un insoslayable interés teórico y clínico pero también implica una dimensión ética. Hablar de trauma en la época supone tomar una posición desde la cual se enunciará dicho término, posición que determina tanto una definición comoun modo de abordaje del fenómeno descripto. Nuestro objetivo será entonces concluir en una definición del concepto desde el psicoanálisis, tras revisar las críticas que pueden realizarse a la definición psiquiátrica que emerge de los manuales de clasificación diagnóstica. Cuando las referencias que nos guían son aquellos manuales psiquiátricos, la descripción se basa fundamentalmente en un conjunto de ítems que definen qué entender por síndrome por estrés postraumático y generalizan para toda una serie de acontecimientos una misma interpretación y una respuesta estandarizada sobre qué hacer y cómo intervenir en esos casos. Si, en cambio, pretendemos abordar estas cuestiones desde la teoría psicoanalítica, es imposible afirmar que existan traumatismos estándares así como tampoco podemos sostener que lo traumático se refiera a un acontecimiento. Se nos torna imprescindible introducir allí al sujeto y por lo tanto a su particularidad, adquiriendo entonces el trauma, un estatuto diferente. Abordar la cuestión por la vertiente estructural nos conduce, asimismo, a una posición diferente en la dirección de la cura. Nos proponemos llevar a cabo el trabajo a partir de una viñeta clínica, luego introducir las posiciones anteriormente mencionadas, y desde allí avanzar hacia una definición posible de trauma y una alternativa clínica de intervención. Será la contrastación de las posiciones la que permitirá decidir sobre aquellos argumentos que solventen las críticas y decidir sobre los elementos que comportarán nuestra definición. Hemos elegido la presentación de una viñeta clínica en tanto ella se ajusta perfectamente a los ítems consignados en los manuales psiquiátricos. Sin embargo, la conclusión a la que logramos arribar tras introducir la concepción psicoanalítica, es que sólo haciendo un recorte específico de dicha presentación podremos sostener que se trata de una presentación traumática. Es si y sólo si consideramos los dichos del paciente respecto del acontecimiento vivido que podremos decir que allí aconteció algo del orden de lo traumático. Y es porque consideramos que es preciso siempre considerar esos dichos que comenzamos el trabajo partiendo de una breve presentación clínica. Lo anteriormente afirmado constituye la especificidad del método psicoanalítico: no son hechos fácticos los que estudiamos, sino que la realidad que compete al psicoanálisis es la realidad discursiva. Tal es el principal argumento por el cual no serán los acontecimientos en sí mismos los traumáticos para todos los sujetos por igual, sino cómo se inscribe para cada uno el encuentro con lo real. Hay siempre una implicación del sujeto en aquello que le acontece, y es sólo por esa vía que el analista puede intervenir poniendo a hablar al paciente, único modo en el que se puede intentar reinventar algo allí donde lo que hay es un simple agujero, un vacío que por estructura habita al ser hablante
Resumo:
El problema que afrontó este trabajo de investigación fue determinar, si existe relación entre las medias de los diferentes test de aptitud física y el nivel de actividad corporal de los alumnos del nivel secundario. Los test realizados fueron los siguientes: Test de leger, test de abdominales 30 seg, test de Sit And Reach (SR), peso, altura y preguntas relacionadas con la practica corporal que realizan. Se trabajó con adolescentes de entre 13 a 15 años, todos de escuelas técnicas públicas de la Ciudad Autónoma de Buenos Aires, durante el tercer trimestre del ciclo lectivo 2014. En base a los resultados dados, las variables investigadas como objeto de estudio, develan que el tipo de práctica corporal que realicen los alumnos influye en el nivel de aptitud física
Resumo:
La planificación pre-operatoria se ha convertido en una tarea esencial en cirugías y terapias de marcada complejidad, especialmente aquellas relacionadas con órgano blando. Un ejemplo donde la planificación preoperatoria tiene gran interés es la cirugía hepática. Dicha planificación comprende la detección e identificación precisa de las lesiones individuales y vasos así como la correcta segmentación y estimación volumétrica del hígado funcional. Este proceso es muy importante porque determina tanto si el paciente es un candidato adecuado para terapia quirúrgica como la definición del abordaje a seguir en el procedimiento. La radioterapia de órgano blando es un segundo ejemplo donde la planificación se requiere tanto para la radioterapia externa convencional como para la radioterapia intraoperatoria. La planificación comprende la segmentación de tumor y órganos vulnerables y la estimación de la dosimetría. La segmentación de hígado funcional y la estimación volumétrica para planificación de la cirugía se estiman habitualmente a partir de imágenes de tomografía computarizada (TC). De igual modo, en la planificación de radioterapia, los objetivos de la radiación se delinean normalmente sobre TC. Sin embargo, los avances en las tecnologías de imagen de resonancia magnética (RM) están ofreciendo progresivamente ventajas adicionales. Por ejemplo, se ha visto que el ratio de detección de metástasis hepáticas es significativamente superior en RM con contraste Gd–EOB–DTPA que en TC. Por tanto, recientes estudios han destacado la importancia de combinar la información de TC y RM para conseguir el mayor nivel posible de precisión en radioterapia y para facilitar una descripción precisa de las lesiones del hígado. Con el objetivo de mejorar la planificación preoperatoria en ambos escenarios se precisa claramente de un algoritmo de registro no rígido de imagen. Sin embargo, la gran mayoría de sistemas comerciales solo proporcionan métodos de registro rígido. Las medidas de intensidad de voxel han demostrado ser criterios de similitud de imágenes robustos, y, entre ellas, la Información Mutua (IM) es siempre la primera elegida en registros multimodales. Sin embargo, uno de los principales problemas de la IM es la ausencia de información espacial y la asunción de que las relaciones estadísticas entre las imágenes son homogéneas a lo largo de su domino completo. La hipótesis de esta tesis es que la incorporación de información espacial de órganos al proceso de registro puede mejorar la robustez y calidad del mismo, beneficiándose de la disponibilidad de las segmentaciones clínicas. En este trabajo, se propone y valida un esquema de registro multimodal no rígido 3D usando una nueva métrica llamada Información Mutua Centrada en el Órgano (Organ-Focused Mutual Information metric (OF-MI)) y se compara con la formulación clásica de la Información Mutua. Esto permite mejorar los resultados del registro en áreas problemáticas incorporando información regional al criterio de similitud, beneficiándose de la disponibilidad real de segmentaciones en protocolos estándares clínicos, y permitiendo que la dependencia estadística entre las dos modalidades de imagen difiera entre órganos o regiones. El método propuesto se ha aplicado al registro de TC y RM con contraste Gd–EOB–DTPA así como al registro de imágenes de TC y MR para planificación de radioterapia intraoperatoria rectal. Adicionalmente, se ha desarrollado un algoritmo de apoyo de segmentación 3D basado en Level-Sets para la incorporación de la información de órgano en el registro. El algoritmo de segmentación se ha diseñado específicamente para la estimación volumétrica de hígado sano funcional y ha demostrado un buen funcionamiento en un conjunto de imágenes de TC abdominales. Los resultados muestran una mejora estadísticamente significativa de OF-MI comparada con la Información Mutua clásica en las medidas de calidad de los registros; tanto con datos simulados (p<0.001) como con datos reales en registro hepático de TC y RM con contraste Gd– EOB–DTPA y en registro para planificación de radioterapia rectal usando OF-MI multi-órgano (p<0.05). Adicionalmente, OF-MI presenta resultados más estables con menor dispersión que la Información Mutua y un comportamiento más robusto con respecto a cambios en la relación señal-ruido y a la variación de parámetros. La métrica OF-MI propuesta en esta tesis presenta siempre igual o mayor precisión que la clásica Información Mutua y consecuentemente puede ser una muy buena alternativa en aplicaciones donde la robustez del método y la facilidad en la elección de parámetros sean particularmente importantes. Abstract Pre-operative planning has become an essential task in complex surgeries and therapies, especially for those affecting soft tissue. One example where soft tissue preoperative planning is of high interest is liver surgery. It involves the accurate detection and identification of individual liver lesions and vessels as well as the proper functional liver segmentation and volume estimation. This process is very important because it determines whether the patient is a suitable candidate for surgical therapy and the type of procedure. Soft tissue radiation therapy is a second example where planning is required for both conventional external and intraoperative radiotherapy. It involves the segmentation of the tumor target and vulnerable organs and the estimation of the planned dose. Functional liver segmentations and volume estimations for surgery planning are commonly estimated from computed tomography (CT) images. Similarly, in radiation therapy planning, targets to be irradiated and healthy and vulnerable tissues to be protected from irradiation are commonly delineated on CT scans. However, developments in magnetic resonance imaging (MRI) technology are progressively offering advantages. For instance, the hepatic metastasis detection rate has been found to be significantly higher in Gd–EOB–DTPAenhanced MRI than in CT. Therefore, recent studies highlight the importance of combining the information from CT and MRI to achieve the highest level of accuracy in radiotherapy and to facilitate accurate liver lesion description. In order to improve those two soft tissue pre operative planning scenarios, an accurate nonrigid image registration algorithm is clearly required. However, the vast majority of commercial systems only provide rigid registration. Voxel intensity measures have been shown to be robust measures of image similarity, and among them, Mutual Information (MI) is always the first candidate in multimodal registrations. However, one of the main drawbacks of Mutual Information is the absence of spatial information and the assumption that statistical relationships between images are the same over the whole domain of the image. The hypothesis of the present thesis is that incorporating spatial organ information into the registration process may improve the registration robustness and quality, taking advantage of the clinical segmentations availability. In this work, a multimodal nonrigid 3D registration framework using a new Organ- Focused Mutual Information metric (OF-MI) is proposed, validated and compared to the classical formulation of the Mutual Information (MI). It allows improving registration results in problematic areas by adding regional information into the similitude criterion taking advantage of actual segmentations availability in standard clinical protocols and allowing the statistical dependence between the two modalities differ among organs or regions. The proposed method is applied to CT and T1 weighted delayed Gd–EOB–DTPA-enhanced MRI registration as well as to register CT and MRI images in rectal intraoperative radiotherapy planning. Additionally, a 3D support segmentation algorithm based on Level-Sets has been developed for the incorporation of the organ information into the registration. The segmentation algorithm has been specifically designed for the healthy and functional liver volume estimation demonstrating good performance in a set of abdominal CT studies. Results show a statistical significant improvement of registration quality measures with OF-MI compared to MI with both simulated data (p<0.001) and real data in liver applications registering CT and Gd–EOB–DTPA-enhanced MRI and in registration for rectal radiotherapy planning using multi-organ OF-MI (p<0.05). Additionally, OF-MI presents more stable results with smaller dispersion than MI and a more robust behavior with respect to SNR changes and parameters variation. The proposed OF-MI always presents equal or better accuracy than the classical MI and consequently can be a very convenient alternative within applications where the robustness of the method and the facility to choose the parameters are particularly important.
Resumo:
Situado en el límite entre Ingeniería, Informática y Biología, la mecánica computacional de las neuronas aparece como un nuevo campo interdisciplinar que potencialmente puede ser capaz de abordar problemas clínicos desde una perspectiva diferente. Este campo es multiescala por naturaleza, yendo desde la nanoescala (como, por ejemplo, los dímeros de tubulina) a la macroescala (como, por ejemplo, el tejido cerebral), y tiene como objetivo abordar problemas que son complejos, y algunas veces imposibles, de estudiar con medios experimentales. La modelización computacional ha sido ampliamente empleada en aplicaciones Neurocientíficas tan diversas como el crecimiento neuronal o la propagación de los potenciales de acción compuestos. Sin embargo, en la mayoría de los enfoques de modelización hechos hasta ahora, la interacción entre la célula y el medio/estímulo que la rodea ha sido muy poco explorada. A pesar de la tremenda importancia de esa relación en algunos desafíos médicos—como, por ejemplo, lesiones traumáticas en el cerebro, cáncer, la enfermedad del Alzheimer—un puente que relacione las propiedades electrofisiológicas-químicas y mecánicas desde la escala molecular al nivel celular todavía no existe. Con ese objetivo, esta investigación propone un marco computacional multiescala particularizado para dos escenarios respresentativos: el crecimiento del axón y el acomplamiento electrofisiológicomecánico de las neuritas. En el primer caso, se explora la relación entre los constituyentes moleculares del axón durante su crecimiento y sus propiedades mecánicas resultantes, mientras que en el último, un estímulo mecánico provoca deficiencias funcionales a nivel celular como consecuencia de sus alteraciones electrofisiológicas-químicas. La modelización computacional empleada en este trabajo es el método de las diferencias finitas, y es implementada en un nuevo programa llamado Neurite. Aunque el método de los elementos finitos es también explorado en parte de esta investigación, el método de las diferencias finitas tiene la flexibilidad y versatilidad necesaria para implementar mode los biológicos, así como la simplicidad matemática para extenderlos a simulaciones a gran escala con un coste computacional bajo. Centrándose primero en el efecto de las propiedades electrofisiológicas-químicas sobre las propiedades mecánicas, una versión adaptada de Neurite es desarrollada para simular la polimerización de los microtúbulos en el crecimiento del axón y proporcionar las propiedades mecánicas como función de la ocupación de los microtúbulos. Después de calibrar el modelo de crecimiento del axón frente a resultados experimentales disponibles en la literatura, las características mecánicas pueden ser evaluadas durante la simulación. Las propiedades mecánicas del axón muestran variaciones dramáticas en la punta de éste, donde el cono de crecimiento soporta las señales químicas y mecánicas. Bansándose en el conocimiento ganado con el modelo de diferencias finitas, y con el objetivo de ir de 1D a 3D, este esquema preliminar pero de una naturaleza innovadora allana el camino a futuros estudios con el método de los elementos finitos. Centrándose finalmente en el efecto de las propiedades mecánicas sobre las propiedades electrofisiológicas- químicas, Neurite es empleado para relacionar las cargas mecánicas macroscópicas con las deformaciones y velocidades de deformación a escala microscópica, y simular la propagación de la señal eléctrica en las neuritas bajo carga mecánica. Las simulaciones fueron calibradas con resultados experimentales publicados en la literatura, proporcionando, por tanto, un modelo capaz de predecir las alteraciones de las funciones electrofisiológicas neuronales bajo cargas externas dañinas, y uniendo lesiones mecánicas con las correspondientes deficiencias funcionales. Para abordar simulaciones a gran escala, aunque otras arquitecturas avanzadas basadas en muchos núcleos integrados (MICs) fueron consideradas, los solvers explícito e implícito se implementaron en unidades de procesamiento central (CPU) y unidades de procesamiento gráfico (GPUs). Estudios de escalabilidad fueron llevados acabo para ambas implementaciones mostrando resultados prometedores para casos de simulaciones extremadamente grandes con GPUs. Esta tesis abre la vía para futuros modelos mecánicos con el objetivo de unir las propiedades electrofisiológicas-químicas con las propiedades mecánicas. El objetivo general es mejorar el conocimiento de las comunidades médicas y de bioingeniería sobre la mecánica de las neuronas y las deficiencias funcionales que aparecen de los daños producidos por traumatismos mecánicos, como lesiones traumáticas en el cerebro, o enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad del Alzheimer. ABSTRACT Sitting at the interface between Engineering, Computer Science and Biology, Computational Neuron Mechanics appears as a new interdisciplinary field potentially able to tackle clinical problems from a new perspective. This field is multiscale by nature, ranging from the nanoscale (e.g., tubulin dimers) to the macroscale (e.g., brain tissue), and aims at tackling problems that are complex, and sometime impossible, to study through experimental means. Computational modeling has been widely used in different Neuroscience applications as diverse as neuronal growth or compound action potential propagation. However, in the majority of the modeling approaches done in this field to date, the interactions between the cell and its surrounding media/stimulus have been rarely explored. Despite of the tremendous importance of such relationship in several medical challenges—e.g., traumatic brain injury (TBI), cancer, Alzheimer’s disease (AD)—a bridge between electrophysiological-chemical and mechanical properties of neurons from the molecular scale to the cell level is still lacking. To this end, this research proposes a multiscale computational framework particularized for two representative scenarios: axon growth and electrophysiological-mechanical coupling of neurites. In the former case, the relation between the molecular constituents of the axon during its growth and its resulting mechanical properties is explored, whereas in the latter, a mechanical stimulus provokes functional deficits at cell level as a consequence of its electrophysiological-chemical alterations. The computational modeling approach chosen in this work is the finite difference method (FDM), and was implemented in a new program called Neurite. Although the finite element method (FEM) is also explored as part of this research, the FDM provides the necessary flexibility and versatility to implement biological models, as well as the mathematical simplicity to extend them to large scale simulations with a low computational cost. Focusing first on the effect of electrophysiological-chemical properties on the mechanical proper ties, an adaptation of Neurite was developed to simulate microtubule polymerization in axonal growth and provide the axon mechanical properties as a function of microtubule occupancy. After calibrating the axon growth model against experimental results available in the literature, the mechanical characteristics can be tracked during the simulation. The axon mechanical properties show dramatic variations at the tip of the axon, where the growth cone supports the chemical and mechanical signaling. Based on the knowledge gained from the FDM scheme, and in order to go from 1D to 3D, this preliminary yet novel scheme paves the road for future studies with FEM. Focusing then on the effect of mechanical properties on the electrophysiological-chemical properties, Neurite was used to relate macroscopic mechanical loading to microscopic strains and strain rates, and simulate the electrical signal propagation along neurites under mechanical loading. The simulations were calibrated against experimental results published in the literature, thus providing a model able to predict the alteration of neuronal electrophysiological function under external damaging load, and linking mechanical injuries to subsequent acute functional deficits. To undertake large scale simulations, although other state-of-the-art architectures based on many integrated cores (MICs) were considered, the explicit and implicit solvers were implemented for central processing units (CPUs) and graphics processing units (GPUs). Scalability studies were done for both implementations showing promising results for extremely large scale simulations with GPUs. This thesis opens the avenue for future mechanical modeling approaches aimed at linking electrophysiological- chemical properties to mechanical properties. Its overarching goal is to enhance the bioengineering and medical communities knowledge on neuronal mechanics and functional deficits arising from damages produced by direct mechanical insults, such as TBI, or neurodegenerative evolving illness, such as AD.
Resumo:
La segmentación de imágenes puede plantearse como un problema de minimización de una energía discreta. Nos enfrentamos así a una doble cuestión: definir una energía cuyo mínimo proporcione la segmentación buscada y, una vez definida la energía, encontrar un mínimo absoluto de la misma. La primera parte de esta tesis aborda el segundo problema, y la segunda parte, en un contexto más aplicado, el primero. Las técnicas de minimización basadas en cortes de grafos permiten obtener el mínimo de una energía discreta en tiempo polinomial mediante algoritmos de tipo min-cut/max-flow. Sin embargo, estas técnicas solo pueden aplicarse a energías que son representabas por grafos. Un importante reto es estudiar qué energías son representabas así como encontrar un grafo que las represente, lo que equivale a encontrar una función gadget con variables adicionales. En la primera parte de este trabajo se estudian propiedades de las funciones gadgets que permiten acotar superiormente el número de variables adicionales. Además se caracterizan las energías con cuatro variables que son representabas, definiendo gadgets con dos variables adicionales. En la segunda parte, más práctica, se aborda el problema de segmentación de imágenes médicas, base en muchas ocasiones para la diagnosis y el seguimiento de terapias. La segmentación multi-atlas es una potente técnica de segmentación automática de imágenes médicas, con tres aspectos importantes a destacar: el tipo de registro entre los atlas y la imagen objetivo, la selección de atlas y el método de fusión de etiquetas. Este último punto puede formularse como un problema de minimización de una energía. A este respecto introducimos dos nuevas energías representables. La primera, de orden dos, se utiliza en la segmentación en hígado y fondo de imágenes abdominales obtenidas mediante tomografía axial computarizada. La segunda, de orden superior, se utiliza en la segmentación en hipocampos y fondo de imágenes cerebrales obtenidas mediante resonancia magnética. ABSTRACT The image segmentation can be described as the problem of minimizing a discrete energy. We face two problems: first, to define an energy whose minimum provides the desired segmentation and, second, once the energy is defined we must find its global minimum. The first part of this thesis addresses the second problem, and the second part, in a more applied context, the first problem. Minimization techniques based on graph cuts find the minimum of a discrete energy in polynomial time via min-cut/max-flow algorithms. Nevertheless, these techniques can only be applied to graph-representable energies. An important challenge is to study which energies are graph-representable and to construct graphs which represent these energies. This is the same as finding a gadget function with additional variables. In the first part there are studied the properties of gadget functions which allow the number of additional variables to be bounded from above. Moreover, the graph-representable energies with four variables are characterised and gadgets with two additional variables are defined for these. The second part addresses the application of these ideas to medical image segmentation. This is often the first step in computer-assisted diagnosis and monitoring therapy. Multiatlas segmentation is a powerful automatic segmentation technique for medical images, with three important aspects that are highlighted here: the registration between the atlas and the target image, the atlas selection, and the label fusion method. We formulate the label fusion method as a minimization problem and we introduce two new graph-representable energies. The first is a second order energy and it is used for the segmentation of the liver in computed tomography (CT) images. The second energy is a higher order energy and it is used for the segmentation of the hippocampus in magnetic resonance images (MRI).
Resumo:
El síndrome de distrés respiratorio agudo (SDRA) se caracteriza por edema pulmonar y colapso alveolar que conduce a hipoxemia arterial grave. Las causas más frecuentes de SDRA son la sepsis y los traumatismos. Aunque las estrategias protectoras de soporte ventilatorio y hemodinámico han permitido mejorar el pronóstico, la mortalidad asociada se mantiene intolerablemente elevada por lo que el descubrimiento de nuevos tratamientos efectivos tendría un gran impacto en la supervivencia de los pacientes. Además, la existencia de disfunción vascular pulmonar es un factor independiente asociado a un peor pronóstico en estos pacientes. Los esfingolípidos son componentes estructurales de las membranas, que regulan la dinámica de éstas y forman parte de los microdominios de membrana denominados balsas lipídicas de membrana (“lipid rafts”). Los esfingolípidos actúan también como segundos mensajeros intracelulares implicados en la regulación de procesos celulares clave como la diferenciación, el crecimiento, la apoptosis o la inmunidad innata y adquirida. Estudios previos sugieren que la ceramida producida por la esfingomielinasa (SMasa) neutra (nSMasa) está implicada en la regulación del tono vascular pulmonar. Además, la esfingomielinasa ácida (aSMasa) se encuentra elevada en pacientes en estado crítico. Las evidencias acumuladas durante los últimos años sugieren que los esfingolípidos podrían desempeñar un papel en el SDRA. La imipramina o su análogo desipramina y el D609 son compuestos no relacionados químicamente que tienen en común su capacidad de inhibir la esfingomielinasa ácida...
