A 3D computer assisted Orthopedic Surgery Planning approach based on planar radiography

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica (área de especialização em Informática Médica)

Aortic stenosis. Gender influence on left ventricular geometry and function in patients under 70 years of age

OBJECTIVE: To verify if adaptive left ventricle (LV) characteristics are also present in individuals under 70 years of age with severe aortic stenosis (AS). METHODS: The study comprised 40 consecutive patients under 70 years of age with AS and no associated coronary artery disease, referred for valve surgery. Out of the 40 patients, 22 were men and 18 women, and the mean age was 49.8±14.3 years. Cardiac symptoms, presence of systemic hypertension (SH), functional class according to the New York Heart Association (NYHA), and valve lesion etiology were considered. LV cavity dimensions, ejection fraction (EF), fractional shortening (FS), mass (MS), and relative diastolic thickness (RDT) were examined by Doppler echocardiography. RESULTS: Fourteen (63.6%) men and 11 (61.6%) women were classified as NYHA class III/IV (p=0.70). There was no difference in the frequency of angina, syncope or dyspnea between genders. The incidence of SH was greater in women than in men (10 versus 2, p=0.0044). Women had a smaller LV end-diastolic diameter index (32.1±6.5 x 36.5±5.3mm/m², p=0.027), LV end-systolic diameter index (19.9±5.9 x 26.5±6.4mm/m², p=0.0022) and LV mass index (MS) (211.4±71.1 x 270.9±74.9g/m², p=0.017) when compared with men. EF (66.2±13.4 x 52.0±14.6%, p=0.0032), FS (37.6±10.7 x 27.9±9.6%, p=0.0046) and RDT (0.58±0.22 x 0.44±0.09, p=0.0095) were significantly greater in women than in men. CONCLUSION: It is the patient gender rather than age that influences left ventricular adaptive response to AS.

Left Ventricular Diastolic Function in Essential Hypertensive Patients: Influence of Age and Left Ventricular Geometry

PURPOSE - To evaluate diastolic dysfunction (DD) in essential hypertension and the influence of age and cardiac geometry on this parameter. METHODS - Four hundred sixty essential hypertensive patients (HT) underwent Doppler echocardiography to obtain E/A wave ratio (E/A), atrial deceleration time (ADT), and isovolumetric relaxation time (IRT). All patients were grouped according to cardiac geometric patterns (NG - normal geometry; CR - concentric remodeling; CH- concentric hypertrophy; EH - eccentric hypertrophy) and to age (<40; 40 - 60; >60 years). One hundred six normotensives (NT) persons were also evaluated. RESULTS - A worsening of diastolic function in the HT compared with the NT, including HT with NG (E/A: NT - 1.38±0.03 vs HT - 1.27±0.02, p<0.01), was observed. A higher prevalence of DD occurred parallel to age and cardiac geometry also in the prehypertrophic groups (CR). Multiple regression analysis identified age as the most important predictor of DD (r²=0.30, p<0.01). CONCLUSION - DD was prevalent in this hypertensive population, being highly affected by age and less by heart structural parameters. DD is observed in incipient stages of hypertensive heart disease, and thus its early detection may help in the risk stratification of hypertensive patients.

Fração de ejeção e volumes do ventrículo esquerdo medidos com eco 3D e com tomografia ultra-rápida

FUNDAMENTO: O ecocardiograma tridimensional em tempo real (ECO 3D) e a tomografia computadorizada ultra-rápida (CT) são dois novos métodos de análise da fração de ejeção e dos volumes do VE. OBJETIVO: Comparar as medidas da FEVE e dos volumes do VE aferidos pelo ECO 3D e pela CT ultra-rápida. MÉTODOS: Foram estudados pelo ECO 3D e pela CT ultra-rápida de 64 cortes, 39 pacientes consecutivos (27 homens, média etária de 57±12 anos). Foram analisados: FEVE e volumes do VE. Análise estatística: coeficiente de correlação (r: Pearson), teste de Bland & Altman, teste de regressão linear, 95 % IC, p<0,05. RESULTADOS: Medidas do ECO 3D: a FEVE variou de 56,1 a 78,6 (65,5±5,58)%; volume diastólico final variou de 49,6 a 178,2 (87±27,8)ml; volume sistólico final variou de 11,4 a 78 (33,1±13,6)ml. Medidas da CT: a FEVE variou de 53 a 86 (67,8±7,78)%; volume diastólico final variou de 51 a 186 (106,5±30,3) ml; volume sistólico final variou de 7 a 72 (35,5±13,4)ml. As correlações entre ECO 3D e CT foram: FEVE (r: 0,7888, p<0,0001, 95% IC 0,6301 a 0,8843); volume diastólico final (r: 0,7695, p<0,0001, 95% IC 0,5995 a 0,8730); volume sistólico final (r: 0,8119, p<0,0001, 95% IC 0,6673 a 0,8975). CONCLUSÃO: Nesta série, foi observada boa correlação entre as medidas da FEVE e entre os volumes ventriculares aferidos pelo ECO3D e pela CT ultra-rápida de 64 cortes.

"Hiper-resposta" avaliada pelo eco 3D após terapia de ressincronização cardíaca

A terapia de ressincronização cardíaca consiste em tratamento promissor para pacientes com insuficiência cardíaca grave, porém cerca de 30% dos pacientes não apresentam melhora clínica com este tratamento. Por outro lado, aproximadamente 10% dos pacientes submetidos a essa terapia podem apresentar hiper resposta, e a ecocardiografia tridimensional pode oferecer uma opção interessante para a seleção e avaliação de tratamento desses pacientes.

Comparação entre a ecocardiografia 2D e 3D na avaliação do remodelamento reverso após a TRC

FUNDAMENTO: A ecocardiografia consiste em método muito útil para seleção e avaliação de resposta à terapia de ressincronização cardíaca (TRC). O eco 3D já tem seu papel estabelecido na avaliação dos volumes ventriculares e fração de ejeção ventricular esquerda (FEVE) com excelente correlação de resultados quando comparado à RNM. OBJETIVO: Comparar a avaliação dos volumes ventriculares (VDVE, VSVE), FEVE e massa do VE antes e após a TRC pela ecocardiografia bi (Eco 2D) e tridimensional (Eco 3D). MÉTODOS: Foram avaliados 24 pacientes com IC CFIII ou IV (NYHA), ritmo sinusal QRS > 150 ms, em vigência de terapêutica otimizada para IC submetidos a TRC. Foram realizados eletrocardiograma (ECG), avaliação clínica, Eco 2D e 3D antes, três e seis meses após a TRC. A comparação entre as técnicas foi realizada utilizando-se a correlação de Pearson (r). RESULTADOS: No momento basal, a correlação entre os métodos foi de 0,96 para avaliação do VDVE, 0,95 para avaliação do VSVE, 0,87 para FEVE, e 0,72 para massa do VE. Após três meses da TRC, a correlação entre os métodos para análise do VDVE foi de 0,96, 0,95 para VSVE, 0,95 para FEVE, e 0,77 para massa do VE. Após seis meses da TRC, a correlação entre o Eco 2D e 3D para análise do VDVE foi de 0,98, 0,91 para VSVE, 0,96 para FEVE, e 0,85 para massa do VE. CONCLUSÃO: Neste estudo foi observada redução dos VDVE,VSVE, além de melhora da FEVE após a TRC. Houve excelente correlação entre o Eco 2D e o 3D para avaliação dos volumes ventriculares e FEVE, e boa correlação entre os métodos para avaliação da massa ventricular esquerda antes e após a TRC.

Estudo piloto com Eco 3D das modificações geométricas do VE após infarto do miocárdio

FUNDAMENTO: Remodelamento ventricular esquerdo (RVE) após IAM caracteriza fator de mau prognóstico. Há pouca informação na literatura sobre o RVE analisado com ecocardiografia tridimensional (ECO 3D) OBJETIVO: Analisar com ECO 3D as modificações geométricas e volumétricas do ventrículo esquerdo (VE) seis meses após IAM em pacientes submetidos a tratamento primário percutâneo. MÉTODOS: Estudo prospectivo com ECO 3D de 21 indivíduos (16 homens, 56 ± 12 anos), acometidos por IAM com elevação do segmento ST. Foi feita a análise morfofuncional (VE) com ECO 3D (volumes, FEVE, índice de esfericidade 3D) até sete dias e seis meses após o IAM. RVE foi considerado para aumento > 15% do volume diastólico final do VE (VDFVE) após seis meses do IAM, comparado ao VDFVE até sete dias do evento. RESULTADOS: Oito (38%) pacientes apresentaram RVE. Medidas ecocardiográficas (n = 21 pacientes): I- até sete dias do IAM: 1- VDFVE: 92,3 ± 22,3 mL; 2- FEVE: 0,51 ± 0,01; 3- índice de esfericidade: 0,38 ± 0,05; II- após seis meses: 1- VDFVE: 107,3 ± 26,8 mL; 2- FEVE: 0,59 ± 0,01; 3- índice de esfericidade: 0,31 ± 0,05. Coeficiente de correlação (r) entre índice de esfericidade até sete dias do IAM e VDFVE aos seis meses (n = 8) após o IAM: r: 0,74, p = 0,0007; (r) entre índice de esfericidade após seis meses do IAM e VDFVE aos seis meses do IAM: r: 0,85, p < 0,0001. CONCLUSÃO: Nesta série, foi observado RVE em 38% dos pacientes seis meses após IAM. O índice de esfericidade tridimensional foi associado à ocorrência de RVE.

Frame-coherent 3D stippling for non-photorealistic computer graphics

Stipping, non-photorealistic rendering, non-photorealistic computer graphics

A Comparison of Radiation Dose Between Standard and 3D Angiography in Congenital Heart Disease

Background: The use of three-dimensional rotational angiography (3D-RA) to assess patients with congenital heart diseases appears to be a promising technique despite the scarce literature available. Objectives: The objective of this study was to describe our initial experience with 3D-RA and to compare its radiation dose to that of standard two-dimensional angiography (2D-SA). Methods: Between September 2011 and April 2012, 18 patients underwent simultaneous 3D-RA and 2D-SA during diagnostic cardiac catheterization. Radiation dose was assessed using the dose-area-product (DAP). Results: The median patient age and weight were 12.5 years and 47.5 Kg, respectively. The median DAP of each 3D-RA acquisition was 1093µGy.m2 and 190µGy.m2 for each 2D-SA acquisition (p<0.01). In patients weighing more than 45Kg (n=7), this difference was attenuated but still significant (1525 µGy.m2 vs.413µGy.m2, p=0.01). No difference was found between one 3D-RA and three 2D-SA (1525µGy.m2 vs.1238 µGy.m2, p = 0.575) in this population. This difference was significantly higher in patients weighing less than 45Kg (n=9) (713µGy.m2 vs.81µGy.m2, P = 0.008), even when comparing one 3D-RA with three 2D-SA (242µGy.m2, respectively, p<0.008). 3D-RA was extremely useful for the assessment of conduits of univentricular hearts, tortuous branches of the pulmonary artery, and aorta relative to 2D-SA acquisitions. Conclusions: The radiation dose of 3D-RA used in our institution was higher than those previously reported in the literature and this difference was more evident in children. This type of assessment is of paramount importance when starting to perform 3D-RA.

Convex and toric geometry to analyze complex dynamics in chemical reaction systems

Convex cone, toric variety, graph theory, electrochemical catalysis, oxidation of formic acid, feedback-loopsbifurcations, enzymatic catalysis, Peroxidase reaction, Shil'nikov chaos