Dynamic modelling and analysis of hydraulic forces in radial blood pumps

Dissertação de mestrado integrado em Biomedical Engineering Biomaterials, Biomechanics and Rehabilitation

Influence of the hip joint modeling approaches on the kinematics of human gait

The influence of the hip joint formulation on the kinematic response of the model of human gait is investigated throughout this work. To accomplish this goal, the fundamental issues of the modeling process of a planar hip joint under the framework of multibody systems are revisited. In particular, the formulations for the ideal, dry, and lubricated revolute joints are described and utilized for the interaction of femur head inside acetabulum or the hip bone. In this process, the main kinematic and dynamic aspects of hip joints are analyzed. In a simple manner, the forces that are generated during human gait, for both dry and lubricated hip joint models, are computed in terms of the system’s state variables and subsequently introduced into the dynamics equations of motion of the multibody system as external generalized forces. Moreover, a human multibody model is considered, which incorporates the different approaches for the hip articulation, namely ideal joint, dry, and lubricated models. Finally, several computational simulations based on different approaches are performed, and the main results presented and compared to identify differences among the methodologies and procedures adopted in this work. The input conditions to the models correspond to the experimental data capture from an adult male during normal gait. In general, the obtained results in terms of positions do not differ significantly when the different hip joint models are considered. In sharp contrast, the velocity and acceleration plotted vary significantly. The effect of the hip joint modeling approach is clearly measurable and visible in terms of peaks and oscillations of the velocities and accelerations. In general, with the dry hip model, intra-joint force peaks can be observed, which can be associated with the multiple impacts between the femur head and the cup. In turn, when the lubricant is present, the system’s response tends to be smoother due to the damping effects of the synovial fluid.

Global validation of the WSES Sepsis Severity Score for patients with complicated intra-abdominal infections: a prospective multicentre study (WISS Study).

BACKGROUND To validate a new practical Sepsis Severity Score for patients with complicated intra-abdominal infections (cIAIs) including the clinical conditions at the admission (severe sepsis/septic shock), the origin of the cIAIs, the delay in source control, the setting of acquisition and any risk factors such as age and immunosuppression. METHODS The WISS study (WSES cIAIs Score Study) is a multicenter observational study underwent in 132 medical institutions worldwide during a four-month study period (October 2014-February 2015). Four thousand five hundred thirty-three patients with a mean age of 51.2 years (range 18-99) were enrolled in the WISS study. RESULTS Univariate analysis has shown that all factors that were previously included in the WSES Sepsis Severity Score were highly statistically significant between those who died and those who survived (p < 0.0001). The multivariate logistic regression model was highly significant (p < 0.0001, R2 = 0.54) and showed that all these factors were independent in predicting mortality of sepsis. Receiver Operator Curve has shown that the WSES Severity Sepsis Score had an excellent prediction for mortality. A score above 5.5 was the best predictor of mortality having a sensitivity of 89.2 %, a specificity of 83.5 % and a positive likelihood ratio of 5.4. CONCLUSIONS WSES Sepsis Severity Score for patients with complicated Intra-abdominal infections can be used on global level. It has shown high sensitivity, specificity, and likelihood ratio that may help us in making clinical decisions.

Endocardite infecciosa em adolescentes. Análise dos fatores de risco de mortalidade intra-hospitalar

OBJETIVO: Estudar os aspectos epidemiológicos, clínicos, terapêuticos e evolutivos da endocardite infecciosa (EI) em grupo de pacientes com idade entre 12 e 20 (média de 15,5) anos. MÉTODOS: Foram estudados, retrospectivamente, 33 pacientes consecutivos (14 do sexo masculino e 19 do feminino), admitidos com diagnóstico de EI. RESULTADOS: A mortalidade da EI foi de 42%. A cardiopatia reumática predominou como condição predisponente (63% dos casos), seguida das cardiopatias congênitas (24%) e próteses cardíacas (12%). A maioria dos pacientes (78%) encontrava-se na admissão em CF III e IV e apresentava mortalidade significativamente maior do que os que se encontravam na CF I e II (p=0,01). Complicações embólicas foram detectadas em 51% e determinaram maior mortalidade (p=0,05). O agente etiológico mais isolado foi o Staphylococcus aureus (em 42% das hemoculturas positivas), seguido do Staphylococcus viridans (em 21%). A análise multivariada mostrou que a contagem global de leucócitos acima de 10.000/mm ³, e a CF referidos na admissão (p=0,01 e p=0,04), e a ocorrência de embolias (p=0,03) eram preditores independentes de mortalidade intra-hospitalar. CONCLUSÃO: A cardiopatia reumática permanece, semelhante à população adulta, como principal fator predisponente da EI nos adolescentes, tendo como principal agente etiológico o S.aureus, semelhante à população pediátrica. A mortalidade é elevada e representam preditores de mortalidade intra-hospitalar a CF na admissão, a ocorrência da fenômenos embólicos e a leucocitose.

Evolução intra-hospitalar e seguimento pós-alta de pacientes idosos atendidos com insuficiência cardíaca congestiva na unidade de emergência

OBJETIVO: Conhecer a evolução intra-hospitalar (IH) e pós-alta (PA) de uma população predominantemente idosa, com insuficiência cardíaca congestiva (ICC) na unidade de emergência (UE). MÉTODOS: Durante 11 meses, foram selecionados 57 pacientes consecutivos com ICC, atendidos em EU, com idade média de 69+15 (27 a 94) anos, sendo 39 (68,4%) homens. O diagnóstico de ICC baseou-se nos critérios de Boston. Avaliou-se a evolução IH e PA num período médio de 5,7+2,7 (1 a 12) meses, procurando-se identificar variáveis que se correlacionassem com a mortalidade e o mecanismo de morte, avaliado pelo sistema ACME . RESULTADOS: Oito (14%) pacientes faleceram na fase IH, sendo 7 por falência circulatória (FC), e 1 em pós-operatório (PO). Durante o seguimento ocorreram 9 (18,4%) óbitos, sendo 5 por FC, 2 mortes súbitas e 2 em PO (troca valvar mitral e ventriculectomia). A sobrevida dos pacientes que tiveram alta foi de 82% e 66%, aos 6 meses e 1 ano, respectivamente. Sódio sérico <135mEq/l (p= 0,004) e sexo feminino (p= 0,038) foram preditores independentes de mortalidade. CONCLUSÃO: Pacientes idosos com ICC atendidos em UE apresentam mortalidade IH e PA elevadas e alta taxa de reinternação hospitalar. A maioria morre por falência circulatória decorrente da progressão da ICC.

Force elements and reaction forces

"Series title: Springerbriefs in applied sciences and technology, ISSN 2191-530X"

Intra-His bundle block: clinical, electrocardiographic, and electrophysiologic characteristics

OBJECTIVE: To assess the clinical, electrocardiographic, and electrophysiologic characteristics of patients (pt) with intra-His bundle block undergoing an electrophysiologic study (EPS). METHODS: We analyzed the characteristics of 16 pt with second-degree atrioventricular block and symptoms of syncope or dyspnea, or both, undergoing conventional EPS. RESULTS: Intra-His bundle block was documented in 16 pt during an EPS. In 15 (94%) pt, the atrioventricular block was recorded in sinus rhythm; 4 (25%) pt had intra-His Wenckebach phenomenon, which correlated with Mobitz I (MI) atrioventricular block on the electrocardiogram. Seven (44%) pt had 2:1 atrioventricular block, 2 of whom were asymptomatic (12.5%). One (6%) pt had intra- and infra-His bundle block. Clinically, 11 (68%) pt had syncope or presyncope, 3 (18%) had dyspnea on exertion, and 2 (12.5%) were asymptomatic. Eight (50%) pt had bundle-branch block as follows: 4 (25%) pt had left bundle-branch block, and 4 (25%) had right bundle-branch block. Left anterosuperior divisional block was observed in 3 pt (19%), 2 of whom with associated right bundle-branch block. CONCLUSION: Intra-His bundle block was observed in 11% of the pt with second-degree atrioventricular block, syncope or presyncope, or both, it being the most frequent clinical presentation. Intra-His bundle block was more common in the elderly (> 60 years) and among females. The most frequent electrocardiographic presentations were second-degree Mobitz I or type 2:1 atrioventricular block.

Braquiterapia intracoronariana. Tratamento da reestenose intra-stent com o sistema Beta-Cath: experiência inicial na América Latina

OBJETIVO: Avaliar a segurança e eficácia da braquiterapia intracoronariana usando o sistema Beta-CathTM na prevenção da recorrência de restenose intra-stent (RIS), por meio da análise dos resultados clínicos, angiográficos e pelo ultra-som intracoronariano (USIC). MÉTODO: Foram submetidos à angioplastia com cateter-balão, seguida de beta-radiação intracoronariana com o sistema Beta-CathTM (90Sr/Y) 30 pacientes com RIS em artérias coronárias nativas e, posteriormente, avaliados. RESULTADOS: Incluíram-se lesões reestenóticas complexas (77% do tipo difuso-proliferativo) com extensão elevada (18,66±4,15 mm). O sucesso da braquiterapia foi de 100%. A dose média utilizada foi de 20,7±2,3 Gy, liberada em um período médio de 3,8±2,1 min. No seguimento tardio, o diâmetro luminal mínimo (DLM) intra-stent diminuiu discretamente (1,98±0,30mm para 1,84±0,39 aos 6 meses, p=0,13), com uma perda tardia de 0,14±0,18 mm. O DLM intra-segmentar foi significativamente menor do que o intra-stent (1,55±0,40mm vs.1,84±0,39mm, p=0,008), associando-se à perda tardia (0,40±0,29mm vs. 0,14±0,18mm; p=0,0001). No USIC, observou-se discreto incremento do tecido neointimal em 6,8±14,3 mm³ aos 6 meses (p=0,19) e a percentagem de obstrução volumétrica aumentou em 4,7±7,5%. A reestenose binária e a revascularização do vaso-alvo recorreram em 17% dos casos; houve 1 caso (3%) de oclusão tardia, associada a infarto do miocárdio. A sobrevida livre de eventos foi de 80%. CONCLUSÃO: O manejo da reestenose intra-stent com a beta-radiação intracoronariana mostrou-se procedimento seguro e eficaz, com alta taxa de sucesso imediato, representando uma opção terapêutica para a inibição da hiperplasia neointimal.

Perfil inflamatório, metabólico e lipídico na síndrome isquêmica aguda: relação com eventos intra e pós-hospitalares

OBJETIVO: Associar o perfil lipídico, inflamatório (proteína C reativa ultra sensível - PCR us - e fibrinogênio) e metabólico (glicose) com eventos intra e pós-hospitalares de pacientes com síndrome isquêmica aguda (SIA) e descrever preditores de mortalidade nesta população. MÉTODOS: Estudo de coorte com 199 pacientes com SIA (angina instável, infarto agudo do miocárdio com ou sem supradesnivelamento de ST) internados na unidade de terapia intensiva (UTI) de uma instituição de referência cardiológica, no período de março a novembro de 2002. Foram registrados as doenças prévias, as medicações em uso e os fatores de risco coronarianos. Os eventos clínicos intra-hospitalares considerados foram Re-IAM, angina, insuficiência cardíaca (IC), fibrilação ventricular e óbito e os pós-hospitalares (30 dias após a alta) foram Re-IAM, angina, IC, óbito e re-internação para procedimentos percutâneos (ACTP) ou de revascularização (CRM). RESULTADOS: A PCR us e a glicemia alterada associaram-se, significativamente, com os eventos intra-hospitalares (p=0,03 e p<0,01, respectivamente), mas não com os eventos pós-hospitalares (p=0,19 e p=0,61, respectivamente). O perfil lipídico e o fibrinogênio não mostraram associação estatisticamente significativa em nenhum dos momentos avaliados. Após regressão logística múltipla, idade (p=0,04), IAM prévio (p=0,04), infarto do miocárdio com supra ST (p=0,008) ou sem supra de ST (p=0,048) e glicemia alterada (p=0,002) foram preditores de mortalidade hospitalar. CONCLUSÃO: A PCR us elevada e a glicemia alterada associaram-se a maior incidência de eventos intra-hospitalares enquanto a idade, IAM prévio, IAM com ou sem supra de ST e glicemia alterada foram preditores de mortalidade hospitalar.

Análise do atendimento intra-hospitalar de eventos simulados de fibrilação ventricular/taquicardia ventricular

OBJETIVO: Analisar os intervalos de tempo entre o início da Fibrilação Ventricular/Taquicardia Ventricular (FV/TV) e os principais procedimentos realizados. MÉTODOS: Foram realizadas e filmadas 20 simulações de FV/TV em ambiente hospitalar, utilizando-se manequim estático, ocorridas em dia e hora aleatórios. Todas as equipes tinham o mesmo nível de habilidades. Foram analisados os tempos (em s) relativos ao suporte básico de vida (SBV) - chegada da equipe (TC) confirmação da parada (TCP) início da RCP (TI) e os tempos relativos ao suporte avançado de vida (SAV) - 1º desfibrilação (TD) 1º dose de adrenalina (TA) e intubação orotraqueal (TIOT). As variáveis foram analisadas e comparadas em dois grupos: unidade de cuidados intensivos (UCI) e enfermarias com telemetria (ETL). RESULTADOS: ETL x UCI respectivamente - TC (70,2+38,7 x 38,6+49,2); TCP (89,4+57,1 x 71+63,9); TI (166,8+81,1 x 142+66,2); TD (282,5+142,8 x 108,4+52,5); TA (401,4+161,7 x 263,3+122,8) e TIOT (470,3+150,6 x 278,8+98,8). Apresenta a comparação das médias de tempos entre os dois grupos. CONCLUSÃO: As diferenças observadas em relação a TD, TA e TIOT favoráveis à UCI estão associadas às facilidades de realização das manobras de SAV nesse ambiente. Os tempos relacionados ao SBV foram semelhantes nos dois grupos, reforçando a necessidade do uso de desfibriladores semi-automáticos mesmo em ambiente hospitalar.

Segurança do transplante autólogo, intra-arterial, de células mononucleares da medula óssea na fase aguda do acidente vascular cerebral isquêmico

O acidente vascular cerebral (AVC) é a terceira causa de óbito e a principal causa de incapacidade em indivíduos adultos. Embora a mortalidade do AVC esteja diminuindo em alguns países, a morbidade tem aumentado em razão do envelhecimento da população e do aumento da sobrevida dos pacientes¹. O tratamento com ativador do plasminogênio tissular recombinante (rt-PA) é eficaz quando instituído em até 3 horas após o início dos sintomas², porém seu uso está limitado a cerca de 5% dos pacientes na fase aguda do AVC isquêmico. Além disso, nenhum agente para neuroproteção teve sua eficácia comprovada em estudos clínicos em humanos. Portanto, outras estratégias terapêuticas precisam ser desenvolvidas. Em modelos animais, o uso de células-tronco correlacionou-se com melhora funcional após o AVC³. Publicações recentes têm demonstrado a segurança do tratamento com células mononucleares da medula óssea (CMMO) injetadas via intracoronária em pacientes portadores de cardiopatia isquêmica aguda ou crônica4,5. Baseado nesses dados iniciais, há crescente interesse no estudo do transplante com CMMO na fase aguda do AVC. Relatamos o primeiro caso de transplante autólogo de CMMO via intra-arterial na fase aguda do AVC isquêmico.

O uso do balão intra-aórtico no pré-operatório de cirurgia de revascularização miocárdica, associada à disfunção ventricular grave

OBJETIVO: Avaliar a efetividade do Balão Intra-Aórtico (BIAo) profilático em cirurgia de revascularização miocárdica (CRM) eletiva, para prevenir o infarto trans ou pós-operatório e para reduzir a mortalidade intra-hospitalar nos pacientes com baixa fração de ejeção ventricular esquerda. MÉTODOS: Em modelo de estudo de coorte, foram analisados 239 pacientes com fração de ejeção do ventrículo esquerdo inferior ou igual a 40%, submetidos à CRM eletiva com circulação extracorpórea (CEC), no período compreendido entre março de 1995 a fevereiro de 2001. RESULTADOS: Destes, 58 pacientes receberam BIAo pré-operatório e os demais foram operados sem assistência circulatória (grupo controle). Os dois grupos de pacientes tinham características semelhantes quanto a fatores associados aos desfechos em questão. Ocorreram 5 (8,6%) óbitos no grupo com BIAo e 21 (11,6%), no grupo controle (diferença não-signifícativa). Ocorreram 2 (3,4%) infartos no grupo com BIAo e 28 (15,5%), no grupo controle BIAo (p < 0,05), risco relativo de 0,22 com intervalo de confiança de 95% de 0,05 a 0,85. CONCLUSÃO: O BIAo, em uso pré-operatório, pode reduzir de forma significativa o risco de infarto agudo do miocárdio (IAM) trans ou pós-operatório, em pacientes com função sistólica diminuída, sem incremento de complicações vasculares. Nesta mesma situação, o BIAo não diminui de forma significativa a mortalidade. Estudos randomizados devem ser conduzidos para se ter conclusões mais precisas.

Evolução da função renal na fase aguda do infarto do miocárdio como fator prognóstico de eventos na fase intra-hospitalar e em um ano de seguimento

OBJETIVO: Analisar o papel da disfunção renal na internação ou durante a evolução nos pacientes com infarto agudo do miocárdio (IAM). MÉTODOS: Foram avaliados 274 pacientes com IAM, entre janeiro de 2000 e dezembro de 2001. A função renal foi monitorada com a dosagem de creatinina (Cr) na internação e o valor pico durante a hospitalização. O clearance de creatinina (ClCr) foi calculado pela fórmula de Cockcroft & Gault. Foi avaliada a morbidade e mortalidade intra-hospitalar e após um ano do evento. RESULTADOS: A média de idade foi 62,2 ± 13,5 anos e 73% eram do sexo masculino. A função renal esteve mais reduzida nos homens, em pacientes com hipertensão arterial sistêmica e cirurgia de revascularização prévia. A análise multivariada revelou aumento da mortalidade intra-hospitalar relacionada com a elevação nos níveis pico de Cr (OR:1,18 95% IC:1,18-2,77 p = 0,006), com o decréscimo no ClCr inicial (OR:0,96 95% IC:0,93-0,99 p = 0,025) e no ClCr pico (OR:0,96 95% IC:0,92-0,99 p = 0,023). A diferença percentual entre o ClCr inicial e o menor ClCr atingido também indicou maior mortalidade (OR:1,04 95% IC:1,00-1,07 p = 0,033). A piora da função renal não alterou a morbidade e mortalidade em um ano. CONCLUSÃO: Disfunção renal na internação, e sua deterioração durante a hospitalização, mostrou ser um importante marcador prognóstico de pior evolução imediata.

Importância da proteína C-reativa no diagnóstico e no prognóstico intra-hospitalar em pacientes com dor torácica na sala de emergência

OBJETIVO: Testar os valores diagnóstico e prognóstico imediatos da proteína C-reativa (PCR) nos pacientes admitidos na sala de emergência (SE) com dor torácica (DT) e sem elevação do segmento ST no eletrocardiograma (ECG). MÉTODOS: De janeiro de 2002 a dezembro de 2003, 980 pacientes consecutivos foram atendidos com DT suspeita de síndrome coronariana aguda na SE (idade = 64,9 ± 14,3 anos, homens = 55%, diabéticos = 18%, ECG normal = 84%). Dosou-se a PCR na admissão, a creatinofosfoquinase MB fração massa (CKMB) e a troponina I seriadas, além de se registrar ECG seriados. As medidas da PCR foram padronizadas (PCR-p) pelo valor do limite superior da normalidade (LSN) do teste utilizado (3,0 mg/L para a PCR de alta sensibilidade-PCR-AS e 0,1 mg/dl para PCR titulada-PCR-t). RESULTADOS: Foi diagnosticado infarto agudo do miocárdio (IAM) em 125 pacientes, e seus valores para a PCR-p foram 1,31 ± 2,90 (mediana = 0,47) versus 0,79 ± 1,39 (0,30) nos sem IAM (p = 0,031). A PCR-p > 1,0 apresentou sensibilidade de 30%, especificidade de 80,4%, valores preditivos positivo e negativo de 6,1% e de 96,7%, para o diagnóstico de IAM. Houve quarenta eventos cardíacos intra-hospitalares (óbitos = dezesseis, revascularizações de urgência = 22, IAM = dois). No 1º quartil da PCR-p (< 0,10) registraram-se três eventos, enquanto no 4º quartil (> 0,93) ocorreram quinze eventos (p = 0,003). Na regressão logística foram preditores independentes para eventos cardíacos a insuficiência ventricular esquerda, o sexo masculino e a PCR-p > 0,32, com razão de chances de 7,6, 2,8 e 2,2, respectivamente. CONCLUSÃO: Nos pacientes atendidos com DT na SE, a PCR-p: 1) Não foi um bom marcador de IAM, apesar de um valor normal praticamente afastar esse diagnóstico; 2) Um valor superior a um terço do seu limite superior da normalidade (LSN) (>1 mg/L da PCR-AS ou >0,33 mg/dl da PCR-t) foi preditor de eventos cardíacos adversos intra-hospitalares.

Preditores independentes de resultados intra-hospitalares pós-implante de stent coronariano

OBJETIVO: Identificar preditores clínicos e angiográficos independentes, determinantes de resultados imediatos pós-implante de stent coronário. MÉTODOS: Novecentos e quarenta e seis pacientes com idade média de 61,04 ± 10,98 anos (31 a 91 anos), foram submetidos a implante de stents, sendo 580 do sexo masculino (61,3%). Sucesso do procedimento foi definido quando pelo menos um vaso era dilatado com sucesso, com estenose residual < 20%. Sucesso clínico ocorreu quando se obteve êxito no procedimento na ausência de complicações maiores (IAM, necessidade de RM ou óbito) na fase intra-hospitalar. Características clínicas e angiográficas foram analisadas. Todas as variáveis relacionadas aos resultados imediatos pela análise univariada foram incluídas no modelo de regressão logística. RESULTADOS: Sucesso do procedimento foi obtido em 98,9%, sucesso clínico em 95,7%, insucesso não-complicado em 0,1% e complicações maiores em 4,2%. A análise multivariada evidenciou que lesão restenótica, calcificação e contorno irregular se relacionaram com sucesso do procedimento; diabetes mellitus, choque cardiogênico, síndromes coronárias agudas, idade, disfunção ventricular esquerda, calcificação e oclusão total foram preditores de sucesso clínico. Diabetes mellitus, choque cardiogênico, síndromes coronárias agudas, idade, doença multiarterial, disfunção ventricular esquerda, calcificação, lesões longas e oclusão total foram preditores de complicações maiores; enquanto que choque cardiogênico, síndromes coronárias agudas, idade, hipertensão arterial sistêmica e disfunção ventricular esquerda foram preditores de mortalidade intra-hospitalar. CONCLUSÃO: Nossos resultados sugerem que os resultados imediatos pós-implante de stents foram significativamente relacionados com choque cardiogênico, disfunção ventricular esquerda, idade, calcificação e oclusão total.