Automatic physical activity pattern recognition and meal intake modelling in type 1 diabetes for their inclusion in artificial pancreas systems

La diabetes comprende un conjunto de enfermedades metabólicas que se caracterizan por concentraciones de glucosa en sangre anormalmente altas. En el caso de la diabetes tipo 1 (T1D, por sus siglas en inglés), esta situación es debida a una ausencia total de secreción endógena de insulina, lo que impide a la mayoría de tejidos usar la glucosa. En tales circunstancias, se hace necesario el suministro exógeno de insulina para preservar la vida del paciente; no obstante, siempre con la precaución de evitar caídas agudas de la glucemia por debajo de los niveles recomendados de seguridad. Además de la administración de insulina, las ingestas y la actividad física son factores fundamentales que influyen en la homeostasis de la glucosa. En consecuencia, una gestión apropiada de la T1D debería incorporar estos dos fenómenos fisiológicos, en base a una identificación y un modelado apropiado de los mismos y de sus sorrespondientes efectos en el balance glucosa-insulina. En particular, los sistemas de páncreas artificial –ideados para llevar a cabo un control automático de los niveles de glucemia del paciente– podrían beneficiarse de la integración de esta clase de información. La primera parte de esta tesis doctoral cubre la caracterización del efecto agudo de la actividad física en los perfiles de glucosa. Con este objetivo se ha llevado a cabo una revisión sistemática de la literatura y meta-análisis que determinen las respuestas ante varias modalidades de ejercicio para pacientes con T1D, abordando esta caracterización mediante unas magnitudes que cuantifican las tasas de cambio en la glucemia a lo largo del tiempo. Por otro lado, una identificación fiable de los periodos con actividad física es un requisito imprescindible para poder proveer de esa información a los sistemas de páncreas artificial en condiciones libres y ambulatorias. Por esta razón, la segunda parte de esta tesis está enfocada a la propuesta y evaluación de un sistema automático diseñado para reconocer periodos de actividad física, clasificando su nivel de intensidad (ligera, moderada o vigorosa); así como, en el caso de periodos vigorosos, identificando también la modalidad de ejercicio (aeróbica, mixta o de fuerza). En este sentido, ambos aspectos tienen una influencia específica en el mecanismo metabólico que suministra la energía para llevar a cabo el ejercicio y, por tanto, en las respuestas glucémicas en T1D. En este trabajo se aplican varias combinaciones de técnicas de aprendizaje máquina y reconocimiento de patrones sobre la fusión multimodal de señales de acelerometría y ritmo cardíaco, las cuales describen tanto aspectos mecánicos del movimiento como la respuesta fisiológica del sistema cardiovascular ante el ejercicio. Después del reconocimiento de patrones se incorpora también un módulo de filtrado temporal para sacar partido a la considerable coherencia temporal presente en los datos, una redundancia que se origina en el hecho de que en la práctica, las tendencias en cuanto a actividad física suelen mantenerse estables a lo largo de cierto tiempo, sin fluctuaciones rápidas y repetitivas. El tercer bloque de esta tesis doctoral aborda el tema de las ingestas en el ámbito de la T1D. En concreto, se propone una serie de modelos compartimentales y se evalúan éstos en función de su capacidad para describir matemáticamente el efecto remoto de las concetraciones plasmáticas de insulina exógena sobre las tasas de eleiminación de la glucosa atribuible a la ingesta; un aspecto hasta ahora no incorporado en los principales modelos de paciente para T1D existentes en la literatura. Los datos aquí utilizados se obtuvieron gracias a un experimento realizado por el Institute of Metabolic Science (Universidad de Cambridge, Reino Unido) con 16 pacientes jóvenes. En el experimento, de tipo ‘clamp’ con objetivo variable, se replicaron los perfiles individuales de glucosa, según lo observado durante una visita preliminar tras la ingesta de una cena con o bien alta carga glucémica, o bien baja. Los seis modelos mecanísticos evaluados constaban de: a) submodelos de doble compartimento para las masas de trazadores de glucosa, b) un submodelo de único compartimento para reflejar el efecto remoto de la insulina, c) dos tipos de activación de este mismo efecto remoto (bien lineal, bien con un punto de corte), y d) diversas condiciones iniciales. ABSTRACT Diabetes encompasses a series of metabolic diseases characterized by abnormally high blood glucose concentrations. In the case of type 1 diabetes (T1D), this situation is caused by a total absence of endogenous insulin secretion, which impedes the use of glucose by most tissues. In these circumstances, exogenous insulin supplies are necessary to maintain patient’s life; although caution is always needed to avoid acute decays in glycaemia below safe levels. In addition to insulin administrations, meal intakes and physical activity are fundamental factors influencing glucose homoeostasis. Consequently, a successful management of T1D should incorporate these two physiological phenomena, based on an appropriate identification and modelling of these events and their corresponding effect on the glucose-insulin balance. In particular, artificial pancreas systems –designed to perform an automated control of patient’s glycaemia levels– may benefit from the integration of this type of information. The first part of this PhD thesis covers the characterization of the acute effect of physical activity on glucose profiles. With this aim, a systematic review of literature and metaanalyses are conduced to determine responses to various exercise modalities in patients with T1D, assessed via rates-of-change magnitudes to quantify temporal variations in glycaemia. On the other hand, a reliable identification of physical activity periods is an essential prerequisite to feed artificial pancreas systems with information concerning exercise in ambulatory, free-living conditions. For this reason, the second part of this thesis focuses on the proposal and evaluation of an automatic system devised to recognize physical activity, classifying its intensity level (light, moderate or vigorous) and for vigorous periods, identifying also its exercise modality (aerobic, mixed or resistance); since both aspects have a distinctive influence on the predominant metabolic pathway involved in fuelling exercise, and therefore, in the glycaemic responses in T1D. Various combinations of machine learning and pattern recognition techniques are applied on the fusion of multi-modal signal sources, namely: accelerometry and heart rate measurements, which describe both mechanical aspects of movement and the physiological response of the cardiovascular system to exercise. An additional temporal filtering module is incorporated after recognition in order to exploit the considerable temporal coherence (i.e. redundancy) present in data, which stems from the fact that in practice, physical activity trends are often maintained stable along time, instead of fluctuating rapid and repeatedly. The third block of this PhD thesis addresses meal intakes in the context of T1D. In particular, a number of compartmental models are proposed and compared in terms of their ability to describe mathematically the remote effect of exogenous plasma insulin concentrations on the disposal rates of meal-attributable glucose, an aspect which had not yet been incorporated to the prevailing T1D patient models in literature. Data were acquired in an experiment conduced at the Institute of Metabolic Science (University of Cambridge, UK) on 16 young patients. A variable-target glucose clamp replicated their individual glucose profiles, observed during a preliminary visit after ingesting either a high glycaemic-load or a low glycaemic-load evening meal. The six mechanistic models under evaluation here comprised: a) two-compartmental submodels for glucose tracer masses, b) a single-compartmental submodel for insulin’s remote effect, c) two types of activations for this remote effect (either linear or with a ‘cut-off’ point), and d) diverse forms of initial conditions.

Sobrecarga e restrição de cloreto de sódio durante a gestação: repercussão sobre a estrutura cardíaca e renal no neonato

Introdução: Diversos estudos indicaram consequências de alterações na nutrição materna durante a gestação sobre a saúde da prole adulta, tais como: hipertensão, doenças cardiovasculares, resistência à insulina, diabete melito e doença renal. No entanto, a literatura é pobre em avaliações decorrentes de modificações nutricionais maternas sobre a prole logo após o nascimento. Métodos: Ratas Wistar durante o período gestacional foram alimentadas com dieta hipossódica (HO - 0,15% de NaCl), normossódica (NR - 1,3% de NaCl) ou hipersódica (HR - 8% de Na Cl). Após o nascimento, nas primeiras vinte e quatro horas foram coletados rins e coração dos neonatos machos e fêmeas (n=6- 8/grupo) para verificar as possíveis alterações na estrutura cardíaca e renal pelo método de estereologia. Também foi avaliada a expressão proteica e gênica dos componentes do sistema renina angiotensina (SRA) no coração e rins através do método ELISA indireto e RT-qPCR. Resultados: O peso ao nascimento foi menor em machos e fêmeas da prole de mães alimentadas com dieta hipossódica durante a gestação quando comparado NR e HR. Não houve diferença no volume renal, volume de seus compartimentos (córtex, medula e pelve) e número de glomérulos entre os grupos experimentais (HO, NR e HR). No entanto, o número de glomérulos foi maior em fêmeas comparado aos machos nos três grupos experimentais. O diâmetro transverso do núcleo dos cardiomiócitos no ventrículo esquerdo e no ventrículo direito de machos da prole HR foi maior do que na prole NR. A expressão proteica do receptor AT1 no rim de machos da prole foi menor no grupo HO do que no grupo NR e HR. A expressão proteica do receptor AT2 também foi menor em machos do grupo HO do que no grupo NR. Não houve diferença entre os grupos na expressão proteica dos receptores AT1 e AT2 no rim das fêmeas. Conclusão: O presente estudo detectou alterações na estrutura cardíaca de neonatos machos, mas não em neonatos fêmeas decorrentes de sobrecarga de sal durante a gravidez. As alterações observadas na expressão dos receptores AT1 e AT2 no rim de neonatos machos podem ser responsáveis por alterações na função renal

PERCEPTIONS AND EXPERIENCES OF FAMILY CAREGIVERS OF BEDRIDDEN ELDERLY

Objective: To know the perceptions and experiences of family caregivers of bedridden elderly. Methods: A qualitative descriptive exploratory study conducted in January 2015 with four caregivers in a Family Health Center in the municipality of Araripe, CE. Data were collected through semi-structured interviews and the information was organized using the content analysis technique. A total of three categories emerged from the analysis of the reports of caregivers: the dependence process of the elderly; daily difficulties experienced by the caregiver; and satisfaction with the home care service. Results: The dependence process of the elderly took place as a consequence of pathological processes such as neoplasm, cerebrovascular accident and dementia. However, it could also be observed that physiological phenomena – common in old age – can also make individuals dependent on caregivers. As to the difficulties faced by the caregivers, they reported the need for greater involvement by the family, given that the centralization of work generates an overload and hence affects the care of the elderly. Teamwork in the home care context is fundamental, given that it allows a complementary and comprehensive care to the ledrely/caregiver binomial. Conclusion: Healthy aging is a major challenge to be overcome given that the development of a healthy lifestyle is difficult in all social strata. It is necessary to improve home care in order to provide support to caregivers so that the quality of life of bedridden elderly and caregivers is improved.

Caracterización nutricional mediante antropometría de los niños sanos menores de 5 años asistentes a una institución de salud en Puerto Inírida 2014

Introducción: Siendo la desnutrición infantil, un indicador trazador en el perfil de salud de una población y prioridad establecida por los objetivos de desarrollo del milenio y el plan decenal de salud pública en Colombia - PDSP en su dimensión de seguridad alimentaria y nutricional, mantiene gran prevalencia a nivel nacional a pesar de presentar subregistro en la información reportada, por ende, es prioridad la medición, notificación y tratamiento de la misma. La OMS estandarizó los parámetros de medición y el gobierno nacional los adoptó mediante la resolución 2121 de 2010. Sin embargo, para disminuir el indicador de desnutrición que al año 2015 debería estar reducido en un 50% según el PDSP, es necesario identificar el sub registro que hay en el diagnóstico de la misma. Metodología: Se realizó un estudio poblacional, descriptivo y transversal, en el cual se analizó la base de datos de los niños menores de 5 años asistentes a consulta de crecimiento y desarrollo en una institución de salud del municipio de Puerto Inírida, con el fin de realizar una caracterización nutricional basados en mediciones antropométricas y contrastándolas realizadas por los profesionales de salud con las encontradas utilizando los patrones establecidos por la OMS. La información se analizó con el Software WHO Anthro propiedad de la OMS. Resultados: Se encontró que el 33,6% de los menores de 5 años registrados presentan desnutrición crónica, el 7,6% desnutrición aguda, el 13,2% de desnutrición global y el 13,9% tiene obesidad. Al discriminarlo por edad se encontró mayor prevalencia de desnutrición crónica en ambos sexos, siendo mayor en población de sexo masculino (40,1% masculino – 27,6% femenino); al igual que al realizar la comparación por pertenencia puesto que se encuentra la misma prevalencia en desnutrición crónica (29,1% en población indígena y 29% en población no indígena). Según los estándares de la OMS, en la población estudiada 12 se identificaron 243 casos de malnutrición, mientras que en la consulta de crecimiento y desarrollo fueron diagnosticados como casos de malnutrición por los profesionales de salud solo 99. Discusión: La malnutrición es un problema estructural, por ende, se deben tener en cuenta factores tanto intrínsecos como extrínsecos de la persona. Las medidas antropométricas son sólo una manera de medir, que se debe contextualizar con el entorno y las condiciones socioeconómicas, patológicas y culturales en las que se encuentre la población. El estado nutricional de los menores asistentes a los controles de crecimiento y desarrollo de la población estudiada, se encuentra mal registrado, de la misma manera se encontró una gran prevalencia de desnutrición crónica que es un determinante en la calidad de vida. Es imperante la implementación de políticas públicas adecuadas que permitan profundizar en las causas de este flagelo y así mismo en su tratamiento.

Saúde da família: crescimento da criança

Por meio do diálogo dos personagens que representam profissionais da Estratégia de Saúde da Família, fomenta-se uma discussão sobre os principais elementos para a avaliação do processo de crescimento e desenvolvimento infantil.

Saúde da pessoa idosa: fisiologia do envelhecimento

Texto complementar ao Módulo 01 do Curso de Especialização em Saúde da Pessoa Idosa da UNA-SUS/UFMA, aborda a temática do envelhecimento, em especial à fisiologia deste processo, enfatizando a trajetória que todo indivíduo faz até chegar à terceira idade, bem como as peculiaridades anatômicas e fisiológicas do envelhecimento.

Cuidados da alimentação na terceira idade

Vídeo educativo que apresenta um conceito do idoso e explicações sobre as alterações fisiológicas que ocorrem e que influenciam na sua saúde e no seu comportamento alimentar.Também relata os fatores que afetam o consumo de nutrientes na terceira idade e sobre as necessidades nutricionais dos idosos. Apresenta um roteiro elaborado por nutricionistas e dicas práticas para melhorar a alimentação do idoso.

Avaliação de agravos prévios no idoso

Material que compõe o módulo 10 "Envelhecimento e Saúde da Pessoa Idosa" do curso de especialização em Saúde da Família produzido pela UNA-SUS/UFMA, com apresentação visual trabalhada para atender aos alunos participantes do programa Mais Médicos. Apresenta diversas alterações que ocorrem no processo de envelhecimento no corpo humano e que devem ser consideradas na avaliação dos agravos no idoso.

Os desafios do aleitamento materno exclusivo na primeira hora, como enfrentá-los?

A amamentação é considerada a prática mais importante no início da vida humana e deve ser iniciada logo após o nascimento do bebê e manter exclusividade até os seis meses de idade. A verdade é que esta prática não é seguida e muitas crianças iniciam outro tipo de leite ainda dentro da maternidade. Diante deste achado a justificativa desta proposta de intervenção sugere uma mudança no paradigma de que o leite materno e as fórmulas lácteas apresentam a mesma função e proteção ao bebê, além de provar os benefícios da amamentação exclusiva na primeira hora de vida da criança e os benefícios da aproximação afetiva entre mãe e filho. Tem como objetivo elaborar um plano de intervenção a fim de reduzir a administração de fórmulas lácteas no alojamento conjunto em casos desnecessários. Para a confecção deste trabalho, três etapas foram realizadas: o diagnóstico situacional que foi realizado no PSF Osvaldo Morelli Filho de Frutal/MG e que apontou a falta de lazer e cultura da população da área descrita e que seria o tema norteador deste trabalho. Porém após este diagnóstico situacional outro problema foi identificado e que necessitaria de maior atenção, que é o tema proposto neste estudo. Após revisão bibliográfica, pode-se chegar a um plano de intervenção

Aspectos fisiológicos da produção de força em remadores

Atualmente a ciência do esporte requer abordagens que combinem o estudo de aspectos biomecânicos e fisiológicos para o correto entendimento dos fenômenos relacionados ao desempenho humano. Desta forma, o objetivo geral deste estudo foi analisar as relações e as diferenças entre os formatos de curva de força x tempo e as respostas fisiológicas e biomecânicas de remadores. Quinze remadores (24,47±5,21 anos, 83,51±7,19 kg, 185,50±6,53 cm e 13,68±1,65 % de gordura), foram submetidos a um teste cardiopulmonar de exercício em remoergômetro. Foram medidas as respostas de VO2, VCO2, VE, RER, MET, lactato, FC, força, potência e impulso, tanto no estágio de limiar de lactato quanto no estágio máximo alcançado pelos remadores. O Tratamento estatístico foi composto por Teste t-Student para amostras independentes, Correlação Linear de Pearson, Teste Qui-Quadrado de McNemar e ANOVA one-way. O nível de significância adotado foi de 5%. Os remadores foram classificados em dois grupos: stroke (pico de força na primeira metade da curva de força x tempo) e bow (pico de força na segunda metade da curva de força x tempo). No estágio de limiar de lactato foram identificados três remadores com perfil stroke e 12 com perfil bow, não havendo diferenças significativas nos parâmetros fisiológicos e biomecânicos entre os dois grupos, bem como não havendo correlações significativas entre o formato de curva de força e as respostas fisiológicas e biomecânicas. No estágio máximo alcançado pelos remadores foi possível classificar oito remadores como stroke e sete bow, sendo que estes últimos apresentaram menores valores de lactato, embora sem significância estatística (p=0,067), e maiores níveis de produções de potência (p=0,037) Foram encontradas correlações regulares negativas entre o lactato sangüíneo e: a) o tempo para o pico de força(r= -0,556 e p=0,031); b) o tempo de curva (r= -0,593 e p=0,020); c) a metade da curva de força (r= -0,562 e p=0,029). Dos 12 remadores bow no limiar de lactato, 41,7% transitaram para um padrão stroke, enquanto que 58,3% mantiveram o perfil original no estágio máximo, os quais apresentaram maiores valores de VE, potência e tempo para o pico de força máxima e maiores valores VCO2 no limiar de lactato. O panorama criado por este conjunto de resultados permite sugerir que treinadores e atletas, interessados em prolongar o tempo de exercício, devem buscar um perfil de pico de força bow.

Influência do tipo de tratamento odontológico em parâmetros fisiológicos e comportamentais de crianças

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Efeitos da ingestão de cafeína Em exercício aeróbio de alta intensidade em hipóxia : parâmetros fisiológicos e perceptuais = Effects of caffeine ingestion on high-intensity aerobic exercise in hypoxia : physiological and perceptual parameters

Universidade Estadual de Campinas . Faculdade de Educação Física

Aspectos fisiológicos e clínicos da técnica fonoterapêutica de fonação reversa

A fonação reversa é a produção de voz durante a inspiração, realizada espontaneamente em situações como o suspiro. OBJETIVO: Realizar uma revisão da literatura, descrevendo achados relacionados à utilização da fonação reversa na prática clínica, à anatomofisiologia de sua produção e seus efeitos no trato vocal, e às indicações e contra-indicações da técnica para os distúrbios e para o aperfeiçoamento da voz. RESULTADOS: Foram encontrados relatos de mudanças significativas no trato vocal durante a produção da fonação reversa, como o relaxamento dos ventrículos, o afastamento das pregas ventriculares, o aumento da freqüência fundamental, o movimento inverso da onda mucosa, além da facilitação do estudo dinâmico da laringe, quando associada à endoscopia, o que possibilita melhor definição da localização das lesões nas camadas da lâmina própria da mucosa das pregas vocais. CONCLUSÃO: Existem poucos estudos que descrevem o comportamento laríngeo durante a fonação reversa e, para que essa técnica utilizada de forma mais precisa e objetiva, acredita-se que ainda devem ser realizados estudos que visem a comprovar sua eficácia na prática clínica.

Aspectos fisiológicos da mandioca após a aplicação dos herbicidas fluazifop-p-butil e fomesafen

Acredita-se que alguns herbicidas possam influenciar a eficiência do uso da água, pelo efeito negativo direto sobre fotossíntese, transpiração e condutância estomática ou, indiretamente, pela redução da taxa metabólica da planta. Diante disso, objetivou-se, neste trabalho, avaliar a influência dos herbicidas fluazifop-p-butil e fomesafen, isolados e em mistura, sobre as características associadas ao uso da água, por cultivares de mandioca, visando a selecionar aqueles mais tolerantes aos referidos herbicidas. Realizou-se experimento, em casa de vegetação no delineamento de blocos casualizados, com quatro repetições. Adotou-se arranjo fatorial em esquema 5x7, constituído pela combinação de cinco cultivares de mandioca: Cacau-UFV, Platina, Coqueiro, Coimbra e IAC-12, com quatro doses da mistura comercial dos herbicidas fomesafen + fluazifop-p-butil (0,5; 0,75; 1,0 e 1,5 L ha-1), além da dose comercial recomendada de cada princípio ativo isolado e uma testemunha sem herbicida. As características avaliadas foram: condutância estomática (gs), taxa de transpiração (E) e eficiência do uso da água (EUA). De maneira geral, a E, gs e EUA foram afetadas pela aplicação da mistura dos herbicidas. Os cultivares de mandioca apresentam diferentes níveis de sensibilidade ao fluazifop-p-butil + fomesafen, sendo que o cultivar Platina é o mais tolerante à aplicação da mistura. O fluazifop-p-butil mostrou-se seletivo para a cultura e o fomasafen causou efeitos negativos na fisiologia da mandioca.

Crescimento, índices fisiológicos e produtividade de cultivares de feijoeiro sob diferentes níveis de adubação

Conhecimentos sobre o acúmulo e a distribuição da fitomassa do feijoeiro comum, sob diferentes níveis de adubação, podem auxiliar no manejo da cultura. Este trabalho objetivou avaliar o crescimento, os índices fisiológicos e a produtividade de cultivares de feijão, sob diferentes níveis de adubação NPK. O experimento foi conduzido em um Nitossolo Vermelho distroférrico, no município de Botucatu, SP, no delineamento experimental de blocos casualizados, em parcelas subdivididas, com quatro repetições. As parcelas foram constituídas por seis tratamentos ('Pérola', sem adubação; 'Pérola', com 50% da adubação recomendada; 'Pérola', com 100% da adubação recomendada; 'IAC Alvorada', sem adubação; 'IAC Alvorada', com 50% da adubação recomendada e 'IAC Alvorada', com 100% da adubação recomendada) e, as subparcelas, por sete épocas de coletas no decorrer do ciclo. A adubação NPK aumentou os acúmulos de matéria seca, os componentes da produção e a produtividade de grãos dos cultivares Pérola e IAC Alvorada de forma semelhante. O cultivar IAC Alvorada apresentou maiores índices de área foliar e matéria seca de folhas, quando comparados com os de Pérola, sob adubação NPK recomendada, porém, sem esses índices refletirem-se em maior produtividade de grãos. O máximo acúmulo de matéria seca foi alcançado aos 80 DAE e a maior taxa de crescimento da cultura ocorreu aos 55 DAE, independentemente do tratamento.