Collecting system percutaneous access using real-time tracking sensors: first pig model in vivo experience

Purpose: Precise needle puncture of the renal collecting system is an essential but challenging step for successful percutaneous nephrolithotomy. We evaluated the efficiency of a new real-time electromagnetic tracking system for in vivo kidney puncture. Materials and Methods: Six anesthetized female pigs underwent ureterorenoscopy to place a catheter with an electromagnetic tracking sensor into the desired puncture site and ascertain puncture success. A tracked needle with a similar electromagnetic tracking sensor was subsequently navigated into the sensor in the catheter. Four punctures were performed by each of 2 surgeons in each pig, including 1 each in the kidney, middle ureter, and right and left sides. Outcome measurements were the number of attempts and the time needed to evaluate the virtual trajectory and perform percutaneous puncture. Results: A total of 24 punctures were easily performed without complication. Surgeons required more time to evaluate the trajectory during ureteral than kidney puncture (median 15 seconds, range 14 to 18 vs 13, range 11 to 16, p ¼ 0.1). Median renal and ureteral puncture time was 19 (range 14 to 45) and 51 seconds (range 45 to 67), respectively (p ¼ 0.003). Two attempts were needed to achieve a successful ureteral puncture. The technique requires the presence of a renal stone for testing. Conclusions: The proposed electromagnetic tracking solution for renal collecting system puncture proved to be highly accurate, simple and quick. This method might represent a paradigm shift in percutaneous kidney access techniques.

Preliminary clinical trial in percutaneous nephrolithotomy using a real-time navigation system for percutaneous kidney access

Background: Precise needle puncture of renal calyces is a challenging and essential step for successful percutaneous nephrolithotomy. This work tests and evaluates, through a clinical trial, a real-time navigation system to plan and guide percutaneous kidney puncture. Methods: A novel system, entitled i3DPuncture, was developed to aid surgeons in establishing the desired puncture site and the best virtual puncture trajectory, by gathering and processing data from a tracked needle with optical passive markers. In order to navigate and superimpose the needle to a preoperative volume, the patient, 3D image data and tracker system were previously registered intraoperatively using seven points that were strategically chosen based on rigid bone structures and nearby kidney area. In addition, relevant anatomical structures for surgical navigation were automatically segmented using a multi-organ segmentation algorithm that clusters volumes based on statistical properties and minimum description length criterion. For each cluster, a rendering transfer function enhanced the visualization of different organs and surrounding tissues. Results: One puncture attempt was sufficient to achieve a successful kidney puncture. The puncture took 265 seconds, and 32 seconds were necessary to plan the puncture trajectory. The virtual puncture path was followed correctively until the needle tip reached the desired kidney calyceal. Conclusions: This new solution provided spatial information regarding the needle inside the body and the possibility to visualize surrounding organs. It may offer a promising and innovative solution for percutaneous punctures.

Real-time hand tracking for rehabilitation and character animation

Hand and finger tracking has a major importance in healthcare, for rehabilitation of hand function required due to a neurological disorder, and in virtual environment applications, like characters animation for on-line games or movies. Current solutions consist mostly of motion tracking gloves with embedded resistive bend sensors that most often suffer from signal drift, sensor saturation, sensor displacement and complex calibration procedures. More advanced solutions provide better tracking stability, but at the expense of a higher cost. The proposed solution aims to provide the required precision, stability and feasibility through the combination of eleven inertial measurements units (IMUs). Each unit captures the spatial orientation of the attached body. To fully capture the hand movement, each finger encompasses two units (at the proximal and distal phalanges), plus one unit at the back of the hand. The proposed glove was validated in two distinct steps: a) evaluation of the sensors’ accuracy and stability over time; b) evaluation of the bending trajectories during usual finger flexion tasks based on the intra-class correlation coefficient (ICC). Results revealed that the glove was sensitive mainly to magnetic field distortions and sensors tuning. The inclusion of a hard and soft iron correction algorithm and accelerometer and gyro drift and temperature compensation methods provided increased stability and precision. Finger trajectories evaluation yielded high ICC values with an overall reliability within application’s satisfying limits. The developed low cost system provides a straightforward calibration and usability, qualifying the device for hand and finger tracking in healthcare and animation industries.

Efeito da acidificação nas propriedades físico-químicas e funcionais do amido de sementes de manga (Mangifera indica L.), variedade Tommy Atkins

No processamento industrial da manga, os subprodutos, caroço e casca são, normalmente, descartados sem o devido aproveitamento. O objetivo deste trabalho foi investigar as características físico-químicas e funcionais dos amidos nativo e acidificado do caroço (amêndoa) de manga, da variedade Tommy Atkins, pesquisando uma nova fonte de amido e formas de melhorá-la e contribuir para a utilização de resíduos da indústria alimentícia. As amêndoas foram retiradas manualmente dos caroços de manga e procedeu-se a extração do amido. O amido nativo foi acidificado, sendo o agente promotor da modificação o ácido clorídrico. Verificou-se a composição química do amido nativo. Determinaram-se também as propriedades funcionais e de pasta do amido nativo e do acidificado. Para a composição centesimal, o amido nativo apresentou 71,56% de amido, 7,30% de lipídeos e 5,6% de proteínas. Os amidos nativo e acidificado demonstraram baixa resistência à elevação da temperatura, com intumescimento máximo a 75 oC, sendo seus valores 9,395 e 6,861 g/g, respectivamente. A solubilidade mostrou-se crescente, à medida que houve elevação da temperatura, sendo seu valor máximo 48,03% para o amido acidificado. O amido nativo expôs maior capacidade de absorção de água, óleo e claridade da pasta. O referido amido ainda apresentou maior pico de viscosidade, viscosidade mínima, quebra de viscosidade, viscosidade final, retrogradação e temperatura de pasta do que os do amido acidificado. O amido nativo pode ser indicado para compor sopas desidratadas e produtos cárneos, enquanto o acidificado pode ser usado em alimentos congelados e refrigerados e na indústria de balas.

Efeito da adubação fosfatada na produção de sementes de soja

O fósforo pode contribuir com o aumento de qualidade das sementes produzidas e incrementar a produtividade de grãos. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da adubação fosfatada sobre a qualidade, a composição química e a produtividade das sementes de soja e, a produtividade de grãos em lavoura estabelecida partir dessas sementes. Foram realizados dois ensaios. No Ensaio 1 avaliaram-se os seguintes tratamentos: T1 - controle, semeadura sem P2O5; T2 - 50% a menos que a dose de P2O5 recomendada com base na análise do solo; T3 - 100% da dose de P2O5 recomendada; T4 - 50% a mais que a dose de P2O5 recomendada; e, T5 - 100% a mais que dose de P2O5 recomendada. Após a colheita foram determinados o número de sementes e de legumes por planta, a produtividade, a germinação, a viabilidade e o vigor por meio do teste tetrazólio, a composição química e a massa de mil sementes. No Ensaio 2, as sementes colhidas no Ensaio 1 foram semeadas e avaliou-se o número de legumes e o de grãos por planta e a produtividade. O delineamento experimental utilizado nos dois ensaios foi em blocos ao acaso, com cinco repetições. A adubação fosfatada proporciona maior vigor das sementes de soja, além de contribuir para o aumento de fósforo, ferro e zinco nas sementes produzidas. Sementes com maiores concentrações de fósforo em sua constituição contribuem para o aumento de produtividade da soja.

Avaliação do efeito antibacteriano de extratos de folhas de batata-doce (Ipomoea batatas L. frente a bactérias de interesse em alimentos e correlação com os compostos fenólicos

RESUMOA batata-doce (Ipomoea batatas L.) é um vegetal muito cultivado nos países tropicais, usado na alimentação humana e na animal, sendo uma boa fonte de energia, sais minerais e vitaminas. Constitui, ainda, fonte de polifenóis antioxidativos, entre eles, antocianinas e ácidos fenólicos. O objetivo deste estudo foi avaliar a atividade antibacteriana de diferentes extratos de folhas frescas de batata-doce, frente a bactérias de interesse alimentar, e correlacioná-la com os teores de polifenóis totais e de antocianinas. Foram avaliados teores de polifenóis totais e de antocianinas, bem como a atividade antibacteriana de extratos alcoólicos, de infusão e de decocção de folhas de dois acessos de batata-doce, em Porto Alegre, RS, frente a três agentes de interesse em alimentos e alimentação, quais sejam, inóculos padronizados de SalmonellaEnteritidis (ATCC 11076), Staphylococcus aureus(ATCC 25923) e Escherichia coli (ATCC 11229). A avaliação da atividade antibacteriana, expressa em intensidade de atividade de inibição bacteriana (IINIB) e em intensidade de atividade de inativação bacteriana (IINAB), foi baseada em testes de diluição em sistema de tubos múltiplos; as antocianinas foram determinadas por meio de pH diferencial e os polifenóis pelo método de Folin & Ciocalteu. Os extratos alcoólicos inibiram e, ou, inativaram todos os inóculos testados, não obstante o Staphylococcus aureus ter sido significativamente mais resistente. Os extratos obtidos por decocção e infusão, além de apresentarem concentrações muito baixas de antocianinas e menores teores de polifenóis do que os seus correspondentes alcoólicos, não apresentaram atividade antibacteriana. A atividade antibacteriana dos extratos testados foi positivamente correlacionada com os compostos fenólicos e, ou, antocianinas.

Efeito de bioestimulante no crescimento inicial e na produtividade de plantas de batata-doce

RESUMOO uso de bioestimulantes na agricultura tem apresentado efeitos positivos sobre a produtividade de determinadas culturas. No entanto, são escassos os estudos com o uso desses produtos em culturas cuja porção comercial é composta por raízes. Neste trabalho, objetivou-se avaliar a influência de diferentes concentrações do bioestimulante Stimulate(r)sobre o crescimento inicial de plantas de batata-doce e sobre a produtividade de raízes tuberosas. Foram conduzidos dois experimentos, nos quais segmentos de ramas de batata-doce foram parcialmente imersos em soluções com bioestimulante. Na casa de vegetação, o delineamento experimental foi inteiramente ao acaso, em esquema fatorial 6 x 6, sendo seis concentrações de biofertilizante (0, 3, 6, 9, 12 e 15 mL L-1)e seis épocas de coleta (10, 19, 28, 37, 46 e 55 dias após o plantio) de raízes e folhas. No campo, o delineamento experimental foi em blocos ao acaso, sendo os tratamentos seis concentrações de bioestimulante (0, 3, 6, 9, 12 e 15 mL L-1). A percentagem de segmentos enraizados não variou entre os tratamentos. O bioestimulante influenciou o número de raízes adventícias e de folhas por planta, mas não sua massa seca. A produtividade de raízes tuberosas não diferiu entre os tratamentos, sendo os valores médios de 25,5 e 22,3 t ha-1para produtividades total e comercial, respectivamente. Assim, a utilização do bioestimulante interfere no número de raízes e de folhas de plantas de batata-doce, mas não favorece a produtividade de raízes tuberosas até a concentração de 15 mL L-1.

Sanitização com produto à Base de Cloro e com Ozônio: Efeito Sobre Compostos Bioativos de Amora-preta ( rubus fruticosus) cv. Tupy

RESUMO O objetivo deste trabalho foi avaliar e comparar a eficiência da sanitização de amora-preta, com diferentes concentrações e tempos de imersão em hipoclorito de sódio e com ozônio, e avaliar a influência do processo sobre os compostos bioativos do produto. Foram feitas análises microbiológicas e a determinação dos compostos bioativos. Os compostos de cloro utilizados na sanitização induziram a perdas significativas dos compostos bioativos (compostos fenólicos, antocianinas, tocoferóis, ácido ascórbico e carotenoides), presentes na amora-preta, sendo eficientes na sanitização contra fungos, quando utilizados na concentração de 200 ppm e por 15 minutos de imersão. Já os frutos sanitizados com ozônio apresentaram adequação aos padrões microbiológicos (fungos, coliformes totais e termotolerantes, Escherichia coli e Salmonella spp) estabelecidos pela legislação, e não apresentaram alterações significativas no conteúdo dos compostos bioativos, sendo que a menor concentração de ozônio presente neste estudo apresentou maior eficácia na sanitização dos frutos, comparada com as soluções de cloro utilizadas.

Efeito de liberadores de óxido nítrico na qualidade fisiológica de sementes de repolho sob salinidade

RESUMO Estudos realizados com Brassica sp. demonstram que o estresse salino afeta a qualidade fisiológica e o vigor das sementes. Assim, a busca por substâncias que minimizem os efeitos provocados pelo estresse salino durante a germinação são de grande importância. Objetivou-se com este trabalho avaliar a ação de substâncias liberadoras de óxido nítrico durante a germinação de sementes de repolho cultivado sob condições de salinidade. As sementes foram pré-embebidas em soluções de nitrato de potássio (KNO3) e nitroprus siato de sódio (SNP) nas concentrações de zero (controle), 0,01, 0,10, 1,00 e 10,00 mmol L-1, por 30 minutos. Posteriormente, distribuídas sobre papel germitest em placas de Petri, umedecido com solução salina de NaCl nos potenciais de zero, -0,6 e -1,2 MPa. Foram avaliados a germinação, primeira contagem de germinação, índice de velocidade de germinação, tempo médio de germinação, comprimento de parte aérea, comprimento de raiz e massa seca das plântulas. Não houve germinação no potencial osmótico de -1,2 MPa. O potencial de -0,6 MPa reduz a germinação e o desenvolvimento das plântulas de repolho. Os resultados sugerem que houve ação positiva do KNO3 e do SNP na concentração de 0,01 mmol L-1, revertendo o estresse provocado pela salinidade (-0,6 MPa de NaCl).

Voxel-based registration of simulated and real patient CBCT data for accurate dental implant pose estimation

The success of dental implant-supported prosthesis is directly linked to the accuracy obtained during implant’s pose estimation (position and orientation). Although traditional impression techniques and recent digital acquisition methods are acceptably accurate, a simultaneously fast, accurate and operator-independent methodology is still lacking. Hereto, an image-based framework is proposed to estimate the patient-specific implant’s pose using cone-beam computed tomography (CBCT) and prior knowledge of implanted model. The pose estimation is accomplished in a threestep approach: (1) a region-of-interest is extracted from the CBCT data using 2 operator-defined points at the implant’s main axis; (2) a simulated CBCT volume of the known implanted model is generated through Feldkamp-Davis-Kress reconstruction and coarsely aligned to the defined axis; and (3) a voxel-based rigid registration is performed to optimally align both patient and simulated CBCT data, extracting the implant’s pose from the optimal transformation. Three experiments were performed to evaluate the framework: (1) an in silico study using 48 implants distributed through 12 tridimensional synthetic mandibular models; (2) an in vitro study using an artificial mandible with 2 dental implants acquired with an i-CAT system; and (3) two clinical case studies. The results shown positional errors of 67±34μm and 108μm, and angular misfits of 0.15±0.08º and 1.4º, for experiment 1 and 2, respectively. Moreover, in experiment 3, visual assessment of clinical data results shown a coherent alignment of the reference implant. Overall, a novel image-based framework for implants’ pose estimation from CBCT data was proposed, showing accurate results in agreement with dental prosthesis modelling requirements.

A-scan ultrasound system for real-time puncture safety assessment during percutaneous nephrolithotomy

Background: Kidney stone is a major universal health problem, affecting 10% of the population worldwide. Percutaneous nephrolithotomy is a first-line and established procedure for disintegration and removal of renal stones. Its surgical success depends on the precise needle puncture of renal calyces, which remains the most challenging task for surgeons. This work describes and tests a new ultrasound based system to alert the surgeon when undesirable anatomical structures are in between the puncture path defined through a tracked needle. Methods: Two circular ultrasound transducers were built with a single 3.3-MHz piezoelectric ceramic PZT SN8, 25.4 mm of radius and resin-epoxy matching and backing layers. One matching layer was designed with a concave curvature to work as an acoustic lens with long focusing. The A-scan signals were filtered and processed to automatically detect reflected echoes. Results: The transducers were mapped in water tank and tested in a study involving 45 phantoms. Each phantom mimics different needle insertion trajectories with a percutaneous path length between 80 and 150 mm. Results showed that the beam cross-sectional area oscillates around the ceramics radius and it was possible to automatically detect echo signals in phantoms with length higher than 80 mm. Conclusions: This new solution may alert the surgeon about anatomical tissues changes during needle insertion, which may decrease the need of X-Ray radiation exposure and ultrasound image evaluation during percutaneous puncture.

Efeito de doses de fósforo na produtividade e armazenamento pós-colheita de dois cultivares de cebola

RESUMO O fósforo é, reconhecidamente, o nutriente-chave para a obtenção de produtividades elevadas e tem sido o macronutriente que mais frequentemente limita a produção, em solos pobres nesse nutriente. Com o objetivo de avaliar a produtividade e armazenamento pós-colheita de bulbos de cultivares de cebola, em função de doses de fósforo, conduziu-se um experimento, de maio a dezembro de 2011, em Petrolina-PE. O delineamento experimental utilizado foi de blocos ao acaso, no esquema fatorial 5x2, compreendendo cinco doses de fósforo (0; 60; 120, 180 e 240 kg ha-1) e dois cultivares (Franciscana IPA-10 e Vale Ouro IPA-11), com quatro repetições. Os cultivares Franciscana IPA-10 (74,6 t ha-1) e Vale Ouro IPA-11 (76,1 t ha-1) não apresentaram diferenças significativas para produtividade comercial de bulbos. Maior produtividade foi obtida na dose de 132 kg ha-1 de P2O5, associada à dose mais econômica de 130 kg ha-1 de P2O5. Verificou-se com o aumento das doses uma redução gradativa da produção de bulbos considerados não comerciais (refugos), sendo a menor produção estimada de refugos a obtida com a dose de 124 kg ha-1 de P2O5. Bulbos comerciais com maiores massa fresca e diâmetro foram obtidos com o incremento das doses. Não se verificou perda de massa significativa aos 30 dias após cura, para doses ou cultivares. Aos 60 dias após cura, detectou-se efeito significativo com menor perda para o cultivar Franciscana IPA-10 (27,2%) em comparação com o Vale Ouro IPA-11 (31,9%).