Development of procedures for the design, optimization and manufacturing of customized orthopaedic and trauma implants: Geometrical/anatomical modelling from 3D medical imaging

Tese de Doutoramento (Programa Doutoral em Engenharia Biomédica)

Synthesis of new peptide derivatives that self-assemble into nanostructured hydrogels for biomedical applications

Tese de Doutoramento em Ciências (área de especialização em Química)

Avaliação do transporte sedimentar na bacia do rio Lima baseada em ferramentas de modelação

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Development of a subject-specific musculoskeletal shoulder model : inverse and forward dynamics applications

A prevalência de pessoas que referem dor no complexo articular do ombro, com concomitante limitação na capacidade para realizar atividades da vida diária, é elevada. Estes níveis de prevalência sobrecarregam quer os utentes, como a própria sociedade. A evidência científica atual indicia a existência de uma relação entre as alterações da articulação escápulo-torácica e as patologias associadas à articulação gleno-umeral. A capacidade de quantificar, cinemática e cineticamente, as disfunções ao nível das articulações escápulo-torácica e gleno-umeral, é algo de enorme importância, quer para a comunidade biomecânica, como para a clínica. No decorrer dos trabalhos desta tese foi desenvolvido, através do software OpenSim, um modelo tridimensional músculo-esquelético do complexo articular do ombro que inclui a representação do tórax/coluna, clavícula, omoplata, úmero, rádio, cúbito e articulações que permitem os movimentos relativos desses segmentos, assim como, 16 músculos e 4 ligamentos. Com um total de 11 graus de liberdade, incluindo um novo modelo articular escápulo-torácico, os resultados demonstram que este é capaz de reconstruir de forma precisa e rápida os movimentos escápulo-torácicos e glenoumerais, recorrendo para tal, à cinemática inversa, e à dinâmica inversa e direta. Conta ainda com um método de transformação inovador para determinar, com base nas especificidades dos sujeitos, os locais de inserção muscular. As principais motivações subjacentes ao desenvolvimento desta tese foram contribuir para o aprofundar do atual conhecimento sobre as disfunções do complexo articular do ombro e, simultaneamente, proporcionar à comunidade clínica uma ferramenta biomecânica de livre acesso com o intuito de melhor suportar as decisões clínicas e dessa forma concorrer para uma prática mais efetiva.

La ciudad en transformación: lineamientos proyectuales para la conformación de un paisaje urbano deseable. Caso Córdoba

El desarrollo de los aspectos formales del paisaje/imagen, elemento determinante de la identidad de la ciudad, es necesario para poder intervenir en el tejido urbano tridimensional, complejo diagrama que articula las plurales conexiones entre la matriz histórica y la multiplicidad de transformaciones operadas. El paisaje dinámico es el lugar de la diversidad y de las continuas transformaciones: las tipologías y los trazados se sustituyen soportando superposiciones, mutilaciones, transformaciones en dos y tres dimensiones, que en algunos casos hacen irreconocible el carácter físico y social. La investigación proyectual constituye uno de los instrumentos que puede generar conocimientos útiles para la sistematización de los procesos decisionales en las instancias de intervenciones físico espaciales urbanas. Este período se presenta como la continuación de investigaciones anteriores donde las hipótesis verificadas son ampliadas y el objeto de la estudio se hace aun más específico. Para ello se plantean tres líneas de síntesis y una de evaluación que se desarrollan en forma paralela e interactúan entre si: • Paisaje y el MKT urbano • Paisaje y la sustentabilidad • Paisaje y la geometría

Identificación y caracterización de unidades de paisaje del área de influencia del corredor Córdoba-Carlos Paz para el planeamiento territorial

El corredor vial (RN20) que conecta las ciudades de Córdoba con Carlos Paz cumple un importante rol turístico y posee valorables cualidades paisajístico-ambientales. Actualmente está experimentando una rápida dinámica de cambio en el carácter del paisaje ocasionada en parte por los asentamientos exurbanos de la ciudad de Córdoba, que a manera de islas o parches, surgen sobre el territorio rural. El estudio del sector por parte de un equipo interdisciplinario mediante la definición, descripción, y modelado tridimensional de tipos y áreas de carácter del paisaje, servirá para una comprensión más ajustada de la conformación del territorio, permitiendo la generación de hipótesis sobre su estructura y función, y contribuyendo a la planificación del área metropolitana de Córdoba. El método de Estudio del Carácter del Paisaje se utiliza en Inglaterra y Escocia desde hace 15 años y desde el año 2000 forma parte del Convenio Europeo del Paisaje. La adaptación y aplicación del método a la realidad local permitirá la incorporación de una herramienta de interpretación del territorio que integra las clasificaciones de paisaje tradicionales con la percepción, acercando de esta manera la información a los pobladores. Se agregará como una innovación el modelado tridimensional y la visualización de los tipos de carácter de paisaje definidos. El logro del proyecto será el diseño de mapas con la descripción de los tipos y áreas de carácter del paisaje, la detección de los elementos clave que lo forman, y la generación de imágenes que a manera de modelos simples favorecerán la participación y estimularán el emponderamiento de la población. También se contribuirá a la comprensión de la estructura de la periferia urbana y de los factores que hacen a su calidad paisajística, los que deben ser protegidos por su carácter de bien público. Los datos obtenidos servirán para, en una segunda instancia y mediante el análisis de series temporales, modelar la dinámica del paisaje permitiendo obtener imágenes fotorrealistas de su evolución que se valorarán mediante técnicas participativas

Critérios prognósticos de sucesso e recorrência na ablação circunferencial para tratamento da fibrilação atrial

OBJETIVOS: Analisar o sucesso da ablação circunferencial da fibrilação atrial e investigar possíveis preditores, clínicos e eletroanatômicos, de recorrência da arritmia. MÉTODOS: Foram analisados 104 pacientes consecutivos, submetidos à ablação circunferencial para tratamento de fibrilação atrial paroxística/persistente, sem cardiopatia estrutural e refratários a pelo menos duas drogas antiarrítmicas. Eram do sexo masculino 72 pacientes e a idade média do grupo foi de 58,6 + 10,9 anos. O procedimento consistiu em punção transeptal única e mapeamento tridimensional, com o sistema CARTO® para a aquisição de pontos no átrio esquerdo e veias pulmonares. As aplicações de radiofreqüência foram realizadas ao redor dos óstios das veias pulmonares, até a redução > 80% da amplitude dos potenciais atriais. Uma linha adicional foi criada no istmo mitral e outra no istmo cavotricuspídeo. Foram analisadas: volume total do átrio esquerdo, área ablacionada ao redor das veias pulmonares e a presença ou não de falhas na linha de ablação (linha completa ou incompleta). Foi considerada linha completa quando a distância entre dois pontos contíguos de aplicação de radiofreqüência foi inferior a 10 mm. RESULTADOS: Em acompanhamento médio de 18 meses, 87 pacientes estavam em ritmo sinusal (84%) e 17 pacientes apresentaram recidiva (16%). Na análise multivariada, somente o volume atrial esquerdo (p < 0,0001) e a ablação completa (p <0 ,05) foram preditores independentes de recorrência. CONCLUSÃO: Os resultados sugerem que o volume atrial esquerdo e a presença de ablação completa são preditores de recorrência da fibrilação atrial.

Forma isolada do miocárdio não-compactado

Miocárdio não-compactado (MNC) é uma cardiopatia congênita com incidência rara, sendo o seu primeiro relato feito há 15 anos e com poucos casos publicados. O objetivo deste artigo é descrever um caso de MNC. É apresentada descrição dos achados clínicos e dos exames complementares de imagem de uma paciente com 37 anos, portadora de MNC de forma isolada. A paciente queixava-se de palpitações, apresentava extra-sístoles no exame clínico e, no eletrocardiograma de 12 derivações, bigeminismo ventricular. Realizou ecocardiograma Doppler tridimensional que revelou a presença de numerosas e proeminentes trabéculas com recessos intertrabeculares profundos com fluxo de sangue que se comunicavam com a cavidade ventricular e que se acentuavam na região septo-apical. A ressonância nuclear magnética de coração corroborou os achados do ecocardiograma. A clínica e os resultados dos exames complementares dessa paciente confirmaram o diagnóstico de MNC de forma isolada. O conhecimento de achados ecocardiográficos dessa doença permite um diagnóstico precoce e tratamento mais adequado.

Modelación numérica hidrodinámica de calidad del recurso en lagos y reservorios

El presente plan de trabajo consiste en el desarrollo de un modelo numérico para la simulación de la hidrodinamia en lagos, así como de los procesos de transporte turbulentos asociados que rigen la calidad del recurso. Este modelo a su vez se apoyará en mediciones de campo propias que permitan la verificación de resultados de simulación. Inicialmente se simulará y caracterizará la respuesta hidrodinámica, termodinámica y química (biológica) de un volumen de control bidimensional a un "input" atmosférico representado tanto por variaciones en la radiación solar como en la acción del viento sobre la superficie libre del cuerpo de agua, o por el efecto de efluentes/afluentes líquidos a un embalse con diferentes temperaturas medias. (...) El objetivo a largo alcance del proyecto lo constituye la modelación tridimensional de corrientes en cuerpos de agua, inducidas tanto por el viento como por estratificaciones térmicas así como por flujos líquidos de entrada/salida, para finalmente acoplarla con modelos de calidad de agua que resuelvan ecuaciones de transporte para oxígeno disuelto, demanda biológica de oxígeno, fósforo, nitrógeno, etc., considerando asimismo procesos de intercambio de calor y masa (oxígeno) en los contornos del sistema (principalmente en su superficie libre). Como sistema de estudio para los trabajo de campo se selecciona el embalse del Lago San Roque, donde se desarrollarán campañas de monitoreo periódico empleando la infraestructura del CIHRSA y la experiencia de su personal. Para la calibración y verificación del código numérico se emplearán también bases de datos externas y, dependiendo del grado de avance del proyecto PIC, se incorporarán resultados inéditos de laboratorio, los que serán claves para la especificación del rol desempeñado por estructuras turbulentas coherentes.

Interaccion de proteínas en estados intermediarios de plegamiento con membranas lipídicas

Comprender cómo una proteína adquiere su conformación tridimensional específica es un problema clave para la biología celular y molecular. Es un entretenido desafío intelectual y un problema de considerable importancia tecnológica debido al interés de expresar proteínas recombinantes biológicamente activas. Un fuerte incentivo es poder describir cómo ocurre el plegamiento en el medio celular, acoplado a la biosíntesis de la proteína y probablemente codificado por la secuencia primaria. La mayor parte de la información que disponemos, sin embargo, proviene de estudios estructurales, cinéticos, bioquímicos y termodinámicos in vitro de proteínas maduras. Particularmente importante pata la comprensión del problema del plegamiento ha sido la descripción de las rutas seguidas y de los estados intermedios de este proceso. Uno de estos estados intermedios es el glóbulo fundido: es un estado conformacional en el cual la proteína conserva su estructura terciaria. La proteína se encuentra parcialmente desplegada pero su grado de compactación es similar al del estado nativo. Aunque solo algunas proteínas pueden ser asimiladas en esa conformación, es aceptado que el glóbulo fundido es intermedio cinético entre la estructura nativa y la desplegada existencia universal. El estudio de proteínas en el estado de glóbulo fundido no sólo es relevante para comprender los procesos de plegamiento, sino también la inserción y translocación de proteínas solubles e intrínsecas en membranas lipídicas. (...) El objetivo general de este proyecto es estudiar las interacciones de proteínas en estados conformacionales intermedios con membranas lipídicas. El propósito es contribuir al conocimiento de los mecanismos por los cuales una proteína soluble puede, en ciertas circunstancias, penetrar y atravesar una membrana lipídica y estudiar de que manera el ambiente lipídico participa en el procesos de plegamiento de una proteína de membrana. Como modelo experimental se utilizará inicialmente a-lactoalbúmina, cuyo intermediario de plegamiento estable es el más estudiado y con la cual este grupo de trabajo posee experiencia. Se explorará también la posibilidad de utilizar otras proteínas, como anhidrasa carbónica, cuyos intermediarios de plegamiento pueden ser aislados. Se estudiarán particularmente los siguientes aspectos: 1. Estabilidad del intermediario en membrana 2. Estructura de intermediarios en membranas lipídicas. (...)

Desarrollo de interfases con transferencia controlada de especies moviles. Síntesis, caracterizacion y aplicaciones. Development of Interphases with Controlled Transference of Mobile Species. Synthesis, Characterization and Applications.

Se propone sintetizar nuevos materiales como bloques de construcción de estructuras en escala nanometrica o micrométrica: nanotubos de carbono funcionalizados; nanopartículas metálicas; hidrogeles inteligentes; carbones mesoporosos. Con ellos se construiran interfaces solido/liquido estructuradas: multicapas autoensambladas, patrones micrométricos con heterogeneidad tridimensional y estructuras jerárquicas. Se estudiara el intercambio de especies móviles en las interfaces usando técnicas electroquímicas, espectroelectroquimicas, ópticas y de microscopia. De esta manera se podran controlar el intercambio en esa interface. En base a este conocimientos se desarrollaran aplicaciones tecnológicas tales como sensores de oligonucletidos, microceldas de combustible, arreglos de microelectrodos y supercapacitores.

Identificación y caracterización de unidades de paisaje del área de influencia del corredor Córdoba- Carlos Paz para el planeamiento territorial.

El corredor vial (RN20) que conecta las ciudades de Córdoba con Carlos Paz cumple un importante rol turístico y posee valorables cualidades paisajístico-ambientales. Actualmente está experimentando una rápida dinámica de cambio en el carácter del paisaje ocasionada en parte por los asentamientos exurbanos de la ciudad de Córdoba que a manera de islas o parches surgen sobre el territorio rural. El estudio del sector por parte de un equipo interdisciplinario mediante la definición, descripción, y modelado tridimensional de tipos y áreas de carácter del paisaje, servirá para una comprensión más ajustada de la conformación del territorio, permitiendo la generación de hipótesis sobre su estructura y función, y contribuyendo a la planificación del área metropolitana de Córdoba. El método de Estudio del Carácter del Paisaje se utiliza en Inglaterra y Escocia desde hace 15 años y desde el año 2000 forma parte del Convenio Europeo del Paisaje. La adaptación y aplicación del método a la realidad local permitirá la incorporación de una herramienta de interpretación del territorio que integra las clasificaciones de paisaje tradicionales con la percepción, acercando de esta manera la información a los pobladores. Se agregará como una innovación el modelado tridimensional y la visualización de los tipos de carácter de paisaje definidos. El logro del proyecto será el diseño de mapas con la descripción de los tipos y áreas de carácter del paisaje, la detección de los elementos clave que lo forman, y la generación de imágenes que a manera de modelos simples favorecerán la participación y estimularán el emponderamiento de la población. También se contribuirá a la comprensión de la estructura de la periferia urbana y de los factores que hacen a su calidad paisajística, los que deben ser protegidos por su carácter de bien público. Los datos obtenidos servirán para, en una segunda instancia y mediante el análisis de series temporales, modelar la dinámica del paisaje permitiendo obtener imágenes fotorrealistas de su evolución que se valorarán mediante técnicas participativas.

Métodos por imagem da aterosclerose em estudos de progressão/regressão: marcador substituto ou janela direta para o processo patológico da aterosclerose?

A DAC continua sendo uma das principais causas globais de morbimortalidade. Programas amplos de desenvolvimento de drogas para novas estratégias de tratamento medicamentoso freqüentemente utilizam estudos com desfechos de mortalidade/morbidade tradicionais e outros com desfechos substitutos. Essa abordagem paralela permite uma avaliação da eficácia vários anos antes dos dados de estudos com desfechos clínicos estarem disponíveis. Vários marcadores imagenológicos de aterosclerose foram introduzidos nessas estratégias de desenvolvimento de drogas, incluindo angiografia, ultrassonografia de carótida, USIV, RM e TC. Esta revisão discutirá a situação atual dos métodos por imagem da aterosclerose como um desfecho em estudos de progressão/regressão, com ênfase em dados baseados em evidências. Além de uma discussão sobre os resultados das modalidades de métodos por imagem individuais, serão apresentados os dados que têm surgido comparando as diferentes modalidades e abordagens.

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.

Diagnóstico pré-natal de aneurisma e divertículo do ventrículo esquerdo

Descrevemos dois casos de protrusão localizada do ventrículo esquerdo (VE), entidade que tem sido descrita na literatura como aneurisma ou divertículo. Em ambos os casos, observou-se uma evolução distinta da anteriormente relatada. A incidência e história natural dessas raras anomalias são pouco conhecidas, podendo evoluir de forma assintomática ou gerar graves complicações e até o óbito no período pré-natal. A abordagem terapêutica deve ser individualizada.