Técnicas Experimentales para Caracterizar Flujos Complejos. Experimental techniques for complex flows characterization.

En ambientes fluviales, la interacción del flujo con la geometría del cauce y con los sedimentos del lecho define una dinámica turbulenta compleja en permanente evolución. El nivel de complejidad del flujo aumenta ante la presencia de estructuras hidráulicas (pilas de puentes, protecciones contra erosión, etc.). La mayoría de los ríos, o canales naturales, presentan confluencias y bifurcaciones, en donde se genera una convergencia (o divergencia) del flujo con el resultado de un ambiente hidrodinámico complejo en la cercanía de las uniones (Kenworthy y Rhoads 1995). Bajo estas condiciones no es posible extrapolar las soluciones tradicionales básicas de las ecuaciones de gobierno desarrolladas para canales rectos y uniformes. Algunas investigaciones experimentales realizadas en estos sistemas son las de Best (1988), Rhoads y Sukhodolov (2001), Richardson et al. (1996); Richardson y Thorne (1998, 2001); Parsons et al. (2004); Szupiany et al. (2005).Por otro lado, la zona costera en ambientes marítimos se caracteriza por la existencia de diversos procesos dinámicos, entre los que se destacan la acción de olas, corrientes, interacción olas-corrientes, transporte de sedimentos y cambios batimétricos. Estos se manifiestan en una alteración morfodinámica de la playa generando superficies potenciales de erosión. Así, el diseño de las protecciones costeras (ya sean continuas, como escolleras o muros verticales; o discontinuas como espigones o diques externos) sometidas al clima marítimo bajo distintas condiciones de olas y mareas, alteran los patrones de circulación y de transporte afectando la morfodinámica en su zona de influencia y plantean, por ejemplo, la necesidad de ajustes de los coeficientes de estabilidad y pesos de los bloques de roca de las escolleras. Los problemas generados, son especialmente complejos ya que deben considerarse para su estudio, los niveles de turbulencia, la transmisión del oleaje sobre o a través de la estructura, difracción alrededor de la misma, refracción y shoaling sobre un fondo dinámico, reflexión en la estructura, etc. (Alsina et al., 2007) Revisiones bibliográficas previas muestran que, en ambos ambientes (fluvial y marítimo), es necesario optimizar las técnicas experimentales existentes para que ellas permitan caracterizar con precisión los flujos turbulentos complejos presentes. El objetivo general propuesto en esta investigación es contribuir a mejorar el conocimiento de los procesos hidrodinámicos de flujos turbulentos naturales con y sin la presencia de estructuras hidráulicas que den lugar a formaciones complejas (3D). Para alcanzar este objetivo se propone realizar una recopilación de antecedentes y un análisis crítico detallado de los equipos de ultima generación para mediciones de flujo con alta frecuencia y resolución disponibles en el Laboratorio de Hidráulica (LH) de la Universidad Nacional de Córdoba (UNC): ADV 3D (Acoustic Doppler Velocimeter de Sontek) y laser PIV 2D (Particle Image Velocimeter de Dantec). A estos equipamientos se le agrega un moderno equipo de generación bidimensional de oleaje con absorción dinámica (adquiridos a HR Ltd. en 2007 por el CAI 085 del FONTAR). Finalmente se prevé utilizar este equipamiento durante el desarrollo de experimentos y mediciones los cuales se realizarán sobre modelos físicos fluviales y costeros diseñados y construidos con y sin estructuras que interactúen con flujo turbulentos complejos. Los resultados obtenidos en este proyecto permitirá alcanzar una mejor comprensión de los procesos hidrodinámicos de los flujos turbulentos complejos, lo cual es necesario y de gran utilidad para realizar un manejo apropiado de los ambientes fluviales y marítimos, teniendo como campo directo de aplicación el correcto diseño de estructuras hidráulicas, asistiendo a la toma de medidas correctivas en sistemas naturales sometidos a procesos erosivos o de sedimentación, y contribuyendo de esta forma al manejo ambientalmente sustentable de los recursos.

Evaluación del efecto del láser y magnetoterapia en miopatía experimental valorando biomarcadores de estrés oxidativo, histomorfometría y actividad enzimática mitocondrial. Evaluation of the effect of laser and magnetic therapy in experimental myopathy assessing oxidative stress biomarkers, histomorphometry and mitochondrial enzyme activity

El láser de baja y media energía y la magnetoterapia son utilizados en desórdenes osteomioarticulares por sus efectos analgésico, antiinflamatorio y trófico, entre los más destacados. Sin embargo, son insuficientes las investigaciones sobre su mecanismo de acción y antecedentes científicos que avalen sus efectos. Es por ello, que la determinación de acontecimientos celulares y moleculares que ocurren durante la interacción de estos tipos de energía con el sistema muscular, sería relevante para el conocimiento y optimización de tales terapias en las ciencias biomédicas. En las miopatías inflamatorias idiopáticas, se encuentra afectada la estructura, morfología y bioquímica del tejido muscular. La energía que éste requiere para el normal funcionamiento es generada en la mitocondria. Esta organela también es la responsable de la generación de especies oxidantes provocando estrés oxidativo y el inicio de los procesos de apoptosis. Por lo antes dicho, consideramos que la determinación de los biomarcadores inflamatorios asociados a estrés oxidativo, realizando el análisis histomorfométrico ultraestructural y valorando la actividad de los complejos enzimáticos mitocondriales, permitiría una evaluación de la acción terapéutica del láser y la magnetoterapia en un modelo experimental de miopatía. Para ello se propone evaluar el efecto de la magnetoterapia y del láser de baja energía (He-Ne y As.Ga) en miopatía experimental determinando indicadores inflamatorios asociados a estrés oxidativo, análisis histomorfométrico y valoración de la actividad enzimática mitocondrial. Específicamente: -Determinar indicadores inflamatorios y de estrés oxidativo: Oxido Nítrico, Grupos carbonilos, L-citrulina, Fibrinógeno, Superóxido dismutasa, Glutation peroxidasa y Catalasa por espectrofotometría. -Identificar los cambios anatomopatológicos del músculo esquelético por microscopía óptica (MO): cuantificación del infiltrado inflamatorio; MO de alta resolución (MOAR) y por microscopía electrónica: histomorfometría de la ultraestructura miofibrilar y mitocondrial. -Valorar las actividades enzimáticas de la citrato sintasa y de los complejos: I (NADH-ubiquinona reductasa), II (succinato-ubiquinona-reductasa) III (ubiquinona-citocromo c-reductasa) y IV (citocromo c-oxidasa); en mitocondrias de tejido muscular por espectrofotometría. -Evaluar la actividad apoptótica en las fibras musculares de los diferentes grupos por ténica de T.U.N.E.L. Las mediciones mitocondriales (por ME) y de infiltrado inflamatorio (por MO) se realizarán en un total de 5 fotos de aumentos similares en forma aleatoria por grupo estudiado (n=10). Los cambios estructurales observados se analizarán en el programa Axiovision 4.8, para cuantificar el área total ocupada, número total y grado de alteración de las mitocondrias y el porcentaje de infiltrado inflamatorio determinando el grado de inflamación. Los resultados de los datos cuantitativos se analizarán aplicando ANAVA (test de Fisher para comparaciones múltiples); y para los datos categóricos se utilizará Chi cuadrado (test de Pearson), estableciéndose un nivel de significación de p < 0.05 para todos los casos. Importancia del Proyecto: La salud y el bienestar del hombre son los logros perseguidos por las ciencias de la salud. La obtención de terapias curativas o paliativas con un mínimo de efectos colaterales para el enfermo se incluye en estos logros. Por esto y todo lo anteriormente expuesto es que consideramos de gran importancia poder esclarecer desde las ciencias básicas los efectos celulares y moleculares en modelos experimentales la acción de la terapia con láser y magnetoterapia para una aplicación clínica con base científica en todas las áreas de las Ciencias Médicas. In the idiopathic inflammatory myopathies, is affected the structure, morphology and biochemistry of muscle tissue. The mitochondria is responsible for the generation of oxidizing species leading to oxidative stress and the beginning of the process of apoptosis. As said before, we consider the determination of inflammatory biomarkers related to oxidative stress, by ultrastructural morphometric analysis and assessing the activity of mitochondrial enzyme complexes, permit an evaluation of the therapeutic action of laser and magnetic therapy in an experimental model myopathy. We propose to evaluate the effect of the treatment identifying indicators in experimental inflammatory myopathy associated with oxidative stress, histomorphometric analysis and assessment of mitochondrial enzyme activity. Specifically -determining: Nitric oxide, carbonyl groups, L-citrulline, fibrinogen, superoxide dismutase, glutathione peroxidase and catalase by spectrophotometry. -Identify the pathological changes in skeletal muscle by optical microscopy (OM): quantification of the inflammatory infiltrate, OM high resolution (MOAR) and electron microscopy, histomorphometry of myofibrillar and mitochondrial ultrastructure. -Evaluate the enzymatic activity of citrate synthase and complexes: I, II, III and IV in mitochondria muscle tissue by spectrophotometry. -Evaluate apoptotic activity in muscle fibers by TUNEL technique of Mitochondrial measurements and inflammatory infiltration (by OM) was performed in a total of 5 photos of similar increases in random by the study group (n = 10). The structural changes observed are discussed in the program Axiovision 4.8, to quantify number, degree of alteration of mitochondria and the percentage of inflammatory infiltrate determining the degree of inflammation. The results of the quantitative data were analyzed using ANOVA (Fisher test), and categorical data with Chi-square (Pearson test), establishing a significance level of p <0.05.

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.

Utilidade do Ultrassom intracardíaco no isolamento de veias pulmonares usando cateter-balão a laser

FUNDAMENTO: O isolamento das veias pulmonares (IVP) tem sido usado como endpoint para a ablação da fibrilação atrial (FA) com cateter balão. OBJETIVO: Determinar a utilidade do ultrassom intracardíaco (USIC) para guiar o IVP, usando cateter balão a laser. MÉTODOS: 59 VP foram ablacionadas em 27 cães. Imagens de Doppler foram usadas para identificar os vazamentos do fluxo sanguíneo entre a VP e o balão. Após cada liberação de energia, o cateter de mapeamento circular foi reposicionado para verificar se o isolamento tinha sido obtido. A posição de vazamento foi então correlacionada com a posição do gap no estudo patológico. A análise de regressão logística multivariada foi realizada. RESULTADOS: Cinquenta e nove VP foram submetidas à ablação. O tempo médio de energia liberada foi de 279±177 seg., o diâmetro médio do balão era de 23±3 mm, e o comprimento médio do balão era 25±4 mm. O isolamento completo foi obtido em 38/59 (64%), e foi significantemente mais comum sem vazamento: [30/38 (79%) versus 8/23 (35%), p<0,001]. Isso foi independente do tempo de aplicação (302±223 seg. vs. 266±148 sec., p=ns), potência (3,5 W/cm, 4,5 W/cm, e 5,5 W/cm), diâmetro do balão (24± 3 mm vs. 22± 3 mm, p= ns) e comprimento (27±4 mm vs. 24±4 mm, p=ns). O valor preditivo positivo para previsão de isolamento completo foi de 65% e o valor preditivo negativo foi 83%. CONCLUSÃO: Um vazamento identificável entre a VP e o dispositivo de ablação por cateter-balão observado no USIC é preditor de menor taxa de isolamento de VP mais baixas. O USIC pode ser útil para detectar vazamentos a fim de evitar o uso ineficaz de aplicação energia durante a ablação circunferencial da VP. Isto também pode ser útil quando outras energias são utilizadas.

"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.

Hemodynamic Effect of Laser Therapy in Spontaneously Hypertensive Rats

Systemic arterial hypertension (SAH) is considered to be the greatest risk factor for the development of neuro-cardiovascular pathologies, thus constituting a severe Public Health issue in the world. The Low-Level Laser Therapy (LLLT), or laser therapy, activates components of the cellular structure, therefore converting luminous energy into photochemical energy and leading to biophysical and biochemical reactions in the mitochondrial respiratory chain. The LLLT promotes cellular and tissue photobiomodulation by means of changes in metabolism, leading to molecular, cellular and systemic changes. The objective of this study was to analyze the action of low-level laser in the hemodynamic modulation of spontaneously hypertensive rats, in the long term. Animals (n = 16) were randomly divided into the Laser Group (n = 8), which received three weekly LLLT irradiations for seven weeks, and into the Sham Group (n = 8), which received three weekly simulations of laser for seven weeks, accounting for 21 applications in each group. After seven weeks, animals were cannulated by the implantation of a catheter in the left carotid artery. On the following day, the systemic arterial pressure was recorded. The Laser Group showed reduced levels of mean blood pressure, with statistically significant reduction (169 ± 4 mmHg* vs. 182 ± 4 mmHg from the Sham Group) and reduced levels of diastolic pressure (143 ± 4 mmHg* vs. 157 ± 3 mmHg from the Sham Group), revealing a 13 and 14 mmHg decrease, respectively. Besides, there was a concomitant important decline in heart rate (312 ± 14 bpm vs. 361 ± 13 bpm from the Sham Group). Therefore, laser therapy was able to produce hemodynamic changes, thus reducing pressure levels in spontaneously hypertensive rats.