Multiple Spectral Peak Tracking for Heart Rate Monitoring from Photoplethysmography Signal During Intensive Physical Exercise

We propose a multiple initialization based spectral peak tracking (MISPT) technique for heart rate monitoring from photoplethysmography (PPG) signal. MISPT is applied on the PPG signal after removing the motion artifact using an adaptive noise cancellation filter. MISPT yields several estimates of the heart rate trajectory from the spectrogram of the denoised PPG signal which are finally combined using a novel measure called trajectory strength. Multiple initializations help in correcting erroneous heart rate trajectories unlike the typical SPT which uses only single initialization. Experiments on the PPG data from 12 subjects recorded during intensive physical exercise show that the MISPT based heart rate monitoring indeed yields a better heart rate estimate compared to the SPT with single initialization. On the 12 datasets MISPT results in an average absolute error of 1.11 BPM which is lower than 1.28 BPM obtained by the state-of-the-art online heart rate monitoring algorithm.

The Heart is a Lonely Hunter: Un paradigma de transferencia cultural y literaria

Santamaría, José Miguel; Pajares, Eterio; Olsen, Vickie; Merino, Raquel; Eguíluz, Federico (eds.)

"The Heart is a Lonely Hunter": De lo literario a lo cinematográfico, de 1938 a 1968, del pesimismo de la Gran Depresión a la vanalización sentimentalista del movimiento hippy

Eterio Pajares, Raquel Merino y José Miguel Santamaría (eds.)

Monitorización avanzada en el posoperatorio de las cardiopatías congénitas : motorización hemodinámica avanzada en el posoperatorio de cardiopatías congénitas mediante termodilución transpulmonar y espectroscopia cercana al infrarrojo

196 p. : graf.

Tissue engineering active biological machines : bio-inspired design, directed self-assembly, and characterization of muscular pumps simulating the embryonic heart

Biological machines are active devices that are comprised of cells and other biological components. These functional devices are best suited for physiological environments that support cellular function and survival. Biological machines have the potential to revolutionize the engineering of biomedical devices intended for implantation, where the human body can provide the required physiological environment. For engineering such cell-based machines, bio-inspired design can serve as a guiding platform as it provides functionally proven designs that are attainable by living cells. In the present work, a systematic approach was used to tissue engineer one such machine by exclusively using biological building blocks and by employing a bio-inspired design. Valveless impedance pumps were constructed based on the working principles of the embryonic vertebrate heart and by using cells and tissue derived from rats. The function of these tissue-engineered muscular pumps was characterized by exploring their spatiotemporal and flow behavior in order to better understand the capabilities and limitations of cells when used as the engines of biological machines.

I. The 3.7 Å crystal structure of horse heart ferricytochrome C. II. The application of the Karle-Hauptman tangent formula to protein phasing

I. The 3.7 Å Crystal Structure of Horse Heart Ferricytochrome C.

The crystal structure of horse heart ferricytochrome c has been determined to a resolution of 3.7 Å using the multiple isomorphous replacement technique. Two isomorphous derivatives were used in the analysis, leading to a map with a mean figure of merit of 0.458. The quality of the resulting map was extremely high, even though the derivative data did not appear to be of high quality.

Although it was impossible to fit the known amino acid sequence to the calculated structure in an unambiguous way, many important features of the molecule could still be determined from the 3.7 Å electron density map. Among these was the fact that cytochrome c contains little or no α-helix. The polypeptide chain appears to be wound about the heme group in such a way as to form a loosely packed hydrophobic core in the molecule.

The heme group is located in a cleft on the molecule with one edge exposed to the solvent. The fifth coordinating ligand is His 18 and the sixth coordinating ligand is probably neither His 26 nor His 33.

The high resolution analysis of cytochrome c is now in progress and should be completed within the next year.

II. The Application of the Karle-Hauptman Tangent Formula to Protein Phasing.

The Karle-Hauptman tangent formula has been shown to be applicable to the refinement of previously determined protein phases. Tests were made with both the cytochrome c data from Part I and a theoretical structure based on the myoglobin molecule. The refinement process was found to be highly dependent upon the manner in which the tangent formula was applied. Iterative procedures did not work well, at least at low resolution.

The tangent formula worked very well in selecting the true phase from the two possible phase choices resulting from a single isomorphous replacement phase analysis. The only restriction on this application is that the heavy atoms form a non-centric cluster in the unit cell.

Pages 156 through 284 in this Thesis consist of previously published papers relating to the above two sections. References to these papers can be found on page 155.

Novel equation to determine the hepatic triglyceride concentration in humans by MRI: diagnosis and monitoring of NAFLD in obese patients before and after bariatric surgery

Background: Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is caused by abnormal accumulation of lipids within liver cells. Its prevalence is increasing in developed countries in association with obesity, and it represents a risk factor for non-alcoholic steatohepatitis (NASH), cirrhosis and hepatocellular carcinoma. Since NAFLD is usually asymptomatic at diagnosis, new non-invasive approaches are needed to determine the hepatic lipid content in terms of diagnosis, treatment and control of disease progression. Here, we investigated the potential of magnetic resonance imaging (MRI) to quantitate and monitor the hepatic triglyceride concentration in humans. Methods: A prospective study of diagnostic accuracy was conducted among 129 consecutive adult patients (97 obesity and 32 non-obese) to compare multi-echo MRI fat fraction, grade of steatosis estimated by histopathology, and biochemical measurement of hepatic triglyceride concentration (that is, Folch value). Results: MRI fat fraction positively correlates with the grade of steatosis estimated on a 0 to 3 scale by histopathology. However, this correlation value was stronger when MRI fat fraction was linked to the Folch value, resulting in a novel equation to predict the hepatic triglyceride concentration (mg of triglycerides/g of liver tissue = 5.082 + (432.104 * multi-echo MRI fat fraction)). Validation of this formula in 31 additional patients (24 obese and 7 controls) resulted in robust correlation between the measured and estimated Folch values. Multivariate analysis showed that none of the variables investigated improves the Folch prediction capacity of the equation. Obese patients show increased steatosis compared to controls using MRI fat fraction and Folch value. Bariatric surgery improved MRI fat fraction values and the Folch value estimated in obese patients one year after surgery. Conclusions: Multi-echo MRI is an accurate approach to determine the hepatic lipid concentration by using our novel equation, representing an economic non-invasive method to diagnose and monitor steatosis in humans.

Biocompatibilidade do polissacarídeo celulósico sintetizado por zoogloea sp.: um estudo em bexigas de coelho

Atualmente, o material utilizado para o tratamento endoscópico é o Deflux, porém este é um material não-biológico. Sabe-se que a substância ideal deve ser atóxica, biocompatível, não-migratória, não-antigênica e deve causar o mínimo possível de inflamação no local do implante. A bactéria Zoogloea sp. produz um exopolissacarídeo celulósico (CEP) com baixa citotoxicidade e alto biocompatibilidade. O objetivo deste estudo é investigar, na bexiga de coelho, a biocompatibilidade de implantes de exopolissacarídeo de celulose, produzidos pela Zooglea sp. Foram utilizados como modelo experimental, 20 coelhos adultos da raça Califórnia, com média de seis meses de idade. Os animais foram divididos em dois grupos, sendo o grupo G1, composto por animais mortos três dias após a aplicação do implante (n=9), e o grupo G2, composto por animais mortos três meses após a aplicação do implante (n=11). Cada animal recebeu, no total, quatro implantes, sendo dois de gel de biopolímero e dois de gel Deflux. Foram realizadas as técnicas imunohistoquímicas para marcação de colágeno tipos I e III, alfa-actina de músculo liso, PCNA e reação química TUNEL. Nas amostras de três dias, os implantes de CEP e deflux, eram estruturalmente homogêneos e livres de células inflamatórias ou vasos sanguíneos. Por outro lado, nas amostras de três meses, com exceção de algumas áreas, o CEP estava organizado como feixes curtos que eram sugestivos de um tecido fibroso. Apesar disso, o implante de CEP corou negativamente para colágenos tipos I e III, fibras elásticas, enquanto que o tricrômico de masson, não indicou a presença de colágeno. Em contraste as áreas de implante de deflux nas amostras de três meses estavam fragmentadas, mas ainda eram homogêneas, e ainda não havia nenhuma célula nem vaso sanguíneo em seu interior. As células positivas para PCNA podiam ser claramente percebidas dentro dessas ilhotas, dessa forma indicando um processo inflamatórioproliferativo, em curso. No grupo sacrificado aos três meses, os implantes de deflux ainda estavam negativos, mas em torno das áreas de CEP algumas células positivas para a técnica do TUNEL eram perceptíveis. Nos implantes de CEP de três meses, muitos vasos sanguíneos eram visualizados, e a sua densidade era de 23.865.48. A densidade de microvasos na lâmina própria (41.5111.19) foi significativamente diferente (p<0.001) daquela no implante de CEP. Nossos resultados mostraram que o CEP possui pouca imunogenicidade e se integra melhor no tecido hospedeiro quando comparado ao deflux. Portanto o CEP deve ser um material eficiente em casos em que a incorporação ao tecido é desejada como por exemplo em estruturas de suporte na cirurgia de reconstrução

Number of Players and Relative Pitch Area per Player: Comparing Their Influence on Heart Rate and Physical Demands in Under-12 and Under-13 Football Players

The aim of the present study is to analyse the influence of different large-sided games (LSGs) on the physical and physiological variables in under-12s (U12) and -13s (U13) soccer players. The effects of the combination of different number of players per team, 7, 9, and 11 (P7, P9, and P11, respectively) with three relative pitch areas, 100, 200, and 300 m(2) (A100, A200, and A300, respectively), were analysed in this study. The variables analysed were: 1) global indicator such as total distance (TD); work:rest ratio (W:R); player-load (PL) and maximal speed (V-max); 2) heart rate (HR) mean and time spent in different intensity zones of HR (<75%, 75-84%, 84-90% and >90%), and; 3) five absolute (<8, 8-13, 13-16 and >16 Km h(-1)) and three relative speed categories (<40%, 40-60% and >60% V-max). The results support the theory that a change in format (player number and pitch dimensions) affects no similarly in the two players categories. Although it can seem that U13 players are more demanded in this kind of LSG, when the work load is assessed from a relative point of view, great pitch dimensions and/or high number of player per team are involved in the training task to the U12 players. The results of this study could alert to the coaches to avoid some types of LSGs for the U12 players such as:P11 played in A100, A200 or A300, P9 played in A200 or A300 and P7 played in A300 due to that U13>U12 in several physical and physiological variables (W:R, time spent in 84-90% HRmax, distance in 8-13 and 13-16 Km h(-1) and time spent in 40-60% V-max). These results may help youth soccer coaches to plan the progressive introduction of LSGs so that task demands are adapted to the physiological and physical development of participants.

Eventos cardíacos decorrentes da infusão contínua de cloridrato de amiodarona: implicações para o enfermeiro

O objeto de estudo são os eventos cardíacos resultantes da infusão contínua de cloridrato de amiodarona em pacientes que evoluíram com fibrilação atrial em pós-operatório de cirurgia cardíaca. Os objetivos foram descrever as características dos pacientes que receberam infusão contínua de cloridrato de amidoarona, apresentar a prevalência de bradicardia e hipotensão encontrada nos pacientes que receberam infusão contínua de cloridrato de amiodarona e discutir as implicações dos achados para a prática dos enfermeiros a partir da prevalência encontrada de bradicardia e hipotensão decorrente da infusão contínua desta substância. Trata-se de um estudo transversal, retrospectivo, documental, por meio de análise de prontuários e avaliação quantitativa dos mesmos. Desenvolvida em uma unidade de pós-operatório de cirurgia cardíaca em um hospital universitário pertencente à rede sentinela no município do Rio de Janeiro. Foi considerado hipotensão em presença de PAS menor que 90 mmHg e bradicardia em presença de frequência cardíaca menor que 60 bpm. As variáveis que caracterizavam a população do estudo e as aferições de pressão arterial e frequência cardíaca foram transcritas para um instrumento de coleta de dados dos anos de 2010 e 2011, gerando 1782 horas de infusão contínua de cloridrato de amiodarona em 27 pacientes cirúrgicos (10,50%). Tratou-se de uma população predominantemente feminina, com idade a cima de 60 anos, período de internação superior a uma semana, apresentava hipertensão arterial prévia (59,26%), era portadora de fibrilação atrial (55,56%) e o diagnóstico cirúrgico de revascularização do miocárdio com circulação extracorpórea foi predominante (70,37%). Os dados mostram que 85,19% dos pacientes eram portadores de pelo menos um fator de risco, 70,37% apresentavam dois fatores de risco e 55,55% apresentavam três fatores de risco para desenvolver fibrilação atrial no pós-operatório de cirurgia cardíaca. Foi encontrada uma prevalência de 85,19% pacientes que apresentaram bradicardia, 66,67% apresentaram hipotensão e 59,26% apresentaram tanto bradicardia como hipotensão. Foram 160 episódios de bradicardia com 6,40 episódios por paciente e 77 episódios de hipotensão com 4,2 por paciente. A bradicardia ocorreu principalmente entre 48 e 72 horas do inicio da infusão. Já a hipotensão aumentou progressivamente nas primeiras 48 horas de infusão. Na presença de bradicardia a intervenção mais frequente foi redução da vazão de amiodarona já na presença de hipotensão, a manutenção de infusão de noradrenalina foi a conduta mais regular. Como estratégia de melhoria para segurança do paciente, foram elaboradas condutas como método de barreira para prevenção de eventos adversos como a bradicardia e hipotensão. Os principais cuidados de enfermagem a serem implementados pelo enfermeiro foram o levantamento de fatores de risco para a fibrilação atrial, a detecção da fibrilação atrial, a manutenção de monitorização cardíaca contínua, aferição horária do ritmo cardíaco e o controle da frequência cardíaca e pressão arterial, objetivando intervir precocemente em presença de hipotensão ou bradicardia.