Ressonância magnética funcional: mapeamento do córtex motor através do efeito BOLD

Introdução – A ressonância magnética funcional (RMf) é hoje uma ferramenta fundamental na investigação funcional do cérebro humano, quer em indivíduos saudáveis quer em doentes com patologias diversas. É uma técnica complexa que necessita de uma aplicação cuidada e rigorosa e uma compreensão dos mecanismos biofísicos, de modo a serem obtidos resultados fiáveis e com melhor aceitação clínica. O efeito BOLD (Blood Oxygenation Level Dependent), que se baseia nas propriedades magnéticas da hemoglobina, é o método mais utilizado para medir a atividade cerebral por RMf. Objetivos – Otimizar um protocolo de RMf por efeito BOLD em voluntários saudáveis para mapeamento do córtex motor, de modo a que possa ser aplicado no futuro em doentes com patologias diversas. Metodologia – Foram estudados 34 voluntários saudáveis divididos em 2 grupos de estudo: BOLD 1 e BOLD 2. Com vista à otimização, foram testados no subgrupo BOLD 1 diferentes paradigmas e no subgrupo BOLD 2 foi estudada a influência do tempo de eco (TE). Para as várias condições foram comparados os volumes da região ativada e os níveis de ativação obtidos. Resultados/Discussão – O córtex motor foi identificado em todos os voluntários estudados. Não foram detetadas diferenças estatisticamente significativas quando comparados os resultados obtidos com os diferentes parâmetros de aquisição. Conclusão – O protocolo foi otimizado tendo em conta o nível de conforto reportado pelos voluntários. Uma vez que se pretende aplicar este mesmo protocolo no estudo de doentes, este fator torna-se particularmente relevante.

The influence of the blood pressure on the venous cerebral flow measured by magnetic susceptibility (SWI) technique

Susceptibility Weighted Image (SWI) is a Magnetic Resonance Imaging (MRI) technique that combines high spatial resolution and sensitivity to provide magnetic susceptibility differences between tissues. It is extremely sensitive to venous blood due to its iron content of deoxyhemoglobin. The aim of this study was to evaluate, through the SWI technique, the differences in cerebral venous vasculature according to the variation of blood pressure values. 20 subjects divided in two groups (10 hypertensive and 10 normotensive patients) underwent a MRI system with a Siemens® scanner model Avanto of 1.5T using a synergy head coil (4 channels). The obtained sequences were T1w, T2w-FLAIR, T2* and SWI. The value of Contrast-to-Noise Ratio (CNR) was assessed in MinIP (Minimum Intensity Projection) and Magnitude images, through drawing free hand ROIs in venous structures: Superior Sagittal Sinus (SSS) Internal Cerebral Vein (ICV) and Sinus Confluence (SC). The obtained values were presented in descriptive statistics-quartiles and extremes diagrams. The results were compared between groups. CNR shown higher values for normotensive group in MinIP (108.89 ± 6.907) to ICV; (238.73 ± 18.556) to SC and (239.384 ± 52.303) to SSS. These values are bigger than images from Hypertensive group about 46 a.u. in average. Comparing the results of Magnitude and MinIP images, there were obtained lower CNR values for the hypertensive group. There were differences in the CNR values between both groups, being these values more expressive in the large vessels-SSS and SC. The SWI is a potential technique to evaluate and characterize the blood pressure variation in the studied vessels adding a physiological perspective to MRI and giving a new approach to the radiological vascular studies.

Reading performance in children with visual function anomalies

Aims - To compare reading performance in children with and without visual function anomalies and identify the influence of abnormal visual function and other variables in reading ability. Methods - A cross-sectional study was carried in 110 children of school age (6-11 years) with Abnormal Visual Function (AVF) and 562 children with Normal Visual Function (NVF). An orthoptic assessment (visual acuity, ocular alignment, near point of convergence and accommodation, stereopsis and vergences) and autorefraction was carried out. Oral reading was analyzed (list of 34 words). Number of errors, accuracy (percentage of success) and reading speed (words per minute - wpm) were used as reading indicators. Sociodemographic information from parents (n=670) and teachers (n=34) was obtained. Results - Children with AVF had a higher number of errors (AVF=3.00 errors; NVF=1.00 errors; p<0.001), a lower accuracy (AVF=91.18%; NVF=97.06%; p<0.001) and reading speed (AVF=24.71 wpm; NVF=27.39 wpm; p=0.007). Reading speed in the 3rd school grade was not statistically different between the two groups (AVF=31.41 wpm; NVF=32.54 wpm; p=0.113). Children with uncorrected hyperopia (p=0.003) and astigmatism (p=0.019) had worst reading performance. Children in 2nd, 3rd, or 4th grades presented a lower risk of having reading impairment when compared with the 1st grade. Conclusion - Children with AVF had reading impairment in the first school grade. It seems that reading abilities have a wide variation and this disparity lessens in older children. The slow reading characteristics of the children with AVF are similar to dyslexic children, which suggest the need for an eye evaluation before classifying the children as dyslexic.

Potenciais evocados auditivos de média latência em adultos com epilepsia

Introdução Os potenciais evocados auditivos de média latência (PEAML) reflectem actividade neuronal mesencefáfica, mais precisamente da região tálamo-cortical, dos colículos inferiores e da formação reticular. A epilepsia é caracterizada por variadas manifestações anormais do comportamento cerebral, sendo descrita como uma perturbação da função cerebral, tendo origem numa descarga anómala de um conjunto ou da totalidade dos neurónios do córtice cerebral. Está documentado, que as descargas eléctricas provocadas pelas crises de epilepsia podem levar a perdas neuronais, pelo que poderão existir alterações nos PEAML. Objectivos A escassa existência de literatura sobre o tema e a não investigação na população portuguesa, originou a execução deste estudo, que teve como objectivo investigar e documentar a existência de alterações ou achados nos componentes neuronais de média latência (PEAML), numa amostra de portugueses com epilepsia. Metodologia Foram realizados PEAML a um grupo de controlo (GC) composto por 16 participantes e a um grupo clínico (GCL) de 8 participantes com epilepsia, sendo analisados os componentes Na, Pa e Na-Pa quanto à sua morfologia, latência e amplitude. Resultados A morfologia das ondas e a presença de epilepsia não estão associados, no entanto, contrariamente ao GC que evidenciou latências e amplitudes de Na, Pa e Na-Pa dentro dos padrões de normalidade, a alteração ou ausência de respostas por parte do GCL é significativa na totalidade das medidas investigadas. Conclusão Em epilepsias generalizadas e focais do lobo temporal os PEAML evidenciam alterações, tal achado poderá ser eventualmente justificado pela propagação ascendente e descendente da informação auditiva se encontrar comprometida, devido a sequelas deixadas pelas crises epilépticas nas vias auditivas mesencefálicas. As alterações verificadas foram uma morfologia anómala das ondas ou ausência das mesmas.

Utilização da técnica de Kachesov como tratamento alternativo para crianças portadoras de paralisia cerebral: estudo de caso clínico

Mestrado em Fisioterapia

Penalty fuzzy function for derivative-free optimization

Penalty and Barrier methods are normally used to solve Nonlinear Optimization Problems constrained problems. The problems appear in areas such as engineering and are often characterised by the fact that involved functions (objective and constraints) are non-smooth and/or their derivatives are not know. This means that optimization methods based on derivatives cannot net used. A Java based API was implemented, including only derivative-free optimizationmethods, to solve both constrained and unconstrained problems, which includes Penalty and Barriers methods. In this work a new penalty function, based on Fuzzy Logic, is presented. This function imposes a progressive penalization to solutions that violate the constraints. This means that the function imposes a low penalization when the violation of the constraints is low and a heavy penalisation when the violation is high. The value of the penalization is not known in beforehand, it is the outcome of a fuzzy inference engine. Numerical results comparing the proposed function with two of the classic penalty/barrier functions are presented. Regarding the presented results one can conclude that the prosed penalty function besides being very robust also exhibits a very good performance.

Relatório de estágio em reabilitação neurológica: intervenção da fisioterapia em crianças com necessidades especiais

Mestrado em Fisioterapia

Logarithmically proportional objective function for planar surfaces recognition in 3D point cloud

3D laser scanning is becoming a standard technology to generate building models of a facility's as-is condition. Since most constructions are constructed upon planar surfaces, recognition of them paves the way for automation of generating building models. This paper introduces a new logarithmically proportional objective function that can be used in both heuristic and metaheuristic (MH) algorithms to discover planar surfaces in a point cloud without exploiting any prior knowledge about those surfaces. It can also adopt itself to the structural density of a scanned construction. In this paper, a metaheuristic method, genetic algorithm (GA), is used to test this introduced objective function on a synthetic point cloud. The results obtained show the proposed method is capable to find all plane configurations of planar surfaces (with a wide variety of sizes) in the point cloud with a minor distance to the actual configurations. © 2014 IEEE.

Fitness function evaluation through fractional algorithms

This paper proposes a Genetic Algorithm (GA) for the design of combinational logic circuits. The fitness function evaluation is calculated using Fractional Calculus. This approach extends the classical fitness function by including a fractional-order dynamical evaluation. The experiments reveal superior results when comparing with the classical method.

A remote engineering solution for automating a roller hearth kiln

Remote engineering (also known as online engineering) may be defined as a combination of control engineering and telematics. In this area, specific activities require computacional skills in order to develop projects where electrical devives are monitored and / or controlled, in an intercative way, through a distributed network (e.g. Intranet or Internet). In our specific case, we will be dealing with an industrial plant. Within the last few years, there has been an increase in the number of activities related to remote engineering, which may be connected to the phenomenon of the large extension experienced by the Internet (e.g. bandwith, number of users, development tools, etc.). This increase opens new and future possibilities to the implementation of advance teleworking (or e-working) positions. In this paper we present the architecture for a remote application, accessible through the Internet, able to monitor and control a roller hearth kiln, used in a ceramics industry for firing materials. The proposed architecture is based on a micro web server, whose main function is to monitor and control the firing process, by reading the data from a series of temperature sensors and by controlling a series of electronic valves and servo motors. This solution is also intended to be a low-cost alternative to other potential solutions. The temperature readings are obtained through K-type thermopairs and the gas flow is controlled through electrovalves. As the firing process should not be stopped before its complete end, the system is equipped with a safety device for that specific purpose. For better understanding the system to be automated and its operation we decided to develop a scale model (100:1) and experiment on it the devised solution, based on a Micro Web Server.

Ajustes posturais antecipatórios no alcance em crianças com hemiparésia espástica

Objectivos: Verificar o comportamento dos Ajustes Posturais Antecipatórios no alcance, em três crianças com hemiparésia espástica, face à aplicação de uma intervenção em Fisioterapia baseada numa abordagem segundo o conceito de Bobath. Pretendeu-se também perceber as modificações ao nível das actividades e participação, bem como ao nível da capacidade de modificação das componentes neuromotoras. Metodologia: A avaliação foi realizada antes e três meses após a intervenção através da electromiografia de superfície, máquina fotográfica Canon EOS, Classificação Internacional de Funcionalidade para Crianças e Jovens (CIF-CJ) e Sistema de Classificação da Função Motora Global (GMFCS). Resultados: Verificou-se melhorias nos Ajustes Posturais Antecipatórios no alcance com os dois membros superiores, nomeadamente no tempo de activação e na duração da actividade muscular, bem como alterações positivas nas componentes neuromotoras, como na sequência de movimento de sentado para de pé, e de pé para sentado, e marcha mais especificamente na fase pendular com o membro inferior predominantemente comprometido. Também se verificou após a intervenção uma maior funcionalidade nas três crianças, verificando-se alterações positivas nos qualificadores nas actividades e participação. Conclusão: A intervenção com base no conceito de Bobath induziu mudanças positivas quanto à funcionalidade das crianças, reflectindo-se nos Ajustes Posturais Antecipatórios e na reorganização de componentes de movimento.

Fractional describing function of systems with nonlinear friction

This paper studies the describing function (DF) of systems consisting in a mass subjected to nonlinear friction. The friction force is composed in three components namely, the viscous, the Coulomb and the static forces. The system dynamics is analyzed in the DF perspective revealing a fractional-order behaviour. The reliability of the DF method is evaluated through the signal harmonic content and the limit cycle prediction.

Numerical 3D modeling of heat transfer in human tissues for microwave radiometry monitoring of Brown fat metabolismo

Background: Brown adipose tissue (BAT) plays an important role in whole body metabolism and could potentially mediate weight gain and insulin sensitivity. Although some imaging techniques allow BAT detection, there are currently no viable methods for continuous acquisition of BAT energy expenditure. We present a non-invasive technique for long term monitoring of BAT metabolism using microwave radiometry. Methods: A multilayer 3D computational model was created in HFSS™ with 1.5 mm skin, 3-10 mm subcutaneous fat, 200 mm muscle and a BAT region (2-6 cm3) located between fat and muscle. Based on this model, a log-spiral antenna was designed and optimized to maximize reception of thermal emissions from the target (BAT). The power absorption patterns calculated in HFSS™ were combined with simulated thermal distributions computed in COMSOL® to predict radiometric signal measured from an ultra-low-noise microwave radiometer. The power received by the antenna was characterized as a function of different levels of BAT metabolism under cold and noradrenergic stimulation. Results: The optimized frequency band was 1.5-2.2 GHz, with averaged antenna efficiency of 19%. The simulated power received by the radiometric antenna increased 2-9 mdBm (noradrenergic stimulus) and 4-15 mdBm (cold stimulus) corresponding to increased 15-fold BAT metabolism. Conclusions: Results demonstrated the ability to detect thermal radiation from small volumes (2-6 cm3) of BAT located up to 12 mm deep and to monitor small changes (0.5°C) in BAT metabolism. As such, the developed miniature radiometric antenna sensor appears suitable for non-invasive long term monitoring of BAT metabolism.

O perfil do utente com Acidente Vascular Cerebral

A principal causa de morte e incapacidade em Portugal deve-se a Acidentes Vasculares Cerebrais (AVC). Assim, este trabalho de investigação pretende identificar e quantificar quais os fatores que contribuem para a ocorrência de um AVC (por tipo e com sequelas), duração do internamento e potenciais soluções de encaminhamento terapêutico para o doente após a ocorrência de AVC. Identificando e quantificando tais fatores é possível traçar um perfil de doente em risco, atuando sobre ele através de medidas preventivas de forma a minimizar o impacto deste problema em termos pessoais, sociais e financeiros. Para atingir este objetivo foi analisada uma amostra de indivíduos internados em 2012 na Unidade de AVC do Centro Hospitalar do Tâmega e Sousa. Dos casos analisados 87,8% são causados por AVCI (isquémicos) e 12,2% por casos de AVCH (hemorrágicos). Do total dos casos, 58,9% apresentam sequelas. A hipertensão, a diabetes de Mellitus e o Colesterol apresentam-se como antecedentes clínicos com elevado fator de risco. O tabagismo regista grande importância na propulsão dos anteriores fatores analisados assim como o alcoolismo. Conclui-se que a prevenção do AVC e outras doenças cardiovasculares é importante desde a idade escolar, dando-se especial importância ao período que antecede os 36 anos de idade, altura em que se começa a verificar uma subida agravada de ocorrências. O investimento na prevenção e vigilância médica do cidadão é um fator crucial neste período podendo reduzir em grande escala os custos associados a médio-longo prazo para todas as partes intervenientes.

Describing function of two masses with backlash

This paper analyzes the dynamical properties of systems with backlash and impact phenomena based on the describing function method. It is shown that this type of nonlinearity can be analyzed in the perspective of the fractional calculus theory. The fractional dynamics is compared with that of standard models.