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.

Estudios sobre la Formación y Evolución Estelar

La evolución estelar, si bien en sus aspectos más generales aparecen como bien comprendida de acuerdo a ciertos lineamientos teóricos, presenta en contrapartida etapas enigmáticas y detalles particulares que aún no han sido develados en su totalidad. Entre estos últimos aspectos podríamos incluir: a) Evolución de sistemas binarios cerrados, en los que la pérdida del momentro angular y la transferencia de masa entre las componentes altera sus características iniciales; b) Evolución de la secuencia principal y de las gigantes en cúmulos abiertos, efectos del "fogonazo de helio", pérdida de masa, efectos de la metalicidad, frecuencia de binarias, etcétera. c) Evolución retardada en algunas estrellas denominadas "Blue Stragglers" por uno o más motivos aún no establecidos definitivamente, aunque las evidencias observacionales apuntan a la binaridad como la causa principal de este fenómeno; d) Tasa de formación de estrellas, función inicial de masas, etapas previas a la secuencia principal. (...) Algunas etapas particulares en la evolución de las estrellas son el principal objetivo del presente proyecto. Esto incluye los sistemas binarios cerrados con probables pérdidas de momento angular y transferencia de masa; estrellas evolutivamente rezagadas (blue stragglers) en cúmulos abiertos a fin de determinar las causas de su anormalidad; estrellas de secuencia principal y gigantes rojas en agregados estelares de nuestra galaxia, con el propósito de determinar sus parámetros fundamentales como distancias, edades, metalicidades, probabilidades de pertenencia, etc.; estrellas en etapas de formación, tendiendo a investigar sus características primordiales tales como su variabilidad fotomátrica, la existencia de jets y discos circumestelares y la distribución estadística inicial de masas estelares. Se utilizan para ello las más modernas técnicas observacionales (espectroscópicas y fotométricas) a fin de aportar datos específicos de los diferentes objetos investigados. Finalmente estos datos son cotejados con las predicciones teóricas más actuales de las diferentes etapas de la evolución estelar.

Sistemas aislados gravitacionales

El problema general que nos interesa es el de cuerpos compactos aislados que interaccionan gravitatoriamente. La teoría adecuada para estudiar estos sistemas es la Relatividad General. En esta teoría los sistemas aislados son descriptos por espaciotiempos asintóticamente planos; es así que estudiamos en detalle las propiedades asintóticas de sistemas aislados en relatividad general. Algunos de los puntos específicos a ser investigados son: Proseguiremos con los cálculos para estimar la radiación gravitatoria total emitida en procesos de choque de dos agujeros negros, estudiando el caso de dos masas distintas y con momento angular. Se completarán estudios de sistemas de gravedad linearizada con fuentes distribucionales. Se extenderán los cálculos de soluciones exactas en términos de datos en el infinito nulo futuro al caso de sistemas con carga eléctrica y momento magnético. Se continuará el estudio sobre posibles generalizaciones de la noción de "nice section"; concluyendo el tratamiento de otras nociones de supermomento y el estudio de ecuaciones intrínsecas para justificar variaciones de las ecuaciones de "nice section". Se pretende dar una caracterización general de estructura multipolar para espaciotiempos asintóticamente planos. Se estudiarán propiedades asintóticas del modelo que hemos construido anteriormente para el caso de un sistema binario. Se desea construir un modelo más realista, basado en una solución parcial de las ecuaciones de Einstein aplicables a sistemas binarios. Se pretende implementar un programa de cálculo numérico y representación gráfica que nos permita visualizar por lapsos de tiempos dinámicos extendidos un sistema de ecuaciones de movimiento relativistas. (...) Se formulará un método general de aproximación en el infinito nulo usando como parámetro de pequeñez a la intensidad de radiación máxima emitida por el sistema.

Interacción de la radiación con la materia: Aplicación a la caracterización de materiales

Las tareas de investigación involucran tres subproyectos interdependientes: A. Caracterización de muestras extensas. B. Caracterización de muestras delgadas y multiminares. C. Caracterización de partículas y aplicación a la contaminación ambiental. Se prevé utilizar la técnica de Monte Carlo para predecir espectros de FRX con sistema dispersivo en energías. Este mismo método será utilizado para describir la distribución angular de los electrones retrodifundidos para incidencia normal y no normal, y también para mejorar la descripción de la función distribución de ionizaciones f(pz) utilizando secciones eficaces realistas. Paralelamente, se desarrollarán modelos de los parámetros fo, go y h que determinan la función distribución de ionizaciones f(pz). Del mismo modo, se estudiará la caracterización de muestras delgadas y estratificadas. Para ello se realizarán simulaciones Monte Carlo utilizando los resultados previstos en el párrafo anterior y se harán determinaciones experimentales con la microsonda electrónica de sistemas multilaminares simples y multicomponentes. Se extenderán las aplicaciones del programa MULTI desarrollado en nuestro grupo para cuantificación de muestras extensas, láminas delgadas y partículas. En este sentido se implementará un algoritmo para cuantificar muestras con picos no detectables, se evaluarán los errores en las concentraciones calculadas y se incluirá el reforzamiento por fluorescencia con las líneas K beta. Por otro lado, se implementará de un método de procesamiento de datos para el análisis de partículas en EPMA y su aplicación al estudio de la contaminación ambiental mediante el procesamiento de imágenes para la caracterización morfológica y química de partículas en suspensión, análisis de clusters. El objetivo final es la identificación y caracterización de fuentes de contaminación. Esta tarea será complementada con análisis global de la composición química en muestras de materia particulada mediante FRX, y el estudio de sus parámetros físicos mediante el método de simulación Monte Carlo. Se mejorará la estructura experimental de nuestro laboratorio poniendo en funcionamiento un microscopio electrónico Cambridge Stereoscan cedido por la Universidad de Barcelona conjuntamente con la capacidad analítica que ha sido adquirida para extender sus posibilidades de aplicación, y se instalará un equipo de FRX desarrollado en nuestro grupo con accesorios recientemente adquiridos. El desarrollo y solución de los problemas propuestos permitirá mejorar la formación integral de estudiantes en distintas etapas de su carrera de doctorado y recientemente doctorados, ya que presentan además de un aspecto básico, uno aplicado, pues tienden a la solución de situaciones concretas de interés biológico, ambiental y tecnológico.

Кинематика миграции геомагнитных полюсов на поверхности земли, за последние 400 лет

1600-2000 წლებში დედამიწის ზედაპირზე გეომაგნიტური პოლუსების მიგრაციის კინემატიკის ანალიზის შედეგად მივდივართ დასკვნამდე, რომ დედამიწის მაგნიტური ველის წყარო (ჩვენი პლანეტის შიგნით გარე ბირთვსა და მანტიის საზღვარზე არსებული „ჰიდრომაგნიტური დინამო სისტემა“) აშკარად არასტაციონალურ რეჟიმში მუშაობს.

Resistência ao clopidogrel: prevalência e variáveis associadas

FUNDAMENTO: A dupla terapia antiagregante plaquetária com ácido acetilsalicílico e clopidogrel é pedra angular do tratamento de pacientes submetidos a angioplastia com implante de stents coronarianos. Todavia, parte desses pacientes, a despeito do uso de aspirina e clopidogrel, não se encontram eficazmente antiagregados, fenômeno conhecido como resistência aos antiagregantes plaquetários. A sua prevalência, assim como as condições a ela relacionadas são desconhecidas em nosso meio. OBJETIVO: Determinar a prevalência de resistência ao clopidogrel, assim como as variáveis a ela relacionadas. MÉTODOS: Pacientes admitidos para angioplastia eletiva em uso crônico de aspirina e clopidogrel entre janeiro de 2007 e janeiro de 2010. Uma hora após o procedimento, foi medida a agregação plaquetária utilizando a agregometria óptica com difosfato de adenosina 5 µmoles/l como agonista. Nesse momento, em um coorte transversal, determinou-se a prevalência de resistência ao clopidogrel, definida com um valor de agregação plaquetária > 43% e um modelo de regressão logística às variáveis a ela relacionadas. RESULTADOS: Foram analisados 205 pacientes (66,4 ± 11anos, 61,5% masculino). A prevalência de resistência ao clopidogrel foi 38,5% (IC95% 31,9 - 45,2%). O valor da glicemia (OR = 1,014 IC95% 1,004 - 1,023), infarto do miocárdio prévio (OR = 2,320 IC95% 1,1103 - 4,892) e a resposta terapêutica à aspirina (OR = 1,057 IC95% 1,017 - 1,099) foram as variavéis de associação independente à resistência ao clopidogrel. CONCLUSÃO: A prevalência de resistência ao clopidogrel foi alta. Glicemia, infarto agudo do miocárdio prévio e a resposta ao ácido acetilsalicílico foram variáveis a ela relacionadas. A melhor compreensão desse fenômeno se faz necessária frente às novas propostas de antiagregantes plaquetários.

Steuerung von sechsbeinigen Laufrobotern unter dem Aspekt technischer Anwendungen

Walking robot, legged robot, walking machine, walking vehicle, control system, force control, technical application, kinematics distributed control, embedded system

Estudo comparativo entre os sincrânios de Otaria byronia e Arctocephalus australis (Pinnipedia, Otariidae)

Observou-se grande variabilidade anatômica no sincrânio de Otaria byronia (Blainville, 1820) e de Arctocephalus australis (Zimmerman, 1783), com correspondentes implicações na sistemática dos Otariidae. As principais diferenças observadas entre as duas espécies foram a largura do rostro, exposição (ou não) do etmóide na órbita, vacuidade palatino/pterigóide, extensão do maxilar, concavidade e forma do palato, tamanho/forma da órbita/processo supra-orbital, altura/forma do palato, tamanho/forma da órbita/processo supra-orbital, altura/forma do arco zigomático, forma do hâmulo pterigóide, tamanho de processos e cristas em geral, esfenóide e neurocrânio; presença ou não do canal vidiano e transverso; forma do pétreo e proporções do processo angular secundário. Enquanto algumas diferenças (etmóide) são bastante incomuns entre espécies contemporâneas pertencentes à mesma família, muitas outras são de natureza alométrica. Algumas diferenças são peramórficas: tamanho do crânio, do palato e das cristas (hipermórficos em O. byronia). Outros caracteres são pedomórficos em O. byronia: forame incisivo, processo maxilar do frontal e canais vidianos. As principais diferenças entre machos e fêmeas de O. byronia, e similiraridades entre os machos desta espécie e A. australis estão relacionadas a modificações no tempo/taxa de desenvolvimento. Alguns caracteres usualmente empregados na sistemática do grupo não foram corroborados, principalmente referentes à fossa naso-labialis, sutura jugo-temporal, meato acústico interno, entotimpânico e extensão do pétreo.

Sequência de ossificação do sincrânio e hioide em embriões de Caiman yacare (Crocodylia, Alligatoridae)

O crânio representa uma estrutura única e complexa dos vertebrados, sendo foco relevante objeto de estudos morfológicos e sistemáticos. Embora os crocodilianos constituam um importante grupo representante dos Archosauria, nossos conhecimentos acerca de seu desenvolvimento e homologias ainda são escassos. Aqui descrevemos uma sequência detalhada de ossificação dos ossos do crânio de Caiman yacare (Daudin, 1802), objetivando contribuir com informações de foco anatômico. Coletaram-se ao acaso embriões em intervalos regulares durante todo o período de incubação, sendo estes posteriormente submetidos a protocolo de diafanização e coloração de ossos. O padrão de ossificação em C. yacare segue parâmetros gerais em répteis e outros tetrápodes. Os primeiros centros de ossificação correspondem aos ossos dérmicos, envolvidos com funções primárias como a alimentação e respiração (e.g. maxila, dentário, esplenial, angular, pterigoide, ectopterigoide e jugal, incluindo ainda os dentes). Os ossos da porção dorsal do neurocrânio se ossificam posteriormente, evidenciando uma fontanela cranial que permanece até o momento da eclosão. Os ossos parietal, frontal e opstótico possuem mais de um centro de ossificação que se fundem durante a ontogenia. O centro de ossificação do parisfenoide está ausente, e apenas um centro de ossificação está presente para o basisfenoide. A porção posterior do crânio é formada por centros de substituição do condrocrânio que se ossificam em estágios posteriores.

Morphological characterization and sex-related differences of the mandible of the armadillos Chaetophractus vellerosus and Zaedyus pichiy (Xenarthra, Dasypodidae), with consideration of dietary aspects

The morphological characteristics of the mandible of adult Chaetophractus vellerosus (Gray, 1865) and Zaedyus pichiy (Desmarest, 1804) were studied to establish its generalized design and to identify inter- and intra- (sexual) specific differences. Morphological descriptions were complemented with the application of univariate and multivariate (analysis of correlation matrices, PCA, discriminant analysis) techniques. The mandible of both species is very similar, and is characterized by elevated condyle, well developed angular process, distinct coronoid process, tooth row which extends to the rear end of the angle between body and ramus, and unfused but firm symphysis. Although both armadillos are omnivorous, a more slender configuration of the jaw in Z. pichiy could be indicative of a better adaptation of its masticatory apparatus to insectivory. The PCA showed an almost total segregation of both species on PC1 (47.7% of the total variance), with C. vellerosus being associated to mandibles taller and with wider body and ramus. Zaedyus pichiy was characterized by heavy loadings of length parameters on PC2 (22.6% of the variance). A small degree of sexual dimorphism was found, with size-based differences in C. vellerosus (larger mandibles in females) and shape-based differences in Z. pichiy (taller mandibles in males, longer ones in females). Correlations between variables were higher in males of both species, indicating a more stable shape of the mandible than in females. The selected parameters to discriminate sexes were the body length of the mandible in C. vellerosus (correct classification: ca. 86% in males, 81% in females), and the height of the mandible at the level of the last tooth in Z. pichiy (near 85% of right assignment in both sexes). The inclusion of a new variable (body length) in the latter species improved the classification of the females to 100%. Teeth are typically 10 in C. vellerosus and 9 in Z. pichiy, but aberrancies in this basic number, such as unilateral or bilateral extra or fewer teeth, are common.

Anfíbios Anuros da coleção Adolpho Lutz: III - Hyla claresignata Lutz & B. Lutz, 1939

Hyla claresignata Lutz & Lutz, 1939, is a large species apparently not closely allied to the other known Brazilian hylas. It is characterized by the very small tympanum; the head is short and the snout rounded; the legs are long, the hands and feet unusually large, the latter extensively webbbed. The specific name is derived from the insular, irregular, or roughly triangular, dark spots, with a light halo, found mostly in the dorso-lateral region and on the legs. It belongs to the rain-forest fauna of the Marítime Range. The adult is a bromeliad-dweller and the tadpole rhyacophilous. DESCRIPTION. Vomerine teeth in two separate, oblique, groups, behind the large choanae, parallel to the posterior half of their inner border. Tongue entire, short, very broad and hardly free behind. Snout short, rounded, with distinct canthus rostralis and gradually sloping loreal region. Eye very large and prominent, its horizontal diameter almost equal to the distance between its anterior corner and the tip of the snout. Tympanum very small, less than one third of the diameter of the eye, but distinct, partly covered by a short, heavy ridge. Lateral fingers less than one third webbed; fourth finger slightly longer than the second, just reaching the base of the disk of the third; subarticular tubercles well developed; an angular pollex rudiment, more noticeable in the males. Toes almost completely webbed, the edge of the web inserted at the base of the disk on the third and the fifth; an inner metatarsal tubercle. Skin smooth above, granular beneath, on the throat minutely so. No dermal appendage on the hell. Habit robust, head broader than long, body rather heavy, slightly narrowed in the postaxillary region. Legs long, the tibiotarsal articulation reaching beyond the tip of the snout when adpressed. Type (female): 61 mm. (Fig. 1.) DIAGNOSIS of TADPOLE (by G. Orton). "A large specialized, mountain-stream tadpole, with wide head an elongated, flattened snout, greatly enlarged lips and high tooth formula. Eyes dorsal. Spiracle sinistral, projecting, situated far back on side. Anus dextral. Tooth formula 8/12 to 9/14 in fully grown larvae. Tail with a prominent, vertical dark band across musculature and fins; a second concentration of dark pigment near tip of tail, may or may not form a similar but narrower band. Maximum known total length: 60mm.; head and body length 25mm. (Figs. 6 e 7). For further details see Lutz & Lutz, 1939 and Lutz B. & Orton G. 1946.

Absolute type shaft encoding using LFSR

Maximal-length binary sequences have been known for a long time. They have many interesting properties, one of them is that when taken in blocks of n consecutive positions they form 2ⁿ-1 different codes in a closed circular sequence. This property can be used for measuring absolute angular positions as the circle can be divided in as many parts as different codes can be retrieved. This paper describes how can a closed binary sequence with arbitrary length be effectively designed with the minimal possible block-length, using linear feedback shift registers (LFSR). Such sequences can be used for measuring a specified exact number of angular positions, using the minimal possible number of sensors that linear methods allow.

The Teggiolo zone: a key to the Helvetic-Penninic connection (stratigraphy and tectonics in the Val Bavona, Ticino, Central Alps)

The Teggiolo zone is the sedimentary cover of the Antigorio nappe, one of the lowest tectonic units of the Penninic Central Alps. Detailed mapping, stratigraphic and structural analyses, and comparisons with less metamorphic series in several well-studied domains of the Alps, provide a new stratigraphic interpretation. The Teggiolo zone is comprised of several sedimentary cycles, separated by erosive surfaces and large stratigraphic gaps, which cover the time span from Triassic to Eocene. At Mid-Jurassic times it appears as an uplifted, partially emergent block, marking the southern limit of the main Helvetic basin (the Limiting South-Helvetic Rise LSHR). The main mass of the Teggiolo calcschists, whose base truncates the Triassic-Jurassic cycles and can erode the Antigorio basement, consists of fine-grained clastic sediments analogous to the deep-water flyschoid deposits of Late Cretaceous to Eocene age in the North-Penninic (or Valais s.l.) basins. Thus the Antigorio-Teggiolo domain occupies a crucial paleogeographic position, on the boundary between the Helvetic and Penninic realms: from Triassic to Early Cretaceous its affinity is with the Helvetic; at the end of Cretaceous it is incorporated into the North-Penninic basins. An unexpected result is the discovery of the important role played by complex formations of wildflysch type at the top of the Teggiolo zone. They contain blocks of various sizes. According to their nature, three different associations are distinguished that have specific vertical and lateral distributions. These blocks give clues to the existence of territories that have disappeared from the present-day level of observation and impose constraints on the kinematics of early folding and embryonic nappe emplacement. Tectonics produced several phases of superimposed folds and schistosities, more in the metasediments than in the gneissic basement. Older deformations that predate the amplification of the frontal hinge of the nappe generated the dominant schistosity and the km-wide Vanzèla isoclinal fold.

Static and dynamic shoulder stabilizer adaptations in javelin throwers: A preliminary study

BACKGROUND: Adaptations to Internal (IR) and external (ER) rotator shoulder muscles improving overhead throwing kinematics could lead to muscular strength imbalances and be considered an intrinsic risk factor for shoulder injury, as well as modified shoulder range of motion (RoM). OBJECTIVE: To establish profiles of internal and external rotation RoM and isokinetic IR and ER strength in adolescent- and national-level javelin throwers. METHODS: Fourteen healthy subjects were included in this preliminary cross-sectional study, 7 javelin throwers (JTG) and 7 nonathletes (CG). Passive internal and external rotation RoM were measured at 90 degrees of shoulder abduction. Isokinetic strength of dominant and non-dominant IR and ER was evaluated during concentric (60, 120 and 240 degrees/s) and eccentric (60 degrees/s) contractions by Con-Trex (R) dynamometer with the subject in a seated position with 45 degrees of shoulder abduction in the scapular plane. RESULTS: We reported significantly lower internal rotation and significantly higher external rotation RoM in JTG than in CG. Concentric and eccentric IR and ER strength were significantly higher for the dominant shoulder side in JTG (P < 0.05), without significant differences in ER/IR ratios. CONCLUSIONS: The main finding of this preliminary study confirmed static and dynamic shoulder stabilizer adaptations due to javelin throw practice in a population of adolescent- and national-level javelin throwers.

Automatic measurement of key ski jumping phases and temporal events with a wearable system.

We propose a new method, based on inertial sensors, to automatically measure at high frequency the durations of the main phases of ski jumping (i.e. take-off release, take-off, and early flight). The kinematics of the ski jumping movement were recorded by four inertial sensors, attached to the thigh and shank of junior athletes, for 40 jumps performed during indoor conditions and 36 jumps in field conditions. An algorithm was designed to detect temporal events from the recorded signals and to estimate the duration of each phase. These durations were evaluated against a reference camera-based motion capture system and by trainers conducting video observations. The precision for the take-off release and take-off durations (indoor < 39 ms, outdoor = 27 ms) can be considered technically valid for performance assessment. The errors for early flight duration (indoor = 22 ms, outdoor = 119 ms) were comparable to the trainers' variability and should be interpreted with caution. No significant changes in the error were noted between indoor and outdoor conditions, and individual jumping technique did not influence the error of take-off release and take-off. Therefore, the proposed system can provide valuable information for performance evaluation of ski jumpers during training sessions.