Processamento de imagens BOLD de ressonância magnética do músculo

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção de Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Avaliação das alterações fisiológicas dos músculos da perna por IRM através de T2

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Mid-Term Results of EVAR in Severe Proximal Aneurysm Neck Angulation.

OBJECTIVE: To determine if mid-term outcome following endovascular aneurysm repair (EVAR) with the Endurant Stent Graft (Medtronic, Santa Rosa, CA, USA) is influenced by severe proximal neck angulation. METHODS: A retrospective case-control study was performed using data from a prospective multicenter database. All measurements were obtained using dedicated reconstruction software and center-lumen line reconstruction. Patients with neck length >15 mm, infrarenal angle (β) >75°, and/or suprarenal angle (α) >60°, or neck length >10 mm with β >60°, and/or α >45° were compared with a matched control group. Primary endpoint was primary clinical success. Secondary endpoints were freedom from rupture, type 1A endoleak, stent fractures, freedom from neck-related reinterventions, and aneurysm-related adverse events. Morphological neck variation over time was also assessed. RESULTS: Forty-five patients were included in the study group and were compared with a matched control group with 65 patients. Median follow-up time was 49.5 months (range 30.5-58.4). The 4-year primary clinical success estimates were 83% and 80% for the angulated and nonangulated groups (p = .42). Proximal neck angulation did not affect primary clinical success in a multivariate model (hazard ratio 1.56, 95% confidence interval 0.55-4.41). Groups did not differ significantly in regard to freedom from rupture (p = .79), freedom from type 1A endoleak (p = .79), freedom from neck-related adverse events (p = .68), and neck-related reinterventions (p = .68). Neck angle reduction was more pronounced in patients with severe proximal neck angulation (mean Δα -15.6°, mean Δβ -30.6°) than in the control group (mean Δα -0.39°, mean Δβ -5.9°) (p < .001). CONCLUSION: Mid-term outcomes following EVAR with the Endurant Stent Graft were not influenced by severe proximal neck angulation in our population. Despite the conformability of the device, moderate aortic neck remodeling was identified in the group of patients with angulated neck anatomy on the first computed tomography scan after implantation with no important further remodeling afterwards. No device integrity failures were encountered.

Iron Overload in a Murine Model of Hereditary Hemochromatosis Is Associated with Accelerated Progression of Osteoarthritis Under Mechanical Stress

OBJECTIVE: Hereditary hemochromatosis (HH) is a disease caused by mutations in the Hfe gene characterised by systemic iron overload and associated with an increased prevalence of osteoarthritis (OA) but the role of iron overload in the development of OA is still undefined. To further understand the molecular mechanisms involved we have used a murine model of HH and studied the progression of experimental OA under mechanical stress. DESIGN: OA was surgically induced in the knee joints of 10-week-old C57BL6 (wild-type) mice and Hfe-KO mice. OA progression was assessed using histology, micro CT, gene expression and immunohistochemistry at 8 weeks after surgery. RESULTS: Hfe-KO mice showed a systemic iron overload and an increased iron accumulation in the knee synovial membrane following surgery. The histological OA score was significantly higher in the Hfe-KO mice at 8 weeks after surgery. Micro CT study of the proximal tibia revealed increased subchondral bone volume and increased trabecular thickness. Gene expression and immunohistochemical analysis showed a significant increase in the expression of matrix metallopeptidase 3 (MMP-3) in the joints of Hfe-KO mice compared with control mice at 8 weeks after surgery. CONCLUSIONS: HH was associated with an accelerated development of OA in mice. Our findings suggest that synovial iron overload has a definite role in the progression of HH-related OA

Human mucocutaneous leishmaniasis in Três Braços, Bahia - Brazil: an area of Leishmania braziliensis braziliensis transmission. II. Cutaneous disease. Presentation and evolution

The clinical records of 182 patients with cutaneous leishmaniasis probably due to Leishmania braziliensis braziliensis are analysed. 68% had a single lesion which was usually an ulceron the lower anterior tibial third. Many had short histories of one to two months and all age groups were represented 13% had closed lesions of a verrucose or plaque like nature. Evolution of these skin lesions after treatment was related to the regularity of antimony therapy. Although healing usually occurred in three months, the time to scarring after commencing treatment was variable and related to the size ofthe lesion (p < 0.01). Usually if sufficient antimony treatment was given the lesion closed. Seven of the ten patients with initially negative leishmanin skin tests converted to positive after treatment. A significant decline of indirect fluorescent antibody titres occurred in patients followed, during and after therapy.

Thermo-hydro-mechanical analysis of CO2 injection into deep aquifers

One of the biggest challenges for humanity is global warming and consequently, climate changes. Even though there has been increasing public awareness and investments from numerous countries concerning renewable energies, fossil fuels are and will continue to be in the near future, the main source of energy. Carbon capture and storage (CCS) is believed to be a serious measure to mitigate CO2 concentration. CCS briefly consists of capturing CO2 from the atmosphere or stationary emission sources and transporting and storing it via mineral carbonation, in oceans or geological media. The latter is referred to as carbon capture and geological storage (CCGS) and is considered to be the most promising of all solutions. Generally it consists of a storage (e.g. depleted oil reservoirs and deep saline aquifers) and sealing (commonly termed caprock in the oil industry) formations. The present study concerns the injection of CO2 into deep aquifers and regardless injection conditions, temperature gradients between carbon dioxide and the storage formation are likely to occur. Should the CO2 temperature be lower than the storage formation, a contractive behaviour of the reservoir and caprock is expected. The latter can result in the opening of new paths or re-opening of fractures, favouring leakage and compromising the CCGS project. During CO2 injection, coupled thermo-hydro-mechanical phenomena occur, which due to their complexity, hamper the assessment of each relative influence. For this purpose, several analyses were carried out in order to evaluate their influences but focusing on the thermal contractive behaviour. It was finally concluded that depending on mechanical and thermal properties of the pair aquifer-seal, the sealing caprock can undergo significant decreases in effective stress.

Estimação da permeabilidade em reservatórios fraturados - Comparação entre o método do tensor e o método de upscaling

A simulação dinâmica de reservatórios de petróleo requer a alocação de permeabilidades equivalentes para todos os blocos. A determinação da permeabilidade equivalente em reservatórios fraturados é uma questão complexa e crítica no fluxograma de modelação, porque é totalmente dependente da geometria 3D sistema de fraturas, e respetivas aberturas, que muitas vezes são mal conhecidos. Para avaliar a permeabilidade equivalente de blocos fraturados, o método do tensor ou de Oda é um dos mais utilizados. É expedito e eficiente mesmo para a sistemas com vários milhões de fraturas. Todavia, na literatura são apontadas algumas críticas, por exemplo, sobrestima a permeabilidade em blocos pouco fraturados e subestima-a em blocos muito fraturados. Este trabalho tem como objetivos, revisitar a problemática da caracterização da permeabilidade equivalente em blocos de reservatórios fraturados. Recorreu-se a um pacote de programas informáticos FROM3D-K (fractures object model – permeability evaluation) desenvolvidos e/ ou adaptados no contexto deste trabalho e que permitem as funcionalidades: (1) simulação estocástica 3D de fraturas; (2) determinação da permeabilidade equivalente pelo método do tensor; (3) determinação da permeabilidade equivalente pelo método de upscaling de microblocos. Estas funções permitem que a mesma rede de fraturas seja avaliada pelos dois métodos. Para a demonstração de resultados mostram-se dois exemplos, o primeiro onde são simuladas fraturas condicionadas a estatísticas sintéticas de orientação, intensidade e abertura e o segundo onde se utilizam dados FMI de poço de um reservatório fraturado.

Neuropatia Incapacidade e Aspectos Ortopédicos da Lepra na Guiné - Bissau

A lepra resulta da infecção por M. leprae. Manifesta-se fundamentalmente por lesões cutâneas e dos nervos periféricos podendo, no entanto, atingir outros órgãos e sistemas. A neuropatia periférica a nível dos membros, com consequente disfunção sensitiva e motora, pode culminar em lesões deformantes e gravemente incapacitantes. A terapêutica médica e cirúrgica, bem como a reabilitação têm um lugar importante na prevenção e no tratamento destas lesões. Este foi um estudo de carácter observacional, transversal e analítico, com o objectivo de caracterizar uma população de doentes com lepra no que se refere às sequelas do foro neuro-músculo-esquelético. Pretendeu-se avaliar o seu impacto em termos de incapacidade, de forma a determinar as necessidades no que respeita a intervenções preventivas e terapêuticas. A população estudada incluía dois grupos de doentes com diagnóstico de lepra – novos doentes (ND) e antigos doentes (AD) – internados ou seguidos em ambulatório no Hospital de Cumura, onde confluem todos os casos de lepra reportados na Guiné-Bissau. Para a colheita de dados foi realizada a consulta de registos clínicos do hospital, bem como a avaliação de doentes segundo um protocolo elaborado para o efeito. Para a classificação da incapacidade foi usado o Maximum Impairment Grade da OMS e o Eye Foot and Hand Score. A amostra consistiu em 82 doentes (54 ND e 28 AD). No grupo ND obteve-se 9,3% de indivíduos com idade inferior a 15 anos, 63,0% de indivíduos com doença do tipo multibacilar (MB) e 29,6% de indivíduos com incapacidade grau 2. Neste grupo os indivíduos paucibacilares (PB) apresentavam 10,0% de incapacidade grau 2 e os MB 41,2%. No grupo dos AD a incapacidade grau 2 ocorreu em 80,0% dos casos. Os troncos nervosos mais frequentemente envolvidos foram, por ordem decrescente de frequência: 1) nos ND, o tibial posterior, o mediano, o cubital, o ciático popliteu externo e o radial; 2) nos AD, o tibial posterior, o cubital, o mediano, o ciático popliteu externo e o radial. Os troncos nervosos que mais se associaram a lesões/deformidades foram nos ND e AD: o tibial posterior, cubital e mediano. As lesões dos membros mais frequentes foram: 1) nos ND, feridas e úlceras das mãos e dos pés, mutilação de dedos das mãos; 2) nos AD, mutilação das mãos e pés e mão em garra. O pé pendente/equino ocorreu apenas nos AD. Após o diagnóstico a maioria dos AD foram abandonados pela família ou amigos e encontravam-se dependentes nas actividades domésticas. Globalmente, 78% não retomou a sua actividade profissional (na maior parte das vezes ligada ao trabalho rural) ou mudou de ocupação. Os resultados obtidos sugerem que uma proporção importante de indivíduos está a ser diagnosticada tardiamente, o que pode corresponder a um maior número de casos detectados activamente em zonas antes não abrangidas pelas actividades de controlo da lepra. A maioria dos novos casos detectados eram MB, que correspondiam aos que apresentavam maior incapacidade. Os troncos nervosos mais atingidos foram os descritos na literatura, resultando nas lesões habituais. Estas são abordadas correctamente se passíveis de tratamento conservador, contudo parece escassear o recurso a soluções cirúrgicas. Estas lesões estiveram associadas a impacto negativo na qualidade de vida e integração social destes doentes. O estudo sugere que a detecção precoce da lepra e das lesões incapacitantes a ela associadas podem ser optimizadas no hospital de Cumura. Existe lugar para o tratamento cirúrgico que pode alterar a história natural da doença e suas consequências físicas, familiares e sociais.

Electromyography function, disability degree, and pain in leprosy patients undergoing neural mobilization treatment

INTRODUCTION: This study aimed to evaluate the effect of the neural mobilization technique on electromyography function, disability degree, and pain in patients with leprosy. METHODS: A sample of 56 individuals with leprosy was randomized into an experimental group, composed of 29 individuals undergoing treatment with neural mobilization, and a control group of 27 individuals who underwent conventional treatment. In both groups, the lesions in the lower limbs were treated. In the treatment with neural mobilization, the procedure used was mobilization of the lumbosacral roots and sciatic nerve biased to the peroneal nerve that innervates the anterior tibial muscle, which was evaluated in the electromyography. RESULTS: Analysis of the electromyography function showed a significant increase (p<0.05) in the experimental group in both the right (Δ%=22.1, p=0.013) and the left anterior tibial muscles (Δ%=27.7, p=0.009), compared with the control group pre- and post-test. Analysis of the strength both in the movement of horizontal extension (Δ%right=11.7, p=0.003/Δ%left=27.4, p=0.002) and in the movement of back flexion (Δ%right=31.1; p=0.000/Δ%left=34.7, p=0.000) showed a significant increase (p<0.05) in both the right and the left segments when comparing the experimental group pre- and post-test. The experimental group showed a significant reduction (p=0.000) in pain perception and disability degree when the pre- and post-test were compared and when compared with the control group in the post-test. CONCLUSIONS: Leprosy patients undergoing the technique of neural mobilization had an improvement in electromyography function and muscle strength, reducing disability degree and pain.

Intervenção da fisiopetarpia em indivíduos com osteoartrose do joelho: características da prática clínica e resultados obtidos em contexto de prática convencionada

RESUMO: Introdução: A osteoartrose do joelho em particular constitui uma das maiores causas de incapacidades no dia-a-dia, morbilidade e aumento dos custos de saúde na população, na medida em que é uma condição que quando sintomática progride para um padrão que incluí dor articular, perda de força, incapacidade para a marcha e redução da aptidão física. A sua prevalência aumenta com a idade, 7% entre pessoas dos 65-70 anos, e 11,2% para aqueles com 80 anos ou mais, pouco variando entre os estudos existentes. Um recente estudo da Organização Mundial da Saúde (OMS) refere que a osteoartrose é a quarta causa mais importante de incapacidade entre as mulheres e a oitava entre os homens. Objetivo do estudo: Descrever a intervenção da fisioterapia em contexto de prática clínica convencionada e os resultados obtidos em indivíduos com OA, ao nível da intensidade da dor, capacidade funcional e perceção global de melhoria. Desenho Metodológico: Trata-se de um Estudo de coorte prospetivo onde foram incluídos indivíduos de ambos os géneros, entre os 60 e os 80 anos, com osteoartrose do joelho referenciada clinicamente. Após o consentimento informado, os pacientes foram, avaliados em quatro momentos: num primeiro momento (T0), antes de iniciarem o tratamento; (T1) após 4 semanas do início do tratamento; (T2) coincidente com o final do tratamento; e (T3) 3 meses após o início do tratamento. Foi utilizado um Questionário de Caracterização Sócio-Demográfica e Clínica, a Escala numérica da dor – END, o questionário KOOS (Knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score) e a versão portuguesa da Patient Global Impression Change (PGIC-PT). A base de seleção dos indivíduos foi realizada numa clínica convencionada do Algarve. Resultados: Foi observado um aumento significativo em todos os outcomes avaliados pelo KOOS, END e PGIC num período até 3 meses após a intervenção. Na avaliação da END em T3 o valor da média foi de 1,63(±0,71). Para o KOOS nas subescalas Sintomas foi de 87,60(±5,86), Dor 85,71(±3,99), AVD 78,23(±3,48), ADL 67,71(±7,16), QV 80,71(±9,14), para a PGIC-AVD 5,29(±0,57), PGIC-DOR 5,97(±0,61). Os resultados obtidos pelo teste de Friedman, revelaram um valor de p<0,005. Assim, a melhoria da incapacidade funcional reportada pelos participantes neste grupo é estatisticamente diferente, e de forma significativa nos diferentes momentos de recolha de dados, durante e após o tratamento (X2 (3)=208,862, p<0,005)/ (X2(3)=205,041, p<0,005). Por fim os valores do somatório dos participantes, que estão inseridos em no grupo dos “Bons Resultados”( ≥5) foi de 27,14% em T0 passando para 100,00% em T3, enquanto que o grupo dos “Maus Resultados”(<5) foi de 72,86% em T0 e 100% em T3. Conclusão: Os resultados do presente estudo sugerem que a intervenção da Fisioterapia efetuadas em clínicas convencionadas nos casos da Osteoartrose do joelho são efetivas na redução significativa dos níveis de dor e incapacidade funcional e na Perceção global de melhoria em pacientes com Osteoartrose do joelho. ---------- ABSTRACT: Introduction: Osteoarthritis of the knee in particular is a major cause of disabilities in their day-to-day morbidity and increased healthcare costs in the population, in that it is a disease that when symptomatic progresses to a pattern that included joint pain, strength loss, inability to walk and reduction of physical fitness. It is referred as a risk factor for falls and fractures. Its prevalence increases with age, 7% of people between 65-70 years, and 11.2% for those aged 80 or more, ranging from some existing studies. A recent study by the World Health Organization (WHO) reports that osteoarthritis is the fourth leading cause of disability among women and eighth among men. Objective: To describe the characteristics and the outcomes of the physiotherapy practice in patients with knee osteoarthritis. Methodology: A prospective cohort study, with 70 individuals, aged between 60 and 80 years with the diagnosis of knee osteoarthritis and referred to physiotherapy treatment, was carried out. After informed consent, patients were evaluated in four different moments: at baseline (T0), before starting treatment; 4 weeks after starting their treatment (T1); 8 weeks after starting their treatment (T2); and in a 3 months follow-up (T3). Patients were assessed for their socio-demographic and clinical characteristics, pain intensity (using the numeric pain rating scale- NRS), disability (using the Knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score), and for their global impression of change (using the Portuguese version of the Patient Glogal Impression of Change scale). Results: The findings of this study indicate a significant increase in all outcomes assessed (pain, disability and global impression of change), during and after the physiotherapy treatment. At T3, the average value for the NRS was 1.63 (± 0.71). For KOOS in the symptoms subscales was 87.60 (± 5.86), pain 85.71 (± 3.99), ADL 78.23 (± 3.48), ADL 67.71 (± 7.16), QV 80.71 (± 9.14) for the PGIC-AVD 5.29 (± 0.57), PGIC-PAIN 5.97 (± 0.61). The results obtained though the Friedman test revealed a p-value <0.005. Thus, the improvement of functional capacity reported by participants in the group was statistically different at the different moments of data collection, during and after treatment (X 2 (3) = 208.862, p <0.005) / (X 2 (3) = 205.041, p <0.005). Conclusion: The results of this study show that the physiotherapy treatments made on agreed clinics in cases of osteoarthritis of the knee, are effective in significant reduction in the levels of pain and disability and in perception of overall improvement perception in patients with osteoarthritis of the Knee.

New method for evaluation of cutaneous sensibility in diabetic feet: preliminary report

Diabetic neuropathy is an important complication of the disease, responsible for ulceration and amputation of the foot. Prevention of these problems is difficult mainly because there is no method to correctly access sensibility on the skin of the foot. The introduction of the Pressure-Specified Sensory Device (PSSD TM) in the last decade made possible the measurement of pressure thresholds sensed by the patient, such as touch, both static and in movement, on a continuous scale. This paper is the first in Brazil to report the use of this device to measure cutaneous sensibility in 3 areas of the foot: the hallux pulp, the calcaneus, and the dorsum, which are territories of the tibial and fibular nerves. METHOD: Non-diabetic patients were measured as controls, and 2 groups of diabetic patients - with and without ulcers - were compared. The PSSD TM was used to test the 3 areas described above. The following were evaluated: 1 PS (1-point static), 1 PD (1-point dynamic), 2 PS (2-points static), 2 PD (2-points dynamic). RESULTS: The diabetic group had poorer sensibility compared to controls and diabetics with ulcers had poorer sensibility when compared to diabetics without ulcers. The differences were statistically significant (P <.001). CONCLUSION: Due to the small number of patients compared, the results should be taken as a preliminary report.

Avaliação por Imagem de Ressonância Magnética das alterações estruturais e fisiológicas dos músculos da perna após exercício

Esta dissertação tem como objectivo principal avaliar por IRM as alterações arquitectónicas e funcionais dos músculos mais importantes da perna quando submetidos a um protocolo de exercício intenso. Para esse fim, foram utilizadas técnicas avançadas de imagem específicas tais como o DTI, o BOLD e a relaxometria T2. Estas técnicas forneceram-nos de forma não-invasiva diversas informações in vivo e em tempo real sobre os tecidos musculares. Para além destas, também foram utilizadas sequências ponderadas em DP que serviram de referência anatómica e das quais também foram retirados dados arquitectónicos. Participaram neste estudo seis jovens atletas saudáveis do sexo feminino. Os músculos analisados foram o tibial anterior, os gastrocnémios (medial e lateral) e o solear. As diversas sequências de imagem foram adquiridas em duas fases distintas: pré e pós-exercício. O protocolo de exercício constou numa série de saltos unipedais realizados até à exaustão. Depois de adquiridas, as imagens foram processadas e tratadas com scripts dedicados e/ou software especializado. Os valores obtidos através da delimitação de ROIs, manipulação das imagens em 3D e execução de tractografias permitiram-nos apreciar as alterações ocorridas nos músculos exercitados. Após tratamento estatístico, verificou-se um comportamento semelhante entre os músculos nas várias técnicas de imagem. O ADC, o sinal BOLD e o valor de T2 variaram de forma equivalente nos músculos gastrocnémios e solear (agonistas no exercício praticado), enquanto que no tibial anterior estas variações foram menores ou inclusivamente negativas. Quanto aos dados arquitectónicos registados de forma directa na imagem ou obtidos através do DTI, não verificamos alterações estatisticamente significativas na maior parte das variáveis, à excepção do comprimento médio das fibras, do CSA e do ângulo de penação de alguns músculos. A IRM consegue assim avaliar a estrutura e função do músculo, complementando ou substituindo cada vez mais outras técnicas mais invasivas ou ineficazes.

Bone turnover markers for early detection of fracture healing disturbances: A review of the scientific literature

Imaging techniques are the standard method for assessment of fracture healing processes. However, these methods are perhaps not entirely reliable for early detection of complications, the most frequent of these being delayed union and non-union. A prompt diagnosis of such disorders could prevent prolonged patient distress and disability. Efforts should be directed towards the development of new technologies for improving accuracy in diagnosing complications following bone fractures. The variation in the levels of bone turnover markers (BTMs) have been assessed with regard to there ability to predict impaired fracture healing at an early stage, nevertheless the conclusions of some studies are not consensual. In this article the authors have revised the potential of BTMs as early predictors of prognosis in adult patients presenting traumatic bone fractures but who did not suffer from osteopenia or postmenopausal osteoporosis. The available information from the different studies performed in this field was systematized in order to highlight the most promising BTMs for the assessment of fracture healing outcome.

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)

Gestão integrada dos recursos hídricos da região de Fafe: caracterização da qualidade das águas superficiais, potencial hidrogeológico das rochas fraturadas

Dissertação de mestrado em Geociências (área de especialização em Recursos Geológicos)