Study of forbidden transitions in atomic systems

A Thesis submitted for the co-tutelle degree of Doctor in Physics at Universidade Nova de Lisboa and Université Pierre et Marie Curie

Gait Analysis of Natural and Artificial Walking Systems

This paper studies periodic gaits of multi-legged locomotion systems based on dynamic models. The purpose is to determine the system performance during walking and the best set of locomotion variables. For that objective the prescribed motion of the robot is completely characterized in terms of several locomotion variables such as gait, duty factor, body height, step length, stroke pitch, foot clearance, legs link lengths, foot-hip offset, body and legs mass and cycle time. In this perspective, we formulate three performance measures of the walking robot namely, the mean absolute energy, the mean power dispersion and the mean power lost in the joint actuators per walking distance. A set of model-based experiments reveals the influence of the locomotion variables in the proposed indices.

Quasi-periodic Gaits in Multi-legged Robots

5th International Conference on Climbing and Walking Robots and the Support Technologies for Mobile Machines

Energy analysis of Multi-legged Locomotion Systems

4th International Conference on Climbing and Walking Robots - From Biology to Industrial Applications

Combining sparse and dense methods in 6D Visual Odometry

13th International Conference on Autonomous Robot Systems (Robotica), 2013, Lisboa

Treatment of Hepatitis C Virus Infection in Kidney Transplant Recipients: Case Report

Chronic hepatitis C virus (HCV) infection exists in a large proportion of patients undergoing renal transplantation. Nowadays it is not considered to be an absolute contraindication to transplantation; however, it is associated with an increased risk for the patient and accounts for a shorter half-life of the renal allograft. We present three transplant recipients who displayed serious hepatic dysfunction after renal transplantation due to an HCV infection. In two of these cases, the liver biopsies established the diagnosis of FCH. In the third case, the liver biopsy was compatible with the early stages of FCH. All patients were started on peg-interferon alfa 2-b and ribavirin with subsequent normalization of hepatic function and early complete viral responses.

Muscarinic antibodies and heart rate responses to dynamic exercise and to the Valsalva maneuver in chronic chagasic patients

We have studied the cardiac chronotropic responses to the Valsalva maneuver and to dynamic exercise of twenty chronic chagasic patients with normal left ventricular function and no segmental wall abnormalities by two-dimensional echocardiogram. The absolute increase in heart rate of the patients (Δ = 21.5 ± 10 bpm, M±SD) during the maneuver was significantly diminished when compared to controls (Δ = 31.30 ± 70, M±SD, p = 0.03). The minimum heart rate (58.24 ± 8.90 vs. 62.80 ± 10, p = 0.68) and the absolute decrease in heart rate at the end of the maneuver (Δ = 38.30 ± 13 vs. Δ = 31.47 ± 17, p = 0.10) were not different from controls. The initial heart rate acceleration during dynamic exercise (Δ = 12 ± 7.55 vs. Δ = 19 ± 7.27, M±SD, p = 0.01) was also diminished, but the heart rate recovery during the first ten seconds was more prominent in the sero-positive patients (Median: 14, Interquartile range: (9.75-17.50 vs. 5(0-8.75, p = 0.001). The serum levels of muscarinic cardiac auto-antibodies were significantly higher in the chagasic patients (Median: 34.58, Interquartile Range: 17-46.5, Optical Density) than in controls (Median: 0, Interquartile Range: 0-22.25, p = 0.001) and correlated significantly and directly (r = 0.68, p = 0.002) with early heart rate recovery during dynamic exercise. The results of this investigation indirectly suggest that, the cardiac muscarinic auto-antibodies may have positive agonist effects on parasympathetic heart rate control of chagasic patients.

Defying Standard Criteria for Digital Replantation: A Case Series

INTRODUCTION: There is much controversy regarding the current indications and contraindications for digital replantation. PRESENTATION OF CASE: Three patients with absolute contraindications for digital replantation according to classical criteria are presented (Case 1: multilevel amputation of the hand and fingers; Case 3: avulsion of the thumb; Case 4: index amputation proximal to the insertion of the flexor digitorum superficialis). In addition a patient with a very distal digital amputation (Case 2), whose indication for replantation is controversial is also presented. In all cases, the patients were replanted and showed good functional and aesthetical results. DISCUSSION: Most authors advocate that the classical indications for replantation have been validated by experience, are predicated on the potential for long-term function, and should be followed in most if not all cases. However, some surgeons have been adopting a more liberal attitude with good results. CONCLUSION: The clinical cases presented in this paper suggest that the standard criteria for digital replantation should not be followed rigidly but instead should be regarded as a general guide.

ESTABLISHING THE REFERENCE RANGE FOR T LYMPHOCYTES SUBPOPULATIONS IN ADULTS AND CHILDREN FROM BRAZIL

SUMMARY In Brazil, the existing reference values for T-lymphocytes subsets are based on data originated in other countries. There is no local information on normal variation for these parameters in Brazilian adults and children. We evaluated the normal variation found in blood donors from five large Brazilian cities, in different regions, and in children living in Salvador, and Rio de Janeiro. All samples were processed by flow cytometry. The results were analyzed according to region, gender, and lifestyle of blood donors. A total of 641 adults (63% males), and 280 children (58% males) were involved in the study. The absolute CD3+, and CD4+ cells count were significantly higher for females (adults and children). Higher CD4+ cell count in adults was associated with smoking, while higher CD8+ count was found among female children. Higher counts, for all T-cells subsets, were detected in blood donors from southeast / south regions while those living in the northern region had the lowest values. Individuals from midwestern and northeastern regions had an intermediate count for all these cells subsets. However, these differences did not reach statistical significance. In Brazil, gender and smoking, were the main determinants of differences in T-lymphocytes reference values.

Gender Differences in Spatial Cognition: Wayfinding Performance and Sketch Mapping Activity of German Speakers

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies

Evaluation of Spatial interpolation techniques for mapping climate variables with low sample density: a case study using a new gridded dataset of Bangladesh

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

Patologia óssea do insuficiente renal crónico: desafio clínico-biológico ; Caracterização da osteodistrofia renal e efeitos da biocompatibilidade de membranas de hemodiálise, na remodelação óssea

Resumo: Os resultados das nossas investigações, apresentadas ao longo desta dissertação,contribuíram para a otimização do diagnóstico invasivo e não invasivo da osteodistrofia renal e permitiram evidenciar a relevância, para a expressão clínica e histológica da ODR, de algumas articularidades específicas da população hemodialisada, nomeadamente: a utilização de membranas de hemodiálise mais biocompatíveis e com elevada permeabilidade, o recurso a técnicas de hemodiafiltração com otimização da capacidade convectiva, as limitações dos marcadores bioquímicos de remodelação óssea ou a insuficiência / deficiência em vitamina D nativa (bem como os resultados da suplementação com esta vitamina). Testámos, pela primeira vez em doentes hemodialisados, novos marcadores da formação e reabsorção óssea, que validámos mediante a comparação com os resultados da histomorfometria óssea. No seu conjunto, e de forma integrada, as nossas investigações permitiram-nos: - Evidenciar a diminuição da expressão do recetor da PTH/PTHrP na cartilagem de crescimento, num modelo animal de IRC, o que explica, pelo menos em parte, o atraso de crescimento observado nesta patologia, bem como a diminuição da resposta à ação da PTH; - Demonstrar as vantagens da determinação da isoforma óssea da fosfatase alcalina, em relação à fosfatase alcalina total, no diagnóstico diferencial entre baixa e elevada remodelação óssea; - Utilizar, pela primeira vez em hemodialisados, a piridinolina e a desoxipiridinolina no diagnóstico da reabsorção óssea. Este foi o primeiro marcador sérico específico da atividade osteoclástica, utilizado com sucesso em doentes anúricos em hemodiálise. Evidenciámos uma excelente correlação destes dois marcadores bioquímicos com a superfície osteoclástica e com o número de osteoclastos/mm2;- Demonstrar as acentuadas limitações de outros marcadores da formação e reabsorção óssea (nomeadamente a osteocalcina, o propeptido carboxiterminal do procolagénio tipo I-PICP, e o Telopeptido do colagénio tipo I – ICTP) com base nas correlações entre os doseamentos séricos ou plasmáticos destes marcadores e a biópsia óssea com avaliação histomorfométrica; -Evidenciar as limitações induzidas pela sobrecarga alumínica na interpretação dos níveis séricos dos marcadores não invasivos da remodelação óssea;-Testar a eficácia e segurança da utilização de “microdoses” de desferroxamina na terapêutica da intoxicação alumínica, em doentes com acentuada exposição a este metal;-Demonstrar que os doentes hemodialisados cronicamente com dialisadores de poliacrilonitrilo (membranas de alta permeabilidade),apresentavam menor ativação osteoblástica e osteoclástica, que os doentes dialisados com membranas de cuprofano(baixa permeabilidade), sendo os níveis de iPTH semelhantes em ambos os grupos estudados. Estes resultados apontam para uma menor ativação da remodelação óssea quando se utilizam membranas de hemodiálise mais biocompatíveis e/ou de maior permeabilidade, o que se poderá relacionar com a ultrafiltração de mediadores da ativação celular ou com a menor ativação dos mecanismos estimuladores da remodelação óssea, por parte destas membranas. Entre os mediadores da remodelação óssea que demonstrámos serem relevantes e estarem aumentados no soro de hemodialisados com membranas de baixo fluxo, contam-se a beta-2-microglobulina (2-M) e algumas citoquinas, com ação estimuladora das linhagens celulares envolvidas na remodelação óssea. Demonstrámos igualmente uma correlação positiva dos níveis séricos de 2-M com os níveis séricos da osteocalcina, da isoenzima óssea da fosfatase alcalina (marcadores da formação óssea) e com os níveis séricos da piridinolina (marcador da reabsorção óssea). Os níveis séricos de 2-M correlacionaram-se ainda, de forma negativa, com o volume osteoide (matriz óssea não calcificada). Nestes doentes hemodialisados, demonstrámos a presença de níveis séricos aumentados da interleucina-1, do antagonista do recetor da interleucina-1, da interleucina-6 e do recetor solúvel da interleucina-6. Salientamos as relações inversas que observámos, por um lado entre os níveis de antagonista do recetor da interleucina-1 e a superfície osteoblástica, e por outro lado entre o rácio do recetor da interleucina-6 / interleucina-6 (IL6-r/IL6) e a superfície osteoclástica. De acordo com estes nossos resultados originais, entendemos que a interferência nos níveis circulantes e na ativação local destes mediadores poderá justificar, em grande parte, o aumento da prevalência de doença óssea adinâmica, descrita por nós e por outros grupos. Evidenciámos uma elevadíssima prevalência de doença adinâmica (>50% dos doentes), numa população de hemodialisados sem exposição prévia ao alumínio, tratados de acordo com os K/DOQI “guidelines” e que ao longo de um ano mantiveram níveis séricos de cálcio e de fósforo controlados. Consequentemente, os doentes tratados de forma otimizada apresentaram uma prevalência surpreendentemente elevada de doença adinâmica. Os nossos resultados (classificados com o grau de evidência máxima pelos peritos KDIGO) contribuíram para dar suporte à grande diferença nos guidelines K/DOQI (2003) e KDIGO (2009) no que respeita aos valores alvo da PTH. Estamos conscientes que de que o facto de termos uma percentagem tão elevada de doença óssea adinâmica nas nossas populações de hemodialisados, bem como a demonstração de que alguns doentes com valores de PTH intacta (2ª geração) de cerca de 600 pg/ml tinham doença óssea adinâmica, condicionaram os novos objetivos KDIGO para a PTH. Os nossos resultados suportam, em nossa opinião, a adequação e vantagem da utilização dos critérios da KDIGO em vez dos KDOQI. Tendo em conta que os primeiros definem objetivos para a PTH entre 2 e 9 vezes o limite superior do normal e não se comprometem com valores alvo absolutos e rígidos (definidos previamente nos KDOQI entre 150 e 300 pg/mL), esta nova abordagem parece-nos mais correta.Na nossa investigação clínica, caracterizámos ainda a população hemodialisada portuguesa no que respeita aos níveis séricos de calcidiol, identificando a população com suficiência, insuficiência ou deficiência em vitamina D3. Documentámos uma acentuada prevalência de insuficiência e mesmo de deficiência nesta vitamina, numa vasta população de hemodialisados, a qual, muito provavelmente, reflete de forma fidedigna, o que se pode observar na restante população de doentes portugueses IRC em estádio 5d (em diálise). Descrevemos, pela primeira vez em doentes hemodialisados, uma associação entre deficiência em calcidiol e a presença de fatores de risco cardiovascular (que têm sido identificados nos doentes urémicos). A nossa investigação conduziu-nos a resultados originais, ao identificar os níveis baixos de 25(OH)vitamina D3 como um provável fator de risco cardiovascular em hemodialisados, visto que a deficiência nesta vitamina se associou, de forma muito significativa, ao aumento da prevalência de calcificações vasculares, a inflamação, a pressão de pulso mais elevada, a hipertrofia ventricular esquerda, a insuficiência cardíaca e a níveis séricos aumentados de “BNP-Brain natriuretic peptide”. Finalmente, numa avaliação prospetiva, de intervenção terapêutica, corrigimos a insuficiência ou deficiência em 25(OH)vitamina D3 e demonstrámos que essa correção se associou a uma redução dos fatores de risco cardiovascular. Esta última intervenção foi totalmente inovadora, visto ser a primeira avaliação prospetiva da evolução dos fatores de risco cardiovasculares, em função da suplementação com vitamina D nativa, em doentes hemodialisados. Em resumo, pensamos que os resultados das nossas investigações, acima sumarizadas e apresentadas ao longo dos diversos capítulos desta dissertação,contribuiram para uma nova perspetiva da osteodistrofia renal e para recolocar o foco da atenção dos nefrologistas no tecido ósseo e no eixo paratormona – vitamina D – remodelação óssea. Este eixo surje claramente envolvido em múltiplos processos fisiopatológicos, que suportam a elevada morbilidade e mortalidade (nomeadamente de causa cardiovascular) observada nos doentes urémicos.---------ABSTRACT: The results of our research, presented throughout this thesis, contributed towards the optimisation of the invasive and non-invasive diagnosis of renal osteodystrophy. They have also highlighted the importance, to the clinical and histological expression of the ODR, of some specific characteristics of the haemodialysis population, including: the use of biocompatible high permeability haemodialysis membranes, the use of haemodiafiltration techniques with convection enhancement, as well as the limitations of biochemical markers of bone turnover or native vitamin D insufficiency/deficiency (along with the supplementation results of this vitamin). New bone formation and resorption markers, which were validated by comparison with the results of bone histomorphometry, have been tested for the first time on haemodialysis patients.As a whole, and in an integrated approach, our research enabled us to: - Show the decrease of the PTH/PTHrP receptor expression in cartilage growth, used on an IRC animal model, which explains, to some extent, not only the delayed growth observed in this pathology, but also the slow response to PTH. - Point out the advantages of the determination of bone isoform of alkaline phosphatase, in relation to the total alkaline phosphatase, in the differential diagnosis between low and high-bone turnover.- Use pyridinoline and deoxypyridinoline in the diagnosis of bone resorption for the first time on haemodialysis patients. This was the first specific serum market of the osteoclastic activity, which was successfully used on anuric patients undergoing haemodialysis treatment. We also observed an excellent correlation of these biochemical markers with the osteoclastic surface and the number of osteoclasts/mm2. - Demonstrate the sharp limitations of other markers of bone formation and resorption (namely osteocalcin, carboxyterminal propeptide of type I-PICP procollagen and telopeptide of type I-ICTP collagen) based on correlations between these markers’ serum or plasma assays and bone biopsy with histomorphometric assessment.-Show the limitations induced by aluminium overload in the interpretation of serum levels of bone remodelling non-invasive markers.-Test the efficacy and the safety of the use of deferoxamine “microdoses” for treatment of aluminium overload among patients with high levels of serum aluminium. - Demonstrate that patients with chronic haemodialysis dialysers of polyacrylonitrile (high permeability membranes) show a lower osteoblastic and osteoclastic activation than those undergoing dialysis with cuprofan membranes (low permeability), being the iPTH levels similar in both groups of patients. These findings point towards a lower activation of bone remodelling when using more biocompatible dialysis membranes and/or of higher permeability, which may relate to the ultrafiltration of cell activation mediators or to the lower activation of the stimulating mechanisms of bone remodelling, regarding the membranes. Beta-2-microglobulin (2-M) and some cytokines that play a role/participate in bone remodelling are among the bone remodelling mediators, which we demonstrated to be relevant and to be increased in the serum of haemodialysis with low flow membranes. We also proved that there is a positive correlation of serum 2-M levels not only with serum osteocalcin levels, of the bone isoenzyme of alkaline phosphatase (bone forming markers), but also with levels of serum pyridinoline (bone resorption marker).Serum 2-M levels correlate negatively with the volume of osteoid (uncalcified bone matrix). We also demonstrated the presence of elevated serum levels of interleukin-1,interleukin-1 receptor antagonist, interleukin-6 and soluble interleukin-6 receptor in haemodialysis patients. We stress the inverse relationship which we observed on one hand between the interleukin-1 receptor antagonist levels and the osteoblastic surface and on the other between the ratio of interleukin-6 receptor / interleukin-6 (IL6-r/IL6) and the osteoblastic surface. According to these unique findings, we believe that the interference in the circulating levels and in the local activation of these mediators may partly explain the rising prevalence of adynamic bone disease. A high prevalence of adynamic disease has also been observed in a haemodialysis population (>50% of patients) with no previous exposure to aluminium. The patients were treated according to K/DOQI guidelines and maintained controlled serum calcium and phosphorus levels over one year. As a result, the patients who received optimised treatment showed a surprisingly high prevalence of adynamic disease. Our results, which were ranked with the highest degree of evidence by KDIGO experts, contributed to the great difference regarding the target values of PTH in the K/DOQI (2003) and KDIGO (2009) guidelines. We are aware that the finding of such a high percentage of adynamic bone disease in our haemodialysis population, as well as the evidence that some patients with intact PTH values (2nd generation) of 600 pg/ml suffered from adynamic bone disease, have hindered, the new KDIGO objectives to PTH.In our opinion, our results support the suitability and the advantage of using KDIGO criteria instead of KDOQI. This seems to be the right approach when taking into consideration that KDIGO sets objectives to PTH between 2 and 9 times the normal upper limit and does not compromise with the rigid and absolute target values (between 150 and 300 pg/mL) previously defined by KDOQI. In our clinical research, the Portuguese haemodialysis population was characterised in terms of serum clacidiol levels and identified as having vitamin D3 sufficiency, insufficiency or deficiency. It was also recorded the prevalence of severe vitamin D3 insufficiency and even deficiency in a large haemodialysis population, which most likely provides a reliable picture of the rest of the population in IRC Portuguese patients with 5d stage (undergoing dialysis). We described for the first time in aemosialysis patients an association between calcidiol deficiency and the presence of ardiovascular risk factors, (which have been identified on uraemic patients).Our research led us to unique findings by having identified the low levels of 25(OH) vitamin D3 as a likely cardiovascular risk factor in patients undergoing haemodialysis treatment, given that deficiency in this vitamin has been significantly associated not only with a rise in the prevalence of vascular calcifications, but also inflammation, left ventricular hypertrophy, high pulse pressure and high serum BNPBrain natriuretic peptide levels. Finally, based on a prospective assessment of therapeutic intervention, 25(OH)vitamin D3 insufficiency or deficiency was corrected and we were able to demonstrate that this same correction was associated with a reduction in cardiovascular risk factors. This was a forward-looking intervention regarding the supplementation of native vitamin D in haemodialysis patients, since it was the first prospective assessment of the evolution of cardiovascular risk factors. In short, the results of our research, summarised above and presented throughout the various chapters of this thesis, contributed towards a new perspective of the renal osteodystrophy and also to draw the nephrologists’ attention to the bone tissue and to the axis PTH – vitamin D – bone remodelling. This axis appears clearly involved in multiple physiopathological processes, which support the high morbidity and mortality rate, (particularly of cardiovascular causes), observed in uraemic patients.

Pandemia influenza A/H1N1 2009 em Portugal : estratégias de intervenção e saúde pública

RESUMO - Introdução: A necessidade de gestão da ameaça de uma pandemia obriga à gestão da incerteza absoluta. O desconhecimento científico quanto a uma série de factores tais como, as características dos vírus causadores de infecções, a efectividade das medidas de prevenção e de tratamento, contribuiu para a dificuldade de actuação a vários níveis. Face à evolução da situação epidemiológica mundial no campo da gripe, Portugal reviu e adaptou o seu plano de contingência para a gripe tendo sido homologado, em Janeiro de 2006, um novo plano – Plano de Contingência Nacional do Sector da Saúde para a Pandemia. Objectivos: O presente estudo apresenta como principais objectivos (1) a avaliação das estratégias de intervenção e respectiva implementação das medidas de saúde pública não farmacológicas, durante a pandemia da gripe de 2009; (2) a identificação dos pontos críticos na gestão das medidas de saúde pública não farmacológicas, para preparação e resposta a futuras pandemias da gripe e, por último, (3) a definição de um modelo de acompanhamento, de monitorização e de avaliação das medidas de saúde pública não farmacológicas, que permita identificar os pontos importantes a ter em conta na implementação de boas práticas de saúde pública, nos diferentes níveis de prestação de cuidados de saúde, tendo como limitação o estado da arte dos sistemas de informação e avaliação, nacionais e internacionais, existentes. Material e Métodos: Para a avaliação das estratégias de intervenção e respectiva implementação das medidas de saúde pública não farmacológicas bem como, para a identificação dos pontos críticos na gestão das respectivas medidas foram consideradas duas perspectivas: a avaliação dos resultados através do Relatório da Pandemia da Gripe e a avaliação dos resultados através das avaliações da OMS e da Euro OMS. É apresentado um modelo de acompanhamento, de monitorização e de avaliação das medidas de saúde pública não farmacológicas, a implementar na classe médica que esteve na “linha da frente”, durante a pandemia H1N1 2009 em Portugal, nos cuidados primários, hospitalares e intensivos. Resultados: Deverá existir uma representação dos profissionais de saúde para suporte das decisões de forma a assegurar uma representação alargada não só na preparação mas também, na implementação e na aplicação do Plano de Contingência. O processo de planemanto deverá ter acesso público com possibilidade de participação activa do cidadão na sua implementação. O Plano deve ter a capacidade para se adaptar à situação epidemiológica e, no terreno os exercícios de simulações durante o processo de planeamento são importantes. As orientações técnicas devem ser dinâmicas, práticas, específicas e úteis e, dever-se investir numa cultura de confiança (“right people communicating to right people”). As alterações ao plano devem partir da coordenação, comando e controlo que, nos vários níveis de decisão, devem definir claramente quem toma as decisões. Conclusões: As estratégias para as intervenções ao nível da saúde pública, continuam, no mundo hodierno a desempenhar um papel fundamental e crucial na contenção das pandemias. O modelo apresentado neste estudo procura uma abordagem objectiva para destacar não só, os elementos essenciais de actividades bem-sucedidas, mas também as áreas em que a experiência pandémica sugere que o futuro planeamento deve dar maior ênfase.

Prostate Cancer: The Role of Multiparametric Magnetic Resonance Imaging

Multiparametric Magnetic Resonance Imaging has been increasingly used for detection, localization and staging of prostate cancer over the last years. It combines high-resolution T2 Weighted-Imaging and at least two functional techniques, which include Dynamic Contrast–Enhanced Magnetic Resonance Imaging, Diffusion-Weighted Imaging, and Magnetic Resonance Imaging Spectroscopy. Although the combined use of a pelvic phased-array and an Endorectal Coil is considered the state-of-the-art for Magnetic Resonance Imaging evaluation of prostate cancer, Endorectal Coil is only absolute mandatory for Magnetic Resonance Imaging Spectroscopy at 1.5 T. Sensitivity and specificity levels in cancer detection and localization have been improving with functional technique implementation, compared to T2 Weighted-Imaging alone. It has been particularly useful to evaluate patients with abnormal PSA and negative biopsy. Moreover, the information added by the functional techniques may correlate to cancer aggressiveness and therefore be useful to select patients for focal radiotherapy, prostate sparing surgery, focal ablative therapy and active surveillance. However, more studies are needed to compare the functional techniques and understand the advantages and disadvantages of each one. This article reviews the basic principles of prostatic mp-Magnetic Resonance Imaging, emphasizing its role on detection, staging and active surveillance of prostate cancer.

Treasury bond returns and U.S. political cycles

A Work Project, presented as part of the requirements for the Award of a Masters Degree in Finance from the NOVA – School of Business and Economics