Inverse kinematics for upper limb compound movement estimation in exoskeleton-assisted rehabilitation

Robot-Assisted Rehabilitation (RAR) is relevant for treating patients affected by nervous system injuries (e.g., stroke and spinal cord injury) -- The accurate estimation of the joint angles of the patient limbs in RAR is critical to assess the patient improvement -- The economical prevalent method to estimate the patient posture in Exoskeleton-based RAR is to approximate the limb joint angles with the ones of the Exoskeleton -- This approximation is rough since their kinematic structures differ -- Motion capture systems (MOCAPs) can improve the estimations, at the expenses of a considerable overload of the therapy setup -- Alternatively, the Extended Inverse Kinematics Posture Estimation (EIKPE) computational method models the limb and Exoskeleton as differing parallel kinematic chains -- EIKPE has been tested with single DOFmovements of the wrist and elbow joints -- This paper presents the assessment of EIKPEwith elbow-shoulder compoundmovements (i.e., object prehension) -- Ground-truth for estimation assessment is obtained from an optical MOCAP (not intended for the treatment stage) -- The assessment shows EIKPE rendering a good numerical approximation of the actual posture during the compoundmovement execution, especially for the shoulder joint angles -- This work opens the horizon for clinical studies with patient groups, Exoskeleton models, and movements types --

Caracterização de casos de lesão medular e a sua relação com a independência funcional e qualidade de vida

Introdução: As lesões medulares acarretam consigo a problemática da deficiência, as suas respectivas sequelas interferem na qualidade de vida bem como na independência funcional destas pessoas, sendo habitual a existência de limitações que se prolongam ao longo a vida. O presente estudo visa a caracterização de sujeitos com lesão medular há mais de um ano, no que diz respeito à sua qualidade de vida e independência funcional, assim como, a relação entre as variáveis sóciodemográficas (género, idade, estado civil, escolaridade e profissão) e clínicas em estudo (nível, tipo, etiologia e data da lesão). Materiais e Métodos: O presente trabalho apresenta-se como um estudo observacional exploratório descritivo com abordagem quantitativa. A amostra foi formada por indivíduos adultos com lesão medular recrutados através da Associação Salvador e Associação Vida Independente. As medidas instrumentais utilizadas pelo estudo são o questionário sóciodemográfico e clínico, bem com a escala MIF (Granger, Hamilton, Keith, Zielezny, & Sherwins, 1986) e a escala SF-36 (Ware % Sherbourne, 1992). Resultados e Discussão: As análises demonstraram valores satisfatórios. A independência funcional e sua respectiva dimensão física e sóciocognitiva revelam resultados estatisticamente significativos com a variável nível neurológico. No que diz respeito à qualidade de vida esta demonstrou resultados estatisticamente significativos entre a dimensão desempenho emocional e a escolaridade entre o desempenho físico e a profissão e vitalidade e idade. Revelou igualmente valores satisfatórios entre todas as dimensões e o nível neurológico, entre a função social e data da lesão e por último entre a etiologia e função social, vitalidade, dor, saúde geral e mental. Conclusão: Os resultados obtidos com este estudo vêm reforçar a visão de que apesar dos indivíduos experienciarem um evento traumático e aspetos negativos após a lesão medular, há diferentes níveis de percepção de QoL e IF e que estas variam em função de algumas variáveis sóciodemográficas e clínicas. Neste ponto são ainda apresentadas as limitações do estudo e discutidas propostas de trabalhos futuros.

Reabilitação física de cães com hérnias de disco toracolombares

Dissertação de Mestrado Integrado em Medicina Veterinária

A Closed Loop Brain-machine Interface for Epilepsy Control Using Dorsal Column Electrical Stimulation

Although electrical neurostimulation has been proposed as an alternative treatment for drug-resistant cases of epilepsy, current procedures such as deep brain stimulation, vagus, and trigeminal nerve stimulation are effective only in a fraction of the patients. Here we demonstrate a closed loop brain-machine interface that delivers electrical stimulation to the dorsal column (DCS) of the spinal cord to suppress epileptic seizures. Rats were implanted with cortical recording microelectrodes and spinal cord stimulating electrodes, and then injected with pentylenetetrazole to induce seizures. Seizures were detected in real time from cortical local field potentials, after which DCS was applied. This method decreased seizure episode frequency by 44% and seizure duration by 38%. We argue that the therapeutic effect of DCS is related to modulation of cortical theta waves, and propose that this closed-loop interface has the potential to become an effective and semi-invasive treatment for refractory epilepsy and other neurological disorders.

A medida e as escalas de avaliação da saúde das populações neonatais e pediátricas : estudo de simulação de Monte Carlo com variáveis ordinais

A investigação na área da saúde e a utilização dos seus resultados tem funcionado como base para a melhoria da qualidade de cuidados, exigindo dos profissionais de saúde conhecimentos na área específica onde desempenham funções, conhecimentos em metodologia de investigação que incluam as técnicas de observação, técnicas de recolha e análise de dados, para mais facilmente serem leitores capacitados dos resultados da investigação. Os profissionais de saúde são observadores privilegiados das respostas humanas à saúde e à doença, podendo contribuir para o desenvolvimento e bem-estar dos indivíduos muitas vezes em situações de grande vulnerabilidade. Em saúde infantil e pediatria o enfoque está nos cuidados centrados na família privilegiando-se o desenvolvimento harmonioso da criança e jovem, valorizando os resultados mensuráveis em saúde que permitam determinar a eficácia das intervenções e a qualidade de saúde e de vida. No contexto pediátrico realçamos as práticas baseadas na evidência, a importância atribuída à pesquisa e à aplicação dos resultados da investigação nas práticas clínicas, assim como o desenvolvimento de instrumentos de mensuração padronizados, nomeadamente as escalas de avaliação, de ampla utilização clínica, que facilitam a apreciação e avaliação do desenvolvimento e da saúde das crianças e jovens e resultem em ganhos em saúde. A observação de forma sistematizada das populações neonatais e pediátricas com escalas de avaliação tem vindo a aumentar, o que tem permitido um maior equilíbrio na avaliação das crianças e também uma observação baseada na teoria e nos resultados da investigação. Alguns destes aspetos serviram de base ao desenvolvimento deste trabalho que pretende dar resposta a 3 objetivos fundamentais. Para dar resposta ao primeiro objetivo, “Identificar na literatura científica, os testes estatísticos mais frequentemente utilizados pelos investigadores da área da saúde infantil e pediatria quando usam escalas de avaliação” foi feita uma revisão sistemática da literatura, que tinha como objetivo analisar artigos científicos cujos instrumentos de recolha de dados fossem escalas de avaliação, na área da saúde da criança e jovem, desenvolvidas com variáveis ordinais, e identificar os testes estatísticos aplicados com estas variáveis. A análise exploratória dos artigos permitiu-nos verificar que os investigadores utilizam diferentes instrumentos com diferentes formatos de medida ordinal (com 3, 4, 5, 7, 10 pontos) e tanto aplicam testes paramétricos como não paramétricos, ou os dois em simultâneo, com este tipo de variáveis, seja qual for a dimensão da amostra. A descrição da metodologia nem sempre explicita se são cumpridas as assunções dos testes. Os artigos consultados nem sempre fazem referência à distribuição de frequência das variáveis (simetria/assimetria) nem à magnitude das correlações entre os itens. A leitura desta bibliografia serviu de suporte à elaboração de dois artigos, um de revisão sistemática da literatura e outro de reflexão teórica. Apesar de terem sido encontradas algumas respostas às dúvidas com que os investigadores e os profissionais, que trabalham com estes instrumentos, se deparam, verifica-se a necessidade de desenvolver estudos de simulação que confirmem algumas situações reais e alguma teoria já existente, e trabalhem outros aspetos nos quais se possam enquadrar os cenários reais de forma a facilitar a tomada de decisão dos investigadores e clínicos que utilizam escalas de avaliação. Para dar resposta ao segundo objetivo “Comparar a performance, em termos de potência e probabilidade de erro de tipo I, das 4 estatísticas da MANOVA paramétrica com 2 estatísticas da MANOVA não paramétrica quando se utilizam variáveis ordinais correlacionadas, geradas aleatoriamente”, desenvolvemos um estudo de simulação, através do Método de Monte Carlo, efetuado no Software R. O delineamento do estudo de simulação incluiu um vetor com 3 variáveis dependentes, uma variável independente (fator com três grupos), escalas de avaliação com um formato de medida com 3, 4, 5, e 7 pontos, diferentes probabilidades marginais (p1 para distribuição simétrica, p2 para distribuição assimétrica positiva, p3 para distribuição assimétrica negativa e p4 para distribuição uniforme) em cada um dos três grupos, correlações de baixa, média e elevada magnitude (r=0.10, r=0.40, r=0.70, respetivamente), e seis dimensões de amostras (n=30, 60, 90, 120, 240, 300). A análise dos resultados permitiu dizer que a maior raiz de Roy foi a estatística que apresentou estimativas de probabilidade de erro de tipo I e de potência de teste mais elevadas. A potência dos testes apresenta comportamentos diferentes, dependendo da distribuição de frequência da resposta aos itens, da magnitude das correlações entre itens, da dimensão da amostra e do formato de medida da escala. Tendo por base a distribuição de frequência, considerámos três situações distintas: a primeira (com probabilidades marginais p1,p1,p4 e p4,p4,p1) em que as estimativas da potência eram muito baixas, nos diferentes cenários; a segunda situação (com probabilidades marginais p2,p3,p4; p1,p2,p3 e p2,p2,p3) em que a magnitude das potências é elevada, nas amostras com dimensão superior ou igual a 60 observações e nas escalas com 3, 4,5 pontos e potências de magnitude menos elevada nas escalas com 7 pontos, mas com a mesma ma magnitude nas amostras com dimensão igual a 120 observações, seja qual for o cenário; a terceira situação (com probabilidades marginais p1,p1,p2; p1,p2,p4; p2,p2,p1; p4,p4,p2 e p2,p2,p4) em que quanto maiores, a intensidade das correlações entre itens e o número de pontos da escala, e menor a dimensão das amostras, menor a potência dos testes, sendo o lambda de Wilks aplicado às ordens mais potente do que todas as outra s estatísticas da MANOVA, com valores imediatamente a seguir à maior raiz de Roy. No entanto, a magnitude das potências dos testes paramétricos e não paramétricos assemelha-se nas amostras com dimensão superior a 90 observações (com correlações de baixa e média magnitude), entre as variáveis dependentes nas escalas com 3, 4 e 5 pontos; e superiores a 240 observações, para correlações de baixa intensidade, nas escalas com 7 pontos. No estudo de simulação e tendo por base a distribuição de frequência, concluímos que na primeira situação de simulação e para os diferentes cenários, as potências são de baixa magnitude devido ao facto de a MANOVA não detetar diferenças entre grupos pela sua similaridade. Na segunda situação de simulação e para os diferentes cenários, a magnitude das potências é elevada em todos os cenários cuja dimensão da amostra seja superior a 60 observações, pelo que é possível aplicar testes paramétricos. Na terceira situação de simulação, e para os diferentes cenários quanto menor a dimensão da amostra e mais elevada a intensidade das correlações e o número de pontos da escala, menor a potência dos testes, sendo a magnitude das potências mais elevadas no teste de Wilks aplicado às ordens, seguido do traço de Pillai aplicado às ordens. No entanto, a magnitude das potências dos testes paramétricos e não paramétricos assemelha-se nas amostras com maior dimensão e correlações de baixa e média magnitude. Para dar resposta ao terceiro objetivo “Enquadrar os resultados da aplicação da MANOVA paramétrica e da MANOVA não paramétrica a dados reais provenientes de escalas de avaliação com um formato de medida com 3, 4, 5 e 7 pontos, nos resultados do estudo de simulação estatística” utilizaram-se dados reais que emergiram da observação de recém-nascidos com a escala de avaliação das competências para a alimentação oral, Early Feeding Skills (EFS), o risco de lesões da pele, com a Neonatal Skin Risk Assessment Scale (NSRAS), e a avaliação da independência funcional em crianças e jovens com espinha bífida, com a Functional Independence Measure (FIM). Para fazer a análise destas escalas foram realizadas 4 aplicações práticas que se enquadrassem nos cenários do estudo de simulação. A idade, o peso, e o nível de lesão medular foram as variáveis independentes escolhidas para selecionar os grupos, sendo os recém-nascidos agrupados por “classes de idade gestacional” e por “classes de peso” as crianças e jovens com espinha bífida por “classes etárias” e “níveis de lesão medular”. Verificou-se um bom enquadramento dos resultados com dados reais no estudo de simulação.

Establishment of a protocol for the cryopreservation of cell sheets of adipose tissue stem cells

Dissertação de Mestrado, Ciências Biomédicas, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, Universidade do Algarve, 2016

Reliability of infrared thermography in skin temperature evaluation of wheelchair users

To examine the reliability of infrared thermography (IRT) in wheelchair users (WCUs), as a noninvasive and risk-free technique to detect the natural thermal radiation emitted by human skin and to allow subsequent interpretations of temperature distributions.

Nerve repair: a conducting-polymer platform with biodegradable fibers for stimulation and guidance of axonal growth (adv. Mater. 43/2009)

Effective functional innervation of medical bionic devices, as well as re-innervation of target tissue in nerve and spinal cord injuries, requires a platform that can stimulate and orientate neural growth. Gordon Wallace and co-workers report on p. 4393 that conducting and nonconducting biodegradable polymers show excellent potential as suitable hybrid substrata for neural regeneration and may form the basis of electrically active conduits designed to accelerate nerve repair.

Site and mechanism of the colokinetic action of the ghrelin receptor agonist, HM01

Background It has been recently demonstrated that the ghrelin receptor agonist, HM01, caused defecation in rats that were treated to provide a model for the constipation of Parkinson's disease. HM01 significantly increased fecal output and increased Fos activity in neurons of the hypothalamus and hindbrain, but not in the spinal defecation center. Other ghrelin agonists act on the defecation center. Methods Receptor pharmacology was examined in ghrelin receptor (GHSR1a) transfected cells. Anesthetized rats were used to investigate sites and mechanisms of action. Key Results HM01 activated rat GHSR1a at nanomolar concentrations and was antagonized by the GHSR1a antagonist, YIL781. HM01, intravenous, was potent to activate propulsive colorectal contractions. This was prevented by pelvic nerve section and by intravenous YIL781, but not by spinal cord section rostral to the defecation centers. Direct intrathecal application of HM01 to the defecation center at spinal level L6-S1 initiated propulsive contractions of the colorectum. Conclusions & Inferences HM01 stimulates GHSR1a receptors on neurons in the lumbosacral defecation centers to cause propulsive contractions and emptying of the colorectum. It has greater potency when given systemically, compared with other GHSR1a agonists.

Caractérisation d'une entité neurologique émergente au sein du cheptel ovin québécois

Cette étude vise à caractériser le «crampage», une entité relativement nouvelle dans l’industrie ovine au Québec. Les signes cliniques se manifestent au pas, par une hyperflexion (hanche, grasset, jarret), d’un ou des deux membres pelviens. Cinq agneaux naturellement affectés et cinq agneaux appariés cliniquement normaux ont été soumis à des examens physique, neurologique et orthopédique, à des techniques d’imagerie avancée (tomodensitométrie, résonance magnétique), à des tests électrodiagnostiques (électromyogramme, vitesses de conduction nerveuse motrice et sensitive) puis à une nécropsie. Des hématologies, biochimies ainsi que des analyses du liquide céphalorachidien ont également été réalisées. Les résultats ont été comparés entre les groupes (affectés/cliniquement normaux). Il a été constaté à la tomodensitométrie que la surface du canal vertébral mesurée au niveau de la deuxième vertèbre lombaire était inférieure dans le groupe des agneaux affectés (p=0.045). Aucune répercussion n’a été constatée sur le segment de moelle épinière correspondant. La racine S2, quant à elle, était plus grêle dans le groupe des agneaux affectés (p=0.01). À l’issue de cette étude, une cause orthopédique, musculaire ou neurologique consécutive à une lésion structurale de la moelle épinière a été écartée. Il pourrait s‘agir d’une atteinte sensitive de la racine S2 altérant la sensation dans le membre affecté, toutefois, une anomalie fonctionnelle cérébrale ou de la moelle épinière dans le renflement lombaire, est également à considérer. Sans anomalie musculaire, l’appellation «crampage» est inexacte. Nous proposons de la remplacer par des termes plus descriptifs comme «syndrome d’hyperflexion» ou «high stepping gait».

Caractérisation d'une entité neurologique émergente au sein du cheptel ovin québécois

Cette étude vise à caractériser le «crampage», une entité relativement nouvelle dans l’industrie ovine au Québec. Les signes cliniques se manifestent au pas, par une hyperflexion (hanche, grasset, jarret), d’un ou des deux membres pelviens. Cinq agneaux naturellement affectés et cinq agneaux appariés cliniquement normaux ont été soumis à des examens physique, neurologique et orthopédique, à des techniques d’imagerie avancée (tomodensitométrie, résonance magnétique), à des tests électrodiagnostiques (électromyogramme, vitesses de conduction nerveuse motrice et sensitive) puis à une nécropsie. Des hématologies, biochimies ainsi que des analyses du liquide céphalorachidien ont également été réalisées. Les résultats ont été comparés entre les groupes (affectés/cliniquement normaux). Il a été constaté à la tomodensitométrie que la surface du canal vertébral mesurée au niveau de la deuxième vertèbre lombaire était inférieure dans le groupe des agneaux affectés (p=0.045). Aucune répercussion n’a été constatée sur le segment de moelle épinière correspondant. La racine S2, quant à elle, était plus grêle dans le groupe des agneaux affectés (p=0.01). À l’issue de cette étude, une cause orthopédique, musculaire ou neurologique consécutive à une lésion structurale de la moelle épinière a été écartée. Il pourrait s‘agir d’une atteinte sensitive de la racine S2 altérant la sensation dans le membre affecté, toutefois, une anomalie fonctionnelle cérébrale ou de la moelle épinière dans le renflement lombaire, est également à considérer. Sans anomalie musculaire, l’appellation «crampage» est inexacte. Nous proposons de la remplacer par des termes plus descriptifs comme «syndrome d’hyperflexion» ou «high stepping gait».

Temozolomide in pediatric low-grade glioma

BACKGROUND: We describe a retrospective series of children with low-grade glioma who received temozolomide. PROCEDURE: Eligible patients had had a diagnosis of low-grade glioma with or without histological confirmation. Temozolomide was administered at a dose of 200 mg/m(2) daily for 5 days, in a 4-week cycle. Therapy was stopped on completion of the targeted 12 cycles of chemotherapy or on evidence of tumor progression. RESULTS: Thirteen eligible patients were identified, eight male and five female. Median age at diagnosis was 5.5 years (range 2.6-15.0 years) and at commencement of temozolomide treatment was 9.0 years (range 3.8-15.2 years). Nine patients had a histological diagnosis of pilocytic astrocytoma. Twelve patients had received carboplatin prior to temozolomide, including three in combination with vincristine. A total of 111 cycles of therapy have been administered. Hematological toxicity and nausea were the most common adverse effects. Median time to progression was 6.7 months (range 1.5-41.8 months). Event-free survival rate at 3 years was 57%. Twelve of 13 patients remain alive at the time of report. Eleven have stable disease (SD). CONCLUSION: Temozolomide appears to be active in pediatric low-grade glioma, with the advantage of oral administration and excellent tolerability.

El concepto y la práctica de la actividad física y su relación con calidad de vida en los modelos teóricos de la salud

Los estudios acerca del concepto actividad física (AF) son diversos, presentando diferentes concepciones; su relación con calidad de vida suele estar generada dentro del discurso médico, que propende por la ejecución de la Actividad Física desde una mirada netamente biológica. Si bien esta disertación es importante, se debe tener en cuenta que los estudios relacionados con calidad de vida y la AF se basan en la condición de bienestar y percepción frente al estado de salud; dichos estudios no se han realizado desde las condiciones de vida y del contexto social. Si bien es cierto que la mirada médica y lo estudios objetivos son relevantes, ya que arrojan estadísticas que permiten abordar recomendaciones en cuanto a la actividad física, en este documento se elaboró una investigación de tipo cualitativo por medio de la revisión documental del concepto de actividad física, sus prácticas y su relación con calidad de vida, que abordan diferentes autores. Para ello se elige la base de datos PubMed por su énfasis en las publicaciones de salud; se seleccionan artículos publicados del 2004 y 2014, que estudien el concepto de actividad física, sus prácticas y relaciones con calidad de vida, para finalmente hacer un análisis desde los modelos de determinación y determinantes sociales. De esta forma se analiza la posición de los autores con respecto al concepto, sus prácticas y las relaciones que puede llegar a surgir con la calidad de vida. En esta investigación se obtuvo como resultados tendencias biológicas, psicológicas, sociales y culturales, en los cuales los autores dejan clara la posición médica ya que en la mayoría de investigaciones centran sus relaciones en la funcionalidad, y es a través de la visión terapéutica donde buscan el bienestar, la satisfacción de los pacientes que padecen cualquier enfermedad. Además, aparecen categorías emergentes como: cuerpo como medio de publicidad, cibernética que avanza vertiginosamente y el papel del poder en la actividad física que pueden ser contempladas para otros estudios.

Ketamina para el tratamiento de la hiperalgesia causada por remifentanil en cirugía: revisión sistemática de literatura

La hiperalgesia secundaria a la administración de remifentanil se ha documentado tanto en estudios animales como en estudios experimentales en humanos y ha aumentado su incidencia dado su uso cada vez más frecuente para el mantenimiento durante diferentes procedimientos anestésicos, anestesia general balanceada, anestesia total intravenosa y sedaciones. La hiperalgesia secundaria al uso de remifentanil es un proceso pro-nociceptivo relacionado pero que difiere de la tolerancia aguda, en el que los neurotransmisores excitatorios de N- metil D aspartato (NMDA) juegan un rol central. Por tanto la ketamina se ha utilizado en diferentes dosis para la prevención de dicha hiperalgesia sin que se haya establecido su efectividad para la prevención y tratamiento de esta condición. Se encontraron 8 estudios publicados en los últimos 10 años que proponen a la ketamina como una estrategia útil y efectiva el tratamiento de la hiperalgesia inducida por el uso de remifentanil. Los resultados demuestran que la ketamina es un tratamiento costo efectivo para el tratamiento de la hiperalgesia en diferentes poblaciones sometidas a diversos procedimientos quirúrgicos y anestésicos que incluyan la administración de remifentanil tanto en la inducción como en el mantenimiento anestésico sin generar efectos secundarios adicionales, así como que logra disminuir el consumo de opioides y la EVA en el posoperatorio.

Uso de estimulación eléctrica medular en el manejo de síndrome doloroso regional complejo: revisión sistemática

La estimulación eléctrica medular (EEM), es una técnica mínimamente invasiva, segura, con pocos efectos secundarios y resultados favorables en patologías crónicas asociadas a dolor severo de difícil manejo, tal como es el caso del Síndrome Doloroso Regional Complejo (SDRC). La evidencia actual señala beneficios en esta patología particular, motivo por el cuál es de interés hacer una revisión actualizada sobre la EEM en SDRC.