Microbial contribution to biofuels production

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Química e Bioquímica

Evolution of Diplodocid Sauropod dinosaurs with emphasis on specimens from Howe Ranch, Wyoming (USA)

Diplodocidae are among the best known sauropod dinosaurs. Several species were described in the late 1800s or early 1900s. Since then, numerous additional specimens were recovered in the USA, Tanzania, Portugal, as well as possibly Spain, England, and Asia. To date, the clade includes about 12 to 15 different species, some of them with questionable taxonomic status (e.g. ‘Diplodocus’ hayi or Dyslocosaurus polyonychius). However, intrageneric relationships of the multi-species, iconic genera Apatosaurus and Diplodocus are still poorly known. The way to resolve this issue is a specimen-based phylogenetic analysis, which was done for Apatosaurus, but is here performed for the first time for the entire clade of Diplodocidae. New material from different localities and stratigraphic levels on the Howe Ranch (Shell,Wyoming, USA) sheds additional light on the evolution of Diplodocidae. Three new specimens are described herein, considerably increasing our knowledge of the anatomy of the group. The new specimens (SMA 0004, SMA 0011, and SMA 0087) represent two, to possibly three new diplodocid species. They preserve material from all parts of the skeleton, including two nearly complete skulls, as well as fairly complete manus and pedes, material which is generally rare in diplodocids. Thereby, they considerably increase anatomical overlap between the sometimes fragmentary holotype specimens of the earlier described diplodocid species, allowing for significant results in a specimenbased phylogenetic analysis. Furthermore, clavicles and interclavicles are identified, the latter for the first time in dinosaurs. Their presence seems restricted to early sauropods, flagellicaudatans, and early Macronaria, and might thus be a retained plesiomorphy, with the loss of these bones being synapomorphic for Titanosauriformes and possibly Rebbachisauridae. The new material allows to test previous hypotheses of diplodocid phylogeny. In order to do so, any type specimen previously proposed to belong to Diplodocidae was included in the study, as are relatively complete referred specimens, in order to increase the degree of overlapping material. For specimens subsequently suggested to be non-diplodocid sauropods, their hypothesized sister taxa were included as outgroups. The current phylogenetic analysis thus includes 76 operational taxonomic units, 45 of which belong to Diplodocidae. The specimens were scored for 477 morphological characters, representing one of the most extensive phylogenetic analyses done within sauropod dinosaurs. The resulting cladogram recovers the classical arrangement of diplodocid relationships. Basing on a newly developed numerical approach to reduce subjectivity in the decision of specific or generic separation, species that have historically been included into well-known genera like Apatosaurus or Diplodocus, were detected to be actually generically different. Thereby, the famous genus Brontosaurus is resuscitated, and evidence further suggests that also Elosaurus parvus (previously referred to Apatosaurus) or ‘Diplodocus’ hayi represent unique genera. The study increases our knowledge about individual variation, and helps to decide how to score multi-species genera. Such a specimen-based phylogenetic analysis thus proves a valuable tool to validate historic species in sauropods, and in paleontology as a whole.

Double-walled PLLA/PLGA particles for the sustained release of Meloxicam: preparation, characterisation and contolled release studies

There were two main objectives in this thesis investigation, first, the production, characterisation, in vitro degradation and release studies of double walled microspheres for drug release control. The second one, and the most challenging, was the production of double walled nanospheres, also for drug control delivery. The spheres were produced using two polymers, the Poly(L-lactide)Acid, PLLA, and the Poly(L-lactide-co-glycolic)Acid, PLGA.Afterwards, a model drug, Meloxicam, which is an antiinflammatory drug, was encapsulated into the particles. Micro and nanospheres were produced by the solvent extraction/evaporation method, where perfect spherical particles were obtained. By varying the polymers PLLA/PLGA mass ratio, different core and shell composition, as well as several shell and core thickness were observed. In the particles with a PLLA/PLGA mass ratio 1:1, the shell is composed by PLLA and the core by PLGA. It was also verified that the Meloxicam has a tendency to be distributed in the PLGA layer. Micro and nanoparticles were characterised in morphology, size, polymer cristalinity properties and drug distribution. Particles degradation studies was performed, where the particles in a PVA solution of pH 7,4 where placed in an incubator, during approximately 40 days, at 120rpm, and 37ºC, simulating, as much as possible, the human body environment. From these studies, the conclusion was that particles containing a PLGA shell and a PLLA core degrade more rapidly, due to the fact that PLLA is more hydrophobic than the PLGA. Concerning the drug release controlled results, done also for 40 and 50 days, they showed that the microspheres containing a shell of PLLA release more slowly than when the shell is composed of PLGA. This result was predictable, since the drug is solubilised in the PLGA polymer and so, in that case, the PLLA shell works like a barrier between the drug and the outer medium. Another positive aspect presented by this study is the lower initial burst effect, obtained when using double walled particles, which is one of the advantages of the same. In a second part of this investigation, the production of the nanospheres was the main goal, since it was not yet accomplished by other authors or investigators. After several studies, referring to the speed, time and type of agitation, as well as, the concentration and volume of the first aqueous solution of poly-vinyl-alcohol (PVA) during the process of solvent extraction/evaporation it was possible to obtain double walled nanospheres.(...)

SDAR: a package for plotting and analyzing stratigraphy data in R

Stratigraphic Columns (SC) are the most useful and common ways to represent the eld descriptions (e.g., grain size, thickness of rock packages, and fossil and lithological components) of rock sequences and well logs. In these representations the width of SC vary according to the grain size (i.e., the wider the strata, the coarser the rocks (Miall 1990; Tucker 2011)), and the thickness of each layer is represented at the vertical axis of the diagram. Typically these representations are drawn 'manually' using vector graphic editors (e.g., Adobe Illustrator®, CorelDRAW®, Inskape). Nowadays there are various software which automatically plot SCs, but there are not versatile open-source tools and it is very di cult to both store and analyse stratigraphic information. This document presents Stratigraphic Data Analysis in R (SDAR), an analytical package1 designed for both plotting and facilitate the analysis of Stratigraphic Data in R (R Core Team 2014). SDAR, uses simple stratigraphic data and takes advantage of the exible plotting tools available in R to produce detailed SCs. The main bene ts of SDAR are: (i) used to generate accurate and complete SC plot including multiple features (e.g., sedimentary structures, samples, fossil content, color, structural data, contacts between beds), (ii) developed in a free software environment for statistical computing and graphics, (iii) run on a wide variety of platforms (i.e., UNIX, Windows, and MacOS), (iv) both plotting and analysing functions can be executed directly on R's command-line interface (CLI), consequently this feature enables users to integrate SDAR's functions with several others add-on packages available for R from The Comprehensive R Archive Network (CRAN).

Perfil de internamentos por Depressão Major no SNS português nos anos de 2008 e 2013 : variação em período de crise económica

RESUMO - O início da crise económica global colocou Portugal num contexto de restrição orçamental que gerou repercussões em várias áreas, especificamente na saúde mental das pessoas, evidenciadas a partir de 2009. O objetivo deste trabalho foi analisar o impacto da crise económica no perfil de internamentos por Depressão Major na população em idade ativa nos hospitais do SNS em Portugal Continental. Tratou-se de um estudo epidemiológico, observacional, descritivo e transversal. Foi efetuada uma análise individual, concretizada através da análise dos episódios de internamento; e ecológica, ao nível de distritos; nos anos de 2008 e 2013. Foram analisados dados relativos aos episódios de internamento, à população em idade ativa e às camas de internamento de psiquiatria. Os resultados permitem afirmar que os distritos com menores índices de urbanização e de densidade populacional apresentaram taxas de internamento por Depressão Major, na população em idade ativa, mais elevadas, e os seus habitantes apresentaram um risco de internamento superior, em ambos os períodos. Observou-se um aumento da taxa de internamentos e do risco de internamento por Depressão Major, na maioria dos distritos, no período de crise económica. Adicionalmente, verificou-se que a taxa de internamentos foi influenciada positivamente pelo número de camas disponíveis e ocorreu um aumento do número de internamentos por Depressão Major por cama de internamento disponível, no período de crise económica. Este estudo, de carater exploratório e com limitações identificadas, permitiu observar a variação geográfica e temporal do internamento por Depressão Major fomentando a necessidade de investigação futura neste âmbito.

Análise de verificações indirectas do EC2 para a deformação de lajes e vigas

O presente trabalho tem como objetivo avaliar os limites de esbelteza preconizados nos regulamentos e normas utilizados em Portugal relativamente ao estado limite de deformação. Serão comparados diretamente para os mesmos vãos, os conceitos de verificação indireta de deformação do Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-esforçado (REBAP) e do Eurocódigo 2: Parte 1–1 (EC2-1-1), para lajes e vigas. Inicialmente será efetuado um estudo académico paramétrico, onde são avaliadas as flechas verticais em serviço para diferentes vãos, condições de apoio e geometria em planta. São comparados inicialmente os valores das flechas para análises lineares, usando as tabelas de Bares e modelos de elementos finitos com o software comercial SAP2000, de maneira a validar o modelo. De seguida são aplicados os métodos simplificativos de cálculo de flechas a longo prazo usando os ábacos do Comité Euro-International du Béton (CEB). Estes valores são depois comparados com as análises fisicamente não lineares em estado fendilhado a longo prazo com o SAP2000. O objetivo principal é portanto estabelecer comparações entre os dois métodos de análise pretendendo-se mostrar que a modelação com elementos finitos conduz a valores de deformações inferiores ao cálculo analítico permitindo uma maior economia no dimensionamento de elementos estruturais. Para finalizar é apresentado um manual de utilizador com o intuito de auxiliar o processo de modelação de elementos estruturais com elementos finitos não lineares utilizando o programa referido.

Successful prevention of the transmission of vancomycin-resistant enterococci in a Brazilian public teaching hospital

INTRODUCTION: Vancomycin-resistant enterococci (VRE) can colonize or cause infections in high-risk patients and contaminate the environment. Our objective was to describe theepidemiological investigation of an outbreak of VRE, the interventions made, and their impact on its control. METHODS: We conducted a retrospective, descriptive, non-comparative study by reviewing the charts of patients with a VRE-positive culture in the University Hospital of Campinas State University, comprising 380 beds, 40 of which were in intensive care units (ICUs), who were admitted from February 2008-January 2009. Interventions were divided into educational activity, reviewing the workflow processes, engineering measures, and administrative procedures. RESULTS: There were 150 patients, 139 (92.7%) colonized and 11 (7.3%) infected. Seventy-three percent were cared for in non-ICUs (p = 0.028). Infection was more frequent in patients with a central-line (p = 0.043), mechanical ventilation (p = 0.013), urinary catheter (p = 0.049), or surgical drain (p = 0.049). Vancomycin, metronidazole, ciprofloxacin, and third-generation cephalosporin were previously used by 47 (31.3%), 31 (20.7%), 24 (16%), and 24 (16%) patients, respectively. Death was more frequent in infected (73%) than in colonized (17%) patients (p < 0.001). After the interventions, the attack rate fell from 1.49 to 0.33 (p < 0.001). CONCLUSIONS: Classical risk factors for VRE colonization or infection, e.g., being cared for in an ICU and previous use of vancomycin, were not found in this study. The conjunction of an educational program, strict adhesion to contact precautions, and reinforcement of environmental cleaning were able to prevent the dissemination of VRE.

Assessing the community needs of mental health residential care service users in Republic of Moldova

RESUMO: Background: Problemas de saúde mental são um grande problema clínico e social na República da Moldávia, representando uma quota significante de deficiência, sendo classificada no top cinco das dez linhas na hierarquia das condições. A taxa de incidência tem sido crescente na República da Moldávia, atingindo cerca de 15.000 por ano (14,655 em 2011), ou seja, 411,4 por 100 mil habitantes, e uma taxa de prevalência de 97.525 pessoas em 2011, ou seja, 2,737.9 por 100 mil habitantes. Sistema de atendimento psiquiátrico fornece serviços de saúde mental escassos a nível da comunidade, visando principalmente terapia hospitalar, centralizada, através de uma rede de três hospitais psiquiátricos, com 1.860 camas e 4 sanatórios psico- neurológicos com 1890 camas, assim alimentando-se a estigmatização do paciente. Objetivos: O objetivo deste estudo foi a avaliação das necessidades individuais dos beneficiários e do seu nível de autonomia dentro de cuidados residenciais, para o planeamento de reformas de saúde mental e desinstitucionalização na República da Moldávia. Este estudo foi encomendado pelo Ministério do Trabalho, Proteção Social e da Família e pelo Ministério da Saúde, com o apoio da Organização Mundial da Saúde, para determinar o cumprimento eficaz do artigo 19 da Convenção da ONU. O estudo tem os seguintes objetivos: Avaliar o nível de autonomia dos residentes nos hospitais psiquiátricos e sanatórios psico-neurológico, usando uma amostra representativa de 10 por ce nto do número total de pacientes/residentes e comparação cruzada; Para avaliar quatro sanatórios psico-neurológicos para adultos e três hospitais psiquiátricos; Para desenvolver recomendações para o planeamento da desinstitucionalização das pessoas com problemas de saúde mental e colocação na comunidade com base nos resultados do estudo. Metodologia e resultados: O estudo fez uso de duas ferramentas globais: questionário para a avaliação individual dos residentes do estabelecimento de saúde mental, e questionário de avaliação institucional. Todos os entrevistados foram divididos em quatro categorias conforme com o grau de dependência e preparação de viver de forma independente na comunidade. Apenas 1,2% dos entrevistados de PNHB eram totalmente dependentes de terceiros ou serviços especializados, tornando-se a categoria 4, que necessitam de cuidados e apoio contínuo. No PH esta categoria de pessoas é ausente. Conclusões: A condição dos entrevistados foi pior em PNBH que em PH. No entanto, ainda, aqueles que estão prontos para ser desinstitucionalizados correspondem com a maior parte dos entrevistados. Todos os hospitais tinham o consentimento do utente para admissão e tratamento, enquanto não houve consentimento qualquer em PNBH. É bastante óbvio que tanto os hospitais como também a sistema de assistência residencial não atingem a sua finalidade, o que significa que a maioria dos utentes pode ser desinstitucionalizados, sem qualquer terapia de suporte.------------------ABSTRACT: Background: Mental health problems are a major clinical and social issue in the Republic of Moldova,accounting for a significant share of disability and ranking in top five of the ten lines in the hierarchy of conditions. The incidence rate has been growing in the Republic of Moldova to reach approximately 15 thousand a year (14,655 in 2011), i.e. 411.4 per 100 thousand population, and a prevalence rate of 97,525 thousand people in 2011, i.e. 2,737.9 per 100 thousand population. Psychiatric care system provides for scanty mental health services at community level, aiming mainly at centralized hospital-based therapy through a network of three psychiatric hospitals tallying up 1,860 beds and 4 psycho-neurological boarding houses with 1,890 beds, thus fuelling up patient stigmatization. Objectives: The purpose of this study was to assess the individual needs of beneficiaries and their level of autonomy within residential care for the planning of mental health system reforms and deinstitutionalization in the Republic of Moldova. This study was commissioned by the Ministry of Labour, Social Protection and Family and by the Ministry of Health, with the World Health Organization support, to provide for effective enforcement of article 19 of the UN CRPD. The study pursued the following goals: To evaluate the level of autonomy of the psychiatric hospital and psycho-neurological boarding house residents by using a representative sample of 10 per cent of the total number of patients / residents and cross-comparison; To evaluate four psycho-neurological boarding houses for adults and three psychiatric hospitals; To develop recommendations for planning the deinstitutionalization of people with mental health problems and community placement based on the study findings.Methodology and results: The study made use of two global tools: questionnaire for individual assessment of mental health facility residents, and institutional assessment questionnaire. All interviewees were divided into four categories by one’s degree of dependence and readiness to live independently in the community. Only 1.2% of respondents from PNHB were fully dependent on a third party or specialized services, making up category 4, requiring continuous care and support. In PH this category of people is absent.Conclusions: The condition of respondents was worse in PNBH than in PH. However, yet, those ready to be deinstitutionalized accounted for most of respondents there. All hospitals had the resident’s consent to admission and treatment, whereas there was no consent in PNBH whatsoever. It is quite obvious that both the hospitals and residential care system do not achieve their intended purpose, meaning that the majority of residents may be deinstitutionalized without any support therapy.

Impact of an intervention in the use of sequential antibiotic therapy in a Brazilian university hospital

INTRODUCTION: Sequential antibiotic therapy (SAT) is safe and economical. However, the unnecessary use of intravenous (IV) administration usually occurs. The objective of this work was to get to know the effectiveness of an intervention to implement the SAT in a teaching hospital in Brazil. METHODS: This was a prospective and interventional study, historically controlled, and was conducted in the Hospital de Clínicas, Universidade Federal de Uberlândia, State of Minas Gerais, Brazil, a high complexity teaching hospital having 503 beds. In each of the periods, from 04/04/05 to 07/20/05 (pre-intervention) and from 09/24/07 to 12/20/07 (intervention), 117 patients were evaluated. After the pre-intervention period, guidelines were developed which were implemented during the intervention period along with educational measures and a reminder system added to the patients' prescription. RESULTS: In the pre-intervention and intervention periods, the IV antibiotics were used as treatment for a average time of 14.8 and 11.8 days, respectively. Ceftriaxone was the antibiotic most prescribed in both periods (23.4% and 21.6% respectively). Starting from the first prescription of antibiotics, the average length of hospitalization time was 21.8 and 17.5 days, respectively. The SAT occurred only in 4 and 5 courses of treatment, respectively, and 12.8% and 18.8% of the patients died in the respective periods. CONCLUSIONS: Under the presented conditions, the evaluated intervention strategy is ineffective in promoting the exchange of the antibiotic administration from IV to oral treatment (SAT).

Evolution of Teeth and Quadrate in Non-avian Theropoda (Dinosauria: Saurischia), with the Description of Torvosaurus Remains from Portugal

Theropods form a highly successful and morphologically diversified group of dinosaurs that gave rise to birds. They include most, if not all, carnivorous dinosaurs, yet many theropod clades were secondarily adapted to piscivory, omnivory and herbivory, and theropods show a large array of skull and dentition morphologies. This work aims to investigate aspects of the evolution of theropod dinosaurs by analyzing in detail both the anatomy and ontogeny of teeth and quadrates in non-avian theropods, and by studying embryonic and adult material of a new species of theropod. A standardized list of terms and notations for each anatomical entity of the tooth, quadrate, and maxilla is here proposed with the goal of facilitating descriptions of these important cranial and dental elements. The distribution of thirty dental characters among 113 theropod taxa is investigated, and a list of diagnostic dental characters is proposed. As an example, four isolated theropod teeth from the Lourinhã Formation (Kimmeridgian‒Tithonian) of Portugal are described and identified based on a cladistic analysis performed on a data matrix of 141 dentition-based characters coded in 60 taxa. Two shed teeth are referred to an abelisaurid, providing the first record of Abelisauridae in the Jurassic of Laurasia and the one of the oldest records of this clade in the world, suggesting a possible radiation of Abelisauridae in Europe well before the Upper Cretaceous. The consensus tree resulting from this phylogenetic analysis, the most extensive on theropod teeth, indicates that theropod teeth provide reliable data for identification at approximately family level, and this method will help identifying theropod teeth with more confidence. A detailed description of the dentition of Megalosauridae is also provided, and a discriminant analysis performed on a dataset of numerical data collected on the teeth of 62 theropod taxa reveals that megalosaurid teeth are hardly distinguishable from other theropod clades with ziphodont dentition. This study highlights the importance of detailing anatomical descriptions and providing additional morphometric data on teeth with the purpose of helping to identify isolated theropod teeth. In order to evaluate the phylogenetic potential and investigate the evolutionary transformations of the quadrate, a phylogenetic morphometric analysis as well as a cladistic analysis using 98 discrete quadrate related characters were conducted. The quadrate morphology by its own provides a wealth of data with strong phylogenetic signal, and the phylogenetic morphometric analysis reveals two main morphotypes of the mandibular articulation of the quadrate linked to function. As an example, six isolated quadrates from the Kem Kem beds (Cenomanian) of Morocco are determined to be from juvenile and adult individuals of Spinosaurinae based on phylogenetic, morphometric, and phylogenetic morphometric analyses. Morphofunctional analysis of the spinosaurid mandibular articulation has shown that the posterior parts of the two mandibular rami displaced laterally when the jaw was depressed due to a mediolaterally oriented intercondylar sulcus of the quadrate. Such lateral movement of the mandibular ramus was possible due to a movable mandibular symphysis in spinosaurids, allowing the pharynx to be widened. A new species of theropod from the Lourinhã Formation of Portugal, Torvosaurus gurneyi, is erected based on a right maxilla and an incomplete caudal centrum. This taxon supports the mechanism of vicariance that occurred in the Iberian Meseta during the Late Jurassic when the proto-Atlantic was already well formed. A theropod clutch containing several crushed eggs and embryonic material is also assigned to this new species of Torvosaurus. Investigation on the maxilla ontogeny in basal tetanurans reveals that crown denticles, elongation of the anterior ramus, and fusion of interdental plates appear at a posthatchling stage. On the other hand, maxillary pneumaticity is already present at an embryonic stage in non-avian theropods.

Avaliação económica em transplantação renal : abordagem estratégica do processo de doação e análise de custo-utilidade do programa de transplantação renal versus hemodiálise

SUMÁRIO - O desafio atual da Saúde Pública é assegurar a sustentabilidade financeira do sistema de saúde. Em ambiente de recursos escassos, as análises económicas aplicadas à prestação dos cuidados de saúde são um contributo para a tomada de decisão que visa a maximização do bem-estar social sujeita a restrição orçamental. Portugal é um país com 10,6 milhões de habitantes (2011) com uma incidência e prevalência elevadas de doença renal crónica estadio 5 (DRC5), respetivamente, 234 doentes por milhão de habitantes (pmh) e 1.600 doentes/pmh. O crescimento de doenças associadas às causas de DRC, nomeadamente, diabetes Mellitus e hipertensão arterial, antecipam uma tendência para o aumento do número de doentes. Em 2011, dos 17.553 doentes em tratamento substitutivo renal, 59% encontrava-se em programa de hemodiálise (Hd) em centros de diálise extra-hospitalares, 37% viviam com um enxerto renal funcionante e 4% estavam em diálise peritoneal (SPN, 2011). A lista ativa para transplante (Tx) renal registava 2.500 doentes (SPN 2009). O Tx renal é a melhor modalidade terapêutica pela melhoria da sobrevida, qualidade de vida e relação custo-efetividade, mas a elegibilidade para Tx e a oferta de órgãos condicionam esta opção. Esta investigação desenvolveu-se em duas vertentes: i) determinar o rácio custo-utilidade incremental do Tx renal comparado com a Hd; ii) avaliar a capacidade máxima de dadores de cadáver em Portugal, as características e as causas de morte dos dadores potenciais a nível nacional, por hospital e por Gabinete Coordenador de Colheita e Transplantação (GCCT), e analisar o desempenho da rede de colheita de órgãos para Tx. Realizou-se um estudo observacional/não interventivo, prospetivo e analítico que incidiu sobre uma coorte de doentes em Hd que foi submetida a Tx renal. O tempo de seguimento mínimo foi de um ano e máximo de três anos. No início do estudo, colheram-se dados sociodemográficos e clínicos em 386 doentes em Hd, elegíveis para Tx renal. A qualidade de vida relacionada com a saúde (QVRS) foi avaliada nos doentes em Hd (tempo 0) e nos transplantados, aos três, seis, 12 meses, e depois, anualmente. Incluíram-se os doentes que por falência do enxerto renal transitaram para Hd. Na sua medição, utilizou-se um instrumento baseado em preferências da população, o EuroQol-5D, que permite o posterior cálculo dos QALY. Num grupo de 82 doentes, a QVRS em Hd foi avaliada em dois tempos de resposta o que permitiu a análise da sua evolução. Realizou-se uma análise custo-utilidade do Tx renal comparado com a Hd na perspetiva da sociedade. Identificaram-se os custos diretos, médicos e não médicos, e as alterações de produtividade em Hd e Tx renal. Incluíram-se os custos da colheita de órgãos, seleção dos candidatos a Tx renal e follow-up dos dadores vivos. Cada doente transplantado foi utilizado como controle de si próprio em diálise. Avaliou-se o custo médio anual em programa de Hd crónica relativo ao ano anterior à Tx renal. Os custos do Tx foram avaliados prospetivamente. Considerou-se como horizonte temporal o ciclo de vida nas duas modalidades. Usaram-se taxas de atualização de 0%, 3% e 5% na atualização dos custos e QALY e efetuaram-se análises de sensibilidade one way. Entre 2008 e 2010, 65 doentes foram submetidos a Tx renal. Registaram-se, prospetivamente, os resultados em saúde incluíndo os internamentos e os efeitos adversos da imunossupressão, e o consumo dos recursos em saúde. Utilizaram-se modelos de medidas repetidas na avaliação da evolução da QVRS e modelos de regressão múltipla na análise da associação da QVRS e dos custos do transplante com as características basais dos doentes e os eventos clínicos. Comparativamente à Hd, observou-se melhoria da utilidade ao 3º mês de Tx e a qualidade de vida aferida pela escala EQ-VAS melhorou em todos os tempos de observação após o Tx renal. O custo médio da Hd foi de 32.567,57€, considerado uniforme ao longo do tempo. O custo médio do Tx renal foi de 60.210,09€ no 1º ano e 12.956,77€ nos anos seguintes. O rácio custo-utilidade do Tx renal vs Hd crónica foi de 2.004,75€/QALY. A partir de uma sobrevivência do enxerto de dois anos e cinco meses, o Tx associou-se a poupança dos custos. Utilizaram-se os dados nacionais dos Grupos de Diagnóstico Homogéneos e realizou-se um estudo retrospectivo que abrangeu as mortes ocorridas em 34 hospitais com colheita de órgãos, em 2006. Considerou-se como dador potencial o indivíduo com idade entre 1-70 anos cuja morte ocorrera a nível hospitalar, e que apresentasse critérios de adequação à doação de rim. Analisou-se a associação dos dadores potenciais com características populacionais e hospitalares. O desempenho das organizações de colheita de órgãos foi avaliado pela taxa de conversão (rácio entre os dadores potenciais e efetivos) e pelo número de dadores potenciais por milhão de habitantes a nível nacional, regional e por Gabinete Coordenador de Colheita e Transplantação (GCCT). Identificaram-se 3.838 dadores potenciais dos quais 608 apresentaram códigos da Classificação Internacional de Doenças, 9.ª Revisão, Modificações Clínicas (CID- 9-MC) que, com maior frequência, evoluem para a morte cerebral. O modelo logit para dados agrupados identificou a idade, o rácio da lotação em Unidades de Cuidados Intensivos e lotação de agudos, existência de GCCT e de Unidade de Transplantação, e mortalidade por acidente de trabalho como fatores preditivos da conversão dum dador potencial em efetivo e através das estimativas do modelo logit quantificou-se a probabilidade dessa conversão. A doação de órgãos deve ser assumida como uma prioridade e as autoridades em saúde devem assegurar o financiamento dos hospitais com programas de doação, evitando o desperdício de órgãos para transplantação, enquanto um bem público e escasso. A colheita de órgãos deve ser considerada uma opção estratégica da atividade hospitalar orientada para a organização e planeamento de serviços que maximizem a conversão de dadores potenciais em efetivos incluindo esse critério como medida de qualidade e efetividade do desempenho hospitalar. Os resultados deste estudo demonstram que: 1) o Tx renal proporciona ganhos em saúde, aumento da sobrevida e qualidade de vida, e poupança de custos; 2) em Portugal, a taxa máxima de eficácia da conversão dos dadores cadavéricos em dadores potenciais está longe de ser atingida. O investimento na rede de colheita de órgãos para Tx é essencial para assegurar a sustentabilidade financeira e promover a qualidade, eficiência e equidade dos cuidados em saúde prestados na DRC5.

EFFECT – Efficient finite element code

The theme of this dissertation is the finite element method applied to mechanical structures. A new finite element program is developed that, besides executing different types of structural analysis, also allows the calculation of the derivatives of structural performances using the continuum method of design sensitivities analysis, with the purpose of allowing, in combination with the mathematical programming algorithms found in the commercial software MATLAB, to solve structural optimization problems. The program is called EFFECT – Efficient Finite Element Code. The object-oriented programming paradigm and specifically the C ++ programming language are used for program development. The main objective of this dissertation is to design EFFECT so that it can constitute, in this stage of development, the foundation for a program with analysis capacities similar to other open source finite element programs. In this first stage, 6 elements are implemented for linear analysis: 2-dimensional truss (Truss2D), 3-dimensional truss (Truss3D), 2-dimensional beam (Beam2D), 3-dimensional beam (Beam3D), triangular shell element (Shell3Node) and quadrilateral shell element (Shell4Node). The shell elements combine two distinct elements, one for simulating the membrane behavior and the other to simulate the plate bending behavior. The non-linear analysis capability is also developed, combining the corotational formulation with the Newton-Raphson iterative method, but at this stage is only avaiable to solve problems modeled with Beam2D elements subject to large displacements and rotations, called nonlinear geometric problems. The design sensitivity analysis capability is implemented in two elements, Truss2D and Beam2D, where are included the procedures and the analytic expressions for calculating derivatives of displacements, stress and volume performances with respect to 5 different design variables types. Finally, a set of test examples were created to validate the accuracy and consistency of the result obtained from EFFECT, by comparing them with results published in the literature or obtained with the ANSYS commercial finite element code.

Development and application of NMR techniques to study water-in-CO2 microemulsions

Self-assembly is a phenomenon that occurs frequently throughout the universe. In this work, two self-assembling systems were studied: the formation of reverse micelles in isooctane and in supercritical CO2 (scCO2), and the formation of gels in organic solvents. The goal was the physicochemical study of these systems and the development of an NMR methodology to study them. In this work, AOT was used as a model molecule both to comprehensively study a widely researched system water/AOT/isooctane at different water concentrations and to assess its aggregation in supercritical carbon dioxide at different pressures. In order to do so an NMR methodology was devised, in which it was possible to accurately determine hydrodynamic radius of the micelle (in agreement with DLS measurements) using diffusion ordered spectroscopy (DOSY), the micellar stability and its dynamics. This was mostly assessed by 1H NMR relaxation studies, which allowed to determine correlation times and size of correlating water molecules, which are in agreement with the size of the shell that interacts with the micellar layer. The encapsulation of differently-sized carbohydrates was also studied and allowed to understand the dynamics and stability of the aggregates in such conditions. A W/CO2 microemulsion was prepared using AOT and water in scCO2, with ethanol as cosurfactant. The behaviour of the components of the system at different pressures was assessed and it is likely that above 130 bar reverse microemulsions were achieved. The homogeneity of the system was also determined by NMR. The formation of the gel network by two small molecular organogelators in toluene-d8 was studied by DOSY. A methodology using One-shot DOSY to perform the spectra was designed and applied with success. This yielded an understanding about the role of the solvent and gelator in the aggregation process, as an estimation of the time of gelation.

Structural connectivity based on diffusion Kurtosis imaging

Structural connectivity models based on Diffusion Tensor Imaging (DTI) are strongly affected by the technique’s inability to resolve crossing fibres, either intra- or inter-hemispherical connections. Several models have been proposed to address this issue, including an algorithm aiming to resolve crossing fibres which is based on Diffusion Kurtosis Imaging (DKI). This technique is clinically feasible, even when multi-band acquisitions are not available, and compatible with multi-shell acquisition schemes. DKI is an extension of DTI enabling the estimation of diffusion tensor and diffusion kurtosis metrics. In this study we compare the performance of DKI and DTI in performing structural brain connectivity. Six healthy subjects were recruited, aged between 25 and 35 (three females). The MRI experiments were performed using a 3T Siemens Trio with a 32-channel head coil. The scans included a T1-weighted sequence (1mm3), and a DWI with b-values 0, 1000 and 2000 s:mm

Princípios de terapêutica antibiótica na doença crítica

RESUMO: A infeção é frequente durante a doença crítica, quer como causa da doença crítica quer como complicação da sua evolução. Paradoxalmente, os avanços da medicina moderna aumentaram eles próprios o risco de infeção, ao permitir a sobrevida até idades avançadas, ao criar um novo grupo de doentes imunodeprimidos, nomeadamente doentes tratados com fármacos que interferem com as suas defesas naturais (corticóides, citostáticos), ao aumentar o tempo de vida de hospedeiros com comorbilidades debilitantes. Os antibióticos são um dos elos essenciais no tratamento da infeção. Contudo o seu uso também promove a seleção e crescimento de bactérias resistentes. Para além disso as doses convencionais de antibióticos foram selecionadas numa altura em que a resistência era um fenómeno raro e podem não ser atualmente as mais adequadas. Existe hoje muita evidência acumulada que os doentes críticos sofrem alterações da sua farmacocinética (PK) que podem facilitar a ocorrência de falência terapêutica ou de toxicidade tanto por sub como por sobredosagem de antibióticos. Essas alterações são complexas e difíceis de estudar. Finalmente, também a farmacodinâmica (PD) dos antibióticos pode estar alterada nesta população, podendo haver necessidade de ajustar os alvos terapêuticos de forma individual. O objetivo deste trabalho foi investigar a relação entre a terapêutica antibiótica, as suas características PK e PD, a carga bacteriana e o prognóstico dos doentes críticos. O plano de investigação incluiu: 1. Dados da epidemiologia portuguesa de doentes críticos com infeção; 2. Avaliação da relação entre a carga bacteriana, o tempo até ao início do tratamento antibiótico e o prognóstico dos doentes críticos; 3. Avaliação da evolução da PK durante o tratamento da infeção; 4. Um estudo multicêntrico para avaliação da eficácia da terapêutica com um β- lactâmico doseado de acordo com a relação PK/PD. Na introdução é descrita a importância dos antibióticos, a sua origem e o problema crescente das resistências bacterianas relacionadas com o seu emprego e abuso. É salientada a importância de racionalizar a posologia, de acordo com os conceitos de PK e de PD. No Capítulo 1 são apresentados dados de epidemiologia portuguesa de infeção em doentes críticos, sobretudo retirados de dois estudos prospetivos, observacionais, os quais incluíram mais de 50% da capacidade de internamento em cuidados intensivos existente em Portugal. No Capítulo 2 são descritos os conceitos de PK e as suas alterações nos doentes críticos. De seguida são revistos os conceitos de PD de antibióticos e a sua aplicação a esta população, em particular durante as infeções graves (Capítulo 3). Nos capítulos seguintes são aprofundadas estas alterações da PK nos doentes críticos e as suas causas, de forma a destacar a importância da monitorização da concentração dos antibióticos. São apresentados os dados duma revisão sistemática de PK de antibóticos nesta população (Capítulo 4), pormenorizadas as alterações da PD que comprometem a eficácia da terapêutica antibiótica, facilitam o desenvolvimento de resistências e podem levar a falência terapêutica (Capítulo 5). Consequentemente a compreensão global destas alterações, da sua relevância clínica e a revisão da evidência disponível facilitou o desenvolvimento do próprio plano global de investigação (Capítulos 6 e 7). No Capítulo 6.1 são descritos os antibióticos tempo-dependente e a importância de aumentar o seu tempo de perfusão. Foi desenhado um estudo multicêntrico para comparar a eficácia e segurança da perfusão contínua da piperacilina tazobactam (um antibiótico β-lactâmico associado a um inibidor de β-lactamases) com a mesma dose do antibiótico, administrado em dose convencional, intermitente. A importância de dosear corretamente os antibióticos concentração-dependente foi também avaliada num estudo a primeira dose dos aminoglicosídeos (Capítulo 6.2). Outras estratégias para melhorar os resultados assistenciais dos doentes infetados são abordadas no Capítulo 7, em particular a importância da terapêutica antibiótica precoce, a avaliação da carga bacteriana e a compreensão da variação da PK ao longo do tratamento da infeção. Foi desenvolvido um algoritmo de abordagem terapêutica que incluiu estas alterações da PK e da PD nos doentes críticos. Finalmente no Capítulo 8 são descritos mecanismos de desenvolvimento das resistências bacterianas bem como estratégias para a sua abordagem. O Capítulo final (Capítulo 9) aponta um plano para futuras áreas de trabalho. O elemento chave identificado neste trabalho de investigação é o reconhecimento da variabilidade significativa da PK dos antibióticos durante a doença crítica, a qual condiciona a sua posologia. Estas alterações estão relacionadas com a própria gravidade da doença e tendem a diminuir ao longo do seu tratamento. No entanto nem a gravidade da doença nem as características individuais as permitem prever de forma aceitável pelo que a utilização duma posologia universal, independente da situação clínica concreta, pode ser inadequada. As estratégias para melhorar os resultados assistenciais dos doentes críticos infetados devem ser baseadas na individualização da posologia antibiótica de acordo com os princípios da PK e da PD, preferencialmente apoiadas em doseamentos da sua concentração. ------------------------------------ ABSTRACT: Infection commonly occurred during critical illness, either as a cause or complicating the course of the disease. Advances in medicine had paradoxically increase the risk of infection, both by improving survival to older ages and by introducing a new group of immunosuppressed patients, those who are treated with drugs that interfere with their natural defenses (corticosteroids, cytostatics) and those who survived longer with aggressive diseases. Antibiotics are of paramount importance for treating infection. However the use of these drugs also promote the selection and growth of resistant bacteria. Furthermore conventional antibiotic doses were calculated for less severe patients during a time when resistance was rare. Nowadays there is increasing evidence that critically ill patients experiment altered pharmacokinetics (PK) that may lead to therapeutic failure and/or drug toxicity. Equally, such PK alterations are complex and challenging to investigate. Finally pharmacodynamics (PD) may also be different in this population and antibiotic targets may need to be tailored to the individual patient. The aim of this research was to investigate the relationship between antibiotic therapy, its PK and PD, bacterial burden and critically ill patients outcomes. The research plan comprised of: 1. Epidemiological portuguese data of critically ill infected patients; 2. Relationship between burden of bacteria, time until the start of antibiotics and patient outcomes; 3. Evaluation of PK during treatment of infection; 4. A multicentre study evaluating PK guided β-lactam therapy. The introductory chapter outlines the importance of antibiotics, its origins, the problem of increasing bacteria resistance, related to its use and overuse and the importance of rational drug dosing using PK and PD concepts. In Chapter 1 portuguese epidemiological data of infections in critically ill patients is presented, mostly coming from two prospective observational studies, encompassing more than 50% of critically ill beds available in Portugal. Chapter 2 describes the concepts of PK and the changes occurring in critically ill patients. This is followed by a review of the concepts of PD of antibiotics and its application to this population, especially during severe infections (Chapter 3). In the following chapter these changes in antibiotics PK in critical illness are and its causes are detailed, to outline the importance of therapeutic drug monitoring. Data on a systematic review of antibiotics PK in those patients is provided (Chapter 4). The following chapter (Chapter 5) elucidates important changes in PD, that compromises antibiotic therapy, facilitate the occurrence of resistance and may lead to therapeutic failure. Thus, an understanding of the clinical problem and available evidence facilitated the development of a comprehensive research plan (Chapter 6 and Chapter 7). Chapter 6.1 describes time-dependent antibiotics and the importance of extending its perfusion time. A multicenter study was designed to compare the continuous infusion of piperacillin tazobactam (a β-lactam antibiotic) with the same daily dose, prescribed in a conventional, intermittent dose. The importance of correct dosing of antibiotics was also assessed through a study addressing aminoglycoside (a concentration-dependent antibiotic) therapy (Chapter 6.2), focusing on its first dose. Strategies to improve severe infected patients outcomes were addressed in Chapter 7, namely the importance of early antibiotic therapy, assessing the burden of bacteria and understanding changes in antibiotic concentration during the course of infection. An algorithm to include all the described changes in both PK and PD of critically ill patients was developed. Finally in Chapter 8 mechanisms of the increasing resistance of bacteria are described and strategies to address that problem are proposed. The closing chapter (Chapter 9) lays a roadmap for future work. The key finding of this research is the significant variability of the antibiotics PK during critical illness, which makes dosing a challenging issue. These changes are related to the severity of the infection itself and improve through the course of the disease. However neither disease severity nor individual characteristics are useful to predict PK changes. Therefore, the use of a universal dose approach, regardless of the individual patient, may not be the best approach. Strategies to improve patients’ outcomes should be based on tailoring antibiotics to the individual patient, according to PK and PD principles, preferentially supported by therapeutic drug monitoring.