Statistical and econometric analysis of the treatment of HIV/AIDS

The epidemic of HIV/AIDS in the United States is constantly changing and evolving, starting from patient zero to now an estimated 650,000 to 900,000 Americans infected. The nature and course of HIV changed dramatically with the introduction of antiretrovirals. This discourse examines many different facets of HIV from the beginning where there wasn't any treatment for HIV until the present era of highly active antiretroviral therapy (HAART). By utilizing statistical analysis of clinical data, this paper examines where we were, where we are and projections as to where treatment of HIV/AIDS is headed.

Chapter Two describes the datasets that were used for the analyses. The primary database utilized was collected by myself from an outpatient HIV clinic. The data included dates from 1984 until the present. The second database was from the Multicenter AIDS Cohort Study (MACS) public dataset. The data from the MACS cover the time between 1984 and October 1992. Comparisons are made between both datasets.

Chapter Three discusses where we were. Before the first anti-HIV drugs (called antiretrovirals) were approved, there was no treatment to slow the progression of HIV. The first generation of antiretrovirals, reverse transcriptase inhibitors such as AZT (zidovudine), DDI (didanosine), DDC (zalcitabine), and D4T (stavudine) provided the first treatment for HIV. The first clinical trials showed that these antiretrovirals had a significant impact on increasing patient survival. The trials also showed that patients on these drugs had increased CD4+ T cell counts. Chapter Three examines the distributions of CD4 T cell counts. The results show that the estimated distributions of CD4 T cell counts are distinctly non-Gaussian. Thus distributional assumptions regarding CD4 T cell counts must be taken, into account when performing analyses with this marker. The results also show the estimated CD4 T cell distributions for each disease stage: asymptomatic, symptomatic and AIDS are non-Gaussian. Interestingly, the distribution of CD4 T cell counts for the asymptomatic period is significantly below that of the CD4 T cell distribution for the uninfected population suggesting that even in patients with no outward symptoms of HIV infection, there exists high levels of immunosuppression.

Chapter Four discusses where we are at present. HIV quickly grew resistant to reverse transcriptase inhibitors which were given sequentially as mono or dual therapy. As resistance grew, the positive effects of the reverse transcriptase inhibitors on CD4 T cell counts and survival dissipated. As the old era faded a new era characterized by a new class of drugs and new technology changed the way that we treat HIV-infected patients. Viral load assays were able to quantify the levels of HIV RNA in the blood. By quantifying the viral load, one now had a faster, more direct way to test antiretroviral regimen efficacy. Protease inhibitors, which attacked a different region of HIV than reverse transcriptase inhibitors, when used in combination with other antiretroviral agents were found to dramatically and significantly reduce the HIV RNA levels in the blood. Patients also experienced significant increases in CD4 T cell counts. For the first time in the epidemic, there was hope. It was hypothesized that with HAART, viral levels could be kept so low that the immune system as measured by CD4 T cell counts would be able to recover. If these viral levels could be kept low enough, it would be possible for the immune system to eradicate the virus. The hypothesis of immune reconstitution, that is bringing CD4 T cell counts up to levels seen in uninfected patients, is tested in Chapter Four. It was found that for these patients, there was not enough of a CD4 T cell increase to be consistent with the hypothesis of immune reconstitution.

In Chapter Five, the effectiveness of long-term HAART is analyzed. Survival analysis was conducted on 213 patients on long-term HAART. The primary endpoint was presence of an AIDS defining illness. A high level of clinical failure, or progression to an endpoint, was found.

Chapter Six yields insights into where we are going. New technology such as viral genotypic testing, that looks at the genetic structure of HIV and determines where mutations have occurred, has shown that HIV is capable of producing resistance mutations that confer multiple drug resistance. This section looks at resistance issues and speculates, ceterus parabis, where the state of HIV is going. This section first addresses viral genotype and the correlates of viral load and disease progression. A second analysis looks at patients who have failed their primary attempts at HAART and subsequent salvage therapy. It was found that salvage regimens, efforts to control viral replication through the administration of different combinations of antiretrovirals, were not effective in 90 percent of the population in controlling viral replication. Thus, primary attempts at therapy offer the best change of viral suppression and delay of disease progression. Documentation of transmission of drug-resistant virus suggests that the public health crisis of HIV is far from over. Drug resistant HIV can sustain the epidemic and hamper our efforts to treat HIV infection. The data presented suggest that the decrease in the morbidity and mortality due to HIV/AIDS is transient. Deaths due to HIV will increase and public health officials must prepare for this eventuality unless new treatments become available. These results also underscore the importance of the vaccine effort.

The final chapter looks at the economic issues related to HIV. The direct and indirect costs of treating HIV/AIDS are very high. For the first time in the epidemic, there exists treatment that can actually slow disease progression. The direct costs for HAART are estimated. It is estimated that the direct lifetime costs for treating each HIV infected patient with HAART is between $353,000 to $598,000 depending on how long HAART prolongs life. If one looks at the incremental cost per year of life saved it is only $101,000. This is comparable with the incremental costs per year of life saved from coronary artery bypass surgery.

Policy makers need to be aware that although HAART can delay disease progression, it is not a cure and HIV is not over. The results presented here suggest that the decreases in the morbidity and mortality due to HIV are transient. Policymakers need to be prepared for the eventual increase in AIDS incidence and mortality. Costs associated with HIV/AIDS are also projected to increase. The cost savings seen recently have been from the dramatic decreases in the incidence of AIDS defining opportunistic infections. As patients who have been on HAART the longest start to progress to AIDS, policymakers and insurance companies will find that the cost of treating HIV/AIDS will increase.

Utilização de indicadores de resultados para a avaliação da qualidade em hospitais de Agudos : mortalidade hospitalar após cirurgia de revascularização do miocárdio em hospitais brasileiros

Não tem sido frequentes no Brasil estudos de avaliação da qualidade dos serviços de saúde. Tem sido adotado entendimento de qualidade como o grau em que processo de assistência aumenta a probabilidade de resultados favoráveis e diminui a probabilidade de resultados desfavoráveis, dado o estado do conhecimento médico. Indicadores de resultados de efeitos adversos do processo de assistência costumam ser empregados e, entre eles, para aquelas condições e procedimentos onde óbitos ocorrem com frequência, estão as taxas de mortalidade hospitalar. Entre esses procedimentos inclui-se a cirurgia de revascularizaçäo do miocárdio. Apesar de frequentes na literatura, particularmente norte-americana, não há estudos de escala realizados no Brasil. Para estudos deste tipo bases de dados administrativas tem sido empregadas. No Brasil recentemente tem sido exploradas as potencialidades dos bancos de dados do Sistema de Informações Hospitalares do Sistema Único de Saúde do Ministério da Saúde (SIH-SUS) em diversos estudos. Como há registro de óbitos hospitalares no sistema é possível utilizá-lo para a obtenção de dados sobre mortalidade hospitalar. Os bancos de dados do SIH-SUS de 1996 a 1998 foram integrados e as variáveis disponíveis no banco obtido examinadas quanto a possibilidade de inclusão do estudo descritivo de características da cirurgia coronária no país. Foram identificadas aquelas variáveis que poderiam ser utilizadas para proceder algum grau de ajuste de risco para os casos atendidos pelos diferentes hospitais. Para que se obtivesse uma comparação do comportamento do ajuste obtido com essas variáveis com modelos mais completos que incorporassern mais variáveis, inclusive variáveis clínicas, foram estudadas para o mesmo período, as internações realizadas no Hospital Universitário Pedro Ernesto da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, utilizando dados de banco específico do Serviço de Cirurgia Cardíaca. Além do estudo descritivo foram desenvolvidos para os casos deste hospital modelos de regressão logística incorporando variáveis pré-operatórias e com as variáveis disponíveis no SIH-SUS para avaliar as diferentes capacidades de ajuste de risco. Após a escolha de um modelo de risco com maior capacidade de ajuste, foram calculadas as taxas de mortalidade hospitalar e obtidos os valores de taxas esperadas após o ajuste de risco. Os hospitais forma ordenados de acordo com as razões entre as taxas observadas e esperadas e identificados aqueles hospitais que apresentavam razões estatisticamente significativas superiores e inferiores a média nacional. Estudou-se também o efeito do volume de casos sobre a mortalidade hospitalar. Foram obtidas informações de 41.989 cirurgias codificadas como cirurgia coronária com circulação extracorpórea realizadas em 131 hospitais brasileiros, em 22 unidades da federaçâo. A taxa anual por 100000 habitantes foi de 8,7 para o Brasil, com São Paulo apresentando taxa de 16,6. Para efeitos de comparação a taxa em anos em torno de 1997 foi de 144,5 nos EUA, 54,4 no Canadá, 90,0 na Austrália e 31,5 em Portugal. A taxa de mortalidade no período foi de 7,2 % (EUA, 2,8%; Canadá, 2,5%: França, 3,2%). A maioria de pacientes operados foi do sexo masculino (67,5%) e a idade média foi de 59,9 anos.

Associação entre periodontite crônica e marcadores de risco para doença cardiovascular

Pesquisas recentes têm demonstrado que a periodontite pode modificar a concentração sanguínea de uma série de tipos celulares e substâncias bioquímicas, que são considerados fatores de risco para doenças cardiovasculares. Este trabalho tem como objetivo avaliar a associação entre a periodontite crônica e marcadores de risco para doença cardiovascular. No Estudo I foram examinados 100 pacientes aparentemente saudáveis sistemicamente, sendo 66 portadores de periodontite crônica e 34 pacientes controle, sem doença periodontal. Exames periodontais e exames sanguíneos foram realizados, e obtidas as espessuras das camadas íntima-média (IMT) da artéria carótida. No Estudo II, 66 pacientes participantes do Estudo I, diagnosticados com periodontite crônica, foram aleatoriamente submetidos a tratamento periodontal imediato (Grupo Teste, n=33) ou tratamento periodontal retardado (Grupo Controle, n=33). Os dados colhidos no Estudo I foram registrados como pré-tratamento (T0). Novos exames clínicos periodontais e laboratoriais foram realizados no período de 2 meses (T2) e 6 meses (T6) após os exames iniciais (Grupo Controle) ou conclusão do tratamento periodontal (Grupo Teste). Os dados colhidos foram analisados através de testes estatísticos. Os resultados mostraram que pacientes com periodontite crônica quando comparados ao grupo controle, apresentaram valores médios significativamente mais elevados na contagem total de hemácias (p<0,001), hemoglobina (p<0,001), hematócrito (p<0,001), contagem de plaquetas (p=0,019), velocidade de hemossedimentação (p<0,001), proteína C-reativa (p<0,001). Os níveis de HDL-colesterol foram significativamente mais baixos nos pacientes com periodontite crônica quando comparados ao grupo controle (p<0,001). As camadas íntima-média da parede da artéria carótida esquerda foram significativamente mais espessas nos pacientes com periodontite crônica quando comparados ao grupo controle (p=0,049). Os indíviduos com periodontite crônica também apresentaram 3,26 vezes mais chances de possuir Síndrome Metabólica do que aqueles indivíduos que não possuem doença peridontal (IC 95%: 1,8-5,9). No Estudo II, quando comparados os valores médios dos dados hematológicos após tratamento, no grupo teste, foi possível observar melhora estatisticamente significativa, entre T0/T2, dos valores de VHS e triglicerídeos (p=0,002; p=0,004; respectivamente). Redução nos valores médios da contagem total de leucócitos, VHS, CRP, transaminase glutâmico pirúvica, colesterol total e triglicerídeos, entre T0/T6, foi verificada no grupo teste pós-tratamento (p=0,028; p<0,001; p<0,001; p=0,010; p<0,001; p=0,015, respectivamente). Os resultados indicaram que a periodontite crônica severa está associada com níveis elevados de marcadores da inflamação e trombogênese, além de alterações no perfil lipídico em indivíduos sistemicamente saudáveis, podendo atuar como possível fator de risco para as doenças cardiovasculares. O tratamento periodontal não-cirúrgico mostrou-se eficaz na redução dos níveis dos marcadores sistêmicos da inflamação e na melhora do perfil lipídico em indivíduos com doença periodontal severa, consequentemente, reduzindo o risco de doenças cardiovasculares.

MEMS for Diabetic Retinopathy

As the worldwide prevalence of diabetes mellitus continues to increase, diabetic retinopathy remains the leading cause of visual impairment and blindness in many developed countries. Between 32 to 40 percent of about 246 million people with diabetes develop diabetic retinopathy. Approximately 4.1 million American adults 40 years and older are affected by diabetic retinopathy. This glucose-induced microvascular disease progressively damages the tiny blood vessels that nourish the retina, the light-sensitive tissue at the back of the eye, leading to retinal ischemia (i.e., inadequate blood flow), retinal hypoxia (i.e., oxygen deprivation), and retinal nerve cell degeneration or death. It is a most serious sight-threatening complication of diabetes, resulting in significant irreversible vision loss, and even total blindness.

Unfortunately, although current treatments of diabetic retinopathy (i.e., laser therapy, vitrectomy surgery and anti-VEGF therapy) can reduce vision loss, they only slow down but cannot stop the degradation of the retina. Patients require repeated treatment to protect their sight. The current treatments also have significant drawbacks. Laser therapy is focused on preserving the macula, the area of the retina that is responsible for sharp, clear, central vision, by sacrificing the peripheral retina since there is only limited oxygen supply. Therefore, laser therapy results in a constricted peripheral visual field, reduced color vision, delayed dark adaptation, and weakened night vision. Vitrectomy surgery increases the risk of neovascular glaucoma, another devastating ocular disease, characterized by the proliferation of fibrovascular tissue in the anterior chamber angle. Anti-VEGF agents have potential adverse effects, and currently there is insufficient evidence to recommend their routine use.

In this work, for the first time, a paradigm shift in the treatment of diabetic retinopathy is proposed: providing localized, supplemental oxygen to the ischemic tissue via an implantable MEMS device. The retinal architecture (e.g., thickness, cell densities, layered structure, etc.) of the rabbit eye exposed to ischemic hypoxic injuries was well preserved after targeted oxygen delivery to the hypoxic tissue, showing that the use of an external source of oxygen could improve the retinal oxygenation and prevent the progression of the ischemic cascade.

The proposed MEMS device transports oxygen from an oxygen-rich space to the oxygen-deficient vitreous, the gel-like fluid that fills the inside of the eye, and then to the ischemic retina. This oxygen transport process is purely passive and completely driven by the gradient of oxygen partial pressure (pO₂). Two types of devices were designed. For the first type, the oxygen-rich space is underneath the conjunctiva, a membrane covering the sclera (white part of the eye), beneath the eyelids and highly permeable to oxygen in the atmosphere when the eye is open. Therefore, sub-conjunctival pO₂ is very high during the daytime. For the second type, the oxygen-rich space is inside the device since pure oxygen is needle-injected into the device on a regular basis.

To prevent too fast or too slow permeation of oxygen through the device that is made of parylene and silicone (two widely used biocompatible polymers in medical devices), the material properties of the hybrid parylene/silicone were investigated, including mechanical behaviors, permeation rates, and adhesive forces. Then the thicknesses of parylene and silicone became important design parameters that were fine-tuned to reach the optimal oxygen permeation rate.

The passive MEMS oxygen transporter devices were designed, built, and tested in both bench-top artificial eye models and in-vitro porcine cadaver eyes. The 3D unsteady saccade-induced laminar flow of water inside the eye model was modeled by computational fluid dynamics to study the convective transport of oxygen inside the eye induced by saccade (rapid eye movement). The saccade-enhanced transport effect was also demonstrated experimentally. Acute in-vivo animal experiments were performed in rabbits and dogs to verify the surgical procedure and the device functionality. Various hypotheses were confirmed both experimentally and computationally, suggesting that both the two types of devices are very promising to cure diabetic retinopathy. The chronic implantation of devices in ischemic dog eyes is still underway.

The proposed MEMS oxygen transporter devices can be also applied to treat other ocular and systemic diseases accompanied by retinal ischemia, such as central retinal artery occlusion, carotid artery disease, and some form of glaucoma.

Efeitos cardiovasculares da transferência adotiva de linfócitos T reguladores em camundongos submetidos à infusão crônica de angiotensina II e de aldosterona

A angiotensina (Ang) II e aldosterona induzem hipertensão arterial por mecanismos em parte mediados pela imunidade adaptativa, envolvendo linfócitos T auxiliares respondedores (Tresp). Os linfócitos T reguladores (Treg) são capazes de suprimir os efeitos próinflamatórios do sistema imune. O presente estudo avaliou se a transferência adotiva de Treg é capaz de prevenir a hipertensão e a lesão vascular induzidas pela Ang II ou pela aldosterona, em dois protocolos distintos. No protocolo com Ang II, camundongos machos C57BL/6 sofreram a injeção endovenosa de Treg ou Tresp, sendo depois infundidos com Ang II (1μg/kg/min), ou salina (grupo controle) por 14 dias. No protocolo com aldosterona, um outro conjunto de animais sofreu injeções de Treg ou Tresp, sendo depois infundido com aldosterona (600μg/kg/d) ou salina (grupo controle), pelo mesmo intervalo de tempo. O grupo tratado com aldosterona recebeu salina 1% na água. Tanto o grupo Ang II como aldosterona apresentaram elevação da pressão arterial sistólica (43% e 31% respectivamente), da atividade da NADPH oxidase na aorta (1,5 e 1,9 vezes, respectivamente) e no coração (1,8 e 2,4 vezes, respectivamente) e uma redução da resposta vasodilatadora à acetilcolina (de 70% e 56%, respectivamente), quando comparados com os respectivos controles (P<0,05). Adicionalmente, a administração de Ang II proporcionou um aumento rigidez vascular (P<0,001), na expressão de VCAM-1 nas artérias mesentéricas (P<0,05), na infiltração aórtica de macrófagos e linfócitos T (P<0,001) e nos níveis plasmáticos das citocinas inflamatórias interferon (INF)-γ, interleucina (IL)-6, Tumor necrosis factor (TNF)-α e IL-10 (P<0,05). Ang II causou uma queda de 43% no número de células Foxp3+ no córtex renal, enquanto que a transferência adotiva de Treg aumentou as células Foxp3+ em duas vezes em comparação com o controle. A administração de Treg preveniu o remodelamento vascular induzido pela aldosterona, observado na relação média/lúmen e na área transversal da média das artérias mesentéricas (P<0,05). Todos os parâmetros acima foram prevenidos com a administração de Treg, mas não de Tresp. Estes resultados demonstram que Treg são capazes de impedir a lesão vascular e a hipertensão mediadas por Ang II ou por aldosterona, em parte através de ações antiinflamatórias. Em conclusão, uma abordagem imuno-modulatória pode prevenir o aumento da pressão arterial, o estresse oxidativo vascular, a inflamação e a disfunção endotelial induzidos por Ang II ou aldosterona.

Prevalência de doença celíaca em pacientes dispépticos sem diarreia atendidos na Disciplina de Gastroenterologia e Endoscopia Digestiva do Hospital Universitário Pedro Ernesto da UERJ

A Doença Celíaca (DC) é uma doença autoimune que afeta o intestino delgado de indivíduos geneticamente susceptíveis após contato com o glúten. Diversos estudos têm relatado aumento da prevalência ao longo dos anos. Objetivo: Determinar a prevalência de DC em pacientes adultos sem diarreia encaminhados à Disciplina de Gastroenterologia do HUPE da UERJ para serem submetidos a Endoscopia Digestiva Alta (EDA).Comparar os resultados do histopatológico das biópsias duodenais com os resultados sorológicos, utilizando o anticorpo antitransglutaminase tecidual IgA (ATGt IgA). Métodos: Pacientes que foram encaminhados ao nosso serviço para serem submetidos a EDA entre Julho de 2008 e Julho de 2010, com idade entre 18 e 85 anos foram aceitos no estudo. Critérios de exclusão foram cirrose, neoplasias do trato gastrointestinal, HIV, uso de imunossupressores e anticoagulantes, diarreia, hemorragia digestiva e DC. Coleta de sangue para pesquisa do anticorpo ATGt IgA (utilizando KIT ORGENTEC - Alemanha), avaliação endoscópica e exame histopatológico das biópsias de segunda porção duodenal foram feitos para cada paciente. Biópsias foram avaliadas de acordo com o critério de Marsh modificado. Resultados: Trezentos e noventa e nove pacientes consecutivos (112 homens, 287 mulheres), média de idade 49,616,4 anos, variando de 18-85 anos, sem diarreia, foram prospectivamente aceitos. Os sintomas clínicos mais prevalentes foram dor abdominal em 99,5%, pirose em 41,1%, plenitude pós prandial em 30,6%, náuseas e vômitos em 21,3%. Os achados endoscópicos foram: normais em 41,6%, lesões pépticas (esofagite, gastrite, duodenite e úlceras) em 41,6%, hérnia hiatal em 5,5%, pólipos gástricos em 3%, neoplasias em 1,3% e miscelânea em 7%. DC foi endoscopicamente diagnosticada em 13 pacientes (3,3%) com mucosa duodenal exibindo serrilhamento das pregas em 8 (2%), diminuição do pregueado em 2 (0,5%) e mucosa exibindo padrão nodular e mosaico em 3 (0,75%). Os achados histopatológicos de duodeno foram normais em 96,7%, duodenites inespecíficas em 2,7% e 3 pacientes (0,75%) confirmaram DC pelos critérios de Marsh modificado (IIIa, IIIb e IIIc). O anticorpo ATGt IgA foi positivo (>10 U/ml) em 1,3% (5/399). Conclusão: Este estudo mostrou que a prevalência de DC em pacientes dispépticos sem diarreia atendidos na Disciplina de Gastroenterologia e Endoscopia do HUPE/UERJ foi de 0,75% (1:133). A acurácia diagnóstica do anticorpo ATGt IgA é boa para pacientes com Marsh III e achados endoscópicos sugestivos. Nenhum dos pacientes tinha alterações Marsh I ou II. A EDA se mostrou um excelente método de triagem para definir os pacientes com graus mais acentuados de atrofia e que se beneficiariam de biópsia e sorologia para confirmação diagnóstica. Os resultados obtidos neste trabalho não justificam uma triagem rotineira de DC.

Análise estratificada da atenção à saúde na prevenção secundária da doença coronariana

Trata-se de estudo transversal sem modelo de intervenção, que tem como objeto a atenção à saúde na prevenção secundária da doença coronariana a pacientes com ou sem tratamento ambulatorial especializado. O objetivo primário foi: Avaliar se há diferença na atenção à saúde entre pacientes portadores de doença arterial coronariana em sua forma aguda ou crônica com ou sem acompanhamento ambulatorial especializado. Os objetivos secundários foram: a) apresentar o perfil de cada grupo de pacientes a partir de dados sócio-demográficos e econômicos; b) descrever as característica clínicas dos pacientes e identificar a que fatores de risco cada grupo de pacientes está exposto; c) descrever a regularidade na utilização de medicamentos e como se dá o acesso à mesma; d) identificar o tipo e principais dificuldades enfrentadas pelo paciente para seguir o tratamento. Para a coleta de dados foi utilizado formulário desenvolvido e previamente testado para atender os objetivos propostos para o estudo, além de informações coletadas diretamente do prontuário do paciente. A coleta de dados foi realizada em três unidades públicas de saúde localizadas no município do Rio de Janeiro. A amostra selecionada foi composta por 112 pacientes divididos igualmente entre os dois grupos existentes na pesquisa. Os dados foram transcritos para planilha do programa Statistic Package for the Social Science e análise realizada através dos testes estatísticos de diferença entre proporção, odds-ratio e qui-quadrado. Quanto ao perfil sócio-demográfico e econômico verificou-se diferença estatística significativa quanto ao grau de instrução entre os grupos I e II, com predomínio de pacientes de nível fundamental incompleto para o grupo I e médio completo no grupo II (p=0,0434), foi também verificada diferença significativa entre os grupos relacionada ao rendimento mensal, embora o maior percentual encontrado em ambos os grupos tenha sido observado na faixa de dois salários mínimos, uma vez que o grupo II apresentou maior concentração de renda entre a faixa de dois a três salários mínimos (p=0,0044). Ao que se refere aos fatores de risco para doença coronariana, observou-se diferença estatística entre os grupos para a variável tabagismo (p= 0,0001) e sedentarismo (p=0,0025). Verificou-se para pacientes do grupo I valor estatístico significativo quanto a regularidade em utilizar medicamentos (p=0,0010). Concluiu-se, portanto, que o acompanhamento de pacientes pós-síndrome coronariana aguda em ambulatório especializado de coronariopatias apresentou benefícios significativos quando comparado ao grupo de pacientes não cobertos por este tipo de assistência. Verificou-se ainda que o enfermeiro poderá contribuir e atuar amplamente para a prevenção secundária da doença coronariana, enquanto membro da equipe multidisciplinar.