Particle swarm optimization with fractional-order velocity

This paper proposes a novel method for controlling the convergence rate of a particle swarm optimization algorithm using fractional calculus (FC) concepts. The optimization is tested for several well-known functions and the relationship between the fractional order velocity and the convergence of the algorithm is observed. The FC demonstrates a potential for interpreting evolution of the algorithm and to control its convergence.

An evolutionary approach for the motion planning of redundant and hyper-redundant manipulators

The trajectory planning of redundant robots is an important area of research and efficient optimization algorithms are needed. The pseudoinverse control is not repeatable, causing drift in joint space which is undesirable for physical control. This paper presents a new technique that combines the closed-loop pseudoinverse method with genetic algorithms, leading to an optimization criterion for repeatable control of redundant manipulators, and avoiding the joint angle drift problem. Computer simulations performed based on redundant and hyper-redundant planar manipulators show that, when the end-effector traces a closed path in the workspace, the robot returns to its initial configuration. The solution is repeatable for a workspace with and without obstacles in the sense that, after executing several cycles, the initial and final states of the manipulator are very close.

Effect of fractional orders in the velocity control of a servo system

The application of fractional-order PID controllers is now an active field of research. This article investigates the effect of fractional (derivative and integral) orders upon system's performance in the velocity control of a servo system. The servo system consists of a digital servomechanism and an open-architecture software environment for real-time control experiments using MATLAB/Simulink tools. Experimental responses are presented and analyzed, showing the effectiveness of fractional controllers. Comparison with classical PID controllers is also investigated.

Comparação do efeito da técnica de facilitação neuromuscular proprioceptiva com a técnica de músculo energia no alongamento muscular dos isquiotibiais a curto prazo

Introdução: A aplicação das técnicas de Contrair-Relaxar com Contracção do Antagonista (CRCA) e de Músculo Energia (TME) promovem um aumento da flexibilidade muscular, contudo poucos estudos comparam a eficácia de ambas. Apresentam aspectos comuns como a contracção prévia do músculo a alongar sendo esta máxima na CRCA e uma percentagem da máxima na TME. Contudo, alguma evidência sugere que não existe correspondência entre a força produzida e a desejada pelo que este aspecto da TME carece de explicação. Objectivos: Confirmar se a técnica CRCA e a TME são efectivas no alongamento muscular dos isquiotibiais a curto prazo, caso sejam determinar qual a mais efectiva. Pretende-se ainda avaliar se a percepção ao esforço durante a aplicação da TME corresponde à força efectivamente realizada. Métodos: Efectuou-se um estudo experimental com 45 voluntários distribuídos aleatoriamente pelos grupos CRCA, TME e Controlo. Avaliou-se a amplitude articular passiva de extensão do joelho antes e depois de aplicar as técnicas, utilizando um goniómetro. Nos participantes submetidos à TME avaliou-se a percepção ao esforço, solicitando uma contracção submáxima isométrica de 40% medida através do dinamómetro de mão. Resultados: Verificou-se um efeito das técnicas entre as avaliações (Teste ANOVA medidas repetidas factor tempo: p<0,001) e entre os grupos (tempo*grupo: p<0,001). Comparando os grupos dois a dois, verificaram-se diferenças entre o grupo CRCA e o grupo Controlo (Teste Post Hoc Games-Howell: p=0,001) e entre o grupo TME e o grupo Controlo (p=0,009), não existindo diferenças entre os grupos CRCA e TME (p=0,376). Os grupos CRCA e TME obtiveram um ganho de 10,7º e de 11,4º respectivamente, não havendo diferenças significativas entre os ganhos (Teste T-Student Independente: p=0,599). Existiram diferenças significativas entre os 40% CMVI produzida e desejada (Teste Wilcoxon: p=0,018). Conclusão: Ambas foram efectivas no aumento da flexibilidade muscular dos isquiotibiais a curto prazo. Os efeitos foram comparáveis, mas dada a menor complexidade e menor solicitação a TME foi considerada mais eficiente. A percepção ao esforço durante a aplicação da TME não correspondeu ao esforço desejado, existindo uma tendência para a produção de intensidades de contracções maiores.

Manipulator trajectory planning using a MOEA

Generating manipulator trajectories considering multiple objectives and obstacle avoidance is a non-trivial optimization problem. In this paper a multi-objective genetic algorithm based technique is proposed to address this problem. Multiple criteria are optimized considering up to five simultaneous objectives. Simulation results are presented for robots with two and three degrees of freedom, considering two and five objectives optimization. A subsequent analysis of the spread and solutions distribution along the converged non-dominated Pareto front is carried out, in terms of the achieved diversity.

Testes de endurance do tronco: diferenças entre indivíduos com e sem dor lombo-pélvica e o efeito de programas de exercício de controlo motor

Introdução: em indivíduos com dor lombo-pélvica (LPP), parece existir uma alteração de controlo motor e diminuição da endurance dos músculos do tronco. A realização de exercícios de controlo motor pode melhorar a endurance dessa musculatura e consequentemente o controlo motor. Objetivos: detetar diferenças nos tempos e rácios de endurance dos músculos do tronco em indivíduos com e sem dor lombo-pélvica e avaliar o efeito de dois programas de exercícios de controlo motor (segundo Richardson e segundo McGill) nos mesmos outcomes em indivíduos com LPP. Métodos: estudo transversal com uma amostra de 111 indivíduos, 52 para o grupo sem dor (NLPP) e 59 para o com LPP e estudo experimental, constituído pelos indivíduos LPP (59), alocados nos grupos de Pilates (20), McGill (20) ou no grupo controlo (19). Avaliaramse os tempos obtidos nos testes de endurance para os músculos extensores, flexores, flexores laterais direitos e esquerdos do tronco e respetivos rácios, tendo em conta o modelo de McGill. As avaliações dos grupos do estudo experimental realizaram-se antes e após as 8 semanas de exercício. Resultados: os indivíduos com LPP apresentaram tempos e rácios de endurance significativamente inferiores aos indivíduos NLPP (p<0.001). Após as 8 semanas de exercício, registaram-se diferenças estatisticamente significativas entre os grupos em todos os testes de endurance, sendo que o grupo de McGill apresentou tempos significativamente superiores aos do grupo de Pilates para os músculos flexores (p=0.001), flexores laterais direitos (p=0.002) e esquerdos (p=0.009). Quanto aos rácios de endurance, não se detetaram apenas diferenças estatisticamente significativas no rácio flexão lateral esquerda/extensão. Conclusão: os indivíduos com LPP apresentaram tempos e rácios de endurance do tronco inferiores aos dos indivíduos sem dor. Ambos os programas de exercícios melhoraram os tempos e os rácios de endurance, tendo existido uma tendência para melhores resultados na abordagem segundo McGill

Efeitos imediatos da MWM na dor, amplitude de movimento e funcionalidade, na osteoartrite da anca.

Introdução: A mobilização com movimento (MWM), segundo o Conceito Mulligan tem apresentado bons resultados na melhoria da dor, amplitude de movimento e funcionalidade em diversas disfunções. No entanto, existem poucos estudos sobre a articulação da anca e, até este momento, não foi avaliada a sua efetividade em indivíduos com osteoartrite da anca. Objectivo(s): Avaliar os efeitos imediatos da técnica de MWM na dor, na amplitude de movimento e na função física em indivíduos com osteoartrite da anca. Métodos: Foram incluídos 40 participantes com osteoartrite da anca, divididas de forma aleatória em dois grupos (experimental e placebo). Foram avaliadas as amplitudes de movimento de flexão e rotação medial da anca recorrendo ao goniómetro universal, a intensidade da dor através da Escala Numérica da Dor e a funcionalidade através de testes de função física, antes e imediatamente após a intervenção. Para o tratamento estatístico, foi utilizado um nível de significância de 0,05. Resultados: A aplicação de MWM resultou em diferenças significativas, com redução da dor na Escala Numérica da Dor (p=0,005), um aumento de amplitude de movimento de flexão (p=0,001) e de rotação medial (p=0,011), uma diminuição nos tempos dos testes de função física, o teste Timed “Up and Go” (p=0,037) e o teste “40m Self Placed Walk” (p=0,019), e um aumento nas repetições do teste ―30 seg Sit to Stand” (p=0,009), comparativamente ao grupo placebo. Conclusão: Os resultados sugerem que a técnica MWM parece produzir um efeito imediato significativo na diminuição da dor, aumento de amplitude articular e melhoria da função física em indivíduos com osteoartrite da anca. Este efeito foi maior para dor, para as amplitudes de movimento e para o teste de função física - ―30 seg Sit to Stand” quando se analisou a magnitude do efeito.

Discrete fractional order system vibrations

A theory of free vibrations of discrete fractional order (FO) systems with a finite number of degrees of freedom (dof) is developed. A FO system with a finite number of dof is defined by means of three matrices: mass inertia, system rigidity and FO elements. By adopting a matrix formulation, a mathematical description of FO discrete system free vibrations is determined in the form of coupled fractional order differential equations (FODE). The corresponding solutions in analytical form, for the special case of the matrix of FO properties elements, are determined and expressed as a polynomial series along time. For the eigen characteristic numbers, the system eigen main coordinates and the independent eigen FO modes are determined. A generalized function of visoelastic creep FO dissipation of energy and generalized forces of system with no ideal visoelastic creep FO dissipation of energy for generalized coordinates are formulated. Extended Lagrange FODE of second kind, for FO system dynamics, are also introduced. Two examples of FO chain systems are analyzed and the corresponding eigen characteristic numbers determined. It is shown that the oscillatory phenomena of a FO mechanical chain have analogies to electrical FO circuits. A FO electrical resistor is introduced and its constitutive voltage–current is formulated. Also a function of thermal energy FO dissipation of a FO electrical relation is discussed.

Fractional Dynamics in the Rayleigh's Piston

This paper studies the dynamics of the Rayleigh piston using the modeling tools of Fractional Calculus. Several numerical experiments examine the effect of distinct values of the parameters. The time responses are transformed into the Fourier domain and approximated by means of power law approximations. The description reveals characteristics usual in Fractional Brownian phenomena.

Efeitos do treino dos músculos inspiratórios em remadores de competição

Introdução: A fadiga muscular compromete o funcionamento do sistema respiratório durante o exercício físico afetando os músculos respiratórios e podendo prejudicar a performance. Um programa de treino dos músculos inspiratórios (TMI) poderá trazer benefícios aos atletas, melhorando capacidades respiratórias e por consequência o seu desempenho. Objetivo: Investigar os efeitos do TMI na função pulmonar em remadores de competição e se este poderá influenciar a sua performance. Métodos: Participaram no estudo 14 atletas de remo, séniores, do sexo masculino. Foram avaliados antes e depois da aplicação do TMI, realizado durante seis semanas recorrendo a um threshold. Os atletas foram submetidos a duas séries de 30 repetições a 50% da pressão inspiratória máxima estimada (PIM). Nos dois momentos de avaliação foram registados, com recurso ao sistema BIOPAC MP36, os valores de: Capacidade Vital (CV), Volume Corrente (VC), Capacidade Pulmonar Total (CPT), Volume de Reserva Inspiratório (VRI), Volume de Reserva Expiratório (VRE), Volume Expiratório Forçado no primeiro segundo (FEV1) e Ventilação Voluntária Máxima (VVM). Resultados: Verificou-se um aumento significativo da VVM (p = 0,000), do VRI (p = 0,009) e do VC (p = 0,033) entre a primeira e segunda avaliação. Não se detetaram melhorias relevantes nos valores das capacidades e restantes volumes pulmonares que, no entanto, aumentaram ligeiramente, com a exceção do VRE, expressando a especificidade do TMI, corroborada pela melhoria nos valores do VRI. Conclusão: O TMI produz efeitos positivos na função pulmonar em remadores de competição aumentando a resistência muscular do atleta, que não entra em fadiga respiratória tão precocemente permitindo-lhe assim uma maior capacidade de resposta às exigências que o exercício requer.

Effects of Local Anesthetic on the Time Between Analgesic Boluses and the Duration of Labor in Patient-Controlled Epidural Analgesia: Prospective Study of Two Ultra-Low Dose Regimens of Ropivacaine and Sufentanil

BACKGROUND: Patient-controlled epidural analgesia with low concentrations of anesthetics is effective in reducing labor pain. The aim of this study was to assess and compare two ultra-low dose regimens of ropivacaine and sufentanil (0.1% ropivacaine plus 0.5 μg.ml-1 sufentanil vs. 0.06% ropivacaine plus 0.5 μg.ml-1 sufentanil) on the intervals between boluses and the duration of labor. MATERIAL AND METHODS: In this non-randomized prospective study, conducted between January and July 2010, two groups of parturients received patient-controlled epidural analgesia: Group I (n = 58; 1 mg.ml-1 ropivacaine + 0.5 μg.ml-1 sufentanil) and Group II (n = 57; 0.6 mg.ml-1 ropivacaine + 0.5 μg.ml-1 sufentanil). Rescue doses of ropivacaine at the concentration of the assigned group without sufentanil were administered as necessary. Pain, local anesthetic requirements, neuraxial blockade characteristics, labor and neonatal outcomes, and maternal satisfaction were recorded. RESULTS: The ropivacaine dose was greater in Group I (9.5 [7.7-12.7] mg.h-1 vs. 6.1 [5.1-9.8 mg.h-1], p < 0.001). A time increase between each bolus was observed in Group I (beta = 32.61 min, 95% CI [25.39; 39.82], p < 0.001), whereas a time decrease was observed in Group II (beta = -1.40 min, 95% CI [-2.44; -0.36], p = 0.009). The duration of the second stage of labor in Group I was significantly longer than that in Group II (78 min vs. 65 min, p < 0.001). CONCLUSIONS: Parturients receiving 0.06% ropivacaine exhibited less evidence of cumulative effects and exhibited faster second stage progression than those who received 0.1% ropivacaine.

Fatores de risco auto reportados associados aos acidentes rodoviários : um estudo sobre os condutores portugueses de veículos ligeiros

RESUMO - Objetivos: Anualmente morrem cerca de 1,3 milhões de pessoas, a nível mundial, devido aos acidentes de viação. Também mais de 20 milhões de pessoas sofrem ferimentos ligeiros ou graves devido aos acidentes de viação que resultam em incapacidade temporária ou permanente. Desta forma, consideram-se os acidentes de viação, um grave problema de saúde pública, com custos elevados para as sociedades afetando a saúde das populações e economias de cada país. Este estudo pretendeu descrever e caracterizar os condutores de veículos ligeiros, residentes em Portugal Continental, abrangendo características sociodemográficas, experiência de condução e questões relativas a atitudes, opiniões e comportamentos. Por outro lado procurou-se analisar a associação entre as opiniões, atitudes e comportamentos, auto reportados e a ocorrência de um acidente de viação nos últimos três anos a fim de construir um modelo final preditivo do risco de sofrer um acidente de viação. Método: Foi realizado um estudo observacional analítico transversal baseado num questionário traduzido para a língua portuguesa e com origem no projeto europeu SARTRE 4. A população-alvo foram todos os condutores de veículos ligeiros possuidores de uma licença de condução e residentes em Portugal Continental, baseado numa amostra de igual dimensão à definida no estudo europeu SARTRE 4 (600 condutores de veículos ligeiros). Das 52 perguntas existentes, selecionaram-se pela análise de componentes principais (ACP) variáveis potencialmente independentes e complementares para as componentes opiniões, atitudes e comportamentos. Para além das medidas descritivas usuais, recorreu-se à regressão logística binária para analisar associações e obter um modelo que permitisse estimar a probabilidade de sofrer um acidente rodoviário em função das variáveis selecionadas referentes às opiniões, atitudes e comportamentos auto reportados. Resultados: Dos 612 condutores inquiridos, 62,7% (383) responderam não ter sofrido nenhum acidente de viação nos últimos três anos enquanto 37,3% (228) respondeu ter estado envolvido em pelo menos um acidente de viação com danos materiais ou feridos, no mesmo período. De uma forma geral, o típico condutor que referiu ter sofrido um acidente nos últimos três anos é homem com mais de 65 anos de idade, com o 1º ensino básico, viúvo e sem filhos, não empregado e reside numa área urbana. Os condutores residentes numa área suburbana apresentaram um risco 5,368 mais elevado de sofrer um acidente de viação em relação aos condutores que habitam numa zona rural (IC 95%: 2,344-12,297; p<0,001). Os condutores que foram apenas submetidos uma vez a um controlo de álcool, nos últimos três anos, durante o exercício da condução apresentaram um risco 3,009 superior de sofrer um acidente de viação em relação aos condutores que nunca foram fiscalizados pela polícia (IC 95%: 1,949-4,647, p<0,001). Os condutores que referiram muito frequentemente parar para dormir quando se sentem cansados a conduzir têm uma probabilidade inferior de 81% de sofrer um acidente de viação em relação aos condutores que nunca o fazem (IC 95%: 0,058-0,620; p=0,006). Os condutores que quando cansados raramente bebem um café/bebida energética têm um risco de 4,829 superior de sofrer um acidente de viação do que os condutores que sempre o referiram fazer (IC 95%:1,807-12,903; p=0,002). Conclusões: Os resultados obtidos em relação aos fatores comportamentais vão ao encontro da maioria dos fatores de risco associados aos acidentes de viação referidos na literatura. Ainda assim, foram identificadas novas associações entre o risco de sofrer um acidente e as opiniões e as atitudes auto reportadas que através de estudos de maiores dimensões populacionais poderão vir a ser mais exploradas. Este trabalho vem reforçar a necessidade urgente de novas estratégias de intervenção, principalmente na componente comportamental, direcionadas aos grupos de risco, mantendo as existentes.

Analysis of outcome and cancer stem cells status in patients with resectable pancreatic adenocarcinoma

RESUMO: Actualmente, a única possibilidade de cura para doentes com adenocarcinoma do pâncreas (PDAC) é a ressecção cirúrgica, no início deste estudo, perguntamo-nos se os predictores clínico-patológicos clássicos de prognostico poderiam ser validados em uma grande cohort de doentes com cancro do pâncreas ressecável e se outros predictores clínicos poderiam ter um papel na decisão de que doentes beneficiariam de ressecção cirúrgica. No capítulo 2, observamos que até 30% dos doentes morrem no primeiro ano após a ressecção cirúrgica, pelo que o nosso objectivo foi determinar factores pré-operatórios que se correlacionam com mortalidade precoce após ressecação cirúrgica com recurso a um instrumento estatisticamente validado, o Charlson-Age Comorbidity Index (CACI), determinamos que um CACI score superior a 4 foi preditivo de internamentos prolongados (p <0,001), complicações pós-operatórias (p = 0,042), e mortalidade em 1 ano pós- ressecção cirúrgica (p <0,001). Um CACI superior a 6 triplicou a mortalidade no primeiro ano pós-cirurgia e estes doentes têm menos de 50% de probabilidade de estarem vivos um ano após a cirurgia. No capítulo 3, o nosso objectivo foi identificar uma proteína de superfície que se correlacionasse estatisticamente com o prognostico de doentes com adenocarcinoma do pâncreas e permitisse a distinção de subgrupos de doentes de acordo com as suas diferenças moleculares, perguntamo-nos ainda se essa proteína poderia ser um marcador de células-estaminais. No nosso trabalho anterior observamos que as células tumorais na circulação sanguínea apresentavam genes com características bifenotípica epitelial e mesenquimal, enriquecimento para genes de células estaminais (ALDH1A1 / ALDH1A2 e KLF4), e uma super-expressão de genes da matriz extracelular (colagénios, SPARC, e DCN) normalmente identificados no estroma de PDAC. Após a avaliação dos tumores primários com RNA-ISH, muitos dos genes identificados, foram encontrados co-localizando em uma sub-população de células na região basal dos ductos pancreáticos malignos. Além disso, observamos que estas células expressam o marcador SV2A neuroendócrino, e o marcador de células estaminais ALDH1A1/2. Em comparação com tumores negativos para SV2, os doentes com tumores SV2 positivos apresentaram níveis mais baixos de CA 19-9 (69% vs. 52%, p = 0,012), tumores maiores (> 4 cm, 23% vs. 10%, p = 0,0430), menor invasão de gânglios linfáticos (69% vs. 86%, p = 0,005) e tumores mais diferenciados (69% vs. 57%, p = 0,047). A presença de SV2A foi associada com uma sobrevida livre de doença mais longa (HR: 0,49 p = 0,009) bem como melhor sobrevida global (HR: 0,54 p = 0,018). Em conjunto, esta informação aponta para dois subtipos diferentes de adenocarcinoma do pâncreas, e estes subtipos co-relacionam estatisticamente com o prognostico de doentes, sendo este subgrupo definido pela presença do clone celular SV2A / ALDH1A1/2 positivo com características neuroendócrinas. No Capítulo 4, a expressão de SV2A no cancro do pâncreas foi validado em linhas celulares primárias. Demonstramos a heterogeneidade do adenocarcinoma do pâncreas de acordo com características clonais neuroendócrinas. Ao comparar as linhas celulares expressando SV2 com linhas celulares negativas, verificamos que as linhas celulares SV2+ eram mais diferenciadas, diferindo de linhas celulares SV2 negativas no que respeita a mutação KRAS, proliferação e a resposta à quimioterapia. No capítulo 5, perguntamo-nos se o clone celular SV2 positivo poderia explicar a resistência a quimioterapia observada em doentes. Observamos um aumento absoluto de clones celulares expressando SV2A, em múltiplas linhas de evidência - doentes, linhas de células primárias e xenotransplantes. Embora, tenhamos sido capazes de demonstrar que o adenocarcinoma do pâncreas é uma doença heterogénea, consideramos que a caracterização genética destes clones celulares expressando SV2A é de elevada importância. Pretendemos colmatar esta limitação com as seguintes estratégias: Após o tratamento com quimioterapia neoadjuvante na nossa coorte, realizamos microdissecação a laser das amostras primarias em parafina, de forma a analisar mutações genéticas observadas no adenocarcinoma pancreático; em segundo lugar, pretendemos determinar consequências de knockdown da expressão de SV2A em nossas linhas celulares seguindo-se o tratamento com gemicitabina para determinação do papel funcional de SV2A; finalmente, uma vez que os nossos esforços anteriores com um promotor - repórter e SmartFlare ™ falharam, o próximo passo será realizar RNA-ISH PrimeFlow™ seguido de FACS e RNA-seq para caracterização deste clone celular. Em conjunto, conseguimos provar com várias linhas de evidência, que o adenocarcinoma pancreático é uma doença heterogénea, definido por um clone de células que expressam SV2A, com características neuroendócrinas. A presença deste clone no tecido de doentes correlaciona-se estatisticamente com o prognostico da doença, incluindo sobrevida livre de doença e sobrevida global. Juntamente com padrões de proliferação e co-expressão de ALDH1A1/2, este clone parece apresentar um comportamento de células estaminais e está associado a resistência a quimioterapia, uma vez que a sua expressão aumenta após agressão química, quer em doentes, quer em linhas de células primárias.----------------------------- ABSTRACT: Currently, the only chance of cure for patients with pancreatic adenocarcinoma is surgical resection, at the beginning of my thesis studies, we asked if the classical clinicopathologic predictors of outcome could be validated in a large cohort of patients with early stage pancreatic cancer and if other clinical predictors could have a role on deciding which patients would benefit from surgery. In chapter 2, we found that up to 30% of patients die within the first year after curative intent surgery for pancreatic adenocarcinoma. We aimed at determining pre-operative factors that would correlate with early mortality following resection for pancreatic cancer using a statistically validated tool, the Charlson-Age Comorbidity Index (CACI). We found that a CACI score greater than 4 was predictive of increased length of stay (p<0.001), post-operative complications (p=0.042), and mortality within 1-year of pancreatic resection (p<0.001). A CACI score of 6 or greater increased 3-fold the odds of death within the first year. Patients with a high CACI score have less than 50% likelihood of being alive 1 year after surgery. In chapter 3 we aimed at identifying a surface protein that correlates with patient’s outcome and distinguishes sub-groups of patients according to their molecular differences and if this protein could be a cancer stem cell marker. The most abundant class of circulating tumor cells identified in our previous work was found to have biphenotypic features of epithelial to mesenchymal transition, enrichment for stem-cell associated genes (ALDH1A1/ALDH1A2 and KLF4), and an overexpression of extracellular matrix genes (Collagens, SPARC, and DCN) normally found in the stromal microenvironment of PDAC primary tumors. Upon evaluation of matched primary tumors with RNA-ISH, many of the genes identified were found to co-localize in a sub-population of cells at the basal region of malignant pancreatic ducts. In addition, these cells expressed the neuroendocrine marker SV2A, and the stem cell marker ALDH1A1/2. Compared to SV2 negative tumors, patients with SV2 positive tumors were more likely to present with lower CA 19-9 (69% vs. 52%, p = 0.012), bigger tumors (size > 4 cm, 23% vs. 10%, p= 0.0430), less nodal involvement (69% vs. 86%, p = 0.005) and lower histologic grade (69% vs. 57%, p = 0.047). The presence of SV2A expressing cells was associated with an improved disease free survival (HR: 0.49 p=0.009) and overall survival (HR: 0.54 p=0.018) and correlated linearly with ALDH1A2. Together, this information points to two different sub-types of pancreatic adenocarcinoma, and these sub-types correlated with patients’ outcome and were defined by the presence of a SV2A/ ALDH1A1/2 expressing clone with neuroendocrine features. In Chapter 4, SV2A expression in cancer was validated in primary cell lines. We were able to demonstrate pancreatic adenocarcinoma heterogeneity according to neuroendocrine clonal features. When comparing SV2 expressing cell lines with SV2 negative cell lines, we found that SV2+ cell lines were more differentiated and differ from SV2 negative cell lines regarding KRAS mutation, proliferation and response to chemotherapy. In Chapter 5 we aimed at determining if this SV2 positive clone could explain chemoresistance observed in patients. We found an absolute increase in SV2A expressing cells, with multiple lines of evidence, in patients, primary cell lines and xenografts. Although, we have been able to show evidence that pancreatic adenocarcinoma is a heterogeneous disease, our findings warrant further investigation. To further characterize SV2A expressing clones after treatment with neoadjuvant chemotherapy in our cohort, we have performed laser capture microdissection of the paraffin embedded tissue in this study and will analyze the tissue for known genetic mutations in pancreatic adenocarcinoma; secondly, we want to know what will happen after knocking down SV2A expression in our cell lines followed by treatment with gemcitabine to determine if SV2A is functionally important; finally, since our previous efforts with a promoter – reporter and SmartFlare™ have failed, we will utilize a novel PrimeFlow™ RNA-ISH assay followed by FACS and RNA sequencing to further characterize this cellular clone. Overall our data proves, with multiple lines of evidence, that pancreatic adenocarcinoma is a heterogeneous disease, defined by a clone of SV2A expressing cells, with neuroendocrine features. The presence of this clone in patients’ tissue correlates with patient’s disease free survival and overall survival. Together with patterns of proliferation and ALDH1A1/2 co-expression, this clone seems to present a stem-cell-like behavior and is associated with chemoresistance, since it increases after chemotherapy, both in patients and primary cell lines.

Extracorporeal membrane oxygenation support after heart explantation: a proposal on how to deal with hyperacute rejection of heart transplant

Purpose: In extreme situations, such as hyperacute rejection of heart transplant or major bleeding per-operating complications, an urgent heart explantation might be the only means of survival. The aim of this experimental study was to improve the surgical technique and the hemodynamics of an Extracorporeal Membrane Oxygenation (ECMO) support through a peripheral vascular access in an acardia model. Methods: An ECMO support was established in 7 bovine experiments (59±6.1 kg) by the transjugular insertion to the caval axis of a self-expanded cannula, with return through a carotid artery. After baseline measurements of pump flow and arterial and central venous pressure, ventricular fibrillation was induced (B), the great arteries were clamped, the heart was excised and right and left atria remnants, containing the pulmonary veins, were sutured together leaving an atrial septal defect (ASD) over the cannula in the caval axis. Measurements were taken with the pulmonary artery (PA) clamped (C) and anastomosed with the caval axis (D). Regular arterial and central venous blood gases tests were performed. The ANOVA test for repeated measures was used to test the null hypothesis and a Bonferroni t method for assessing the significance in the between groups pairwise comparison of mean pump flow. Results: Initial pump flow (A) was 4.3±0.6 L/min dropping to 2.8±0.7 L/min (P B-A= 0.003) 10 minutes after induction of ventricular fibrillation (B). After cardiectomy, with the pulmonary artery clamped (C) it augmented not significantly to 3.5±0.8 L/min (P C-B= 0.33, P C-A= 0.029). Finally, PA anastomosis to the caval axis was followed by an almost to baseline pump flow augmentation (4.1±0.7 L/min, P D-B= 0.009, P D-C= 0.006, P D-A= 0.597), permitting a full ECMO support in acardia by a peripheral vascular access. Conclusions: ECMO support in acardia is feasible, providing new opportunities in situations where heart must urgently be explanted, as in hyperacute rejection of heart transplant. Adequate drainage of pulmonary circulation is pivotal in order to avoid pulmonary congestion and loss of volume from the normal right to left shunt of bronchial vessels. Furthermore, the PA anastomosis to the caval axis not only improves pump flow but it also permits an ECMO support by a peripheral vascular access and the closure of the chest.

Side effects of genome structural changes.

The first extensive catalog of structural human variation was recently released. It showed that large stretches of genomic DNA that vary considerably in copy number were extremely abundant. Thus it is conceivable that they play a major role in functional variation. Consistently, genomic insertions and deletions were shown to contribute to phenotypic differences by modifying not only the expression levels of genes within the aneuploid segments but also of normal copy-number neighboring genes. In this report, we review the possible mechanisms behind this latter effect.