3D lung and rib cage reconstruction using low dose CT scans of adolescent idiopathic scoliosis pre and post anterior thoracoscopic correction

Adolescent Idiopathic Scoliosis (AIS) has been associated with reduced pulmonary function believed to be due to a restriction of lung volume by the deformed thoracic cavity. A recent study by our group examined the changes in lung volume pre and post anterior thoracoscopic scoliosis correction using pulmonary function testing (1), however the anatomical changes in ribcage shape and left/right lung volume after thoracoscopic surgery which govern overall respiratory capacity are unknown. The aim of this study was to use 3D rendering from CT scan data to compare lung and ribcage anatomical changes from pre to two years post thoracoscopic anterior scoliosis correction. The study concluded that 3D volumetric reconstruction from CT scans is a powerful means of evaluating changes in pulmonary and thoracic anatomy following surgical AIS correction. Most likely, lung volume changes following thoracoscopic scoliosis correction are multifactorial and affected by changes in height (due to residual growth), ribcage shape, diaphragm positioning, Cobb angle correction in the thoracic spine. Further analysis of the 3D reconstructions will be performed to assess how each of these factors affect lung volume in this patient cohort.

Personalized 3D reconstruction of the rib cage for clinical assessment of trunk deformities

Scoliosis is a 3D deformity of the spine and rib cage. Extensive validation of 3D reconstruction methods of the spine from biplanar radiography has already been published. In this article, we propose a novel method to reconstruct the rib cage, using the same biplanar views as for the 3D reconstruction of the spine, to allow clinical assessment of whole trunk deformities. This technique uses a semi-automatic segmentation of the ribs in the postero-anterior X-ray view and an interactive segmentation of partial rib edges in the lateral view. The rib midlines are automatically extracted in 2D and reconstructed in 3D using the epipolar geometry. For the ribs not visible in the lateral view, the method predicts their 3D shape. The accuracy of the proposed method has been assessed using data obtained from a synthetic bone model as a gold standard and has also been evaluated using data of real patients with scoliotic deformities. Results show that the reconstructed ribs enable a reliable evaluation of the rib axial rotation, which will allow a 3D clinical assessment of the spine and rib cage deformities.

Rib-cage-movement measurements as a potential new trigger signal in non-invasive mechanical ventilation

Non-invasive ventilation performed through an oronasal mask is a standard in clinical and homecare mechanical ventilation. Besides all its advantages, inevitable leaks through the mask cause errors in the feedback information provided by the airflow sensor and, hence, patient-ventilator asynchrony with multiple negative consequences. Here we investigate a new way to provide a trigger to the ventilator. The method is based on the measurement of rib cage movement at the onset of inspiration and during breathing by fibre-optic sensors. In a series of simultaneous measurements by a long-period fibre grating sensor and pneumotachograph we provide the statistical evidence of the 200 ms lag of the pneumo with respect the fibre-optic signal. The lag is registered consistently across three independent delay metrics. Further, we discuss exceptions from this trend and identify the needed improvements to the proposed fibre-sensing scheme.

Mathematical modelling of muscle recruitment and function in the lumbar spine

Low back pain is an increasing problem in industrialised countries and although it is a major socio-economic problem in terms of medical costs and lost productivity, relatively little is known about the processes underlying the development of the condition. This is in part due to the complex interactions between bone, muscle, nerves and other soft tissues of the spine, and the fact that direct observation and/or measurement of the human spine is not possible using non-invasive techniques. Biomechanical models have been used extensively to estimate the forces and moments experienced by the spine. These models provide a means of estimating the internal parameters which can not be measured directly. However, application of most of the models currently available is restricted to tasks resembling those for which the model was designed due to the simplified representation of the anatomy. The aim of this research was to develop a biomechanical model to investigate the changes in forces and moments which are induced by muscle injury. In order to accurately simulate muscle injuries a detailed quasi-static three dimensional model representing the anatomy of the lumbar spine was developed. This model includes the nine major force generating muscles of the region (erector spinae, comprising the longissimus thoracis and iliocostalis lumborum; multifidus; quadratus lumborum; latissimus dorsi; transverse abdominis; internal oblique and external oblique), as well as the thoracolumbar fascia through which the transverse abdominis and parts of the internal oblique and latissimus dorsi muscles attach to the spine. The muscles included in the model have been represented using 170 muscle fascicles each having their own force generating characteristics and lines of action. Particular attention has been paid to ensuring the muscle lines of action are anatomically realistic, particularly for muscles which have broad attachments (e.g. internal and external obliques), muscles which attach to the spine via the thoracolumbar fascia (e.g. transverse abdominis), and muscles whose paths are altered by bony constraints such as the rib cage (e.g. iliocostalis lumborum pars thoracis and parts of the longissimus thoracis pars thoracis). In this endeavour, a separate sub-model which accounts for the shape of the torso by modelling it as a series of ellipses has been developed to model the lines of action of the oblique muscles. Likewise, a separate sub-model of the thoracolumbar fascia has also been developed which accounts for the middle and posterior layers of the fascia, and ensures that the line of action of the posterior layer is related to the size and shape of the erector spinae muscle. Published muscle activation data are used to enable the model to predict the maximum forces and moments that may be generated by the muscles. These predictions are validated against published experimental studies reporting maximum isometric moments for a variety of exertions. The model performs well for fiexion, extension and lateral bend exertions, but underpredicts the axial twist moments that may be developed. This discrepancy is most likely the result of differences between the experimental methodology and the modelled task. The application of the model is illustrated using examples of muscle injuries created by surgical procedures. The three examples used represent a posterior surgical approach to the spine, an anterior approach to the spine and uni-lateral total hip replacement surgery. Although the three examples simulate different muscle injuries, all demonstrate the production of significant asymmetrical moments and/or reduced joint compression following surgical intervention. This result has implications for patient rehabilitation and the potential for further injury to the spine. The development and application of the model has highlighted a number of areas where current knowledge is deficient. These include muscle activation levels for tasks in postures other than upright standing, changes in spinal kinematics following surgical procedures such as spinal fusion or fixation, and a general lack of understanding of how the body adjusts to muscle injuries with respect to muscle activation patterns and levels, rate of recovery from temporary injuries and compensatory actions by other muscles. Thus the comprehensive and innovative anatomical model which has been developed not only provides a tool to predict the forces and moments experienced by the intervertebral joints of the spine, but also highlights areas where further clinical research is required.

Asymétries à la marche chez les adolescents atteints de scoliose idiopathique

La scoliose idiopathique de l’adolescence (SIA) est une pathologie de cause inconnue impliquant une déformation tridimensionnelle de la colonne vertébrale et de la cage thoracique. Cette pathologie affecte, entre autres, les vertèbres ainsi que les muscles paraspinaux. Ces composantes de la colonne vertébrale jouent un rôle important lors de la marche. Dix sujets témoins et neuf sujets SIA ont effectué dix essais de marche à vitesse normale sur un corridor de marche de dix mètres dans lequel était inséré deux plates-formes de force. De plus, un système de huit caméras (VICON) a permis de calculer les coordonnées tridimensionnelles des 30 marqueurs utilisés afin d’analyser la cinématique des sujets. Les variables faisant l’objet de cette étude sont les amplitudes totales, minimales et maximales des rotations des ceintures pelvienne et scapulaire dans les plans transverse et frontal de même que les coefficients de corrélation et de variation de ces segments. Des tests de Student ont été utilisés pour l’analyse statistique. Malgré le fait qu’aucune différence significative n’a été observée, dans aucun des plans, entre les amplitudes des rotations des ceintures pelvienne et scapulaire entre les groupes témoin et SIA, une différence significative en ce qui a trait aux minimums de rotations pelviennes et scapulaires, dans le plan transverse, a été observée. Cette différence suggère une asymétrie dans les rotations effectuées par ces segments à la marche à vitesse naturelle chez une population atteinte de SIA.

Développement et validation d’un outil clinique pour l’analyse quantitative de la posture auprès de personnes atteintes d’une scoliose idiopathique

La scoliose idiopathique (SI) est une déformation tridimensionnelle (3D) de la colonne vertébrale et de la cage thoracique à potentiel évolutif pendant la croissance. Cette déformation 3D entraîne des asymétries de la posture. La correction de la posture est un des objectifs du traitement en physiothérapie chez les jeunes atteints d’une SI afin d’éviter la progression de la scoliose, de réduire les déformations morphologiques et leurs impacts sur la qualité de vie. Les outils cliniques actuels ne permettent pas de quantifier globalement les changements de la posture attribuables à la progression de la scoliose ou à l’efficacité des interventions thérapeutiques. L’objectif de cette thèse consiste donc au développement et à la validation d’un nouvel outil clinique permettant l’analyse quantitative de la posture auprès de personnes atteintes d’une SI. Ce projet vise plus spécifiquement à déterminer la fidélité et la validité des indices de posture (IP) de ce nouvel outil clinique et à vérifier leur capacité à détecter des changements entre les positions debout et assise. Suite à une recension de la littérature, 34 IP représentant l’alignement frontal et sagittal des différents segments corporels ont été sélectionnés. L’outil quantitatif clinique d’évaluation de la posture (outil 2D) construit dans ce projet consiste en un logiciel qui permet de calculer les différents IP (mesures angulaires et linéaires). L’interface graphique de cet outil est conviviale et permet de sélectionner interactivement des marqueurs sur les photographies digitales. Afin de vérifier la fidélité et la validité des IP de cet outil, la posture debout de 70 participants âgés entre 10 et 20 ans atteints d'une SI (angle de Cobb: 15º à 60º) a été évaluée à deux occasions par deux physiothérapeutes. Des marqueurs placés sur plusieurs repères anatomiques, ainsi que des points de référence anatomique (yeux, lobes des oreilles, etc.), ont permis de mesurer les IP 2D en utilisant des photographies. Ces mêmes marqueurs et points de référence ont également servi au calcul d’IP 3D obtenus par des reconstructions du tronc avec un système de topographie de surface. Les angles de Cobb frontaux et sagittaux et le déjettement C7-S1 ont été mesurés sur des radiographies. La théorie de la généralisabilité a été utilisée pour déterminer la fidélité et l’erreur standard de la mesure (ESM) des IP de l’outil 2D. Des coefficients de Pearson ont servi à déterminer la validité concomitante des IP du tronc de l’outil 2D avec les IP 3D et les mesures radiographiques correspondantes. Cinquante participants ont été également évalués en position assise « membres inférieurs allongés » pour l’étude comparative de la posture debout et assise. Des tests de t pour échantillons appariés ont été utilisés pour détecter les différences entre les positions debout et assise. Nos résultats indiquent un bon niveau de fidélité pour la majorité des IP de l’outil 2D. La corrélation entre les IP 2D et 3D est bonne pour les épaules, les omoplates, le déjettement C7-S1, les angles de taille, la scoliose thoracique et le bassin. Elle est faible à modérée pour la cyphose thoracique, la lordose lombaire et la scoliose thoraco-lombaire ou lombaire. La corrélation entre les IP 2D et les mesures radiographiques est bonne pour le déjettement C7-S1, la scoliose et la cyphose thoracique. L’outil est suffisamment discriminant pour détecter des différences entre la posture debout et assise pour dix des treize IP. Certaines recommandations spécifiques résultents de ce projet : la hauteur de la caméra devrait être ajustée en fonction de la taille des personnes; la formation des juges est importante pour maximiser la précision de la pose des marqueurs; et des marqueurs montés sur des tiges devraient faciliter l’évaluation des courbures vertébrales sagittales. En conclusion, l’outil développé dans le cadre de cette thèse possède de bonnes propriétés psychométriques et permet une évaluation globale de la posture. Cet outil devrait contribuer à l’amélioration de la pratique clinique en facilitant l’analyse de la posture debout et assise. Cet outil s’avère une alternative clinique pour suivre l’évolution de la scoliose thoracique et diminuer la fréquence des radiographies au cours du suivi de jeunes atteints d’une SI thoracique. Cet outil pourrait aussi être utile pour vérifier l’efficacité des interventions thérapeutiques sur la posture.

Développement et validation d'un instrument non-invasifde caractérisation du comportement musculaire respiratoire

Réalisé en cotutelle avec l'Université Joseph Fourier École Doctorale Ingénierie pour la Santé,la Cognition et l'Environnement (France)

Morphologie tridimensionnelle du bassin scoliotique

La scoliose idiopathique de l’adolescence (SIA) est une déformation tridimensionnelle de la colonne vertébrale et de la cage thoracique dont la cause est inconnue. Il semble que la ceinture pelvienne soit impliquée dans la pathogénie de la SIA, car des différences géométriques des os coxaux ont été observées. Notamment, une rotation du bassin ou une inclinaison latérale dans le sens de la courbe scoliotique ont été mises en évidence en plus des distorsions osseuses. Il est difficile de dissocier la rotation du bassin de son asymétrie, car la majorité des études porte sur des données radiologiques bidimensionnelles. Une analyse tridimensionnelle de la morphologie du bassin de patientes ayant une SIA, mais n’ayant pas reçu de traitement par corset ou chirurgie permettrait d’identifier le rôle du bassin dans la progression de la scoliose. Dix-sept jeunes filles atteintes de la SIA ont participé à cette étude pour lesquelles des radiographies bi-planaires en station debout étaient disponibles au moment du diagnostic par un chirurgien orthopédiste pédiatrique et à l’instant de la prescription d'un corset. Des radiographies postéro-antérieures et latérales avaient été prises au moyen du système EOS®. Douze repères anatomiques du bassin ont été identifiés sur les paires de radiographies, alors que quatre repères ont été identifiés sur la radiographie postéro-antérieure uniquement. Ces quatre derniers n’étaient pas identifiables sur la radiographie latérale à cause de la superposition des repères droits et gauches. La reconstruction tridimensionnelle du bassin a été réalisée à partir de deux clichés radiographiques des 12 premiers repères osseux. Au total, neuf paramètres tridimensionnels ont été calculés afin de quantifier l’asymétrie et la distorsion du bassin entre les deux temps donnés. Des paramètres bidimensionnels ont également été mesurés sur les quatre derniers repères osseux afin de documenter des déformations du bassin pertinentes à la pratique clinique, telle que la rotation axiale de celui-ci. Dans le but d'évaluer une possible asymétrie entre les os coxaux du bassin, les paramètres tridimensionnels du bassin gauche ont été comparés à ceux du côté droit à chaque temps, au moyen d'un test-t pour échantillon apparié. La morphologie pelvienne a été également évaluée par l'analyse multivariée (MANOVA) à mesures répétées à deux conditions (côté*temps). En conséquence, nous avons constaté une croissance osseuse statistiquement significative du bassin dans l’intervalle de temps entre le diagnostic de la scoliose et le port du corset (p=0,033). Une asymétrie significative entre les côtés gauche et droit du bassin (p=0,013) a également été constatée. En ce qui concerne les paramètres bidimensionnels, nous avons constaté une augmentation de la version pelvienne (p=0,024) au cours de la croissance des jeunes filles. Finalement, le bassin n'a pas présenté de distorsion, puisqu'une valeur de p de 0,763 a été observée. En conclusion, la croissance des jeunes filles atteintes de la scoliose idiopathique de l'adolescence est accompagnée d'une asymétrie morphologique entre les deux os coxaux du bassin. Cette asymétrie constatée au moment du diagnostic de la scoliose des filles a évolué jusqu'à l’instant où le port du corset a été prescrit. Quant aux paramètres bidimensionnels, nous pouvons conclure que la rotation du bassin vers l'arrière a augmenté au cours de la croissance des jeunes filles, produisant ainsi une rétroversion pelvienne dans le plan sagittal. La distorsion tridimensionnelle du bassin n'a toutefois pas été observée au cours de la croissance des jeunes filles.

L’asymétrie mammaire chez les adolescentes présentant une scoliose idiopathique

La scoliose idiopathique de l’adolescence (SIA) est une déformation tridimensionnelle complexe du rachis affectant majoritairement les filles. L’atteinte progressive est surtout esthétique avec, notamment, une déformation de la cage thoracique résultante. L’asymétrie mammaire est une préoccupation fréquente chez ces jeunes filles. Se définissant comme une différence de forme, de position ou de volume des seins ou des complexes aréolo-mamelonnaires, l’asymétrie mammaire est courante chez les femmes, mais habituellement mineure et non visible. Il demeure incertain dans la littérature si l’asymétrie mammaire est plus fréquente chez les scoliotiques. De plus, très peu d’études ont évalué la relation entre la scoliose et l’asymétrie mammaire. De façon instinctive, on serait porté à croire que ce ne sont pas les seins qui sont asymétriques, mais plutôt la déformation du thorax en rotation qui donne cette impression. Les seins représentent un des organes les plus difficiles à mesurer étant donné leur grande variabilité. Plusieurs méthodes de mesure ont été décrites. L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est considérée l’outil le plus précis pour définir la glande mammaire et plus particulièrement, sa délimitation sur la cage thoracique. Ce projet consiste à quantifier l’asymétrie mammaire, représentée par une différence de volume entre les deux seins, chez une cohorte de jeunes filles présentant une SIA significative, en utilisant l’IRM comme outil de mesure. Ensuite, une méthode de mesure automatisée, à partir de la topographie surfacique 3D, est proposée. Les résultats obtenus avec cette méthode sont confrontés à ceux de l’IRM. L’influence de la posture sur le volume mammaire est également étudiée à partir de ces deux modalités différentes. Pour réaliser ces objectifs, une cohorte de 30 patientes scoliotiques a été recrutée sur la base de leur courbure thoracique et de leur maturité osseuse et mammaire. Deux imageries de tronc ont été effectuées : la topographie surfacique 3D et la résonance magnétique. Dans un premier temps, la sommation des images segmentées acquises par IRM nous a permis de mesurer de façon très précise le volume mammaire. Notre cohorte présente une asymétrie mammaire moyenne statistiquement significative de 8.32%. 66.6% des patientes présentent une asymétrie ≥ 5%. Par ailleurs, le sein gauche est plus volumineux chez 65.5% des patientes. Une faible corrélation non-significative existe entre les volumes mammaires et l’angle de Cobb ainsi que la gibbosité thoracique. Par la suite, une méthode de mesure automatisée, développée à partir de l’environnement mathématique Matlab, est appliquée directement sur les reconstructions 3D. En bref, elle consiste à identifier les contours des seins pour les exciser afin d’exposer la cage thoracique puis, à soustraire le thorax complet du thorax sans seins pour déterminer les volumes mammaires. Les volumes mammaires acquis par la méthode automatisée sont, de manière attendue, de plus petites tailles que ceux obtenus à l’IRM. Une forte corrélation est établie entre les volumes mammaires obtenus par les deux différentes techniques de mesure. Bien que statistiquement significatives, les asymétries mammaires (r= 0.614, p< .001) ne sont pas aussi fortement corrélées entre elles que les volumes. Le sein droit (r=0.805) présente une corrélation plus élevée que le sein gauche (r=0.747). Finalement, l’influence de la posture est étudiée à partir des maillages 3D de l’IRM (décubitus ventral) et de la topographie surfacique 3D (position debout). D’excellentes corrélations sont confirmées entre les volumes mammaires ; r= 0.896 et r= 0.939, respectivement pour les volumes mammaires gauches et droits. Ce projet a permis de démontrer, pour la première fois, qu’il est possible de calculer le volume mammaire de façon objective et précise avec l’IRM, chez une cohorte scoliotique. Grâce à la précision des repères anatomiques, l’IRM nous a permis de revisiter une croyance populaire dans la communauté de la scoliose. Celle soutenant que l’asymétrie mammaire ressentie par les patientes n’est qu’une perception. Ces nouvelles données nous permettrons de conseiller les jeunes filles avec la SIA, concernant leurs préoccupations sur l’asymétrie de leurs seins. Nous avons confirmé que la méthode de mesure automatisée est réalisable cliniquement et pourrait être utilisée pour prédire les volumes obtenus à l’IRM. Par ailleurs, c’est le premier outil de mesure de volumétrie mammaire complètement automatisé à notre connaissance. Les volumes mammaires obtenus debout et en décubitus ventral sont comparables.

Multimodal image fusion of anatomical structures for diagnosis, therapy planning and assistance

This paper provides an overview of work done in recent years by our research group to fuse multimodal images of the trunk of patients with Adolescent Idiopathic Scoliosis (AIS) treated at Sainte-Justine University Hospital Center (CHU). We first describe our surface acquisition system and introduce a set of clinical measurements (indices) based on the trunk's external shape, to quantify its degree of asymmetry. We then describe our 3D reconstruction system of the spine and rib cage from biplanar radiographs and present our methodology for multimodal fusion of MRI, X-ray and external surface images of the trunk We finally present a physical model of the human trunk including bone and soft tissue for the simulation of the surgical outcome on the external trunk shape in AIS.

A Novel Method for the 3-D Reconstruction of Scoliotic Ribs From Frontal and Lateral Radiographs

Among the external manifestations of scoliosis, the rib hump, which is associated with the ribs' deformities and rotations, constitutes the most disturbing aspect of the scoliotic deformity for patients. A personalized 3-D model of the rib cage is important for a better evaluation of the deformity, and hence, a better treatment planning. A novel method for the 3-D reconstruction of the rib cage, based only on two standard radiographs, is proposed in this paper. For each rib, two points are extrapolated from the reconstructed spine, and three points are reconstructed by stereo radiography. The reconstruction is then refined using a surface approximation. The method was evaluated using clinical data of 13 patients with scoliosis. A comparison was conducted between the reconstructions obtained with the proposed method and those obtained by using a previous reconstruction method based on two frontal radiographs. A first comparison criterion was the distances between the reconstructed ribs and the surface topography of the trunk, considered as the reference modality. The correlation between ribs axial rotation and back surface rotation was also evaluated. The proposed method successfully reconstructed the ribs of the 6th-12th thoracic levels. The evaluation results showed that the 3-D configuration of the new rib reconstructions is more consistent with the surface topography and provides more accurate measurements of ribs axial rotation.

Obesidade adolescente, composição corporal e aptidão física

RESUMO: A principal razão que me levou a escolher este estágio e esta intervenção, foi o facto de gostar muito de trabalhar com jovens. Esse gosto, aliado à paixão que tenho pelo exercício e saúde, trouxe-me para um projecto que visa alterar e promover estilos de vida saudáveis em jovens obesos com idades entre os 12 e os 16 anos de idade. O estágio teve a duração de 10 meses, de Outubro de 2010 a Julho de 2011. Começamos com a definição dos protocolos a implementar e das tarefas a realizar. A primeira dessas tarefas, centrava-se no recrutamento da amostra que pretendíamos para desenvolver o estudo. Paralelamente ao projecto TOP, colaborámos também nas consultas de obesidade pediátrica no Hospital de Santa Maria, o que nos permitiu recrutar jovens que iam às consultas e incluí-los no projecto TOP. Após termos efectuado o recrutamento, começámos com as aulas práticas e teóricas. Essas aulas ocorriam na Universidade Lusófona, todos os sábados, das 10 às 12 horas. Eram sempre da nossa responsabilidade as aulas práticas, e as teóricas quando se falava de exercício. Nas aulas práticas realizavam-se circuitos, jogos tradicionais, jogos colectivos, e jogos que promovessem a competição saudável e a inter-ajuda, visto que ali todos os participantes tinham um objectivo comum. Durante o ano foram realizadas duas colónias de férias, onde organizámos outro tipo de actividades, nomeadamente mini-golf e caminhadas na zona do Jamor. Tanto as colónias de férias, como as avaliações eram da nossa inteira responsabilidade, desde a preparação, à execução e realização das mesmas. De referir que, tendo em conta os resutados obtidos, os participantes que melhoraram na sua capacidade cardiovascular apresentaram igualmente melhoras ao nível da composição corporal, nomeadamente com a diminuição do perímetro da anca e do perímetro acima das cristas ilíacas. Importa ainda referir que ocorreram melhorias significativas (p <0,05) ao nível da composição corporal, no que se refere ao perímetro da meia distância entre a grelha costal e as cristas ilíacas, no teste da flexibilidade dos membros inferiores e na força média. Os objectivos do estágio centravam-se em adquirir competências no que diz respeito a conhecer as características da população alvo tanto das consultas como do programa TOP, saber aplicar as recomendações internacionais de actividade física para adolescentes obesos, ser capaz de adaptar a prescrição de exercício às diferentes necessidades dos adolescentes, planear e colocar em prática os planos de aula da componente física do TOP, conduzir de forma autónoma uma consulta de avaliação e aconselhamento físico, interagir em contexto clínico com especialidades de outras áreas de intervenção, planear e implementar a calendarização das sessões teórico-práticas do Projecto TOP, saber colaborar com uma equipa multidisciplinar num ambiente clínico e colaborar na intervenção e elaboração de um projecto científico. Os resultados obtidos demonstram que uma replicação futura deste projecto, tendo em conta sempre limitações que possam ocorrer, por exemplo, ao nível dos protocolos e testes, pode melhorar a qualidade de vida do adolescente, com vista a um futuro adulto mais saudável.ABSTRACT: The main reason that made me decide on this internship is the fact that I enjoy working with young people. This, combined with the passion I have for exercising and health, led me to a project aiming at changing lifestyles by promoting a healthy lifestyle among obese young people aged between 12 and 16 years old. The internship lasted for 10 months, from October 2010 to July 2011. We started with the definition of protocols to implement and carry out the POT project (Pediatric Obesity Treatment). The first task focused on the recruitment of the sample we needed to conduct the study for this project. Along with the POT project, we‟ve also collaborated in clinical pediatric obesity surgery in Santa Maria Hospital, which allowed us to recruit young people who came to surgery and include them in the sample. After having carried out the recruitment, we started with the practical and theoretical lessons. These lessons took place at the Universidade Lusófona de Humanidades e Tecnologias (ULHT) every month on Saturdays from 10 to 12. It was always our responsibility to prepare and present both the physical lessons and the theoretical ones concerning advice on everyday exercising. During practical lessons, circuits, traditional games and team games were held in order to promote a healthy competition and mutual help, since all the participants had a common goal. During the year there were two holiday camps, where we did many more activities, including mini-golf and walking in the area of Jamor. In those camps, all activities and evaluation sessions were our responsibility. By analysing the results we came to the conclusion that the participants who improved their cardiovascular capacity also improved their body composition, particularly with the reduction of the hip circumference and the circumference above the iliac crests. It should also be noted that significant improvements (p <0.05) in terms of body composition occurred namely concerning the circumference of the half distance between the rib cage and the iliac crests, the test of lower limbs flexibility and average strength. The objectives of the internship were to develop the ability to understand the characteristics of the adolescents in the POT project, know how to apply international recommendations for physical activity for obese adolescents, being able to individualize the exercise prescription for the different needs of adolescents, plan and implement physical and theorical lessons, conduct an independent surgery with a physical evaluation and counseling, interact in the context of other clinical speciality areas, plan and implement the scheduling of theoretical-practical sessions, learn how to collaborate with a multidisciplinary team in a clinical setting, intervene and collaborate in the development of a scientific project. The results show that a future replication of this project, always taking into account constraints that may occur, for example, the ones concerning the protocols, the testing, can improve the quality of life of adolescents aiming to a healthier adult life.

Avaliação da cinemática do complexo tóracoabdominal durante repouso e endurance muscular respiratória em obesos

Background: Obesity may affect the respiratory system, causing changes in respiratory function and in the pulmonary volumes and flows. Objectives: To evaluate the influence of obesity in the movement of thoracoabdominal complex at rest and during maximal voluntary ventilation (MVV), and the contribution between the different compartments of this complex and the volume changes of chest wall between obese and non-obese patients. Materials and Methods: We studied 16 patients divided into two groups: the obese group (n = 8) and group non-obese (n = 8). The two groups were homogeneous in terms of spirometric characteristics (FVC mean: 4.97 ± 0.6 L - 92.91 ± 10.17% predicted, and 4.52 ± 0.6 L - 93.59 ± 8.05%), age 25.6 ± 5.0 and 26.8 ± 4.9 years, in non-obese and obese respectively. BMI was 24.93 ± 3.0 and 39.18 ± 4.3 kg/m2 in the groups investigated. All subjects performed breathing calm and slow and maneuver MVV, during registration for optoelectronic plethysmography. Statistical analysis: we used the unpaired t test and Mann-Whitney. Results: Obese individuals had a lower percentage contribution of the rib cage abdominal (RCa) during breathing at rest and VVM. The variation of end expiratory (EELV) and end inspiratory (EILV) lung volumes were lower in obese subjects. It has been found asynchrony and higher distortion between compartments of thoracoabdominal complex in obese subjects when compared to non-obese. Conclusions: Central obesity impairs the ventilation lung, reducing to adaptation efforts and increasing the ventilatory work

Hiperinsuflação manual combinada com compressão torácica expiratória para redução do período de internação em UTI em pacientes críticos sob ventilação mecânica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

A respiração frenolabial na doença pulmonar obstrutiva crônica: revisão da literatura

Esta revisão teve por objetivo destacar os principais achados publicados nos últimos dez anos sobre os efeitos da respiração frenolabial (RFL) em pacientes com doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC). A busca dos artigos foi realizada nas bases de dados Lilacs, IBECS, MEDLINE e SciELO, por meio dos seguintes descritores da área da saúde (DeCS): doença pulmonar obstrutiva crônica, reabilitação, respiração, hiperinsuflação e dispneia, e suas respectivas versões na língua inglesa (MeSH), além do termo pursed-lip breathing. Após a eliminação dos títulos repetidos, foram selecionados somente os estudos que abordavam a RFL como tema principal, resultando em 12 artigos científicos, 10 ensaios clínicos e 2 revisões bibliográficas. Segundo os achados, a RFL proporciona: alterações sobre a gasometria arterial, caracterizada pelo aumento da saturação e pressão parcial de oxigênio; padrão ventilatório, com diminuição da frequência respiratória e aumento de tempo expiratório e do volume corrente; mecânica ventilatória, por meio do recrutamento de musculatura abdominal expiratória e dos músculos da caixa torácica e acessórios da inspiração; diminuição no consumo de oxigênio; alterações na modulação autonômica cardíaca induzida pelo aumento da atividade parassimpática e, por fim, melhora na qualidade de vida destes pacientes. A RFL é considerada uma manobra de grande importância, por repercutir de forma positiva em diversos sistemas e sobre a qualidade de vida de pacientes portadores da DPOC.