Thesis (Ph. D.)--University of Missouri--Columbia, 2001. / "May 2001." Typescript. Vita. Includes bibliographical references (leaves 176-195). Also available on the Internet.

Os mecanismos envolvidos na associação entre poluição do ar e aumento da mortalidade cardiovascular não estão ao todo esclarecidos. O objetivo deste estudo foi testar os efeitos agudos do PM2.5 da cidade de São Paulo sobre a freqüência cardíaca (FC), variabilidade da freqüência cardíaca (VFC), inflamação sistêmica e vasoconstrição de arteríolas de ratos Wistar saudáveis. O PM2.5 foi coletado em filtros de fibra de vidro utilizando um amostrador de grandes volumes. Para o ECG foram utilizados 47 ratos que foram submetidos a instilação traqueal de: salina, filtro branco, 50 ?g e 100 ?g de PM2.5. A freqüência cardíaca (FC) e o desvio-padrão dos intervalos NN (SDNN) foram avaliados na fase pré, 30 e 60 minutos após a instilação. Outro grupo de 38 ratos foram submetidos a instilação traqueal de: filtro branco, 100 ?g e 500 ?g de PM2.5 para análises hematológicas e histopatológicas. Estes animais foram sacrificados 24 horas após a instilação traqueal para a coleta de sangue e amostras de pulmão e coração para a morfometria e análise da razão peso seco/úmido. A FC diminuiu significativamente (p<0.001) com o tempo, mas não houve efeito de tratamento ou interação entre tempo e tratamento. O SDNN diminuiu 60 minutos após a instilação nos grupos de 50 ?g e 100 ?g de PM2.5 (p=0.025). O número de reticulócitos aumentou significativamente em ambas as doses de PM2.5 (p<0.05), enquanto que o hematócrito aumentou somente no grupo de 500 ?g (p<0.05). Segmentados, neutrófilos e fibrinogênio diminuíram significativamente, enquanto que os linfócitos aumentaram com 100 ?g de PM2.5 (p<0.05). Houve uma diminuição dose-dependente da razão luz/parede (L/P) das arteríolas pulmonares intra-acinares em ambos grupos de PM (p<0.001). A razão L/P das arteríolas peri-bronquiolares diminuiu no grupo que recebeu 500 ?g de PM2.5 (p<0.001). Houve um aumento significativo da razão peso seco/úmido no coração para o grupo que recebeu 500 ?g (p<0.001). Concluindo, as partículas finas da cidade de São Paulo induzem a uma redução do SDNN e promovem alterações histológicas pulmonares e cardíacas, resultando em significante vasoconstrição. A medula óssea também participou na resposta aguda promovida pelas partículas que alcançam os pulmões / The mechanisms involved in the association between air pollution and increased cardiovascular mortality are not fully understood. The objective of this study was to test the acute effects of Sao Paulo PM2.5 on heart rate, heart rate variability, systemic inflammation and vasoconstriction of arterioles of healthy Wistar rats. PM2.5 was collected in glass fiber filters using a high volume sampler. Forty-seven rats were submitted to tracheal instillation with: saline, blank filter, 50 ?g and 100 ?g of PM2.5 to ECG analysis. Heart rate (HR) and standard deviation of the intervals between normal beats (SDNN) were assessed immediately before, 30 and 60 minutes after instillation. Another thirty-eight rats were submitted to tracheal instillation with: blank filter, 100 ?g and 500 ?g of PM2.5 to hematological and histopathological analysis. These animals were sacrificed 24 hours after instillation when blood, heart and lung samples were collected for morphological and wet-to-dry weight ratio analysis. HR decreased significantly (p< 0.001) with time, but no significant effect of treatment or interaction between time and treatment was observed. SDNN decreased 60 minutes after instillation in groups PM2.5 50 ?g and 100 ?g (p=0.025). Reticulocytes significantly increased at both PM2.5 doses (p<0.05) while hematocrit levels increased in the 500 ?g group (p<0.05). Segmented, neutrophils and fibrinogen levels significantly decreased, while lymphocytes increaseded with 100 ?g of PM2.5 (p<0.05). A significant dose-dependent decrease of intra-acinar pulmonary arterioles Lumen/Wall ratio (L/W) was observed in PM groups (p<0.001). Peribronchiolar arterioles L/W showed a significant decrease in the 500?g group (p<0.001). A significant increase in heart wet-to-dry weight ratio was observed in the 500 ?g group (p<0.001). In conclusion, fine particles in the city of Sao Paulo induces a reduction of SDNN and promote pulmonary and cardiac histological alterations, resulting in significant vasoconstriction. In addition, we observed that the bone marrow also participated in the acute response to particles reaching the lungs

Fundamentos: A caracterização precisa da interação da placa aterosclerótica no momento do implante do stent é crucial para o entendimento da complacência e da cicatrização vasculares. Objetivamos investigar se a composição da placa avaliada pela tomografia de coerência óptica (OCT), influencia as alterações agudas no procedimento índice do implante do stent e na cicatrização vascular no seguimento tardio. Métodos: Os pacientes tratados com um único tipo de stent eluidor de fármaco (cromo cobalto, eluidor de sirolimus e polímero bioabsorvível) foram incluídos prospectivamente, seguindo um protocolo com etapas de dilatações progressivas do vaso. As imagens de OCT sequenciais foram realizadas no procedimento índice (basal e a cada etapa do protocolo) e no seguimento tardio, co-registradas e analisadas a cada 0,6mm. A avaliação semiquantitativa da placa foi realizada dividindo-se secções transversas em 4 quadrantes, com cada quadrante rotulado de acordo com o seu componente mais prevalente (fibrótico, calcificado, lipídico, normal). A interação stent-vaso avaliada pela OCT foi utilizada como indicador substituto para lesão e cicatrização vasculares após o implante do stent. Resultados: Um total de 22 lesões (1stent/lesão) de 20 pacientes e 2298 seções transversas de OCT foram analisadas no procedimento índice. O reestudo com OCT foi realizado em 17 pacientes e 19 lesões (86%). O componente de placa predominante foi fibrótico (fibrótico = 46.84 ± 16%; lipídico = 17.63 ± 10.72%; calcificado = 4.63 ± 5.9%; normal = 29.16 ± 12.24; não analizável=1.74 ± 5.35%). Houve um aumento nas áreas da luz (10atm = 5.5 (4.5 - 7.4) mm2, 14-16atm = 6.0 (4.7 - 7.70) mm2, 20atm = 6.7 (5.5 - 8.2) mm2; P < 0.001) e do stent (10atm = 5.2 (4.3 - 7.0) mm2, 14-16atm = 5.7 (4.5 - 7.5) mm2, 20atm = 6.5 (5.3 - 7.9) mm2; P < 0.001), com um aumento na área do prolapso tecidual (10atm =0.09 (0.06 - 0.12) mm2, 14-16atm =0.10 (0.06 - 0.15) mm2, 20atm =0.15 (0.08 - 0.20) mm2; P < 0.01). Segmentos com muito tecido fibrocalcificado tiveram áreas luminais menores ao longo das etapas da intervenção. Por outro lado, placas com muito conteúdo lipídico ou vaso normal tiveram maiores ganhos nas medidas das áreas luminais mínimas ao longo das dilatações sequenciais. Além disso, placas com muito tecido fibrocalcificado no momento basal apresentaram menor crescimento neointimal no seguimento tardio, enquanto que o grau de conteúdo lipídico e de vaso normal não tiveram impacto sobre a formação do tecido neointimal. Os indicadores substitutos de lesão vascular após o implante do stent correlacionaram-se significativamente com o crescimento neointimal no seguimento tardio. Conclusões: A composição tecidual das placas subjacentes influencia significativamente o comportamento mecânico agudo e a longo prazo dos vasos coronarianos submetidos ao implante de stent. Além disso, a lesão vascular após o implante do stent está potencialmente ligada ao futuro crescimento neointimal no seguimento tardio / Background Accurate characterization of atherosclerotic plaque interaction during stent deployment is crucial to understand vascular compliance and healing. We sought to determine whether plaque composition assessed by optical coherence tomography (OCT), influences acute changes at index procedure and vascular healing at follow up. Methods Patients treated with a single drug-eluting stent type (cobalt chromium with bioabsorbable polymer eluting sirolimus stent) were prospectively included, following a pre-defined step-by-step progressive vessel dilatation. Sequential OCT imaging were performed at the index procedure (baseline and at each time point of the protocol) and at follow up, co-registered and analyzed every 0.6mm for quantitative measurements. Semi-quantitative plaque assessment was performed at baseline by dividing cross-sections into 4 quadrants, with each quadrant labeled according to its most prevalent component (fibrotic, calcific, lipid). OCT assessments of stent-vessel interactions were used as a surrogate for vessel injury and healing after stent implantation. Results A total of 22 lesions (1stent/lesion) of 20 patients and 2298 OCT crosssections were analyzed at the index procedure. For an average of 19.7 months (591.88 ± 60.52 days), 17 of the patients and 19 lesions (86%) underwent OCT imaging at follow up. The predominant percentage plaque component was fibrotic (fibrotic = 46.84 ± 16%; lipid = 17.63 ± 10.72%; calcific = 4.63 ± 5.9%; normal = 29.16 ± 12.24; non-analyzable = 1.74 ± 5.35%). There was an increase in lumen (10atm = 5.5 (4.5 - 7.4) mm2, 14-16atm = 6.0 (4.7 - 7.70) mm2, 20atm = 6.7 (5.5 - 8.2) mm2; P < 0.001) and stent (10atm = 5.2 (4.3 - 7.0) mm2, 14-16atm = 5.7 (4.5 - 7.5) mm2, 20atm = 6.5 (5.3 - 7.9) mm2; P < 0.001) areas, with an increase in tissue prolapse area (10atm =0.09 (0.06 - 0.12) mm2, 14-16atm =0.10 (0.06 - 0.15) mm2, 20atm =0.15 (0.08 - 0.20) mm2; P < 0.01). Segments with high fibrocalcific content tended to have decreased minimal luminal areas along the intervention time-points. Conversely, plaques with high lipid content had increased minimal luminal areas during sequential dilatations. Moreover, plaques with high fibrocalcific tissue at baseline had significantly smaller neointimal growth at follow-up, whereas the degree of lipid content or normal tri-layered vessel had no impact on neointimal formation. OCT surrogates of vessel injury after coronary stenting significantly correlated with neointimal growth at follow-up. Conclusions: Tissue composition of underlying plaques significantly influences the acute mechanical and the long-term behavior of coronary vessels undergoing stent implantation. In addition, vessel injury after coronary stenting is potentially linked to future neointimal growth at follow-up

Introdução: No momento, pouco se conhece sobre o desempenho diagnóstico da angiotomografia de coronárias com 64 colunas de detectores (Angio-TC 64) frente aos achados do ultrassom intracoronário com técnica de histologia virtual (USIC-HV). Este estudo compara a capacidade diagnóstica de ambos os métodos para a avaliação das dimensões vasculares e para avaliação da composição da placa aterosclerótica através da análise de toda extensão dos três vasos epicárdicos principais. Métodos e Resultados: Um total de 21 pacientes com diagnóstico de doença arterial coronária obstrutiva foi incluído neste estudo. Angio-TC 64 foi realizada em todos os pacientes antes da realização do USIC-HV, com intervalo<72horas entre os dois exames. No total, 70 vasos foram avaliados (3,3 vasos por paciente) e divididos em 641 subsegmentos de 4 mm de extensão cada. Um total de 5.972 cortes seccionais de USIC-HV e 5.233 cortes seccionais da Angio-TC 64 foram analisados. As medidas de área luminar, área do vaso, área da parede arterial e carga de placa à Angio-TC 64 e ao USIC-HV foram significativamente correlacionadas (r-Spearman: 0,81; 0,78; 0,55 e 0,49; respectivamente - p<0,001 para todas as correlações). A Angio-TC 64 subestimou a área luminar ao USIC-HV (em mediana: 0,4mm2 ,variando entre -5,6 mm2 e 10,2 mm2). A Angio-TC 64 superestimou a área do vaso, a área da parede arterial (placa+média) e a carga de placa (em mediana: 3,0 mm2; 3,2 mm2 e 13,9%, respectivamente). O aumento da densidade média da placa à Angio-TC 64 foi significativamente associado com o aumento da contribuição percentual dos componentes cálcio denso e núcleo necrótico ao USIC-HV. O aumento da densidade média da placa à Angio-TC 64 foi significativamente associado com a diminuição da contribuição percentual do componente fibro-lipídico ao USIC-HV. Parâmetros de qualidade da imagem (atenuação luminar, ruído da atenuação luminar e relação sinal ruído) influenciaram significativamente os resultados da Angio-TC 64. Conclusão: Nosso estudo demonstra que as imagens da Angio-TC 64 se correlacionam significativamente com as imagens do USIC-HV. Estes achados indicam que a Angio-TC 64 pode ser uma ferramenta útil para a avaliação quantitativa da luz arterial e da placa aterosclerótica; bem como para a avaliação da composição da placa aterosclerótica in vivo / Background: Currently, little is known about the comparative diagnostic performance for coronary assessment of 64-slice multidetector computed tomography (64-MDCT) versus virtual histology intravascular ultrasound technique (VH-IVUS). The present study compares the diagnostic ability of both methods for the evaluation of coronary lumen and vessel wall dimensions as well as plaque composition in a three-vessel whole-artery analysis protocol. Methods and Results: A total of 21 patients with diagnosed obstructive coronary artery disease was included. 64-MDCT was performed within 72 hours before the VH-IVUS examination. Overall, 70 vessels were imaged (3.3 vessels per patient), and divided into 641 subsegments of 4 mm each. A total of 5,972 VH-IVUS cross-sections and 5,233 64-MDCT cross-sections were analyzed. 64-MDCT and VH-IVUS measurements for luminar area, vessel area, arterial wall area (plaque plus media area) and plaque burden were significantly correlated (r-Spearman: 0.81; 0.78; 0.55 e 0.49; respectively - p<0,001 for all correlations). 64-MDCT underestimated VH-IVUS measurements for luminar area (median: 0.4mm2, range: -5.6 mm2 to 10,2 mm2). 64-MDCT overestimated VH-IVUS measurements for vessel area, arterial wall area, and plaque burden (median: 3.0 mm2; 3.2 mm2 e 13.9%, respectively). Increasing plaque density at 64-MDCT was significantly associated with increasing dense calcium and necrotic core percent composition at VH-IVUS. Increasing plaque density at 64-MDCT was significantly associated with decreasing fibrofatty percent composition, and decreasing necrosis-to-calcium ratio at VH-IVUS. Image quality parameters (i.e. lumen attenuation, image noise, signal-to-noise ratio) significantly influenced the results of 64-MDCT. Conclusion: Our study shows that 64-MDCT imaging significantly correlates with VH-IVUS. These findings indicate that 64-MDCT may be a useful non-invasive tool for quantitative evaluation of lumen and plaque parameters, as well as for the in vivo assessment of atherosclerotic plaque composition

La problématique de cette thèse concerne la reconstruction statistique itérative 3D de l'arbre coronaire, à partir d'un nombre très réduit d'angiogrammes coronariens (5 images). Pendant un examen rotationnel d'angiographie RX, seules les projections correspondant à la même phase cardiaque sont sélectionnées afin de vérifier la condition de non variabilité spatio-temporelle de l'objet à reconstruire (reconstruction statique). Le nombre restreint de projections complique cette reconstruction, considérée alors comme un problème inverse mal posé. La résolution d'un tel problème nécessite une procédure de régularisation. Pour ce faire, nous avons opté pour le formalisme bayésien en considérant la reconstruction comme le champ aléatoire maximisant la probabilité a posteriori (MAP), composée d'un terme quadratique de vraisemblance (attache aux données) et un a priori de Gibbs (à priori markovien basé sur une interprétation partielle de l'objet à reconstruire). La maximisation MAP adoptant un algorithme d'optimisation numérique nous a permis d'introduire une contrainte de lissage avec préservation de contours des reconstructions en choisissant adéquatement les fonctions de potentiel associées à l'énergie à priori. Dans ce manuscrit, nous avons discuté en détail des trois principales composantes d'une reconstruction statistique MAP performante, à savoir (1) l'élaboration d'un modèle physique précis du processus d'acquisition, (2) l'adoption d'un modèle à priori approprié et (3) la définition d'un algorithme d'optimisation itératif efficace. Cette discussion nous a conduit à proposer deux algorithmes itératifs MAP, MAP-MNR et MAP-ARTUR-GC, que nous avons testés et évalués sur des données simulées réalistes (données patient issues d'une acquisition CT- 64 multi-barrettes). / The problematic of this thesis concerns the statistical iterative 3D reconstruction of coronary tree from a very few number of coronary angiograms (5 images). During RX rotational angiographic exam, only projections corresponding to the same cardiac phase are selected in order to check the condition of space and time non-variability of the object to reconstruct (static reconstruction). The limited number of projections complicates the reconstruction, considered then as an illness inverse problem. The answer to a similar problem needs a regularization process. To do so, we choose baysian formalism considering the reconstruction as a random field maximizing the posterior probability (MAP), composed by quadratic likelihood terms (attached to data) and Gibbs prior (prior markovian based on a partial interpretation of the object to reconstruct). The MAP maximizing allowed us using a numerical optimization algorithm, to introduce a smoothing constraint and preserve the edges on the reconstruction while choosing wisely the potential functions associated to prior energy. In this paper, we have discussed in details the three components of efficient statistical reconstruction MAP, which are : 1- the construction of precise physical model of acquisition process; 2- the selection of an appropriate prior model; and 3- the definition of an efficient iterative optimization algorithm. This discussion lead us to propose two iterative algorithms MAP, MAP-MNR and MAP-ARTUR-GC, which we have tested and evaluated on realistic simulated data (Patient data from 64-slice CT).

Introdução: No momento, pouco se conhece sobre o desempenho diagnóstico da angiotomografia de coronárias com 64 colunas de detectores (Angio-TC 64) frente aos achados do ultrassom intracoronário com técnica de histologia virtual (USIC-HV). Este estudo compara a capacidade diagnóstica de ambos os métodos para a avaliação das dimensões vasculares e para avaliação da composição da placa aterosclerótica através da análise de toda extensão dos três vasos epicárdicos principais. Métodos e Resultados: Um total de 21 pacientes com diagnóstico de doença arterial coronária obstrutiva foi incluído neste estudo. Angio-TC 64 foi realizada em todos os pacientes antes da realização do USIC-HV, com intervalo<72horas entre os dois exames. No total, 70 vasos foram avaliados (3,3 vasos por paciente) e divididos em 641 subsegmentos de 4 mm de extensão cada. Um total de 5.972 cortes seccionais de USIC-HV e 5.233 cortes seccionais da Angio-TC 64 foram analisados. As medidas de área luminar, área do vaso, área da parede arterial e carga de placa à Angio-TC 64 e ao USIC-HV foram significativamente correlacionadas (r-Spearman: 0,81; 0,78; 0,55 e 0,49; respectivamente - p<0,001 para todas as correlações). A Angio-TC 64 subestimou a área luminar ao USIC-HV (em mediana: 0,4mm2 ,variando entre -5,6 mm2 e 10,2 mm2). A Angio-TC 64 superestimou a área do vaso, a área da parede arterial (placa+média) e a carga de placa (em mediana: 3,0 mm2; 3,2 mm2 e 13,9%, respectivamente). O aumento da densidade média da placa à Angio-TC 64 foi significativamente associado com o aumento da contribuição percentual dos componentes cálcio denso e núcleo necrótico ao USIC-HV. O aumento da densidade média da placa à Angio-TC 64 foi significativamente associado com a diminuição da contribuição percentual do componente fibro-lipídico ao USIC-HV. Parâmetros de qualidade da imagem (atenuação luminar, ruído da atenuação luminar e relação sinal ruído) influenciaram significativamente os resultados da Angio-TC 64. Conclusão: Nosso estudo demonstra que as imagens da Angio-TC 64 se correlacionam significativamente com as imagens do USIC-HV. Estes achados indicam que a Angio-TC 64 pode ser uma ferramenta útil para a avaliação quantitativa da luz arterial e da placa aterosclerótica; bem como para a avaliação da composição da placa aterosclerótica in vivo / Background: Currently, little is known about the comparative diagnostic performance for coronary assessment of 64-slice multidetector computed tomography (64-MDCT) versus virtual histology intravascular ultrasound technique (VH-IVUS). The present study compares the diagnostic ability of both methods for the evaluation of coronary lumen and vessel wall dimensions as well as plaque composition in a three-vessel whole-artery analysis protocol. Methods and Results: A total of 21 patients with diagnosed obstructive coronary artery disease was included. 64-MDCT was performed within 72 hours before the VH-IVUS examination. Overall, 70 vessels were imaged (3.3 vessels per patient), and divided into 641 subsegments of 4 mm each. A total of 5,972 VH-IVUS cross-sections and 5,233 64-MDCT cross-sections were analyzed. 64-MDCT and VH-IVUS measurements for luminar area, vessel area, arterial wall area (plaque plus media area) and plaque burden were significantly correlated (r-Spearman: 0.81; 0.78; 0.55 e 0.49; respectively - p<0,001 for all correlations). 64-MDCT underestimated VH-IVUS measurements for luminar area (median: 0.4mm2, range: -5.6 mm2 to 10,2 mm2). 64-MDCT overestimated VH-IVUS measurements for vessel area, arterial wall area, and plaque burden (median: 3.0 mm2; 3.2 mm2 e 13.9%, respectively). Increasing plaque density at 64-MDCT was significantly associated with increasing dense calcium and necrotic core percent composition at VH-IVUS. Increasing plaque density at 64-MDCT was significantly associated with decreasing fibrofatty percent composition, and decreasing necrosis-to-calcium ratio at VH-IVUS. Image quality parameters (i.e. lumen attenuation, image noise, signal-to-noise ratio) significantly influenced the results of 64-MDCT. Conclusion: Our study shows that 64-MDCT imaging significantly correlates with VH-IVUS. These findings indicate that 64-MDCT may be a useful non-invasive tool for quantitative evaluation of lumen and plaque parameters, as well as for the in vivo assessment of atherosclerotic plaque composition