Modelos matemáticos são utilizados como ferramentas na avaliação da mecânica respiratória para a compreensão da fisiologia e patologias do sistema respiratório. A presente pesquisa visou avaliar, através da aplicação de modelos matemáticos, a mecânica respiratória em camundongos submetidos à metacolina. Deu-se ênfase no modelo linear de compartimento único e suas variantes não lineares. Camundongos C57BL/6 (n = 8) foram traqueostomizados, ventilados mecanicamente (flexiVent, SCIREQ, Canadá) e perturbações em volume foram aplicadas para a modelagem do sistema respiratório. O protocolo experimental foi elaborado de forma a se analisar a variação dos parâmetros respiratórios durante a aplicação do agente broncoativo e também se verificou a divisão do sinal quasi-senoidal em expirações e inspirações durante a técnica de oscilação forçada (FOT) com perturbação de frequência 2,5 Hz. Com base nisso, uma rotina computacional própria foi desenvolvida para a análise dos experimentos realizados no ventilador mecânico e foram pesquisadas as vantagens e desvantagens dos modelos matemáticos aplicados. Os resultados demonstraram um aumento no desvio padrão dos parâmetros do modelo linear unicompartimental e suas variantes não lineares após a aplicação do broncoconstritor. Acredita-se que esta grande variação nos parâmetros esteja relacionada com o enrijecimento do parênquima e da heterogeneidade da ventilação pulmonar após a utilização da droga. Devido à correlação dos parâmetros do modelo com a fisiologia ocorrer somente no modelo linear, acredita-se que este ainda é o mais indicado na avaliação da mecânica respiratória e as variantes não lineares seriam indicadas como opção em casos onde o modelo linear é incapaz de realizar ajustes adequados ou para informações complementares. / Mathematical models are used as tools in the assessment of respiratory mechanics for the understanding of the physiology and pathologies of the respiratory system. This study aimed to assess the respiratory mechanics by applying mathematical models in mice subjected to challenges with methacholine. Emphasis was placed on linear single-compartment model and its nonlinear variants. C57BL/6 mice (n = 8) were tracheostomized, mechanically ventilated (flexiVent, SCIREQ, Canada) and disturbances in volume were applied to the modeling of the respiratory system. The experimental protocol was developed in order to analyze the variation of respiratory parameters during the application of the bronchoactive agent. The division of quasisinusoidal signal in expirations and inspirations during the forced oscillation technique (FOT) with frequency perturbation of 2.5 Hz was also observed. Based on that, a proper computational routine was developed in order to analyze the experiments in the mechanical ventilator and the advantages and disadvantages of the applied mathematical models. The results demonstrated an increase in the standard deviation of the linear single-compartment model and its nonlinear variants parameters after the application of bronchoconstrictor. It is believed that this large variation in the parameters relates to the parenchyma stiffening and to the heterogeneity of pulmonary ventilation after the use of the drug. Due to the fact that the correlation between the model parameters and the physiology occurred only in the linear model, it is believed that this is still the most suitable model in the assessment of respiratory mechanics. Nonlinear variations of the single-compartment model would be indicated only as an option, for example, in cases where the linear model is incapable of performing appropriate fits or when additional information about the respiratory system is required.

Modelos matemáticos são utilizados como ferramentas na avaliação da mecânica respiratória para a compreensão da fisiologia e patologias do sistema respiratório. A presente pesquisa visou avaliar, através da aplicação de modelos matemáticos, a mecânica respiratória em camundongos submetidos à metacolina. Deu-se ênfase no modelo linear de compartimento único e suas variantes não lineares. Camundongos C57BL/6 (n = 8) foram traqueostomizados, ventilados mecanicamente (flexiVent, SCIREQ, Canadá) e perturbações em volume foram aplicadas para a modelagem do sistema respiratório. O protocolo experimental foi elaborado de forma a se analisar a variação dos parâmetros respiratórios durante a aplicação do agente broncoativo e também se verificou a divisão do sinal quasi-senoidal em expirações e inspirações durante a técnica de oscilação forçada (FOT) com perturbação de frequência 2,5 Hz. Com base nisso, uma rotina computacional própria foi desenvolvida para a análise dos experimentos realizados no ventilador mecânico e foram pesquisadas as vantagens e desvantagens dos modelos matemáticos aplicados. Os resultados demonstraram um aumento no desvio padrão dos parâmetros do modelo linear unicompartimental e suas variantes não lineares após a aplicação do broncoconstritor. Acredita-se que esta grande variação nos parâmetros esteja relacionada com o enrijecimento do parênquima e da heterogeneidade da ventilação pulmonar após a utilização da droga. Devido à correlação dos parâmetros do modelo com a fisiologia ocorrer somente no modelo linear, acredita-se que este ainda é o mais indicado na avaliação da mecânica respiratória e as variantes não lineares seriam indicadas como opção em casos onde o modelo linear é incapaz de realizar ajustes adequados ou para informações complementares. / Mathematical models are used as tools in the assessment of respiratory mechanics for the understanding of the physiology and pathologies of the respiratory system. This study aimed to assess the respiratory mechanics by applying mathematical models in mice subjected to challenges with methacholine. Emphasis was placed on linear single-compartment model and its nonlinear variants. C57BL/6 mice (n = 8) were tracheostomized, mechanically ventilated (flexiVent, SCIREQ, Canada) and disturbances in volume were applied to the modeling of the respiratory system. The experimental protocol was developed in order to analyze the variation of respiratory parameters during the application of the bronchoactive agent. The division of quasisinusoidal signal in expirations and inspirations during the forced oscillation technique (FOT) with frequency perturbation of 2.5 Hz was also observed. Based on that, a proper computational routine was developed in order to analyze the experiments in the mechanical ventilator and the advantages and disadvantages of the applied mathematical models. The results demonstrated an increase in the standard deviation of the linear single-compartment model and its nonlinear variants parameters after the application of bronchoconstrictor. It is believed that this large variation in the parameters relates to the parenchyma stiffening and to the heterogeneity of pulmonary ventilation after the use of the drug. Due to the fact that the correlation between the model parameters and the physiology occurred only in the linear model, it is believed that this is still the most suitable model in the assessment of respiratory mechanics. Nonlinear variations of the single-compartment model would be indicated only as an option, for example, in cases where the linear model is incapable of performing appropriate fits or when additional information about the respiratory system is required.

A avaliação da mecânica respiratória é realizada comumente por meio de modelagem matemática. Um modelo amplamente utilizado é o de fase constante que se ajusta à impedância respiratória. Uma das variáveis exibidas por equipamentos de ventilação que aplicam o modelo citado é o Coeficiente de Determinação (COD), um medidor do ajuste do modelo. Há algumas situações em que o COD pode apresentar-se baixo, como: sedação superficial, respiração espontânea, perturbações externas e não linearidade. Entretanto, apesar de os valores de COD estarem disponíveis em ventiladores que utilizam os modelos de fase constante, a literatura é escassa em trabalhos que o citem. O objetivo deste trabalho foi analisar o comportamento do COD em uma curva dose resposta de camundongos BALB/c divididos em um grupo controle e um grupo com modelo animal de asma (OVA) e propor uma alternativa caso o modelo de fase constate não possa ser aplicado. Foram encontrados piores ajustes nas doses mais altas, principalmente no grupo OVA. Foi encontrada uma associação entre parâmetros excluídos nas 5 primeiras medidas e doses (p=0,0026) no grupo OVA. Foram excluídas 11 mensurações na última dose enquanto na primeira ou segunda doses apenas 2. O risco relativo para apresentar medidas excluídas entre a última e primeira ou segunda doses foi: 5,5 e IC: 1,30 - 23,26. A problemática de ter-se encontrado diferenças nestes momentos é que estas são as medidas relacionadas aos maiores valores de parâmetros de cada dose e tradicionalmente são os valores apresentados em estudos científicos. Os valores de pressão traqueal máxima média e mínima comportaram-se de maneira similar em termos de discriminação intergrupos, apresentando diferença (p<0,05) nas doses de 0,3 e 1 mg/kg, assim como o Rn . Em termos de substituição, é possível optar pelo uso de valores de pressão traqueal em detrimento aos parâmetros modelados em momentos em que o modelo de fase constante não deveria ser aplicado, a exemplo de valores baixos de COD em momentos de extrema broncoconstrição. A utilização dos valores de pressão traqueal é viável, por não serem obtidos por meio de uma modelagem matemática e sim por mensuração. Portanto, como os parâmetros Rn G e H são obtidos por meio de modelagem matemática e não por mensuração direta, o mau ajuste do modelo significa que os parâmetros modelados não podem ser aplicados na análise da situação em questão. Ademais, como alternativa é possível utilizar valores de pressão mensurados como variável de resposta, ainda que estes não discriminem vias aéreas e parênquima. / Assessment of respiratory mechanics is commonly performed through the application of mathematical models. A widely applied model is the constant phase model, which fits the respiratory impedance. One of the variables presented by ventilators that apply this model is the Coefficient of Determination (COD), it is used to assess the goodness of fit of the model. There are situation where the COD value is low, such as: superficial sedation, spontaneous breathing, external disturbances and nonlinearity. However, despite the COD value are available for ventilators that apply the constant phase model, the literature is still scarce in studies that mention this coefficient. The aim of this study was to analyze the COD behavior in dose response curves of BALB/c mice divided into a control group and animal model of asthma (OVA) and offer an alternative for moments that the constant phase model should not be applied. It was found an association between parameters excluded in the first five measures and doses (p = 0.0026) in the OVA. Eleven measurements were excluded at the last dose while in the first or in the second doses, only two. The relative risk to present excluded measures between the last and first or second doses was 5.5 and CI: 1.30 to 23.26. The problem about the differences found in these moments is that these are the measures associated to higher model parameter\'s values for each dose and traditionally are the values shown in scientific studies. The minimum, mean and maximal values of tracheal pressure behaved similarly on a inter group matter, presenting differences (p<0,05) at these doses: 0.3 and 1 mg/kg. The same pattern was observed for Rn . It is possible to use values of tracheal pressure instead of modeled parameters in moments that the constant phase model should not be applied, like low COD in moments of severe bronchoconstriction. This replacement of parameters through tracheal pressure is possible because tracheal pressure is not obtained via mathematical models but through mensuration. Therefore, as the Rn G e H parameters are obtained through mathematical modeling and not via direct mensuration, the poor adjustment means that these parameters should not be applied on the moments presented on this study. In addition, as an alternative it is possible to use pressure values measured as a variable of response, even if the pressure values are not able to distinguish between airway and parenchyma.

O presente trabalho foi realizado visando: a) o acompanhamento da dinâmica da evolução dos anticorpos revelados pelas provas de imunofluorescência indireta (IFI) e hemaglutinaçâo (HA); b) o estudo da concordância de resultados das duas provas, mediante a estatistica Kappa e da co-positividade e co-negatividade; c) e a avaliaçâo da prevalência da infecção toxoplásmica em rebanhos suínos pertencentes a diferentes modalidades de exploraçâo zootécnica (intensiva e semi-intensiva) pelas provas de IFI e HA. Foi realizada a inoculaçâo experimental de 20 suínos com a forma infectante de taquizoitos do Toxoplasma gondii e mantidos 7 outros como controle. Os animais ficaram sob observaçâo durante um período de 84 dias (12 semanas). No 7º dia pós-inoculação, 74,0% dos suínos apresentaram anticorpos revelados pela prova de IFI, enquanto que HA detectou em 21,0% dos animais. Os anticorpos persistiram durante todo o periodo de observação, com a primeira prova revelando títulos mais altos. Ambas as provas apresentaram sensibilidade e especificidade de 100%, a partir do 10º dia, já que todos os animais inoculados revelaram anticorpos, enquanto que os do grupo controle permaneceram negativos durante todo o experimento. No estudo de concordância das duas provas foram examinados soros de 273 suínos, abatidos em matadouros, verificando-se que o grau de concordância medido por Kappa foi de 69,24%. O índice de co-positividade de HA em relação à IFI foi de 72,78% e o de co-negatividade, l00%. A prevalência da infecção, considerando todas as idades em rebanhos suínos segundo a prova de IFI, foi de 54,0% para o sistema de criação intensiva e 49,2% para a criação semi-intensiva, enquanto que para a prova de HA foi de 46,6% e 42,7%, respectivamente. Os valores das prevalincias observadas segundo o tipo de criação (intensiva e semi-intensiva) não diferiram estatisticamente. No que se refere às taxas de infecção toxoplásmica segundo as diferentes idades estudadas, observou-se na queda dos valores do grupo de até 2 meses de idade para o de 2 a 4 meses, para a partir deste haver um incremento com o progredir da idade. / The present work was done aiming: a) the following of the dynamics of antibodies response revealed by Indirect Fluorescent Antibodies (IFA) and Hemagglutination (HA) techniques; b) the study of the agreement between the results of the two tests by means of Kappa statistics as well as copositivity and co-negativity índices; c) the evaluation of the prevalence of toxoplasmic infection in swine herds belonging to different types of pig-raising (intensive and semi-intensive) by the IFA and HA tests. For the experimental infection study, a group of twenty swines were inoculated with the infecting form of tackyzoites of Toxoplasma gondii; and seven additional ones were maintained as the control group. The animals were observed during a period of 84 days (12 weeks). On the 7th day post-inoculation, 74,0% of sera of experimentally inoculated animals presented antibodies for the IFA technique, while HA revealed antibodies in 21,0%. With the infected group, antibodies were detected through all period of observation, but the IFA technique showed higher antibody titers than the HA. Both methods presented 100% of sensitivity and specificity, starting from the 10th day of observation. All animals of the control group were negative for the antibody detection during the observed period. Two hundred and seventy three swine sera collected from a slaughter-house were used for the study of the agreement between the two tests. Kapps statistics showed 69,24% of agreement and the rate of co-positivity of HA test in relation to the IFA test was 72,78, and the rate of conegativity was 100%. The prevalence rates considering all the ages in the swine herds tested according to the method of IFA was 54,0% for the intensive-raised animals and 49,2% for animals of the semi-intensive system, while the HA test showed respectively 46,6% and 42,7%. The prevalence rates observed according to the type of pig-raising (intensive or semi-intensive) did not differ statistically. As for the rates of the toxoplasmic infection according to the different ages studies, it was observed a decrease in the values from group \"until 2 months\" in relation to the group \"2 to 4 months\", and then an increase with the advance of age.

O presente trabalho foi realizado visando: a) o acompanhamento da dinâmica da evolução dos anticorpos revelados pelas provas de imunofluorescência indireta (IFI) e hemaglutinaçâo (HA); b) o estudo da concordância de resultados das duas provas, mediante a estatistica Kappa e da co-positividade e co-negatividade; c) e a avaliaçâo da prevalência da infecção toxoplásmica em rebanhos suínos pertencentes a diferentes modalidades de exploraçâo zootécnica (intensiva e semi-intensiva) pelas provas de IFI e HA. Foi realizada a inoculaçâo experimental de 20 suínos com a forma infectante de taquizoitos do Toxoplasma gondii e mantidos 7 outros como controle. Os animais ficaram sob observaçâo durante um período de 84 dias (12 semanas). No 7º dia pós-inoculação, 74,0% dos suínos apresentaram anticorpos revelados pela prova de IFI, enquanto que HA detectou em 21,0% dos animais. Os anticorpos persistiram durante todo o periodo de observação, com a primeira prova revelando títulos mais altos. Ambas as provas apresentaram sensibilidade e especificidade de 100%, a partir do 10º dia, já que todos os animais inoculados revelaram anticorpos, enquanto que os do grupo controle permaneceram negativos durante todo o experimento. No estudo de concordância das duas provas foram examinados soros de 273 suínos, abatidos em matadouros, verificando-se que o grau de concordância medido por Kappa foi de 69,24%. O índice de co-positividade de HA em relação à IFI foi de 72,78% e o de co-negatividade, l00%. A prevalência da infecção, considerando todas as idades em rebanhos suínos segundo a prova de IFI, foi de 54,0% para o sistema de criação intensiva e 49,2% para a criação semi-intensiva, enquanto que para a prova de HA foi de 46,6% e 42,7%, respectivamente. Os valores das prevalincias observadas segundo o tipo de criação (intensiva e semi-intensiva) não diferiram estatisticamente. No que se refere às taxas de infecção toxoplásmica segundo as diferentes idades estudadas, observou-se na queda dos valores do grupo de até 2 meses de idade para o de 2 a 4 meses, para a partir deste haver um incremento com o progredir da idade. / The present work was done aiming: a) the following of the dynamics of antibodies response revealed by Indirect Fluorescent Antibodies (IFA) and Hemagglutination (HA) techniques; b) the study of the agreement between the results of the two tests by means of Kappa statistics as well as copositivity and co-negativity índices; c) the evaluation of the prevalence of toxoplasmic infection in swine herds belonging to different types of pig-raising (intensive and semi-intensive) by the IFA and HA tests. For the experimental infection study, a group of twenty swines were inoculated with the infecting form of tackyzoites of Toxoplasma gondii; and seven additional ones were maintained as the control group. The animals were observed during a period of 84 days (12 weeks). On the 7th day post-inoculation, 74,0% of sera of experimentally inoculated animals presented antibodies for the IFA technique, while HA revealed antibodies in 21,0%. With the infected group, antibodies were detected through all period of observation, but the IFA technique showed higher antibody titers than the HA. Both methods presented 100% of sensitivity and specificity, starting from the 10th day of observation. All animals of the control group were negative for the antibody detection during the observed period. Two hundred and seventy three swine sera collected from a slaughter-house were used for the study of the agreement between the two tests. Kapps statistics showed 69,24% of agreement and the rate of co-positivity of HA test in relation to the IFA test was 72,78, and the rate of conegativity was 100%. The prevalence rates considering all the ages in the swine herds tested according to the method of IFA was 54,0% for the intensive-raised animals and 49,2% for animals of the semi-intensive system, while the HA test showed respectively 46,6% and 42,7%. The prevalence rates observed according to the type of pig-raising (intensive or semi-intensive) did not differ statistically. As for the rates of the toxoplasmic infection according to the different ages studies, it was observed a decrease in the values from group \"until 2 months\" in relation to the group \"2 to 4 months\", and then an increase with the advance of age.

A avaliação da mecânica respiratória é realizada comumente por meio de modelagem matemática. Um modelo amplamente utilizado é o de fase constante que se ajusta à impedância respiratória. Uma das variáveis exibidas por equipamentos de ventilação que aplicam o modelo citado é o Coeficiente de Determinação (COD), um medidor do ajuste do modelo. Há algumas situações em que o COD pode apresentar-se baixo, como: sedação superficial, respiração espontânea, perturbações externas e não linearidade. Entretanto, apesar de os valores de COD estarem disponíveis em ventiladores que utilizam os modelos de fase constante, a literatura é escassa em trabalhos que o citem. O objetivo deste trabalho foi analisar o comportamento do COD em uma curva dose resposta de camundongos BALB/c divididos em um grupo controle e um grupo com modelo animal de asma (OVA) e propor uma alternativa caso o modelo de fase constate não possa ser aplicado. Foram encontrados piores ajustes nas doses mais altas, principalmente no grupo OVA. Foi encontrada uma associação entre parâmetros excluídos nas 5 primeiras medidas e doses (p=0,0026) no grupo OVA. Foram excluídas 11 mensurações na última dose enquanto na primeira ou segunda doses apenas 2. O risco relativo para apresentar medidas excluídas entre a última e primeira ou segunda doses foi: 5,5 e IC: 1,30 - 23,26. A problemática de ter-se encontrado diferenças nestes momentos é que estas são as medidas relacionadas aos maiores valores de parâmetros de cada dose e tradicionalmente são os valores apresentados em estudos científicos. Os valores de pressão traqueal máxima média e mínima comportaram-se de maneira similar em termos de discriminação intergrupos, apresentando diferença (p<0,05) nas doses de 0,3 e 1 mg/kg, assim como o Rn . Em termos de substituição, é possível optar pelo uso de valores de pressão traqueal em detrimento aos parâmetros modelados em momentos em que o modelo de fase constante não deveria ser aplicado, a exemplo de valores baixos de COD em momentos de extrema broncoconstrição. A utilização dos valores de pressão traqueal é viável, por não serem obtidos por meio de uma modelagem matemática e sim por mensuração. Portanto, como os parâmetros Rn G e H são obtidos por meio de modelagem matemática e não por mensuração direta, o mau ajuste do modelo significa que os parâmetros modelados não podem ser aplicados na análise da situação em questão. Ademais, como alternativa é possível utilizar valores de pressão mensurados como variável de resposta, ainda que estes não discriminem vias aéreas e parênquima. / Assessment of respiratory mechanics is commonly performed through the application of mathematical models. A widely applied model is the constant phase model, which fits the respiratory impedance. One of the variables presented by ventilators that apply this model is the Coefficient of Determination (COD), it is used to assess the goodness of fit of the model. There are situation where the COD value is low, such as: superficial sedation, spontaneous breathing, external disturbances and nonlinearity. However, despite the COD value are available for ventilators that apply the constant phase model, the literature is still scarce in studies that mention this coefficient. The aim of this study was to analyze the COD behavior in dose response curves of BALB/c mice divided into a control group and animal model of asthma (OVA) and offer an alternative for moments that the constant phase model should not be applied. It was found an association between parameters excluded in the first five measures and doses (p = 0.0026) in the OVA. Eleven measurements were excluded at the last dose while in the first or in the second doses, only two. The relative risk to present excluded measures between the last and first or second doses was 5.5 and CI: 1.30 to 23.26. The problem about the differences found in these moments is that these are the measures associated to higher model parameter\'s values for each dose and traditionally are the values shown in scientific studies. The minimum, mean and maximal values of tracheal pressure behaved similarly on a inter group matter, presenting differences (p<0,05) at these doses: 0.3 and 1 mg/kg. The same pattern was observed for Rn . It is possible to use values of tracheal pressure instead of modeled parameters in moments that the constant phase model should not be applied, like low COD in moments of severe bronchoconstriction. This replacement of parameters through tracheal pressure is possible because tracheal pressure is not obtained via mathematical models but through mensuration. Therefore, as the Rn G e H parameters are obtained through mathematical modeling and not via direct mensuration, the poor adjustment means that these parameters should not be applied on the moments presented on this study. In addition, as an alternative it is possible to use pressure values measured as a variable of response, even if the pressure values are not able to distinguish between airway and parenchyma.