The entire dissertation/thesis text is included in the research.pdf file; the official abstract appears in the short.pdf file (which also appears in the research.pdf); a non-technical general description, or public abstract, appears in the public.pdf file. Title from PDF of title page (University of Missouri--Columbia, viewed on April 6, 2010). Vita. Thesis advisor: Shivendra D. Shukla. "August 2008" Includes bibliographical references

Cheng, Suosuo. / Thesis (Ph.D.)--Chinese University of Hong Kong, 2013. / Includes bibliographical references (leaves 159-173). / Electronic reproduction. Hong Kong : Chinese University of Hong Kong, [2012] System requirements: Adobe Acrobat Reader. Available via World Wide Web. / Abstracts aslo in English.

The global objectives of this research are to develop a liver-specific magnetic resonance (MR) image registration and segmentation algorithms and to find highly correlated MR imaging features that help automatically score the severity of chronic liver disease (CLD). For a concise analysis of liver disease, time sequences of 3-D MR images should be preprocessed through an image registration to compensate for the patient motion, respiration, or tissue motion. To register contrast-enhanced MR image volume sequences, we propose a novel version of the demons algorithm that is based on a bi-directional local correlation coefficient (Bi-LCC) scheme. This scheme improves the speed at which a convergent sequence approaches to the optimum state and achieves the higher accuracy. Furthermore, the simple and parallelizable hierarchy of the Bi-LCC demons can be implemented on a graphics processing unit (GPU) using OpenCL. To automate segmentation of the liver parenchyma regions, an edge function-scaled region-based active contour (ESRAC), which hybridizes gradient and regional statistical information, with approximate partitions of the liver was proposed. Next, a significant purpose in grading liver disease is to assess the level of remaining liver function and to estimate regional liver function. On motion-corrected and segmented liver parenchyma regions, for quantitative analysis of the hepatic extraction of liver-specific MRI contrast agent, liver signal intensity change is evaluated from hepatobiliary phases (3-20 minutes), and parenchymal texture features are deduced from the equilibrium (3 minutes) phase. To build a classifier using texture features, a set of training input and output values, which is estimated by experts as a score of malignancy, trains the supervised learning algorithm using a multivariate normal distribution model and a maximum a posterior (MAP) decision rule. We validate the classifier by assessing the prediction accuracy with a set of testing data.

Thesis (MScEng (Mechanical and Mechatronic Engineering))--University of Stellenbosch, 2009. / Percussion is a centuries old bedside diagnostic technique that is used to diagnose various conditions of the thorax and abdomen, among these, abnormalities of the liver. The physician taps the patient’s skin in the area of interest to determine the qualities or presence of the underlying tissue or organ, by listening to the generated sound. The research contained in this thesis views percussion as a system identification method which uses an impulse response to identify the underlying system. A design employing an electromagnetic actuator as input pulse generator and accelerometer as impulse response recorder was motivated and built. Tests were performed on volunteers and the recorded signals were analysed to find methods of identifying the presence of the liver from these signals. The analyses matched signals to models or simply extracted signal features and matched these model parameters or signal features to the presence of the liver. Matching was done using statistical pattern recognition methods and the true presence of the liver was established using MR images. Features extracted from test data could not be matched to the presence of the liver with sufficient confidence which led to the conclusion that either the test, apparatus or analysis was flawed. The lack of success compelled a further test on a mock-up of the problem – a silicone model with an anomaly representing the organ under test. Results from these tests showed that signals should be measured further from the actuator and the approach followed during this test could lead to the successful location of the anomaly and discrimination between subtle differences in the consistency thereof. It is concluded that further research should aim to first validate percussion as performed by the physician and increase complexity in a phased manner, validating results and apparatus at each step. The approach followed was perhaps too bold in light of the lack of fundamental understanding of percussion and the underlying mechanisms.

published_or_final_version / Physics / Doctoral / Doctor of Philosophy

published_or_final_version / abstract / Community Medicine / Master / Master of Public Health

A região do Estuário de Santos e São Vicente é alvo da ocupação desordenada e degradação ambiental em decorrência do despejo de toneladas de resíduos tóxicos produzidos por empresas do pólo industrial de Cubatão que contaminam rios, solo, fauna e a população estabelecida próxima a estes depósitos industriais irregulares. O fígado é um dos órgãos que podem ser afetados por estes contaminantes, pois é o local de neutralização de substâncias tóxicas. Este estudo tem como objetivo avaliar prevalência de doenças do fígado e alterações nas enzimas hepáticas bem como indicadores de exposição a poluentes químicos em áreas contaminadas do Estuário de Santos e São Vicente e é parte de um projeto financiado pelo CNPq. Foi adotado o desenho transversal e foram selecionados 820 domicílios em cada uma das quatro áreas do Estuário (Pilões e Água-Fria, Cubatão Centro, São Vicente Continental e Guarujá) e em uma área localizada fora do Estuário (Bertioga). Na primeira fase foi realizado um inquérito de morbidade referida nas áreas selecionadas. O instrumento de coleta de informações foi um questionário estruturado e prétestado. Foram estimadas as proporções das doenças do fígado, hepatite, cirrose e câncer de fígado e vias biliares por área, a associação entre desfechos e áreas e diferenças entre proporções. Foram realizados modelos de regressão logística para investigação de possíveis fatores de risco para as doenças hepáticas. Na segunda fase, em uma amostra dos participantes da primeira fase, foram feitas sorologias para hepatites B e C e dosados os níveis séricos de alanina aminotransferase (ALT ou TGP), mercúrio e chumbo. Modelos de regressão logística foram usados para estimar fatores de risco para alterações enzimáticas. Foi avaliada a associação entre alterações nos níveis da enzima hepática e os níveis de chumbo e mercúrio no sangue. A prevalência de doenças do fígado entre todos os entrevistados foi de 1.5% e de 1.4% entre os sem exposição a produtos químicos e álcool. Entre os que mencionaram presença de doença do fígado, 1/3 dos que relataram ter hepatite e metade dos que relataram ter outras doenças do fígado, não apresentaram as duas exposições. Nesta mesma amostra, hepatite foi a doença mais relatada e houve associação estatística entre residir em Pilões e Água-Fria e ter hepatite (p = 0,001). O consumo de produtos alimentícios produzidos localmente (frutas) (RC = 3,91; IC95%: 1,70 8,99) e de água de fontes locais (RC = 4,44; IC95%: 1,73 11,40) mostraram-se fatores de risco para doenças hepáticas. A proporção de alterações nos níveis de alanina aminotransferase (ALT ou TGP) foi de aproximadamente 11%. O IMC elevado apresentou-se como fator de risco para a presença de alteração na enzima hepática (RC = 2,8; IC95%: 1,25 6,27). Entretanto, 20% dos indivíduos com ALT elevada apresentavam IMC normal e sorologia para hepatites B e C negativas. Nesta mesma amostra não houve associação entre concentrações de metais no sangue e níveis séricos de ALT. Estes resultados indicam que a exposição ambiental através de rotas de contaminação atuais ainda é um claro problema de saúde pública na região estuarina de Santos e São Vicente. / The Santos and Sao Vicente estuary region is the scene of unplanned occupation and environmental degradation due to the dumping of toxic waste tons produced by companies in the industrial hub of Cubatão that contaminate rivers, soil, fauna and people close to these irregular industrial deposits. The liver is an organ that may be affected by these contaminants once it is the local for neutralization of toxic substances. This study aims to evaluate the prevalence of liver disease and abnormal liver enzymes as well as indicators of exposure to chemical pollutants in contaminated areas of the estuary of Santos and São Vicente and is part of a project financed by CNPq. It was adopted a cross sectional design and were selected 820 households in each of the four areas of the estuary (Pilões Água Fria, Cubatão Center, Continental São Vicente and Guarujá) and 820 households in an area outside the estuary (Bertioga). In the first phase a survey of referred morbidity was carried out in the selected areas. The information collection instrument was a structured and pre-tested questionnaire. We estimated the proportions of liver disease, hepatitis, cirrhosis and cancer of both liver and biliary tract by area, the association between outcomes and areas and differences between proportions. We performed logistic regression models to investigate possible risk factors for liver disease. In the second phase, in a sample of participants from the first phase, we carried out hepatitis serology (B and C) and measured serum levels of alanine aminotransferase (ALT or SGPT), mercury, and lead. Logistic regression models were used to estimate risk factors for enzyme abnormal levels. We evaluated the association between changes in liver enzyme levels and blood lead and mercury levels. The prevalence of liver disease among all respondents was 1.5% and 1.4% among those without exposure to chemicals and alcohol. Among those who mentioned the presence of liver disease, 1/3 of those who reported having hepatitis and half of those who reported having other diseases of the liver did not present the two exposures. In the same sample, hepatitis was the most prevalent disease and it was observed statistical association between living in Pilões Água Fria and having hepatitis (p = 0.001). The consumption of locally produced food products (fruits) (OR = 3.91, 95% CI 1.70 to 8.99) and water from local sources (OR = 4.44, 95% CI: 1.73 - 11 40) were risk factors for liver diseases. The proportion of participants with high levels of alanine aminotransferase (ALT or SGPT) was approximately 11%. Increased BMI was presented as a risk factor for the alterations in liver enzyme (OR = 2.8, 95% CI: 1.25 - 6.27). However, 20% of individuals with elevated ALT had a normal BMI and negative serum tests for hepatitis B and C. In the same sample there was no association between ALT serum concentrations and blood metals levels. These results indicate that exposure through environmental contamination routes is still present and it is a clear public health problem in the estuary of Santos and São Vicente.

Pacientes no pré-transplante de fígado podem apresentar diversas complicações da cirrose. Uma importante complicação é o hiperesplenismo, que pode resultar no sequestro de leucócitos e na consequente diminuição de neutrófilos e linfócitos, tornando o paciente, teoricamente, mais suscetível a infecções pelos vírus BKV e JCV. Por outro lado, esses pacientes também podem apresentar comprometimento renal (síndrome hepatorrenal) e de sistema nervoso central (encefalopatia hepática). Com complicações como essas e como esses pacientes apresentam-se com a resposta celular imune circulante comprometida, pode ser interessante investigar a presença dos poliomavirus nesses pacientes. O objetivo deste trabalho foi identificar e quantificar os poliomavirus BKV e JCV em saliva, lavado bucal, sangue e urina, de pacientes no pré-transplante de fígado. Para o grupo de estudo foram selecionados, 21, pacientes cirróticos, em fila de transplante de fígado, de ambos os sexos, com idade superior a 18 anos e para o grupo controle foram selecionados 20 pacientes normorreativos, de ambos os sexos, maiores de 18 anos. Nesses pacientes foram realizadas coletas de fluídos, urina, saliva, lavado bucal, e sangue. Após a coleta e congelamento das amostras, foram realizadas pesquisas de detecção e quantificação do poliomavírus humano dos subtipos BK e JC através do método de PCR em tempo real. Quinze pacientes (71,42%) do GE apresentaram-se positivos para o BKV em pelo menos uma amostra, mas nenhum dos pacientes desse grupo apresentou síndrome hepatorrenal. Por outro lado, 66,66% desses pacientes apresentaram encefalopatia hepática, mas, apesar de 10 pacientes serem positivos para o JCV, em nenhum deles foi possível quantificar a carga viral ou associar a presença do vírus com a doença clínica. Quanto às amostras, no GE, 21 (25%) foram positivas para BKV e 10 (11,90%) para JCV e no GC 27 (34,61%) foram positivas para BKV e 6 (7,69%) para JCV. Não houve diferença estatisticamente significante entre os grupos (p=0,52 e p=0,25). No GE encontramos um panorama semelhante ao GC, referente a presença do vírus em lavado, sangue e urina. A maior diferença entre as amostras apresentou-se na identificação do BKV em saliva. Assim foi possível concluir que pacientes cirróticos em fila de transplante hepático não apresentam maior prevalência de BKV ou JCV do que pacientes normorreativos e as complicações da cirrose (encefalopatia hepática e síndrome hepatorrenal) não estão associadas à presença desses vírus. Em pacientes normorreativos os fluídos bucais são equivalentes a urina na detecção do BKV, mas a saliva não é um bom fluido para detecção do BKV em pacientes cirróticos / Patients in the liver pre-transplantation can present several complications of cirrhosis. A major complication is hypersplenism, which can result in sequestration of leukocytes and the consequent decrease of neutrophils and lymphocytes, making the patient theoretically more susceptible to infection by BKV and JCV virus. Furthermore, these patients may also have renal impairment (hepatorenal syndrome) and central nervous system (hepatic encephalopathy). With complications like these and how these patients present with impaired current cellular immune response, it may be interesting to investigate the presence of polyomavirus in these patients. The objective of this study was to identify and quantify BKV and JCV polyomavirus in saliva, oral lavage, blood and urine of patients before liver transplantation. For the study group were selected, 21 cirrhotic patients, liver transplant waiting list, of both sexes, aged over 18 and for the control group were selected 20 normorreativos patients of both sexes, older than 18 years. In these patients fluid collections were performed, urine, saliva, oral lavage and blood. After collecting and freezing the samples were carried out research of detection and quantification of human polyomavirus BK and JC subtypes using the PCR method in real time. Fifteen patients (71.42%) of GE were positive for BKV in at least one sample, but none of the patients in this group had hepatorenal syndrome. Moreover, 66.66% of patients had hepatic encephalopathy, but while 10 patients were positive for JCV, none of them has been able to quantify the viral load or the presence of virus associated with clinical disease. As regards the samples, the GE 21 (25%) were positive for BKV and 10 (11.90%) for JCV and CG 27 (34.61%) were positive for BKV and 6 (7.69%) for JCV . There was no statistically significant difference between groups (p = 0.52 and p = 0.25). The GE find an overview similar to GC concerning the presence of the virus in washed blood and urine. The major difference between samples submitted to the BKV ID saliva. Thus it was concluded that patients with cirrhosis on liver transplant waiting list do not have a higher prevalence of BKV and JCV than normorreativos patients and complications of cirrhosis (hepatic encephalopathy and hepatorenal syndrome) are not associated with the presence of these viruses. In the oral fluid normorreativos patients are equivalent to detection of BKV urine, saliva but is not a good fluid for detection of BKV in cirrhotics

A região do Estuário de Santos e São Vicente é alvo da ocupação desordenada e degradação ambiental em decorrência do despejo de toneladas de resíduos tóxicos produzidos por empresas do pólo industrial de Cubatão que contaminam rios, solo, fauna e a população estabelecida próxima a estes depósitos industriais irregulares. O fígado é um dos órgãos que podem ser afetados por estes contaminantes, pois é o local de neutralização de substâncias tóxicas. Este estudo tem como objetivo avaliar prevalência de doenças do fígado e alterações nas enzimas hepáticas bem como indicadores de exposição a poluentes químicos em áreas contaminadas do Estuário de Santos e São Vicente e é parte de um projeto financiado pelo CNPq. Foi adotado o desenho transversal e foram selecionados 820 domicílios em cada uma das quatro áreas do Estuário (Pilões e Água-Fria, Cubatão Centro, São Vicente Continental e Guarujá) e em uma área localizada fora do Estuário (Bertioga). Na primeira fase foi realizado um inquérito de morbidade referida nas áreas selecionadas. O instrumento de coleta de informações foi um questionário estruturado e prétestado. Foram estimadas as proporções das doenças do fígado, hepatite, cirrose e câncer de fígado e vias biliares por área, a associação entre desfechos e áreas e diferenças entre proporções. Foram realizados modelos de regressão logística para investigação de possíveis fatores de risco para as doenças hepáticas. Na segunda fase, em uma amostra dos participantes da primeira fase, foram feitas sorologias para hepatites B e C e dosados os níveis séricos de alanina aminotransferase (ALT ou TGP), mercúrio e chumbo. Modelos de regressão logística foram usados para estimar fatores de risco para alterações enzimáticas. Foi avaliada a associação entre alterações nos níveis da enzima hepática e os níveis de chumbo e mercúrio no sangue. A prevalência de doenças do fígado entre todos os entrevistados foi de 1.5% e de 1.4% entre os sem exposição a produtos químicos e álcool. Entre os que mencionaram presença de doença do fígado, 1/3 dos que relataram ter hepatite e metade dos que relataram ter outras doenças do fígado, não apresentaram as duas exposições. Nesta mesma amostra, hepatite foi a doença mais relatada e houve associação estatística entre residir em Pilões e Água-Fria e ter hepatite (p = 0,001). O consumo de produtos alimentícios produzidos localmente (frutas) (RC = 3,91; IC95%: 1,70 8,99) e de água de fontes locais (RC = 4,44; IC95%: 1,73 11,40) mostraram-se fatores de risco para doenças hepáticas. A proporção de alterações nos níveis de alanina aminotransferase (ALT ou TGP) foi de aproximadamente 11%. O IMC elevado apresentou-se como fator de risco para a presença de alteração na enzima hepática (RC = 2,8; IC95%: 1,25 6,27). Entretanto, 20% dos indivíduos com ALT elevada apresentavam IMC normal e sorologia para hepatites B e C negativas. Nesta mesma amostra não houve associação entre concentrações de metais no sangue e níveis séricos de ALT. Estes resultados indicam que a exposição ambiental através de rotas de contaminação atuais ainda é um claro problema de saúde pública na região estuarina de Santos e São Vicente. / The Santos and Sao Vicente estuary region is the scene of unplanned occupation and environmental degradation due to the dumping of toxic waste tons produced by companies in the industrial hub of Cubatão that contaminate rivers, soil, fauna and people close to these irregular industrial deposits. The liver is an organ that may be affected by these contaminants once it is the local for neutralization of toxic substances. This study aims to evaluate the prevalence of liver disease and abnormal liver enzymes as well as indicators of exposure to chemical pollutants in contaminated areas of the estuary of Santos and São Vicente and is part of a project financed by CNPq. It was adopted a cross sectional design and were selected 820 households in each of the four areas of the estuary (Pilões Água Fria, Cubatão Center, Continental São Vicente and Guarujá) and 820 households in an area outside the estuary (Bertioga). In the first phase a survey of referred morbidity was carried out in the selected areas. The information collection instrument was a structured and pre-tested questionnaire. We estimated the proportions of liver disease, hepatitis, cirrhosis and cancer of both liver and biliary tract by area, the association between outcomes and areas and differences between proportions. We performed logistic regression models to investigate possible risk factors for liver disease. In the second phase, in a sample of participants from the first phase, we carried out hepatitis serology (B and C) and measured serum levels of alanine aminotransferase (ALT or SGPT), mercury, and lead. Logistic regression models were used to estimate risk factors for enzyme abnormal levels. We evaluated the association between changes in liver enzyme levels and blood lead and mercury levels. The prevalence of liver disease among all respondents was 1.5% and 1.4% among those without exposure to chemicals and alcohol. Among those who mentioned the presence of liver disease, 1/3 of those who reported having hepatitis and half of those who reported having other diseases of the liver did not present the two exposures. In the same sample, hepatitis was the most prevalent disease and it was observed statistical association between living in Pilões Água Fria and having hepatitis (p = 0.001). The consumption of locally produced food products (fruits) (OR = 3.91, 95% CI 1.70 to 8.99) and water from local sources (OR = 4.44, 95% CI: 1.73 - 11 40) were risk factors for liver diseases. The proportion of participants with high levels of alanine aminotransferase (ALT or SGPT) was approximately 11%. Increased BMI was presented as a risk factor for the alterations in liver enzyme (OR = 2.8, 95% CI: 1.25 - 6.27). However, 20% of individuals with elevated ALT had a normal BMI and negative serum tests for hepatitis B and C. In the same sample there was no association between ALT serum concentrations and blood metals levels. These results indicate that exposure through environmental contamination routes is still present and it is a clear public health problem in the estuary of Santos and São Vicente.

Pacientes no pré-transplante de fígado podem apresentar diversas complicações da cirrose. Uma importante complicação é o hiperesplenismo, que pode resultar no sequestro de leucócitos e na consequente diminuição de neutrófilos e linfócitos, tornando o paciente, teoricamente, mais suscetível a infecções pelos vírus BKV e JCV. Por outro lado, esses pacientes também podem apresentar comprometimento renal (síndrome hepatorrenal) e de sistema nervoso central (encefalopatia hepática). Com complicações como essas e como esses pacientes apresentam-se com a resposta celular imune circulante comprometida, pode ser interessante investigar a presença dos poliomavirus nesses pacientes. O objetivo deste trabalho foi identificar e quantificar os poliomavirus BKV e JCV em saliva, lavado bucal, sangue e urina, de pacientes no pré-transplante de fígado. Para o grupo de estudo foram selecionados, 21, pacientes cirróticos, em fila de transplante de fígado, de ambos os sexos, com idade superior a 18 anos e para o grupo controle foram selecionados 20 pacientes normorreativos, de ambos os sexos, maiores de 18 anos. Nesses pacientes foram realizadas coletas de fluídos, urina, saliva, lavado bucal, e sangue. Após a coleta e congelamento das amostras, foram realizadas pesquisas de detecção e quantificação do poliomavírus humano dos subtipos BK e JC através do método de PCR em tempo real. Quinze pacientes (71,42%) do GE apresentaram-se positivos para o BKV em pelo menos uma amostra, mas nenhum dos pacientes desse grupo apresentou síndrome hepatorrenal. Por outro lado, 66,66% desses pacientes apresentaram encefalopatia hepática, mas, apesar de 10 pacientes serem positivos para o JCV, em nenhum deles foi possível quantificar a carga viral ou associar a presença do vírus com a doença clínica. Quanto às amostras, no GE, 21 (25%) foram positivas para BKV e 10 (11,90%) para JCV e no GC 27 (34,61%) foram positivas para BKV e 6 (7,69%) para JCV. Não houve diferença estatisticamente significante entre os grupos (p=0,52 e p=0,25). No GE encontramos um panorama semelhante ao GC, referente a presença do vírus em lavado, sangue e urina. A maior diferença entre as amostras apresentou-se na identificação do BKV em saliva. Assim foi possível concluir que pacientes cirróticos em fila de transplante hepático não apresentam maior prevalência de BKV ou JCV do que pacientes normorreativos e as complicações da cirrose (encefalopatia hepática e síndrome hepatorrenal) não estão associadas à presença desses vírus. Em pacientes normorreativos os fluídos bucais são equivalentes a urina na detecção do BKV, mas a saliva não é um bom fluido para detecção do BKV em pacientes cirróticos / Patients in the liver pre-transplantation can present several complications of cirrhosis. A major complication is hypersplenism, which can result in sequestration of leukocytes and the consequent decrease of neutrophils and lymphocytes, making the patient theoretically more susceptible to infection by BKV and JCV virus. Furthermore, these patients may also have renal impairment (hepatorenal syndrome) and central nervous system (hepatic encephalopathy). With complications like these and how these patients present with impaired current cellular immune response, it may be interesting to investigate the presence of polyomavirus in these patients. The objective of this study was to identify and quantify BKV and JCV polyomavirus in saliva, oral lavage, blood and urine of patients before liver transplantation. For the study group were selected, 21 cirrhotic patients, liver transplant waiting list, of both sexes, aged over 18 and for the control group were selected 20 normorreativos patients of both sexes, older than 18 years. In these patients fluid collections were performed, urine, saliva, oral lavage and blood. After collecting and freezing the samples were carried out research of detection and quantification of human polyomavirus BK and JC subtypes using the PCR method in real time. Fifteen patients (71.42%) of GE were positive for BKV in at least one sample, but none of the patients in this group had hepatorenal syndrome. Moreover, 66.66% of patients had hepatic encephalopathy, but while 10 patients were positive for JCV, none of them has been able to quantify the viral load or the presence of virus associated with clinical disease. As regards the samples, the GE 21 (25%) were positive for BKV and 10 (11.90%) for JCV and CG 27 (34.61%) were positive for BKV and 6 (7.69%) for JCV . There was no statistically significant difference between groups (p = 0.52 and p = 0.25). The GE find an overview similar to GC concerning the presence of the virus in washed blood and urine. The major difference between samples submitted to the BKV ID saliva. Thus it was concluded that patients with cirrhosis on liver transplant waiting list do not have a higher prevalence of BKV and JCV than normorreativos patients and complications of cirrhosis (hepatic encephalopathy and hepatorenal syndrome) are not associated with the presence of these viruses. In the oral fluid normorreativos patients are equivalent to detection of BKV urine, saliva but is not a good fluid for detection of BKV in cirrhotics