CAPES / A insuficiência respiratória gerada pela lesão medular, em pessoas com tetraplegia e paraplegia torácica alta, tem sido uma das principais causas de morte desses indivíduos. A paralisação, total ou parcial, dos músculos abdominais e do diafragma dificulta a produção de tosse e diminui o volume corrente da ventilação. Este problema pode ser amenizado por meio do tratamento com estimulação elétrica funcional transcutânea (EEFT), na musculatura diafragmática e abdominal, sincronizada com a respiração espontânea. Poucos estudos têm sido direcionados a esta área e foi constatado que é de grande interesse científico que seja desenvolvido um sistema capaz de automaticamente sincronizar a estimulação elétrica com os eventos de inspiração (estimulação diafragmática) e expiração (estimulação abdominal). Por isso, nesta dissertação, desenvolveu-se um sistema de aquisição de sinal respiratório e detecção dos eventos de inspiração e expiração para sincronismo da EEFT durante a respiração tranquila. O sistema emprega uma cinta elástica acoplada a uma célula de carga baseada em strain gauges para a aquisição do sinal respiratório. Um algoritmo, baseado em análise estatística do sinal, foi desenvolvido para a detecção das fases de inspiração e expiração.Testes foram realizados em oito voluntários hígidos. A cinta foi posicionada na região da última costela, e sinais foram adquiridos com o auxílio de um osciloscópio digital. Um fisioterapeuta ajudou na análise dos sinais. Foi realizada a contagem de inspirações e expirações detectadas corretamente. O resultado dos testes alcançou a taxa de 82% de acerto na detecção dos eventos inspiratórios, e 96% para os eventos expiratórios. Os resultados indicam que o sistema desenvolvido é eficiente para a aquisição de sinais respiratórios e o algoritmo criado pode propiciar a sincronização da EEFT, com o paciente tratado em posição quase estática. / The respiratory failure, caused by spinal cord injury in people with high thoracic paraplegia and tetraplegia, has been the major cause of death for those individuals. The total or partial paralysis of the abdominal muscles and the diaphragm hinders the production of cough and decreases tidal volume. This problem can be alleviated by treatment with transcutaneous functional electrical stimulation (TFES), on diaphragm and abdominal muscles synchronized with the spontaneous respiration. Few studies have been conducted on this matter, and it was found that is of great scientific interest the development of a system capable of automatically triggering the electrical stimulation with inspiration (diaphragmatic stimulation) and expiration events (abdominal stimulation). Therefore, in this work, a respiratory signal acquisition system was developed for the detection of inspiration and expiration events for triggering the electrical stimulation during quiet breathing. The system employs an elastic belt attached to a load cell based on strain gauges for acquiring the respiratory signal. An algorithm based on signal statistical analysis was developed for the detection of inspiration and expiration events. Tests were carried out in eight healthy volunteers. The belt was positioned at the last rib region, and signals were obtained with the aid of a digital oscilloscope. A physical therapist helped in the analysis of the signals by counting the inspiratory and expiratory events. The results reached the accuracy of 82% in the detection of inspiratory events, and 96% for expiratory events. The results indicate that the developed system is effective for the acquisition of respiratory signals and the created algorithm can provide synchronization of TFES with the patient in quasi-static situation during treatment.

CNPq / Introdução: As pessoas com lesão medular (LM) podem ter seus músculos paralisados ativados por meio da estimulação elétrica funcional (FES) sobre vias neurais presentes próximas à pele. Estas estimulações elétricas são importantes para a recuperação do trofismo neuromuscular ou durante o controle de movimento por próteses neurais. No entanto, ao longo da aplicação da FES, a fadiga ocorre, diminuindo a eficiência da contração, principalmente devido à hipotrofia neuromuscular presente nessa população. A aquisição da vibração das fibras musculares como indicador de fadiga é registrada por meio da técnica de mecanomiografia (MMG), que não sofre interferências elétricas decorrentes da aplicação da FES. Objetivo: Caracterizar a vibração do músculo reto femoral durante protocolo de fadiga neuromuscular eletricamente evocada em pessoas com lesão medular completa. Método: 24 membros (direito e esquerdo) de 15 participantes (idade: 27±5 anos) do sexo masculino (A e B na American Spinal Injury Impairment Scale) foram selecionados. Um estimulador elétrico operando como fonte de tensão, desenvolvido especialmente para pesquisa, foi configurado com: freqüência de pulso em 1 kHz (20% de ciclo de trabalho) e trem de pulsos (modulação) em 70 Hz (20% período ativo). O sinal triaxial [X (transversal), Y (longitudinal) e Z (perpendicular)] da MMG foi processado com filtro Butterworth de terceira ordem e banda passante entre 5 e 50 Hz. Previamente ao protocolo, a tensão de saída do estimulador foi incrementada (~3 V/s evitando-se a adaptação/habituação dos motoneurônios) até alcançar a extensão máxima eletricamente estimulada (EMEE) da articulação do joelho. Uma célula de carga foi usada para registrar a resposta de força, onde após a sua colocação, a intensidade da FES necessária para alcançar a EMEE foi aplicada e registrada pela célula de carga como 100% da força (F100%). Durante o protocolo de fadiga neuromuscular, a intensidade do estímulo foi incrementada durante o controle para manter a força em F100%. Quatro instantes (I - IV) foram selecionados entre F100% e a incapacidade da FES manter a resposta de força acima de 30% (F30%). O sinal foi processado nos domínios temporal (energia), espectral (frequência mediana) e wavelet (temporal-espectral com doze bandas de frequência entre 5 e 53 Hz). Os dados extraídos foram normalizados pelo instante inicial (I) gerando unidades arbitrárias (u.a.), e testados com estatística não paramétrica. Resultados: A frequência mediana não apresentou significância estatística. Em relação aos eixos de deslocamento da MMG, o eixo transversal mostrou o maior número de resultados estatisticamente significantivos. A energia da vibração das fibras musculares (domínio temporal) indicou diminuição entre os instantes I (músculo fresco) e II (pré-fadiga), como também entre os instantes I e IV (fadigado) com redução significativa. O domínio wavelet teve como foco o eixo transversal, especialmente as bandas de frequência de 13, 16, 20, 25 e 35 Hz, por terem indicado redução significativa durante a fadiga neuromuscular; principalmente, a banda de 25 Hz, que indicou redução significativa entre o instante I (valor da mediana dos dados de 0,53 u.a.) e os demais instantes [II (0,30 u.a), III (0,28 u.a.) e IV (0,24 u.a.)]. Conclusão: A fadiga neuromuscular é caracterizada pela redução da energia do sinal no eixo de deslocamento transversal (X) da vibração do músculo reto femoral, em pessoas com lesão medular completa, tanto no domínio temporal quanto principalmente no domínio wavelet, sendo a banda de frequência de 25 Hz a mais relevante, porque sua energia diminui com a ocorrência da fadiga neuromuscular. Estes achados abrem a possibilidade de aplicação em sistemas de malha fechada durante procedimentos de reabilitação física utilizando FES ou no controle de próteses neurais. / Introduction: People with spinal cord injury (SCI) may have the paralyzed muscles activated through functional electrical stimulation (FES) on neural pathways present below the skin. These electrical stimulations are important to restore the neuromuscular trophism or during the movement control using neural prostheses. However, prolonged FES application causes fatigue, which decreases the contraction strength, mainly due the neuromuscular hypotrophy in this population. The acquisition of myofibers’ vibration is recognized by mechanomyography (MMG) system and does not suffer electrical interference from the FES system. Objective: To characterize the rectus femoris muscle vibration during electrically evoked neuromuscular fatigue protocol in complete spinal cord injury subjects. Methods: As sample, 24 limbs (right and left) from 15 male participants (age: 27±5 y.o.) and ranked as A and B according to American Spinal Injury Impairment Scale) were selected. An electrical stimulator operating as voltage source, specially developed for research, was configured as: pulse frequency set to 1 kHz (20% duty cycle) and burst (modulating) frequency set to 70 Hz (20% active period). The triaxial [X (transverse), Y (longitudinal) and Z (perpendicular)] MMG signal of rectus femoris muscle was processed with a third-order 5-50 Hz bandpass Butterworth filter. A load cell was used to register the force. The stimulator output voltage was increased (~3 V/s to avoid motoneuron adaptation/habituation) until the maximal electrically-evoked extension (MEEE) of the knee joint. After the load cell placement, the stimuli magnitude required to reach MEEE was applied and registered by the load cell as muscular F100% response. Stimuli intensity was increased during the control to keep the force in F100%. Four instants (I - IV) were selected from F100% up to the inability to keep the FES response force above 30% (F30%). The signal was processed in temporal (energy), spectral (median frequency) and wavelet (temporal-spectral with twelve band frequencies between 5 and 53 Hz) domains. All data were normalized by initial instant, creating arbitrary units (a.u.), and non-parametric tests were applied. Results: The median frequency did not show statistical significance. Regarding the MMG axes, the transverse axis showed most statistical differences. The MMG energy (temporal domain) indicates the decrease between the instants I (unfatigued) and II (pre-fatigue), as well as instants I and IV (fatigued). The wavelet domain focused on the transverse axis, especially on 13, 16, 20, 25 and 35 Hz frequency bands, for having shown significant reduction proven during neuromuscular fatigue. In focus on 25 Hz band frequency that showed a constant decrease between instants I (median value from data de 0.53 a.u.) with subsequent instants [II (0.30 a.u.), III (0.28 a.u.) and IV (0.24 a.u.). Conclusion: Neuromuscular fatigue is characterized by energy decrease in MMG X-axis (transverse) signal of vibration on the rectus femoris muscle for complete spinal cord injured subjects, in the temporal domain but mainly in the wavelet domain. The 25 Hz is the most important band frequency because its energy decreases with neuromuscular fatigue. These findings open the possibility of application in closed-loop systems during physical rehabilitation procedures using FES or in the control of neural prostheses.

O vírus linfotrópico das células T humanas tipo 1 (HTLV-1), é responsável por patologias como a mielopatia associada ao HTLV-1 ou paraparesia espástica tropical (HAM/TSP) e a leucemia/linfoma das células T do adulto (ATL) dentre outras. As vias de replicação até hoje demonstradas, não suportam a hipótese de um estado virêmico. Neste estudo, a detecção de partículas virais plasmáticas foi executada, por PCR em Tempo Real e Nested PCR em 190 amostras de pacientes infectados pelo HTLV-1(assintomáticos ou com HAM/TSP), em acompanhamento, no Instituto de Infectologia Emílio Ribas. 12 indivíduos (8%) testados por PCR em tempo real (n=150) e 6 indivíduos (18%) testados por Nested PCR (n=33, dado que sete amostras foram excluídas da análise) apresentaram RNA do HTLV-1 detectável no plasma. Em conclusão, foi possível identificar RNA plasmático do HTLV-1, tanto em pessoas assintomáticas quanto com HAM/TSP. Esta detecção abre novas possibilidades de discussão sobre a replicação do HTLV-1 e das vias de transmissão, sugerindo maiores investigações para elucidar o assunto. / The human T-cell lymphotropic virus type1 (HTLV-1) is responsible for some pathologies such as HTLV-1-associated myelopathy/tropical spastic paraparesis (HAM/TSP) and Adult T-cell Leukemia/ Lymphoma (ATL) among others. Its ways of replication so far presented do not support the hypothesis of a viremic stage. In this study, the detection of the plasmatic viral load was performed by real time PCR and Nested PCR in 190 samples from HTLV-1 infected individuals (Either Asymptomatic or HAM/TSP cases) following up at Instituto de Infectologia Emílio Ribas. 12 individuals (8%) tested by Real time PCR (n= 150) and 6 individuals (18%) tested by Nested PCR (n= 33, given that 7 samples were excluded from the analysis) presented detectable HTLV-1 RNA in the plasma. In conclusion, it was possible to indentify HTLV-1 plasmatic RNA in asymptomatic carriers as well as in HAM/TSP cases. This detection opens new possibilities of discussion about HTLV-1 replication and transmission pathways, suggesting further investigation for clarifying this matter.

Ependimomas são tumores gliais raros. Podem ser encontrados em qualquer localização do sistema nervoso central e, apesar de histologia similar, parecem apresentar alterações genômicas distintas. As variáveis clínicas são intercorrelacionadas e, geralmente, incapazes de predizer o curso da doença. O objetivo do presente estudo foi analisar a expressão aumentada de genes e proteínas em ependimomas e correlacionar com dados clínicos dos pacientes. Foram estudados casos de pacientes com ependimoma submetidos à ressecção cirúrgica no Hospital das Clínicas, Universidade de São Paulo, no período entre 1996 e 2011 (33 amostras de tecido congelado para análise de expressão gênica por PCR quantitativo em tempo real e 149 amostras com tecido incluído em parafina, correspondentes a 121 casos devido a recidivas, para análise de proteína por imuno-histoquímica de tissue microarrays). As reações de imuno-histoquímica foram analisadas semiquantitativamente e graduadas com um índice de marcação calculado pelo produto da porcentagem de núcleos marcados pela intensidade de marcação. Oitenta e um casos eram adultos (média de 27,2 anos). Havia 60 casos intracranianos e 61 intramedulares, dos quais 10 eram mixopapilares, 92 grau II e 19 grau III. Ressecção completa foi possível em 62% dos casos e recidiva foi confirmada em 41,1%. Observou-se menor tempo para recidiva em crianças e tumores intracranianos, supratentoriais (p < 0,001 em ambos), histologia anaplásica e ressecções incompletas (p < 0,05 em ambos). Os seguintes genes foram selecionados em dados públicos de SAGE e literatura: ARMC3, CCND1, CHST5, DNALI1, FGFRL1, GNA13, IGF2, MSX1, NOTCH1 e RSPH3. ARMC3, RSHL3, CHST5 e DNALI1 apresentaram maiores níveis de expressão em ependimomas intramedulares (p < 0,05), e FGFRL1, NOTCH1 e CCND1 nos casos supratentoriais (p < 0,01). IGF2 apresentou maiores níveis de expressão em crianças e CHST5 em adultos (p < 0,05 em ambos). Foram observados maiores níveis de expressão de FGFRL1 (p < 0,05), CCND1 e IGF2 (p < 0,01 em ambos) em casos com histologia anaplásica. Nenhum dos genes analisados apresentou impacto no tempo livre de progressão ou na sobrevida. A expressão da proteína codificada por CCND1, ciclina D1, também foi avaliada por imuno-histoquímica, por ser uma proteína com expressão aumentada em diversos tipos de neoplasias e não ter ainda um valor prognóstico bem estabelecido em ependimomas. Houve correlação entre expressão de ciclina D1 a nível de mRNA e da proteína (p < 0,0001). As correlações entre ciclina D1 e histologia anaplásica e localização supratentorial foram confirmadas pela análise proteica (p < 0,0001 em ambos). Adicionalmente, foi também observada maior expressão de ciclina D1 em pacientes mais jovens (p < 0,01). A maior expressão de ciclina D1 em tumores com localização supratentorial foi independente do grau histológico e da idade do paciente. Recidiva foi mais frequente em casos com maiores níveis de expressão de ciclina D1 (p < 0,05), embora uma maior correlação com tempo livre de progressão foi observada apenas em casos com ressecção completa (p < 0,001). Os ependimomas apresentaram expressão gênica diferencial de acordo com idade, localização do tumor e grau histológico nesse estudo. A determinação dos níveis da expressão de ciclina D1 pode ser útil para guiar o seguimento e tratamento dos casos supratentoriais com ressecções completas / Ependymomas are rare glial cell-derived tumors. They can be found in any central nervous system localization and despite the histological similarity, they seem to display distinct genomic abnormalities. Clinical variables are intercorrelated and they are usually unable to predict the disease course. We aimed to analyze increased gene and protein expression in ependymomas and to correlate with patients\' clinical data. We studied patients with ependymoma submitted to surgical resections at Hospital das Clinicas, University of São Paulo, from 1996 to 2011 (33 fresh-frozen samples for gene expression analysis by quantitative real-time PCR and 149 formalin-fixed, paraffin-embedded samples, relative to 121 patients due to relapses, for protein analysis by tissue microarray immunohistochemistry). Immunohistochemical reactions were analyzed semi-quantitatively and scored with a labeling index (LI) calculated as the product of the percentage of the positively stained nuclei by the intensity of staining. Eighty-one cases were adults (mean 27.2 years). There were 60 intracranial and 61 spinal cases, of which 10 tumors were myxopapillary, 92 were grade II and 19 were grade III. Gross total resection was achieved in 62% of cases and relapse was confirmed in 41.4% of cases. We observed a shorther time to relapse in children and supratentorial intracranial tumor localization (p<0.001 for both), anaplastic histology and incomplete resections (p<0.05 for both). The following genes were selected based on public SAGE database and literature: ARMC3, CCND1, CHST5, DNALI1, FGFRL1, GNA13, IGF2, MSX1, NOTCH1 and RSPH3. ARMC3, RSHL3, CHST5 and DNALI1 presented higher expression levels in intramedullary ependymomas (p < 0.05) and FGFRL1, NOTCH1 and CCND1 in supratentorial cases (p < 0.01). IGF2 presented higher expression levels in pediatric cases and CHST5 in adults cases (p < 0.05 in both). Higher expression levels of FGFRLI1 (p < 0.05), CCND1 and IGF2 (p < 0.01 for both) were observed in anaplastic histology cases. None of the genes impacted in progression free survival or overall survival of patients. The expression of protein codified by CCND1, cyclin D1, was also evaluated by immunohistochemistry, because its overexpression has been related with several types of neoplasias and its prognostic value has not yet been fully established in ependymomas. There was a correlation of cyclin D1 expression at mRNA and protein levels (p < 0.0001). Correlations between cyclin D1 and anaplastic histology and supratentorial localization were confirmed by protein analyses (p < 0.0001 for both parameters). Additionally, high expression of cyclin D1 was observed in younger patients (p < 0.01). The higher cyclin D1 expression in supratentorial tumor localization was independent of histological grade and age of patient. Relapse was more frequent in cases with higher cyclin D1 expression levels (p < 0.05) although correlation with progression free survival was just observed in gross total resection cases (p < 0.001). Ependymomas presented differential gene expression according to age, tumor localization and histological grade in our study. Determination of cyclin D1 expression levels may be useful to guide follow-up and treatment in supratentorial cases with gross total resection