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Avaliação da trilha da glenoide no ombro / Evaluation of the glenoid track in the shoulderPecora, José Otávio Reggi 30 October 2018 (has links)
Introdução: A trilha da glenoide é determinada pelo contato que a cartilagem da cavidade glenoidal promove na superfície articular da cabeça do úmero em abdução e rotação lateral. É considerada importante parâmetro na tomada de decisão do tipo de tratamento cirúrgico da instabilidade glenoumeral anterior. Os limites da trilha da glenoide foram definidos por meio de estudos em cadáveres ou por exames de imagem, que não contemplam as forças articulares fisiológicas envolvidas no contato articular. Modelos numéricos de elementos finitos têm a capacidade de simular essas forças articulares e seus efeitos no contato entre as superfícies articulares. Objetivo: Avaliar a trilha da glenoide em modelo numérico de elementos finitos do ombro. Métodos: Será construído um modelo numérico de elementos finitos do ombro baseado em exames de imagem de um voluntário. O modelo contemplará o úmero, a escápula, suas respectivas cartilagens articulares e os músculos do manguito rotador e deltóide. O modelo será validado quanto a sua anatomia e fisiologia e terá liberdade de translação em três eixos. A trilha da glenoide será avaliada nas seguintes posições: 0º, 60º, 90º e 120º de abdução, todas a 90º de rotação lateral. Para cada posição serão avaliadas as características de contato articular e medida a trilha da glenoide conforme referências da literatura. Resultados: O valor da trilha da glenoide em 90º de abdução, segundo parâmetros de Yamamoto, foi de 86% do comprimento máximo anteroposterior da cavidade glenoidal antes do carregamento das forças, e de 79% após. A trilha da glenoide em 60º, 90º e 120º de abdução, segundo parâmetros de Omori, correspondeu respectivamente a 71%, 88% e 104% do comprimento anteroposterior de Omori antes do carregamento das forças, e, após, de 76%, 84% e 103%. Conclusão: Foi construído um modelo numérico validado de elementos finitos do ombro adequado para estudo do contato articular. A análise do contato articular desse modelo ratifica o conceito da trilha da glenoide e contribui para sua evolução / Introduction: The glenoid track is determined by the contact of the glenoid on the articular surface of the humeral head in abduction and external rotation. It is considered an important parameter in decision-making on the type of surgical treatment for anterior glenohumeral instability. The limits of the glenoid track were defined through cadaver studies, or by imaging exams, which do not take into account the physiological articular forces involved in the articular contact. Finite elements numerical models are able to simulate these articular forces and their effects on the contact between the articular surfaces. Objective: To evaluate the glenoid track in a finite elements numerical model of the shoulder. Methods: A finite elements numerical model of the shoulder will be made, based on imaging exams of a volunteer. The model will include the humerus, scapula, their respective articular cartilages, and the rotator cuff and deltoid muscles. The model will have its anatomy and physiology validated, and will have freedom of translation in three axes. The glenoid track will be evaluated in the following positions: 0º, 60º, 90º and 120º of abduction, all at 90º external rotation. For each position, characteristics of articular contact will be evaluated, and the glenoid track measured according to the literature references. Results: The value of the glenoid track at 90º abduction, according to the parameters of Yamamoto, was 86% maximum anteroposterior length of the glenoid before loading of forces, and 79% afterwards. The glenoid track at 60º, 90º and 120º of abduction, according to Omori\'s parameters, corresponded, respectively, to 71%, 88% and 104% of Omori\'s anteroposterior length before loading of forces, and 76%, 84% and 103% afterwards. Conclusion: A validated finite elements numerical model of the shoulder suitable for the articular contact evaluation was made. The articular contact analysis ratifies the glenoid track concept and contributes to its evolution
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Flipping Biological Switches: Solving for Optimal Control: A DissertationChang, Joshua TsuKang 30 March 2015 (has links)
Switches play an important regulatory role at all levels of biology, from molecular switches triggering signaling cascades to cellular switches regulating cell maturation and apoptosis. Medical therapies are often designed to toggle a system from one state to another, achieving a specified health outcome. For instance, small doses of subpathologic viruses activate the immune system’s production of antibodies. Electrical stimulation revert cardiac arrhythmias back to normal sinus rhythm. In all of these examples, a major challenge is finding the optimal stimulus waveform necessary to cause the switch to flip. This thesis develops, validates, and applies a novel model-independent stochastic algorithm, the Extrema Distortion Algorithm (EDA), towards finding the optimal stimulus. We validate the EDA’s performance for the Hodgkin-Huxley model (an empirically validated ionic model of neuronal excitability), the FitzHugh-Nagumo model (an abstract model applied to a wide range of biological systems that that exhibit an oscillatory state and a quiescent state), and the genetic toggle switch (a model of bistable gene expression). We show that the EDA is able to not only find the optimal solution, but also in some cases excel beyond the traditional analytic approaches. Finally, we have computed novel optimal stimulus waveforms for aborting epileptic seizures using the EDA in cellular and network models of epilepsy. This work represents a first step in developing a new class of adaptive algorithms and devices that flip biological switches, revealing basic mechanistic insights and therapeutic applications for a broad range of disorders.
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