Através da modificação adequada da superfície de nanopartículas de ouro com uma molécula sulfurada que apresenta vários sítios de coordenação, foi possível desenvolver um conceito interessante de sensoriamento quantitativo conjugado ao efeito SERS. Estudos com sistemas desse tipo permitem explicar não apenas como uma molécula se liga a uma superfície, mas também como aproveitar essas informações para elaborar sensores de alta sensibilidade. Entretanto, as teorias eletrodinâmico-quânticas que regem as interações dos plasmons de superfície ainda estão sendo trabalhadas. Dessa forma, o presente trabalho procura explorar as teorias atuais sobre a origem dos plasmons e as interações plasmônicas entre as partículas. Essas interações promovem fenômenos de intensificação do espalhamento Raman por superfície e também foram discutidas. Visando conhecer e compreender os fenômenos envolvidos, foram sintetizadas nanopartículas de ouro estabilizadas com 2,4,6-trimercapto-1,3,5-triazina e estudada a química do ligante na superfície das nanopartículas de ouro. Além disso, foi estudada a influência dos equilíbrios ácido-base nos espectros SERS e monitorou-se as bandas mais diretamente sensíveis ao pH, associando as mudanças observadas aos diversos equilíbrios das espécies presentes em solução. Por fim, explorou-se o conceito de sensoriamento através das mudanças nos modos vibracionais dos espectros SERS, na formação de complexos em superfície. / Surface modification of gold nanoparticles with a molecule exhibiting several coordination points, allowed to elaborate an interesting concept for quantitative sensing conjugated with the SERS effect. In such systems it is important to know how the molecule binds to the surface, since, based on those informations one can elaborate sensors displaying high sensibility.. However, in dealing with the interaction of nanoparticles with light, the electrodynamic-quantum theories related to the interactions of the surface plasmons are not yet completely developed. In this way, in this t dissertation we made use of the current theories to understand the origin of the plasmons and of how they interact with the the nanoparticles. We have synthesized gold nanoparticles stabilized with 2,4,6-trimercapto-1,3,5-triazine and studied the ligand chemistry at the particles surface.. The influence of acid-base equilibria was studied based on the changes of the SERS spectra SERS with the pH, and interpreted in terms of the several equilibria of the species in solution. Finally, a new sensing concept, based on the observed changes in the SERS spectra in the presence of metal ions, was successfully demonstrated.

As propriedades anti-inflamatórias e imunossupressoras dos glicocorticoides (GC) justificam o uso destes esteroides em diversas condições clínicas, apesar dos seus importantes efeitos adversos. A osteoporose induzida por glicocorticoide (OIG) é considerada a causa mais importante de osteoporose secundária. Trata-se de uma doença multifatorial que envolve alterações sistêmicas, teciduais e da sinalização das células ósseas. Além disso, o hipercortisolismo também se associa à obesidade, redistribuição de gordura, resistência insulínica e diabetes mellitus. Curiosamente, nestes distúrbios metabólicos em que a massa óssea está preservada, há maior fragilidade óssea. Nos últimos anos, diversas evidências mostram complexa interação entre o metabolismo mineral e o energético, em particular entre o tecido adiposo e ósseo. Neste cenário, a doença de Cushing (DC) é um modelo clínico conveniente para avaliar diversos mecanismos envolvidos no complexo processo de desenvolvimento de osteoporose. O objetivo deste trabalho foi avaliar, em um estudo basal e em um estudo prospectivo, diversos aspectos da interação entre o metabolismo mineral e energético em mulheres com DC e o seu possível impacto sobre a massa óssea, bem como a associação entre a massa óssea e os diversos tipos de tecido adiposo. No estudo basal, avaliamos três grupos de indivíduos, pareados por sexo e idade: grupo controle (C; n=27), grupo obeso (O; n=16) e grupo doença de Cushing (DC; n=16). No estudo prospectivo, avaliamos o grupo DC em três momentos: pré-operatório (Pré-op; n=11), 6º mês pós-operatório (6º mês PO; n=10) e 12º mês pósoperatório (12º mês PO; n= 10). No estudo basal, os grupos O e DC diferiram em relação ao C quanto ao peso e IMC (p<0,05). O grupo DC apresentou valores significativamente maiores de glicemia, insulinemia, hemoglobina glicosilada (HbA1c), HOMA-IR e leptina em relação aos grupos C e O (p<0,05). Adicionalmente, o grupo DC mostrou níveis baixos de osteocalcina em relação aos grupos C e O (p<0,05) e também de PTH, 25-OH vitamina D (25(OH)D) e adiponectina em relação ao grupo C (p<0,05). Não houve diferença entre os grupos em relação às dosagens de IGF-I e preadipocyte factor 1 (Pref-1). O grupo DC apresentou menor massa óssea em coluna lombar em relação aos grupos C e O (p<0,05) e menor massa óssea em corpo total quando comparado ao grupo O (p<0,05). O Trabecular bone score (TBS) foi capaz de evidenciar prejuízo na qualidade óssea nos grupos O e DC, mostrando comprometimento maior no grupo DC (p<0,05). A adiposidade de medula óssea (AMO) de L3 foi significativamente maior no grupo DC em relação aos grupos C e O (p<0,05). O grupo DC apresentou maior teor de tecido adiposo subcutâneo (SAT), visceral (VAT), relação VAT/SAT e de lipídeos intra-hepáticos (IHL) em relação ao grupo C (p<0,05). Adicionalmente, o grupo DC apresentou maior teor de VAT em relação ao grupo O (p<0,05). A osteocalcina se correlacionou de maneira positiva com TBS (r=0,5, p<0,0001) e negativa com HOMA-IR (r=-0,4, p<0,01) e AMO de L3 (r=-0,4, p<0,01). O TBS apresentou correlação negativa com HOMA-IR (r=-0,6, p<0,0001) e AMO de L3 (r=-0,5, p<0,001). A AMO de L3 se correlacionou positivamente com IMC (r=0,4, p<0,01), HOMA-IR (r=0,3, p<0,05), leptina (r=0,3, p<0,05), relação VAT/SAT (r=0,6, p<0,0001) e IHL (r=0,5, p<0,05). No estudo prospectivo, houve redução do peso e IMC e dos níveis de glicemia, insulinemia, HOMA-IR, hemoglobina glicada e leptina (p<0,05). Adicionalmente, houve aumento dos níveis de 25(OH)D, osteocalcina e deoxipiridinolina (p<0,05). Não houve diferenças significativas entre os níveis de Pref-1 e adiponectina. O TBS manteve-se estável e não houve aparecimento de novas fraturas pelo vertebral fracture assessment (VFA). Na composição corporal por dual-energy X-ray absorptiometry (DXA), houve redução da massa gorda total e melhora no índice de massa magra apendicular pelo Foundation for the National Institutes of Health (FNIH) (p<0,05). A AMO de L3 reduziu significativamente no 6º mês PO, mantendo-se estável no 12º mês PO (p<0,05). Houve redução significativa do VAT, relação VAT/SAT e IHL no seguimento prospectivo (p<0,05). O presente estudo reafirma dados anteriores que mostram que o hipercortisolismo endógeno exerce profundo efeito negativo sobre o esqueleto, em particular sobre o osso trabecular. Além disto, é o primeiro estudo a mostrar que existe correlação negativa entre o TBS com HOMA-IR e AMO; é possível que as alterações do metabolismo energético sejam, pelo menos em parte, responsáveis pelo maior risco de fratura na DC. / The anti-inflammatory and immunosuppressive properties of glucocorticoids (GC) justify the use of these steroids in various clinical conditions, despite its significant adverse effects. Osteoporosis induced by glucocorticoids (OIG) is considered the most important cause of secondary osteoporosis. It is a multifactorial disease involving systemic, tissue and bone cell signaling changes. Furthermore, hypercortisolism is also associated with obesity, redistribution of fat, insulin resistance and diabetes mellitus. Interestingly, these metabolic disorders in which bone mass is preserved, there is increased bone fragility. In recent years, evidence shows various complex interaction between the mineral and energy metabolism, in particular between adipose tissue and bone. In this scenario, Cushing\'s disease (CD) is a desirable clinical model to evaluate various mechanisms involved in the complex process of developing osteoporosis. The objective of this study was to evaluate, in a baseline study and a prospective study, various aspects of the interaction between the mineral and energy metabolism in women with DC and their possible impact on bone mass, as well as the association between bone mass and different types of adipose tissue. In the baseline study, we evaluated three groups of individuals, matched by sex and age: control group (C, n = 27), obese (O; n = 16) and Cushing\'s disease group (CD, n = 16). In the prospective study, we evaluated the CD group at three time points: preoperative (Pre-op; n = 11), 6 months postoperative (6th month PO; n = 10) and 12 months postoperatively (12th month PO; n = 10). In the baseline study, the O and CD groups differed in relation to C as the weight and BMI (p <0.05). The CD group showed significantly higher blood glucose, insulin, glycosylated hemoglobin (HbA1c), HOMA-IR and leptin in relation to the C and O groups (p <0.05). Additionally, the CD group showed lower levels of osteocalcin in relation to the C and O groups (p <0.05) as well as PTH, 25-OH vitamin D (25 (OH) D), and adiponectin in relation to the C group (P <0.05). There was no difference between the groups regarding dosages of IGF-I and preadipocyte factor 1 (Pref-1). The CD group had lower bone mass in the lumbar spine in relation to the C and O groups (p <0.05) and lower bone mass in the total body when compared to the O group (P <0.05). The Trabecular bone score (TBS) was able to show impaired bone quality in groups O and CD, showing greater involvement in CD group (p <0.05). Bone marrow adiposity (BMA) in L3 was significantly higher in the CD group compared to the C and O groups (p <0.05). The CD group showed increased subcutaneous fat content (SAT), visceral (VAT), VAT/SAT ratio and intrahepatic lipid (IHL) in relation to the C group (p<0.05). Additionally, the CD group had a higher content of VAT in relation to the O group (p<0.05). Osteocalcin correlated positively with TBS (r = 0.5, p <0.0001) and negatively with HOMA-IR (r = -0.4, p <0.01) and AMO of L3 (r = - 0.4, p <0.01). The TBS was negatively correlated with HOMA-IR index (r = -0.6, p <0.0001) and AMO of L3 (r = - 0.5, p <0.001). The AMO of L3 positively correlated with BMI (r = 0.4, p <0.01), HOMA-IR (r = 0.3, p <0.05), leptin (r = 0.3, p < 0.05), VAT/SAT ratio (r = 0.6, p <0.0001) and IHL (r = 0.5, p <0.05). In the prospective study, there was a reduction in weight and BMI and blood glucose, insulin, HOMA-IR, glycated hemoglobin and leptin (p <0.05). Additionally, there was increased levels of 25(OH)D, osteocalcin and deoxypyridinoline (p <0.05). There were no significant differences between the levels of adiponectin and Pref-1. The TBS was stable and there was no occurance of new fractures by vertebral fracture assessment (VFA). In body composition by dual-energy X-ray absorptiometry (DXA), threre was a reduction of total fat mass and improvement in apendicular lean body mass index by Foundation for the National Institutes of Health (FNIH) (p <0.05). The BMA of L3 significantly reduced in the 6th month PO, remaining stable on the 12th month PO (p <0.05). There was a significant reduction of VAT, VAT/SAT ratio and IHL in the prospective follow-up (p <0.05). This study confirms previous data showing that endogenous hypercortisolism has a profound negative effect on the skeleton, in particular on trabecular bone. Moreover, it is the first study to show that there is a negative correlation between TBS with HOMA-IR and BMA; it is possible that changes in energy metabolism are at least partly responsible for the increased risk of fracture in DC.

A segmentação é uma etapa intermediária no registro e reconstrução 3D do pulmão. Geralmente, os métodos de segmentação são interativos e utilizam diferentes estratégias para combinar a expertise dos humanos e a velocidade e precisão dos computadores. A segmentação de imagens RM do pulmão é particularmente difícil devido à grande variação na qualidade da imagem. Dois métodos para a segmentação do contorno do pulmão são apresentados. No primeiro, uma análise individual de cada imagem da série de imagens RM é realizada, e a segmentação ocorre através de técnicas de limiarização e labeling. No segundo método, a respiração é associada a uma função respiração padrão, e através de técnicas de processamento de imagem 2D, detecção de bordas e transformada de Hough, padrões respiratórios são obtidos e, conseqüentemente, a posição dos pontos no tempo são estimados. Seqüências temporais de imagens RM são segmentadas, considerando a coerência no tempo. Desta forma, a silhueta do pulmão pode ser determinada em cada quadro, mesmo em quadros com bordas obscuras. A região do pulmão é segmentada em três etapas, neste método: uma máscara contendo a região do pulmão é criada a partir do resultado do primeiro método de segmentação; a transformada de Hough é aplicada exclusivamente aos pixels da máscara em diversos planos; o contorno do pulmão é extraído do resultado da transformada de Hough utilizando os contornos ativos. O formato da máscara pode ter uma grande variação, e a transformada de Hough modificada pode lidar com essa variação. Os resultados obtidos pelos dois métodos são comparados. / The segmentation of the lung is an intermediary step towards its registry and 3D reconstruction. Usually, segmentation methods are interactive and make use of different strategies to combine the expertise of the human and the computers accuracy and speed. Segmentation of lung magnetic resonance (MR) images is particularly difficult because of the large variation in image quality. Two methods for the lung contour segmentation are presented. In this first method, an individual analysis of each image in the series approach is taken, and the segmentation is made through thresholding and labeling techniques. In the second method, the breathing is associated to a standard respiratory function, and through 2D image processing, edge detection and Hough transform, respiratory patterns are obtained and, consequently, the position of points in time are estimated. Temporal sequences of MR images are segmented by considering the coherence in time. This way, the lung silhouette can be determined in every frame, even on frames with obscure edges. The lung region is segmented in three steps: a mask containing the lung region is created from the results of the first method; the Hough transform is applied exclusively to mask pixels in different planes; and the lung contour is created from the results of the Hough transform through active contours. The shape of the mask can have a large variation, and the modified Hough transform can handle such a shape variation. Results from both methods are compared.

Mapas quantitativos de ressonância magnética (RM) têm sido propostos para quantificar a concentração in vivo de ferro no cérebro. Contudo, a especificidade destes mapas para outros metais e seus respectivos íons metálicos é pouco conhecida, limitando o diagnóstico radiológico e o estudo de doenças relacionadas com acúmulo de metais no cérebro. Propomos nesta tese avaliar a sensibilidade e a especificidade dos mapas de relaxometria (R2, R2*) e de susceptibilidade (QSM, sigla em inglês de Quantitative Susceptibility Mapping) para diferentes metais e respectivos íons paramagnéticos de encéfalos postmortem sem doença neurológica em duas condições (in situ e ex situ). Adicionalmente procuramos identificar as metaloproteinas associadas aos íons paramagnéticos detectados nos tecidos cerebrais. Por último, avaliamos a sensibilidade destes mapas quantitativos em estudos de biodistribuição de nano partículas superparamagnéticas de oxido de ferro em tecido animal e em objeto simulador. Treze sujeitos postmortem sem doença neurológica, 1 paciente postmortem com doença de Parkinson e 6 camundongos brancos swiss (2 controles e 4 injetados) foram estudados. Um idoso saudável também foi examinado para comparações in vivo e postmortem. Mapas de ressonância magnética de encéfalo de humanos e de corpo inteiro de animais foram adquiridos em um equipamento de 3T e 7T, respectivamente. Amostras de tecido cerebral dos núcleos da base e do lobo parietal de ambos hemisférios foram extraídas dos encéfalos humanos após, em média, 148 dias de fixação em solução de formaldeído 4%. A quantificação de íons paramagnéticos e de metais totais foi realizada por ressonância paramagnética eletrônica (RPE) e espectrometria de massa por plasma indutivamente acoplado (ICP-MS, sigla em inglês de Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry), respectivamente. Os espectros de RPE de todas as regiões cerebrais estudadas apresentaram 4 conjunto de picos principais de ressonância de diferentes amplitudes. A simulação para os espectros obtidos de RPE permitiu identificar íons de Fe+3 nucleados e isolados em ferritina (g = 2,0 e g = 4,28, respectivamente) e Cu+2 (g = 2,259 e g = 2,062) em ceruloplasmina desnaturada. Mapas de QSM, R2* e R2 de cérebro controle de postmortem in situ e ex situ foram sensíveis e específicos apenas para a concentração de ferro total e de íons paramagnéticos Fe+3, como nanopartículas nucleadas na forma de ferrihidrita na ferritina. Embora cobre presente em ceruloplasmina tenha sido detectado por RPE e ICP-MS, não foi observada correlação com os mapas quantitativos de ressonância magnética. Nossos resultados postmortem confirmam a hipótese teórica de que os valores dos mapas QSM, R2* e R2, nessa ordem, estão mais fortemente correlacionados com o Fe+3 depositado na proteína ferritina. Os mapas de RM in situ foram mais sensíveis para quantificar metais do que os mapas ex situ, possivelmente pelo efeito do processo de fixação, permitindo uma melhor extrapolação dos resultados in situ para a condição in vivo. Nossos achados sugerem uma heterogeneidade nestas variações de sensibilidade, indicando que as técnicas de RM são dependentes da composição do tecido e devem ser levadas em conta para futuras conclusões. Por último, o mapa de susceptibilidade magnética mostrou ser mais independente da biodistribuição de nano partículas superparamagnéticas de oxido de ferro do que o mapa R2* para tecido animal e objeto simulador. / Quantitative magnetic resonance imaging maps have been proposed to quantify the in vivo concentration of iron in the brain. However, the specificity of these maps for other metals and their respective metal ions is little known, limiting the radiological diagnosis and the study of diseases related to accumulation of metals in the brain. In this work, we propose to evaluate the sensitivity and specificity of the relaxometry (R2 and R2*) and susceptibility maps for different metals and respective paramagnetic ions of postmortem controls in two conditions (in situ and ex situ). In addition, we sought to identify the metalloproteins associated with paramagnetic ions detected in brain tissues. Finally, we evaluated the sensitivity of these quantitative maps in studies of biodistribution of superparamagnetic iron oxide nanoparticles in mice. Thirteen postmortem controls, 1 postmortem patient with Parkinson\'s disease and 6 white swiss mice (2 controls and 4 injected) were studied. One healthy elderly man was also examined for in vivo and postmortem comparisons. Magnetic resonance maps of human brain and whole body animals were acquired in a 3T and 7T scanners, respectively. Brain human tissues samples were extracted from the basal nucleus and parietal lobe of both hemispheres after, in averaging, 148 days of fixation in 4% formaldehyde solution. Paramagnetic ion and total metal quantification were performed by electron paramagnetic resonance and inductively coupled plasma mass spectrometry, respectively. The electron paramagnetic resonance spectra of all brain regions studied showed 4 set of major resonance peaks with different amplitudes. Simulations of the spectra obtained from electron paramagnetic resonance allowed the identification of nucleated Fe3+ ions isolated in ferritin (g = 2.0 and = 4.28, respectively) and Cu2+ (g = 2,259 and g = 2,062) in denatured ceruloplasmin. QSM, R2* and R2 maps of postmortem controls in situ and ex situ were sensitivity and specific only for the concentration of total iron and Fe3+ as nanoparticles nucleated in the form of ferrite inside of ferritin. Although copper present in ceruloplasmin was detected by electron paramagnetic resonance and mass spectrometry, no correlation was observed with the quantitative magnetic resonance maps. Our postmortem results confirm the theoretical hypothesis that the values of the QSM, R2* and R2 maps, in that order, are more strongly correlated with the Fe3+ deposited in the ferritin protein. The in situ magnetic resonance maps were more sensitive to quantify metals than the ex situ maps, allowing a better extrapolation of the in situ results to the in vivo condition. Our findings suggest heterogeneity in these sensitivity variations, indicating that magnetic resonance techniques are dependent on tissue composition and should be taken into account for future conclusions. Finally, the magnetic susceptibility map showed to be more independent of the biodistribution of superparamagnetic iron oxide nanoparticles in animal tissue and in the simulator than the R2* map.

Nesta dissertação vamos estudar alguns importantes resultados acerca da resolubilidade local de operadores lineares de primeira ordem. Mais especificamente, seja o campo vetorial singular L em \'R POT. n\' e dado por: L = \'\\SIGMA SUP. m\' . INF. j=1\' a IND. j\' (x) \'SUP. \\PARTIAL\' INF. \\PARTIAL x INF. j\'. Esta trabalho dirige-se ao estudo da resolubilidade local de L, isto é, dada f \'PERTENCE A\' \' C POT. INFINITO\' (\'R POT. n\') e dado \'x IND. 0\' \'PERTENCE A\' \'R POT. n queremos encontrar u \'PERTENCE A\' D\'(\'R POT.n \') tal que Lu = f numa vizinhança de \'x INF. 0\'. Será dada atenção especial ao caso em que os coeficientes \'a IND. j\'(x) de L são função lineares. Também, serão apresentados resultados sobre a resolubilidade local da equação Lu = cu + f, sendo c \'PERTENCE A\' \'C POT. INFINITO\' (\'R POT. n\') / This dissertation aims to study some important results about local solvability of first order differential operators. Specifically, let L be a singular vector field on \'R POT. n\' given by L = \' \\SIGMA SUP. m INF.j=1\' \'a IND. j(x) \'\\PARTIAL SUP. INF. \\PARTIAL x INF. j\'. This work explore the local solvability of L, that is, given f \'IT BELONGS\' \'C POT. INFINITY\' (\'R POT. n\' and \'x INF. 0\' \'IT BELONGS\' \'R POT. n\' we want to find u \'IT BELONGS\' 2 D\'(\'R POT. n) such that Lu = f in a neighborhood of \'x INF. 0\'. We give special attention to the case where the coefficients \'a IND. j\'(x) are linear. We also present some results about local solvability of the equation Lu = cu + f for c \'IT BELONGS\' \'C POT. INFINITY\' (\'R POT. n\')

Os sarcomas de partes moles constituem um grupo diverso de neoplasias que podem surgir nos tecidos conjuntivos praticamente de qualquer região do corpo. A ressonância magnética (RM) é atualmente o exame de escolha para detecção, estadiamento regional e acompanhamento desses tumores. A segmentação das lesões a partir das imagens de RM da rotina permite extrair dados quantitativos, que tem potencial para adicionar informações a análise. O propósito do estudo é avaliar a reprodutibilidade da segmentação manual de sarcomas de partes moles em imagens de RM de pacientes com diagnóstico definitivo confirmado por meio da histopatologia. Como objetivo secundário foi realizada a comparação da segmentação manual e semiautomática a fim de validar a segmentação semiautomática como método alternativo para segmentação desses tumores. Foi estudada uma coorte retrospectiva de 15 pacientes consecutivos com diagnóstico confirmado de sarcoma de partes moles acompanhados em nosso serviço, no período de janeiro de 2006 até janeiro de 2016, com imagens de RM adquiridas previamente ao tratamento e disponíveis para análise no formato DICOM. Foi utilizado o software 3D Slicer para realizar as segmentações pelos métodos manual e semiautomático. Três radiologistas fizeram as segmentações de forma independente e às cegas para permitir avaliação interobservador. Os resultados obtidos demonstram haver alta reprodutibilidade intraobservador com coeficiente de similaridade de Dice entre as segmentações variando de 0,849 a 0,979 e as distâncias Hausdorff variando de 3,53 mm a 20,96 mm e uma boa reprodutibilidade interobservador com coeficientes de similaridade de Dice variando de 0,741 a 0,972 e distâncias Hausdorff variando de 5,83 a 60,84 mm. Foi encontrada uma concordância substancial entre as segmentações realizadas pelo método semiautomático quando comparadas com as segmentações realizadas pelo método manual com coeficientes de similaridade de Dice variando de 0,871 a 0,973 e distâncias Hausdorff variando de 5,43 mm a 31,75 mm. Em relação ao tempo de segmentação não houve diferença estatisticamente significativa do método semiautomático quando comparado ao método manual (p>0,05). Também foram calculados os volumes obtidos nas diferentes segmentações e houve concordância quase perfeita entre as duas segmentações manuais realizadas pelo radiologista 1, entre as segmentações realizadas pelo radiologista 1 e pelo radiologista 2, entre as segmentações realizadas pelo radiologista 1 e pelo radiologista 3, e entre a segmentação manual e semiautomática realizadas pelo radiologista 1, sendo obtidos coeficientes de correlação intraclasse (ICC) entre 0,9927 e 0,9990. Os resultados obtidos demonstram boa reprodutibilidade intra e interobservador da segmentação manual utilizando o software 3D Slicer validando dessa forma esse método como ferramenta confiável para servir de padrão de referência em futuros estudos quantitativos desses tumores. Foi encontrada concordância quase perfeita entre as segmentações realizadas pelo método semiautomático quando comparadas com as segmentações realizadas pelo método manual, mas nossos resultados não demonstraram diferença significativa de tempo de segmentação do método semiautomático em relação ao método manual. / Soft tissue sarcomas constitute a diverse group of neoplasms that can arise in the connective tissues from virtually any region of the body. Magnetic resonance imaging (MRI) is currently the examination of choice for detection, regional staging and followup of these tumors. The segmentation of the lesions from the routine MR images allows the extraction of quantitative data, which has the potential to add information to the analysis. The purpose of the study is to evaluate the reproducibility of manual segmentation of soft tissue sarcomas in MRI images of patients with definitive diagnosis confirmed by histopathology. As a secondary objective, a comparison of manual and semiautomatic segmentation was performed to validate semiautomatic segmentation as an alternative method for segmentation of these tumors. We studied a retrospective cohort of 15 consecutive patients with confirmed diagnosis of soft tissue sarcoma accompanied at our service from January 2006 to January 2016 with MR images acquired prior to treatment and available for analysis in the DICOM format. The software was used 3D Slicer to perform segmentation by manual and semiautomatic methods. Three radiologists did the segmentations independently and blindly to allow inter-observer evaluation. The results obtained show high intraobserver reproducibility with Dice similarity coefficient between the segmentations ranging from 0.849 to 0.979 and Hausdorff distances ranging from 3.53 mm to 20.96 mm and good interobserver reproducibility with Dice similarity coefficients ranging from 0.741 to 0.972 and Hausdorff distances varying from 5.83 to 60.84 mm. A substantial agreement was found between the segmentations performed by the semiautomatic method when compared to the segmentations performed by the manual method with Dice similarity coefficients ranging from 0.871 to 0.973 and Hausdorff distances ranging from 5.43 mm to 31.75 mm. Regarding the segmentation time, there was no statistically significant difference of the semiautomatic method when compared to the manual method (p> 0.05). The volumes obtained in the different segmentations were also calculated and there was almost perfect agreement between the two manual segmentations performed by the radiologist 1, between the segmentations performed by radiologist 1 and radiologist 2, between the segmentations performed by radiologist 1 and radiologist 3, and between The manual and semi-automatic segmentation performed by the radiologist 1, and intraclass correlation coefficients (ICC) between 0.9927 and 0.9990 were obtained. The results obtained demonstrate good intra and interobserver reproducibility of the manual segmentation using 3D Slicer software, thus validating this method as a reliable tool to serve as a reference standard in future quantitative studies of these tumors. Almost perfect agreement was found between the segmentations performed by the semiautomatic method when compared to the segmentations performed by the manual method, but our results did not show a significant difference in segmentation time of the semiautomatic method in relation to the manual method.

Novas abordagens terapêuticas vêm sendo introduzidas para doenças musculares genéticas como distrofias musculares e miopatias congênitas, distúrbios que permanecem sem cura até o momento. Estes recentes avanços motivaram um interesse renovado e crescente por métodos não invasivos para a caracterização e monitoramento do músculo afetado, particularmente durante e após intervenções terapêuticas. Neste contexto, modelos animais são essenciais para uma melhor compreensão dos mecanismos das doenças e para testar novas terapias. Recentemente, avanços significativos na avaliação não invasiva de modelos murinos para doenças musculares genéticas foram alcançados. Entretanto, diversas linhagens de camundongos ainda não foram caracterizadas de maneira não invasiva, e ainda é necessário o desenvolvimento de métodos sensíveis para a identificação precoce de alterações sutis no músculo de camundongos afetados. A proposta desta tese é aplicar técnicas não invasivas inovadoras no estudo do músculo de modelos murinos para doenças musculares genéticas com fenótipos variados. Três modelos murinos para distrofias musculares (mdx, Largemyd, mdx/ Largemyd) e um modelo murino para miopatia congênita (KI-Dnm2R465W) foram estudados com métodos de Ressonância Magnética Nuclear (RMN). Duas linhagens distróficas (Largemyd, mdx/ Largemyd) e camundongos normais após injúria foram estudados através de micro-Tomografia Computadorizada (micro-CT). Em RMN, todas as linhagens de camundongos afetados apresentaram aumento de T2 muscular, o que foi relacionado a diversas anomalias na análise histológica, como necrose e inflamação, mas também a conjuntos de fibras em regeneração ou a fibras com citoarquitetura alterada. A combinação de RMN com análise de textura permitiu a identificação não ambígua de todas as linhagens distróficas, sendo que apenas a comparação dos valores de T2 muscular não permitiu esta diferenciação. Camundongos mdx mostraram alterações funcionais e morfológicas na rede vascular do músculo. Estudo piloto em camundongos KI-Dnm2R465W revelou tendências de comprometimento da função muscular. Por fim, imagens de micro-CT não permitiram a detecção de diferenças na composição muscular em camundongos distróficos. Este conjunto de resultados não apenas enriquece o painel de modelos murinos para doenças musculares genéticas caracterizados de maneira não invasiva, mas também demonstra um certo grau de especificidade nas anomalias observadas nas imagens, como revelado pela análise de textura. Estes resultados também mostraram que métodos não invasivos de RMN podem ser suficientemente sensíveis para identificar alterações sutis no fenótipo muscular murino, mesmo em estágios precoces. Esta tese foi desenvolvida sob acordo de co-tutela internacional entre a França e o Brasil, e compreendeu uma importante transferência de conhecimento, com os primeiros estudos não invasivos de músculo murino realizados no Brasil. / Novel therapeutic approaches are being introduced for genetic muscle diseases such as muscle dystrophies and congenital myopathies, all of them having remained without cure so far. These recent developments have motivated a renewed and augmented interest in non-invasive methods for muscle characterization and monitoring, particularly during and after therapeutic intervention. In this context, animal models are essential to better understand the disease mechanisms and to test new therapies. Recently, significant advances in the non-invasive evaluation of mouse models for genetic muscle diseases have been achieved. Nevertheless, there were still several mouse strains not characterized non-invasively, and it was necessary to develop sensitive methods to identify subtle alterations in the murine affected muscle. The purpose of this thesis was to apply non-invasive techniques in the study of murine models for genetic muscle diseases with variable phenotypes. Three mouse models for muscle dystrophy (mdx, Largemyd, mdx/ Largemyd) and one mouse model for congenital myopathy (KI-Dnm2R465W) were studied with Nuclear Magnetic Resonance (NMR) methods. Two dystrophic strains (Largemyd, mdx/ Largemyd) and normal mice after injury were studied through micro-Computed Tomography (micro-CT). On NMR, all affected mouse strains presented increased muscle T2, which could be related to variable features in the histological evaluation, including necrosis and inflammation, but also to clusters of fibers under regeneration or with altered cytoarchitecture. The combination of NMR and texture analyses allowed the unambiguous differential identification of all the dystrophic strains, although it was not feasible when comparing the muscle T2 measurements only. Mdx mice showed functional and morphological alterations of vascular network. In the KI-Dnm2R465W mice, a pilot study revealed tendencies of functional impairment. Finally, micro-CT images were unable to detect differences in muscle´s content in dystrophic mice. Altogether, these results not only increased the number of murine models for genetic muscle diseases non-invasively characterized, it also demonstrated some degree of specificity of the imaging anomalies, as revealed by texture analysis. It also showed that non-invasive NMR methods can be sensitive enough to identify subtle alterations in murine muscle phenotype, even in early stages. This thesis was developed under an international joint supervision between France and Brazil, and comprised an important transfer of technology, with the first non-invasive studies of murine muscles performed in Brazil.

Uma área de aplicação da Ressonância Magnética (RM) que tem crescido recentemente é a de meios porosos, principalmente devido ao interesse da indústria petrolífera. Entretanto, até o presente momento, muito do que foi feito se baseia em medidas de relaxometria, o que impossibilita qualquer tipo de avaliação espacial desses meios. O presente trabalho teve como objetivo principal desenvolver, implementar e avaliar a aplicabilidade de métodos de imagens por RM para o estudo da morfologia de meios porosos. Esses sistemas apresentam tempos de relaxação bastante curtos, além de diferenças de susceptibilidade entre as paredes da rocha e os poros, o que compromete a qualidade dos dados de RM. Por essa razão, no presente trabalho nos concentramos em avaliar as imagens obtidas por RM, no que se refere à morfologia, usando imagens obtidas por microtomografia como referência. Os resultados revelaram que, apesar da variação na susceptibilidade do meio e dos baixos tempos de relaxação, o comprometimento na avaliação final esteve abaixo da resolução espacial da técnica e, portanto, não se configura como um limitante. Isso sugere que a técnica de imagens por RM pode contribuir para o estudo de meios porosos. Embora a microtomografia já ofereça bons resultados para o estudo de morfologia, imagens por RM devem viabilizar a investigação não invasiva de problemas nos quais a dinâmica de fluidos é relevante, o que ainda representa um desafio na área de estudos de meios porosos. / A recently growing application area of Magnetic Resonance (MR) is that of porous media, mainly due to the interest from the petrol industry. However, until the present moment, however, most of what has been done is based on relaxometry measures, which forbids any kind of special evaluation of these media. The objective of this work was to develop, implement and evaluate the applicability of MR imaging methods for the study of the morphology of porous media. These systems have very short relaxation times and considerable susceptibility differences between the rock walls and the pores, both of which compromise the quality of the data obtained via MR. For this reason, in this current work we focused on evaluating the MR images, with respect to morphology, using images obtained via microtomography as reference. Our results showed that, despite the susceptibility variations on the media and the short relaxation times, the errors in the final evaluation were below the spatial resolution threshold and, therefore, are not considered as a limiting factor. This suggests that MR imaging techniques can indeed contribute to the study of porous media. Although microtomography already offers good results on morphology studies, MR imaging can turn feasible the non-invasive investigation of problems on which the fluid dynamics is relevant, an issue which still represents a challenge in the study of porous media.

A mielopatia espondilótica cervical (MEC) é afecção relacionada diretamente com o estreitamento do canal vertebral cervical. O objetivo deste estudo foi avaliar variações morfométricas da coluna vertebral cervical em pacientes portadores de MEC por meio da ressonância magnética dinâmica nas posições neutra, em flexão e em extensão. Este é um estudo prospectivo de pacientes portadores de MEC secundária à doença degenerativa da coluna vertebral cervical. Os parâmetros morfométricos foram avaliados pelas sequências de ressonância magnética ponderadas em T2, no plano sagital em posições neutra, flexão e extensão. Os parâmetros estudados foram o comprimento anterior da medula espinhal (CAME), o comprimento posterior da medula espinhal (CPME), o diâmetro do canal vertebral (DCV) e o diâmetro da medula espinhal (DME). O CAME e o CPME foram mais longo em flexão do que nas posições em neutro e extensão, sendo encontrada diferença estatisticamente significativa entre a posição em flexão e extensão. O DCV e o DME foram maiores em flexão do que nas posições neutra e em extensão, no entanto não foi encontrada diferença estatisticamente significativa quando comparados nas posições em neutro, flexão e extensão. Desta forma, o exame de ressonância magnética dinâmica permite avaliar as variações morfométricas do canal vertebral cervical em pacientes portadores de mielopatia cervical espondilótica. / Cervical spondylotic myelopathy is a condition directly related to the narrowing of the cervical vertebral canal. The objective of this study was to evaluate morphometric variations of the cervical spine in patients with CSM using dynamic magnetic resonance imaging (MRI) in neutral, flexion and extension positions. This is a prospective study of patients with CSM secondary to degenerative disease of the cervical spine. The morphometric parameters were evaluated using T2-weighted MRI sequences in the sagittal plane with neutral, flexion and extension position of the neck. The parameters studied were the anterior length of the spinal cord (ALSC), the posterior length of the spinal cord (PLSC), the diameter of the vertebral canal (DVC) and the diameter of the spinal cord (DSC). The ALSC and PLSC were longer in flexion than extension and neutral position, with statistically significant difference between the flexion and extension position. The DVC and the DSC were greater in flexion than in extension and neutral position, however there was no statistically significant difference when comparing the positions in neutral, flexion and extension. Therefore, dynamic MRI allowed to evaluate morphometric variations in the cervical spinal canal in patients with cervical spondylotic myelopathy.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-06-30Bitstream added on 2014-06-13T18:47:17Z : No. of bitstreams: 1 martins_m_dr_bauru.pdf: 1151636 bytes, checksum: 37b25c1a259654f1cc700b01d884bb8d (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O óxido nítrico (NO) é um radical livre conhecido por desempenhar importantes funções fisiológicas, sendo associado, entre outros processos, ao fator de relaxamento da musculatura lisa vascular, importante para a regulagem da pressão sanguínea. Para a determinação dos mecanismos através do qual o NO influencia e controla os processos fisiológicos, é de fundamental importância o desenvolvimento de sensores que possibilitem a sua determinação quantitativa. Neste trabalho, foram obtidos e caracterizados sensores sólidos para NO através de duas maneiras: 1 - Enquadramento do complexo ferro(II)-dietilditiocarbamato (FeDETC) na matriz híbrida de siloxano-poli(oxipropileno) (PPO) utilizando um método sol-gel modificado. 2 - Formação de um complexo de inclusão do FeDETC com cucurbit[n]urilas. A detecção de N0, nesses sensores, se dá através de Espectroscopia de Ressonância Paramagnética Eletrônica, baseada na formação de um complexo paramagnético estável ferro(II)-DETC-NO, o qual exibe três linhas características no espectro de RPE(gef=2,04). Os sendores apresentaram bom desempenho. O sensor baseado em PPO, apresentou sensibilidade de 2,5x108 μM-1, com faixa de trabalho entre 100 nM e 1 mM. O sensor CB[6]FeDETC apresentou o limite de detecção de 2,9 nM, limite de quantificação de 16 nM. A faixa de trabalho desse sensor é de 1,37x1015 spings/g a 1x1019 spins/g. Esses resultados são comparáveis aos melhores sensores divulgados na literatura / The nitrogen monoxide (NO) is a free radical known to play important physiological roles, being associated with, among other processes, the relaxation factor of vascular smooth muscles, important for the regulation of blood pressure. To determine the mechanisms by which NO influences and controls the physiological processess is of fundamental importance the development of sensors that allow quantitative determination of NO. In this work, solid-state sensors for NO were obtained by two ways: 1 - Encapsulation of the complex iron (II)-diethyldithiocarbamate (FeDETC) in the hybrid matrix of siloxane-poly (oxipropilene) (PPO) using a modified sol-gel method. 2 - Formation of an inclusion complex with the FeDETC cucurbit[n]uril. The detection of NO in these sensors, is performed by Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy, based on the formation of a stable paramagnetic complex iron[II]-DETC-NO, which displays three eharacteristic lines in the EPR spectrum (gef=2,04). The sensors showed good performeance. The PPO based sensor showed a sensitivity of 2.5x108 μM-1, a working range between 100 nM and 1 mM. The sensor CB[6]/FeDETC showed the detection limit of 2.9 nM, quantification limit of 16 nM. The working range of this sensor is between 1.37x1015 spins/g and 1x1019 spins/g. These results are comparable to the best sensors reported in the literature