Orientador: Mário Jefferson Quirino Louzada / Banca: Roberto Carvalhal / Banca: Silvana Martinez Baraldi Artoni / Resumo: A suspensão de ratos pela cauda é modelo utilizado para investigar o comportamento ósseo em animais impossibilitados de se locomoverem. O osso é um tecido adaptativo que se desenvolve em sua estrutura e função, entre outros fatores, em resposta a forças mecânicas aplicadas a ele e demandas metabólicas que o mesmo venha sofrer. A ausência de forças mecânicas e de deformação óssea faz com que ocorra uma diminuição na deposição de cálcio por ausência de estímulos nos osteoblastos e osteócitos, favorecendo a ação dos osteoclastos, tornando o osso enfraquecido e quebradiço. Portanto, a ação mecânica é necessária para estimular a resposta óssea local e, assim, proporcionar seu crescimento e remodelamento. O objetivo deste estudo foi avaliar, através da densitometria radiográfica, se a suspensão pela cauda por 15 e 36 dias altera a densidade mineral óssea das vértebras cervical (C3), torácica (T6) e lombar (L1 e L3) de ratos Wistar. Trinta Rattus norvegicus albinus, adultos, machos, linhagem Wistar, massa corpórea média de ± 350g, foram divididos em 3 grupos: controle (n=10) - não suspenso; S15 (n=10) - suspenso por 15 dias e S36 (n=10) - suspenso por 36 dias. Para análise densitométrica as vértebras foram radiografadas, escaneadas, digitalizadas e analisadas pelo programa computacional ImageJ®. Houve aumento estatisticamente significante da densidade mineral óssea no grupo S15, provavelmente pela inquietação dos animais à suspensão, com diminuição no grupo S36, fato este hipoteticamente ligado à acomodação dos mesmos, concluindo que a suspensão pela cauda alterou a densidade mineral óssea num primeiro momento com diminuição com o passar do tempo / Abstract: The suspension of rats by the tail model is used to investigate the behavior of bone in animals unable to move around. Bone is an adaptative tissue that develops in structure and function, among other factors, in response to mechanical forces applied to it and metabolic demands that it will suffer. The absence of mechanical forces and deformation of bone that occurs causes a decrease in calcium deposition in the absence of stimuli on osteoblasts and osteocytes, favoring the action of osteoclasts, making bones weak and brittle. Therefore, the mechanical action is necessary to stimulate local bone response and thus provide growth and remodeling. The aim of this study was to evaluable by radiographic densitometry, the tail suspension for 15 and 36 days alter the bone mineral density of cervical vertebrae (C3), thoracic (T6) and lumbar (L1 and L3) of Wistar rats. Thirty Rattus norvegicus albinus, adult, male, Wistar strain, average body mass ± 350g, were divided into 3 groups: control (n = 10) - not suspended; S15 (n = 10) - suspended for 15 days and S36 (n = 10) - suspended for 36 days. For densitometric analysis vertebrae were radiographed, scanned, digitized and analyzed by the computer program ImageJ ®. There was a statistically significant increase in bone mineral density in group S15, probably by the restlessness of the animals to the suspension, with a decrease in group S36, and this hypothetically is linked to the accommodation of the rats, concluding that the tail suspension altered bone mineral density in first time with a decrease over time / Mestre

Tem sido apontado que tanto a avaliação da flexibilidade e/ou mobilidade corporal, quanto à avaliação da postura estática configuram um aspecto importante de ser observado antes de começar uma intervenção postural. Embora a flexibilidade seja primordial na estratégia para o movimento do corpo no espaço, ainda são incipientes as evidências acerca da relação entre a postura estática e a mobilidade da coluna vertebral. Visando fornecer subsídios para a compreensão dessa questão, a presente dissertação foi dividida em dois estudos: Estudo 1 – Objetivou investigar se existem evidencias de correlação entre flexibilidade e/ou mobilidade corporal com a postura estática. Esse estudo trata-se de uma revisão sistemática de estudos observacionais e ensaios clínicos randomizados e seguiu as recomendações da Colaboração Cochrane. Com as palavras chave “Static Posture”, “Flexibility” e “Mobility”, realizou-se uma pesquisa nas seguintes bases de dados: PubMed, Science, Embase e Bireme. Foram lidos na íntegra 51 estudos, após crivo dos critérios de elegibilidade (apresentação dos resultados do teste de correlação ou associação entre variáveis da postura estática e de mobilidade no plano sagital, evidenciando o grau e o sentido da relação). Destes, foram incluídos oito estudos, todos com alta qualidade metodológica, tendo a presente revisão forte força de evidência científica. Em linhas gerais, conclui-se que a presente RS apresenta evidências de que a flexibilidade corporal está relaciona com a postura corporal. E que apesar da maioria dos estudos incluídos concordarem entre si e apresentaram valores de correlação diferentes, estas diferenças podem ser explicadas devido à individualidade da flexibilidade corporal que irá apresentar padrões posturais diferentes Estudo 2 – A partir de uma amostra de 82 indivíduos, divididos em dois grupos (Padrão Postural Posterior - PPP e Padrão Postural Anterior - PPA), objetivou-se correlacionar as variáveis posturais estáticas (Padrões Posturais, ângulo das curvaturas dorsal, lombar e inclinação da pelve, também pulsão da pelve), obtidas pela avaliação postural estática no plano sagital utilizando a fotogrametria, com a flexibilidade da coluna vertebral e dos isquiotibiais nos movimentos de flexão e extensão mensurados pelo flexímetro. Na análise estatística foram utilizados os seguintes testes: teste de correlação Momento-Produto de Pearson, teste de correlação de Spearman, teste de correlação de Kendall’s tau-b, teste t independente ou o teste de Mann Whitney, teste t pareado e teste qui-quadrado. (<0,05). Na comparação entre os grupos, o grupo PPA apresentou valores significativamente maiores em relação ao grupo PPP para: ADM de Extensão da CV [t = 566,5, p = 0,011], Lordose Lombar (LL) [t (80) = 2,44, p ≤ 0,05] e Inclinação da Pelve (IP) [t (80) = 4,970, p≤0,001]; e valores significativamente menores para a Cifose Dorsal (CD) [t (80) = -5,99, p ≤ 0,001]. Quanto aos resultados de correlação, no grupo PPA houve correlação significativa e inversa entre a CD com a ADM de Extensão da CV (r=-0,34; p=0,027); e no grupo PPP houve correlação significativa e direta entre a CD com o Movimento de Flexão da CV (r=0,31; p=0,001), entre a CD com a ADM de isquiostibiais (r=0,26; p=0,044) e entre a LL com o Movimento de Flexão da CV (r=0,42; p=0,001) Com base nos resultados, conclui-se que para os indivíduos PPA existe correlação entre a Cifose Dorsal e a ADM extensão da CV e para os indivíduos PPP, entre a Cifose Dorsal e Lordose Lombar com o movimento de Flexão da CV e entre a Cifose Dorsal e a ADM isquiostibiais. Esses resultados sugerem que a postura estática das massas tórax – pelve, vista no PS, que é dado por padrões posturais anterior ou posterior à um eixo vertical, está relacionada com a flexibilidade e/ou mobilidade corporal. Logo, ao identificarmos um padrão postural que apresenta uma organização articular e muscular diferente na busca por posicionamento do corpo no espaço, pode-se ter uma melhor compreensão das possíveis restrições de movimento e assim direcionar melhor o tratamento fisioterapêutico postural. / It has been pointed out that both the assessment of flexibility and / or body mobility, and the evaluation of static posture constitute an important aspect to be observed before beginning a postural intervention. Although flexibility is paramount in the strategy for body movement in space, the evidence about the relationship between static posture and spine mobility is still incipient. In order to provide support for the understanding of this issue, the present dissertation was divided into two studies: Study 1 - The objective was to investigate if there is evidence of a correlation between flexibility and / or body mobility with static posture. This study is a systematic review of observational studies and randomized clinical trials and followed the recommendations of the Cochrane Collaboration. With the keywords "Static Posture", "Flexibility" and "Mobility", a search was carried out in the following databases: PubMed, Science, Embase and Bireme. A total of 51 studies were read following the eligibility criteria (presentation of the results of the correlation test or association between static and mobility variables in the sagittal plane, showing the degree and the meaning of the relationship). Of these, eight studies were included, all of them with high methodological quality, and the present review has strong evidence base. In general terms, it is concluded that the RS presents evidence that body flexibility is related to body posture. And although most of the included studies agree with each other and have different correlation values, these differences can be explained due to the individuality of the body flexibility that will present different posture patterns Study 2 - A sample of 82 individuals, divided into two groups (Posterior Postural Pattern - PPP and Anterior Postural Pattern - PPA), aimed to correlate the static postural variables (Postural Patterns, dorsal, lumbar and slope curvature angle Of the pelvis, also the pelvic drive), obtained by the static evaluation in the sagittal plane using the photogrammetry, with the flexibility of the spine and the hamstrings in the flexion and extension movements measured by the fleximeter. In the statistical analysis, the following tests were used: Pearson's Moment-Product correlation test, Spearman's correlation test, Kendall's tau-b correlation test, independent t-test or the Mann Whitney test, paired t-test, square. ( <0.05). In the comparison between the groups, the PPA group presented significantly higher values in relation to the PPP group for: CV Extension ADM [t = 566.5, p = 0.011], Lumbosarcoma (LL) [t (80) = 2, 44, p ≤ 0.05] and Pelvic Tilt (PI) [t (80) = 4.970, p≤0.001]; And significantly lower values for Dorsal Kyphosis (CD) [t (80) = -5.99, p ≤ 0.001]. Regarding the correlation results, in the PPA group there was a significant and inverse correlation between the CD with the CV Extension ROM (r = -0.34; p = 0.027); (R = 0.26, p = 0.044), and in the PPP group, there was a significant and direct correlation between the CD with the Flexion Movement of the CV (r = 0.31, p = 0.001) between the CD with the ischiatibial ROM And between the LL with the CV Flexion Movement (r = 0.42, p = 0.001) Based on the results, it is concluded that for PPA individuals there is a correlation between Dorsal Kyphosis and ADM extension of CV and for PPP individuals, between Dorsal Kyphosis and Lumbar Lordosis with CV Flexion movement and between Dorsal Kyphosis And ischiatibial ADM. These results suggest that the static posture of the thorax - pelvis mass, seen in PS, that is given by postural patterns anterior or posterior to a vertical axis, is related to flexibility and / or body mobility. Therefore, when we identify a postural pattern that presents a different articular and muscular organization in the search for positioning of the body in space, we can have a better understanding of the possible restrictions of movement and thus better target the postural physiotherapeutic treatment.

Pesquisadores têm buscado métodos confiáveis, não invasivos, práticos e de baixo custo para avaliar a flexibilidade da coluna vertebral. O instrumento Flexicurva consiste em uma régua de metal flexível coberta de plástico que moldado nas costas do indivíduo replica a forma da coluna vertebral. Alguns estudos propõem seu uso para avaliar a flexibilidade da coluna lombar no plano sagital, no entanto, a validade e a reprodutibilidade desse instrumento para a coluna torácica ainda não foi pesquisada. Neste contexto, essa dissertação apresenta dois estudos, cujos foram: (Estudo 1) identificar, a partir de uma revisão sistemática,quais são os métodos e instrumentos utilizados a para avaliar a flexibilidade da coluna vetebral torácica e lombar no plano sagital que apresentem validade e/ou repetibilidade e/ou reprodutibilidade confirmados, evidenciando seus respectivos índices psicométricos; (Estudo 2) avaliar se o Flexicurva é capaz de fornecer informações válidas e reprodutíveis para avaliação da flexibilidade de flexão e extensão da curvatura torácica e lombar. Para o Estudo1 foram realizadas buscas no banco de dados BIREME, EMBASE, PEDro, PubMed, Science Direct, SCOPUS e Web of Science, além de buscas manuais. Dois revisores independentes realizaram a seleção dos estudos, avaliaram a qualidade metodológica, o risco de viés e extraíram os dados. O sistema GRADE foi utilizado para avaliar a qualidade da evidencia. Foram incluídos 46 estudos, dos quais foram extraídos o número de participantes, o protocolo de avaliação e os índices psicométricos. Apenas sete estudos foram incluídos na análise quantitativa por meio de metanálise, suportando que há evidência científica apenas no que diz respeito à reprodutibilidade interavaliador do instrumento fita métrica no teste de Schöber modificado para o movimento de flexão lombar e a reprodutibilidade intra-avaliador dos instrumentos Flexicurva e sistema de análise de vídeo para os movimentos de extensão e flexão lombar. Para o Estudo 2, na avaliação da reprodutibilidade, 38 indivíduos tiveram a flexibilidade da coluna torácica e lombar avaliada nas posições em flexão e em extensão máximas. O molde com o Flexicurva foi realizado no mesmo dia, por três avaliadores (reprodutibilidade inter-avaliador); um avaliador realizou uma nova avaliação com um intervalo de sete dias (reprodutibilidade teste-reteste e intra-avaliador). Para avaliação da validade, 50 indivíduos foram avaliados com o Flexicurva e com o sistema de vídeo BTS Smart-DX (BTS Bioengineering, EUA) no primeiro dia, nas mesmas posições em flexão e em extensão máximasda coluna torácica e lombar. Os seguintes testes estatísticos foram utilizados: (1) para a validade: Coeficiente de Correlação Produto-momento de Pearson (r), Análise gráfica de Bland Altman, teste t independente e Erro RMS; (2) para a análise da reprodutibilidade teste-reteste, intra e interavaliador: ICC, SEM e MDC. (<0,05). Os resultados mostraram para a reprodutibilidade intraavaliador ICCs excelentes; reprodutibilidade teste-reteste ICCs de satisfatórios a pobre; e reprodutibilidade interavaliador ICCs satisfatórios para todas as variáveis. Os valores de SEM e MDC variaram de 0,9° a 8,3° e 0,4° a 16,3°, respectivamente. Quanto à validade do Flexicurva, encontrou-se correlação variando de excelente a fraca e erro RMS de 7,6° a 18,2°. Com base no Estudo 1, conclui-se que os resultados da revisão sistemática indicam baixa evidência científica sobre a validade, repetibilidade e reprodutibilidade dos 4 instrumentos e métodos indicados para a avaliação da flexibilidade da coluna vertebral torácica e lombar. Com base no Estudo 2,conclui-se que os resultados da reprodutibilidade devem ser vistos com prudência, devido aos altos valores de SEM e MDC, que indicam, em média, um erro de medida associado. Embora níveis aceitáveis de validade do Flexicurva tenham sido encontrados, sua utilização na flexão torácica e extensão lombar deve ser cautelosa. / Researchers have looking for reliable, non-invasive, practical and inexpensive methods to assess spine flexibility. The Flexicurve instrument consists of a flexible metal ruler covered in plastic and can be molded on the back of the individual, replicating the shape of the spine. Some studies propose its use to evaluate the flexibility of the lumbar spine in the sagittal plane, however, a validity and a reproducibility of this instrument for a thoracic spine has not been researched yet. In this context, this study presents two studies, which were: (Study 1) to identify, from a systematic review, the methods and instruments used to evaluate the flexibility of the thoracic and lumbar vertebral column in the sagittal plane that have confirmed validity and/ or repeatability and/ or reproducibility, evidencing their respective indexes psychometric; (Study 2) to access whether Flexicurve is capable of providing valid and reproducible information for assessing the flexibility of flexion and extension of the thoracic and lumbar curvature. For Study 1, searches were performed on BIREME, EMBASE, PEDro, PubMed, Science Direct, SCOPUS and Web of Science databases, as well as manual searches. Two independent reviewers selected the studies, assessed methodological quality, risk of bias, and extracted data. The GRADE system was used to evaluate the quality of the evidence. We included 46 studies, from which the number of participants, the evaluation protocol and the psychometric indexes were extracted. Only seven studies were included in the quantitative analysis by means of meta-analysis, supporting that there is scientific evidence only regarding the interobserver reproducibility of the metric tape measure instrument in the modified Schöber test for the lumbar flexion movement and the intra-observer reproducibility of the Flexicurve instruments and video analysis system for the movements of extension and lumbar flexion. For Study 2, in the evaluation of reproducibility, 38 subjects had the flexibility of the thoracic and lumbar spine evaluated at the positions of maximal flexion and extension. The model with Flexicurve was performed on the same day by three evaluators (inter-observer reproducibility); an evaluator performed a new evaluation with a seven-day interval (test-retest and intra-rater reproducibility). To evaluate the validity, 50 subjects were evaluated with the Flexicurva and BTS Smart-DX video system (BTS Bioengineering, USA) on the first day, in the same positions at maximal flexion and extension of the thoracic and lumbar spine. The following statistical tests were used: (1) for validity: Pearson's product-moment correlation coefficient (r), Bland Altman graphical analysis, independent t-test and RMS error; (2) for the analysis of test-retest, intra and inter-rater reproducibility: ICC, SEM and MDC (<0,05). The results showed for intra-observer reproducibility excellent ICCs; Reproducibility test-retest ICCs ranged from satisfactory to poor; and interobserver reproducibility ICCs was satisfactory for all variables. The SEM and MDC values ranged from 0,9° to 8,3° and 0,4° to 16,3°, respectively. Regarding the validity of Flexicurve, correlation was found ranging from excellent to weak and RMS error from 7,6° to 18,2°. Based on Study 1, it is concluded that the results of the systematic review indicate low scientific evidence on the validity, repeatability and reproducibility of the instruments and methods indicated for assessing the flexibility of the thoracic and lumbar spine. Based on Study 2, it is concluded that the reproducibility results should be viewed with caution, due to high SEM and MDC values, which indicate, on average, an associated measurement error. Although acceptable levels of Flexicurve validity have been found, its use in chest flexion and lumbar extension should be cautious.

Orientador: Rene Brenzikofer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Educação Fisica / Made available in DSpace on 2018-07-19T06:10:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ortale_RenataLanducci_M.pdf: 1976071 bytes, checksum: 279fd16f5e25de85f875d6b90acfe76d (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: O propósito deste trabalho é apresentar um método para análise quantitativa e tridimensional da coluna vertebral em posição estática. O método apresentado utiliza registros fotográficos estereoscópicos, medição das imagens em mesa digitalizadora e análise dos dados através de programas computacionais, os quais foram desenvolvidos para agilizar os procedimentos da reconstrução e fornecer resultados quantitativos, sob a forma de gráficos, das curvaturas e das torções geométricas 3D da espinha. A reconstrução 3D dos pontos antõmicos, marcados na pele sobre os processos espinhosos da coluna vertebral, foi desenvolvido por BRENZIKOFER (1991, 1993). A análise matemática em termos de curvatura e torção geométrica 3D dos pontos anatômicos é obtida a partir de um ajuste polinomial por quadrados mínimos. Aplicamos este método em três voluntários, os quais foram submetidos a uma avaliação postural clinica, antes da realização dos experimentos fotográficos. Os pontos anatômicos foram marcados com adesivos autocolantes e contrastantes nos indivíduos na posição ereta e estática, prontos para serem fotografados. Os pontos de interesse, estenderam-se da base do occipital até o processo espinhoso da quarta vértebra lombar, somando um total de vinte pontos. Os resultados obtidos são apresentados sob a forma de seis gráficos, para cada sujeito: dois correspondem ao ajuste polinomial das projeções das curvas da coluna vertebral nos planos sagital e frontal, outros dois às curvaturas bidimensionais nos mesmos planos, um à curvatura 3D e finalmente à torção geométrica 3D. Em todos os gráficos estas variáveis estão representadas em função da coordenada vertical. Através do método ora proposto, detectamos as regiões da coluna onde aparecem as curvaturas e torções geométricas 3D. Também mostramos que o método desenvolvido permite quantificar, com boa sensibilidade, as deformidades da coluna vertebral, como por exemplo: lordoses, cifoses e escolioses. Os resultados obtidos mostraram uma boa correlação com os do diagnóstico clínico / Abstract: This paper aims at presenting a method for quantitative and tridimensional analysis of the spinal column in a static position. The method utilizes stereoscopic photographic registers, image measurement in digitalized table and data analysis using software developed in order to accelerate the reconstruction procedures and supply quantitative results in the format of graphs representing the 3D curvatures and geometrical torsions of the spinal column. The 3D reconstruction of the anatomic points, marked on the skin over the spinous processes, was developed by Brenzikofer (1991, 1993). The mathematical analysis of 3D curvature and torsion of the anatomic points is obtained through an adjustment of the parametric polynomial least square fit. This method was applied to three voluntary subjects who, before having their photographic registers taken, were submitted to a clinical posture evaluation. A total of twenty anatomic points were marked with contrasting adhesive disks. The subjects were in a static and upright position. The points of reference went from the occipital basis until the spinous process of the fourth lumbar vertebra. The results are presented in six graphs for each subject. Two graphs represent the polynomial fit of the projection of the spinal column curves in the sagittaland frontal plane. Two other graphs represent the bidimensional curvatures in the same planes. One graph represents the 3D curvature and the last one represents the geometric 3D torsion. In alI these graphs the variables are represented in function of the vertical coordinate. This method successfully detected in which areas of the spinal column 3D curvatures and geometrical torsions occur. It also enables the user to quantify, with accuracy, spinal column deformities such as, lordosis, kyphosis, and scoliosis. There is a positive correlation between the results of the proposed method and the clinical diagnosis / Mestrado / Mestre em Educação Física

Σκοπός της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας είναι η μελέτη της εξέλιξης της νόσου της οστεοπόρωσης στη σπονδυλική στήλη με τη χρήση της μεθόδου των πεπερασμένων στοιχείων. Συγκεκριμένα, μοντελοποιείται η εφαρμογή θλιπτικού φορτίου στον δωδέκατο θωρακικό σπόνδυλο ασθενούς με οστεοπόρωση σε δύο διαδοχικές καταστάσεις – πριν και ένα χρόνο μετά την χορήγηση φαρμακευτικής αγωγής. Επιπλέον, κατά τη μελέτη, δοκιμάστηκαν διαφορετικές αποδόσεις μηχανικών ιδιοτήτων (μέτρο ελαστικότητας και βαθμός ανισοτροπίας) στο οστό, αρχικά στο μοντέλο ενός υγιούς σπονδύλου και στη συνέχεια στο εν λόγω μοντέλο του οστεοπορωτικού. Όλα τα μοντέλα κατασκευάστηκαν με την ίδια μεθοδολογία. Η σύγκριση τόσο των δύο καταστάσεων της νόσου, όσο και των διαφορετικών αποδόσεων των μηχανικών ιδιοτήτων, γίνεται βάσει των ισοδύναμων Τάσεων και Παραμορφώσεων κατά von Mises και των Μετατοπίσεων κατά τον οβελιαίο άξονα z. Οι υπό εξέταση μέγιστες τιμές των προαναφερθέντων μεγεθών που προκύπτουν από την ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων, παρουσιάζουν μείωση στη δεύτερη κατάσταση. Επιπλέον, τα αποτελέσματα της διαφορετικής απόδοσης μηχανικών ιδιοτήτων, μαρτυρούν ότι ο βαθμός ανισοτροπίας και ο τρόπος συσχέτισης του μέτρου ελαστικότητας με την οστική πυκνότητα, επηρεάζουν το αποτέλεσμα της μηχανικής ανάλυσης. Παρόλα αυτά, η συγκριτική αξιολόγηση των δύο διαδοχικών καταστάσεων του σπονδύλου δεν φαίνεται να επηρεάζεται από τον τρόπο ορισμού των μηχανικών ιδιοτήτων. Γενικά, η αλλαγή που παρατηρείται στις αξονικές τομογραφίες της δεύτερης κατάστασης σε σχέση με την πρώτη σε συνδυασμό με τη μεταβολή των υπό εξέταση μεγεθών, ιδιαίτερα της ισοδύναμης Παραμόρφωσης κατά von Mises, οδηγούν στο συμπέρασμα ότι στη δεύτερη κατάσταση ο υπό εξέταση σπόνδυλος καταπονείται λιγότερο που σημαίνει ότι η ακολουθούμενη φαρμακευτική αγωγή έχει θετικά αποτελέσματα. / The purpose of this master thesis is to perform a computational (finite element, FEM) study on the progress of the spinal osteoporosis, between two sequential examinations consisting of CT scanning. For this purpose, two finite element models of the twelfth thoracic vertebra of a patient with osteoporosis were created, one for every examination – before and one year after the prescription of medication – and compression loading was simulated. Moreover, a material sensitivity study has taken place, first on a FE model of a healthy vertebra and then on the two models of the osteoporotic one. All FE models were created with the same methodology. For the comparison of the two sequential examinations, as well as of the different material assignment, three mechanical quantities were used: equivalent von Mises Stress, equivalent von Mises Strain and Displacement on the sagittal axis (z). From the output of FE analysis, it seems that the maximum values of the beforementioned quantities decrease in the second model of the osteoporotic vertebra. Also, it becomes clear that the degree of anisotropy and the correlation of bone mineral density vs. Young’s modulus, significantly affect the output of FE analysis. However, the comparison of the two osteoporotic models is not affected by the material assignment. As a conclusion, there is a remarkable change in the CT scans of the second examination combined with a reduction of the strains in the vertebra - coming as a result of the FE analysis - that shows the positive influence of the prescribed medication.

THEME: Kinesitherapy means effectiveness determination for ill with juvenile spinal column osteochondropathy. THE WORK CARRIED OUT: Ausra Aleksandroviene. THE WORK SUPERVISOR: ass. prof. Dr. P.Zachovajevas THE AIM OF THE WORK: to determine the most effective kinesitherapy means out of those which were applied PC Silainiai polyclinic kinesiotherapy consulting-room visiting patients ill with juvenile spinal column osteochondropathy. TASKS: 1. To determine kinesitherapy means impact on children's general balance. 2. To determine kinesitherapy means impact on children's flexibility. 3. To determine kinesitherapy means impact on the abdomen, back, waist muscles endurance power. 4. To determine kinesitherapy means impact on aerobic working capacity . SUMMARY: Many people have back pains. The reasons of these pains are different, they are caused by various diseases. One of the most met diagnosis of late - juvenile spinal column osteochondropathy which has several names - they are juvenile ciphosis or Schojerman - Mau disease. This disease has a property to become chronic, to cause various complications, lasts more than one year. Due to early diagnostics the first symptoms of the disease are found out though many have no complaints. The inveteracy of the disease has impact on human self-feeling, cause muscles and nerves pain, decrease working capacity. The spinal column injuries and diseases determination complexity is related to this that up till now practically there is no healthy... [to full text]

[ES] El dolor lumbar es una afección común que afecta a casi el 70% de la población, representando una carga significativa para el sistema de atención médica. Esta tesis se centra en extraer conocimiento médico a partir de Imágenes de Resonancia Magnética (IRM) lumbar, relacionándolas con el dolor lumbar. A través de las técnicas de aprendizaje automático (Machine Learning), se procesan extensos conjuntos de datos de IRM lumbar para desarrollar algoritmos de segmentación semántica que identifican las estructuras en la columna vertebral. El objetivo principal es mejorar la comprensión de las causas del dolor lumbar y desarrollar modelos predictivos que respalden una toma de decisiones clínicas más precisa. Simultáneamente, se busca crear un repositorio público de imágenes de columna lumbar anonimizadas y datos poblacionales para facilitar la colaboración en la investigación en este campo. Los métodos propuestos en esta tesis se centran en el análisis preciso de IRM lumbar de pacientes con antecedentes de dolor lumbar en hospitales públicos de la Comunidad Valenciana, generando dos conjuntos de datos significativos. El primero, llamado "Massive Image Data Anatomy of the Spine" (MIDAS), contiene datos de alrededor de 23,688 pacientes, equivalente a unas 124,800 IRM lumbar. Estos datos fueron recopilados de 17 departamentos de salud y sometidos a diversas fases, que incluyen la aprobación de un comité ético, la de-identificación y corrección de metadatos DICOM, y la estandarización de protocolos de adquisición. Además, se implementó una estructura de archivos estandarizada llamada " Medical Imaging Data Structure" (MIDS) para garantizar la transparencia y reproducibilidad de los datos. Este conjunto de datos está disponible para descarga bajo solicitud en https://bimcv.cipf.es/bimcv-projects/midas- 2/. El segundo conjunto de datos se creó mediante la segmentación manual de 181 IRM lumbar, realizada por dos radiólogos expertos. El propósito de esta tarea fue asignar etiquetas de clase a cada píxel de las imágenes, donde las clases se definieron según elementos anatómicos como vértebras, discos intervertebrales, nervios, vasos sanguíneos y otros tejidos, cubriendo un total de 11 elementos diferentes de la columna vertebral. Estos datos se utilizaron para diseñar y entrenar variantes de arquitecturas de Redes Neuronales Convolucionales (Convolutional Neural Networks o CNN) para la tarea de segmentación automática de IRM lumbar. Como resultado de los experimentos, esta tesis hace hincapié en la importancia de recopilar y preprocesar datos de alta calidad, así como elegir estratégicamente arquitecturas de red y técnicas de aprendizaje profundo en la segmentación semántica de imágenes médicas. Presenta topologías de red efectivas que superan al modelo U-Net estándar y resalta la versatilidad de un solo modelo para segmentar imágenes de diferentes protocolos y vistas, simplificando el desarrollo de sistemas de procesamiento de imágenes médicas. En última instancia, esta tesis representa un viaje interdisciplinario desde la ingeniería hasta la medicina, destacando la innovación de aplicar métodos de ML para obtener conjuntos de datos médicos etiquetados a gran escala. Las futuras investigaciones se centran en mejorar el conjunto de datos y desarrollar herramientas de visión por computadora para detectar y clasificar patologías de la columna lumbar. Una vez validadas clínicamente, estas innovaciones podrían revolucionar el diagnóstico clínico y la toma de decisiones médicas basadas en evidencia en este campo. / [CA] El dolor lumbar és una afecció comuna que afecta a gairebé el 70% de la població, la qual cosa representa una càrrega significativa per al sistema d'atenció mèdica. Aquesta tesi se centra a extraure coneixement mèdic a partir d'Imatges de Ressonància Magnètica (IRM) lumbar, relacionant-les amb el dolor lumbar. Mitjançant tècniques d'aprenentatge automàtic ("Machine Learning", ML), es processen extensos conjunts de dades d'IRM lumbar per tal de desenvolupar algoritmes de segmentació semàntica que identifiquen les estructures a la columna vertebral. L'objectiu principal és millorar la comprensió de les causes del dolor lumbar i desenvolupar models predictius que donen suport a una presa de decisions clíniques més precisa. Simultàniament, es busca crear un repositori públic d'imatges de columna lumbar anonimitzades i dades poblacionals per facilitar la col·laboració en la recerca en aquest camp. Els mètodes proposats en aquesta tesi se centren en l'anàlisi precisa d'IRM lumbar de pacients amb antecedents de dolor lumbar en hospitals públics de la Comunitat Valenciana, generant dos conjunts de dades significatius. El primer, anomenat "Massive Image Data Anatomy of the Spine" (MIDAS), conté dades de vora 23.688 pacients, equivalent a unes 124.800 IRM lumbars. Aquestes dades van ser recopilades de 17 departaments de salut i sotmeses a diverses fases, que inclouen l'aprovació d'un comitè ètic, la desidentificació i correcció de metadades DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine), i l'estandardització de protocols d'adquisició. A més, es va implementar una estructura d'arxius estandarditzada anomenada "Medical Imaging Data Structure" (MIDS) per tal de garantir la transparència i la reproducció de les dades. Aquest conjunt de dades està disponible per a descarregar sota sol·licitud a https://bimcv.cipf.es/bimcv-projects/midas-2/. El segon conjunt de dades es va crear mitjançant la segmentació manual de 181 IRM lumbars, realitzada per dos radiòlegs experts. El propòsit d'aquesta tasca va ser assignar etiquetes de classe a cada píxel de les imatges, classes que es van definir segons elements anatòmics com ara vèrtebres, discs intervertebrals, nervis, vasos sanguinis i altres teixits, tot cobrint un total d'11 elements diferents de la columna vertebral. Aquestes dades es van utilitzar per dissenyar i entrenar variants d'arquitectures de Xarxes Neuronals Convolucionals (Convolutional Neural Networks o CNN) per a la tasca de segmentació automàtica d'IRM lumbar. Com a resultat dels experiments, aquesta tesi destaca la importància de recopilar i preprocessar dades d'alta qualitat, així com de triar estratègicament arquitectures de xarxa i tècniques de DL en la segmentació semàntica d'imatges mèdiques. Presenta topologies de xarxa efectives que superen al model U-Net estàndard i destaca la versatilitat d'un sol model per a segmentar imatges de diferents protocols i vistes, simplificant el desenvolupament de sistemes de processament d'imatges mèdiques. Finalment, aquesta tesi representa un viatge interdisciplinari des de l'enginyeria fins a la medicina, tot destacant la innovació a l'hora d'aplicar mètodes d'ML per obtenir conjunts de dades mèdiques etiquetats a gran escala. Les futures investigacions se centren a millorar el conjunt de dades i desenvolupar eines de visió per ordinador per detectar i classificar patologies de la columna lumbar. Un cop validades clínicament, aquestes innovacions podrien revolucionar el diagnòstic clínic i la presa de decisions mèdiques basades en evidències en aquest camp. / [EN] Lower back pain is a common condition affecting nearly 70% of the population, representing a significant burden for the healthcare system. This thesis focuses on extracting medical knowledge from lumbar Magnetic Resonance Imaging (MRI), linking them to lower back pain. Through Machine Learning techniques, extensive lumbar MRI datasets are processed to develop semantic segmentation algorithms that identify structures in the spine. The main goal is to improve understanding of the causes of lower back pain and develop predictive models that support more accurate clinical decision-making. Simultaneously, the aim is to create a public repository of anonymized lumbar spine images and population data to facilitate collaboration in research in this field. The methods proposed in this thesis focus on the precise analysis of lumbar MRI from patients with a history of lower back pain in public hospitals of the Valencian Community, generating two significant datasets. The first, called "Massive Image Data Anatomy of the Spine" (MIDAS), contains data from around 23,688 patients, equivalent to about 124,800 lumbar MRIs. These data were collected from 17 health departments and underwent various phases, including ethical committee approval, de-identification and correction of DICOM metadata, and standardization of acquisition protocols. In addition, a standardized file structure called "Medical Imaging Data Structure" (MIDS) was implemented to ensure data transparency and reproducibility. This dataset is available for download upon request at https://bimcv.cipf.es/bimcv-projects/midas-2/. The second dataset involved the manual segmentation of 181 lumbar MRIs. Two expert radiologists performed this to assign class labels to each pixel in the images based on anatomical elements, including vertebrae, intervertebral discs, nerves, blood vessels, and other tissues, comprising 11 distinct elements of the spine. This data was utilized to design and train different Convolutional Neural Network (CNN) architectures for the automatic segmentation of lumbar MRI. As a result of the experiments, this thesis emphasizes the importance of collecting and preprocessing high-quality data and strategically choosing network architectures and DL techniques in the semantic segmentation of medical images. It presents effective network topologies that surpass the standard U-Net model and highlights the versatility of a single model to segment images from different protocols and views, simplifying the development of medical image processing systems. Ultimately, this thesis represents an interdisciplinary journey from engineering to medicine, highlighting the innovation of applying ML methods to obtain large-scale labelled medical datasets. Future research focuses on improving the dataset and developing computer vision tools to detect and classify lumbar spine pathologies. Once clinically validated, these innovations could revolutionize clinical diagnosis and evidence-based medical decision-making in this field. / Sáenz Gamboa, JJ. (2024). Machine Learning en Resonancia Magnética. Describiendo la Fisiopatología del Dolor Lumbar [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/207346