A queda de idosos é um problema de saúde mundial. Todos os anos, cerca de 30% dos idosos com 65 anos ou mais são vítimas de quedas. Além disso, as consequências de uma queda podem ser fisiológicas (e.g. fraturas ósseas, ferimentos musculares) e psicológicas, como a perda de autoconfiança, levando a novas quedas. Uma solução para este problema está relacionada com ações preventivas (e.g. adaptação de mobília) aliadas a sistemas de detecção de quedas, os quais podem notificar familiares e serviços médicos de urgência. Como o tempo de espera por socorro após uma queda está relacionado com a severidade das consequências dela, esses sistemas devem oferecer elevada acurácia e detecção em tempo real. Embora existam várias soluções para isso na literatura (a maioria relacionada com dispositivos vestíveis), poucas delas estão relacionadas a dispositivos de punho, principalmente por causa dos desafios existentes para essa configuração. Considerando o punho como um local mais confortável, discreto e aceitável para uso de um dispositivo (menos associado com o estigma do uso de uma solução médica), este trabalho propõe o desenvolvimento e avaliação de uma solução baseada nessa configuração. Para isso, diferentes sensores (acelerômetro, giroscópio e magnetômetro) foram combinados com diferentes algoritmos, baseados em métodos de limiar e aprendizado de máquina, visando definir os melhores sinais e abordagem para a detecção de quedas. Esses métodos consideraram informações de aceleração, velocidade, deslocamento e orientação espacial, permitindo o cálculo de componentes verticais do movimento. Para o treino e avaliação dos algoritmos, dois protocolos diferentes foram empregados: um primeiro envolvendo 2 voluntários (homens, 27 e 31 anos) simulando um total de 80 sinais de queda e 80 de não-queda, e um segundo envolvendo 22 voluntários (14/8 homens/mulheres, idade média: 25,2 ± 4,7) simulando um total de 396 sinais de queda e 396 de não-queda. Uma análise exaustiva de diferentes sinais e parâmetros de configuração foi executada para cada método. O melhor algoritmo baseado em limiar considerou sinais de aceleração vertical e velocidade total, alcançando 95,8% de sensibilidade e 86,5% de especificidade. Por outro lado, o melhor algoritmo de aprendizagem de máquina foi o baseado no método K-Nearest Neighbors, considerando informações de aceleração, velocidade e deslocamento verticais combinadas com os ângulos de orientação espacial: 100% de sensibilidade e 97,9% de especificidade. Os resultados obtidos permitem enfatizar a relevância de algoritmos de aprendizagem de máquina para sistemas de detecção de queda vestíveis localizados no punho quando comparados a algoritmos baseados em limiar. Esta conclusão oferece grande contribuição para a pesquisa de detectores de quedas similares, sugerindo a melhor abordagem para novos desenvolvimentos. / Falls in the elderly age are a world health problem. Every year, about 30% of people aged 65 or older become victims of fall events. The consequences of a fall may be physiological (e.g. bone fractures, muscular injuries) and psychological, including the loss of self-confidence by fear of falling, which leads to new falls. A solution to this problem is related to preventive actions (e.g. adapting furniture) allied to fall detection systems, which can alert family members and emergency medical services. Since the response time for help is related to the fall's consequences and severity, such systems must offer high accuracy and real-time fall detection. Although there are many fall detection solutions in literature (most part of them related to wearable devices), few of them are related to wrist-worn devices, mainly because of the existing challenges for this configuration. Considering the wrist as a comfortable, discrete and acceptable place for an elderly wearable device (less associated to the stigma of using a medical device), this work proposes the development and evaluation of a fall detection solution based on this configuration. For this, different sensors (accelerometer, gyroscope and magnetometer) were combined to different algorithms, based on threshold and machine learning methods, in order to define the best signals and approach for an elderly fall detection. These methods considered acceleration, velocity and displacement information, relating them with wrist spatial orientation, allowing the calculation of the vertical components of each movement. For the algorithms' training and evaluation, two different protocols were employed: one involving 2 volunteers (both males, ages of 27 and 31) performing a total of 80 fall and 80 non-fall events simulation, and the other involving 22 volunteers (14/8 males/females, ages mean: 25.2 ± 4.7) performing a total of 396 fall and 396 non-fall events simulation. An exhaustive evaluation of different signals and configuration parameters was performed for each method. The best threshold-based algorithm employed the vertical acceleration and total velocity signals, achieving 95.8% and 86.5% of sensitivity and specificity, respectively. On the other hand, the best machine learning algorithm was based on the K-Nearest Neighbors method employing the vertical acceleration, velocity and displacement information combined with spatial orientation angles: 100% of sensitivity and 97.9% of specificity. The obtained results allow to emphasize the relevance of machine learning algorithms for wrist-worn fall detection systems instead of traditional threshold-based algorithms. These results offer great contributions for the research of similar wearable fall detectors, suggesting the best approach for new developments.

A Emodina (EMH) é uma das antraquinonas mais abundantes na natureza. Essa molécula vem sendo largamente usada como material de estudo científico por apresentar diversas atividades farmacológicas, tais como antiviral, antitumoral, antifungal, digestiva e outras. É conhecido que a Emodina em solução aquosa alcalina pode sofrer mais de um processo de desprotonação, apresentando-se na forma desprotonada, EM-, após a primeira desprotonação. Nesta tese de doutorado estudamos as propriedades estruturais e eletrônicas da molécula Emodina em meio solvente e em bicamadas lipídicas a fim de caracterizar as propriedades relacionadas à espectroscopia UV-Vis, à reatividade e à termodinâmica dessa molécula nesses ambientes. Realizamos cálculos quânticos com a Emodina em vácuo e em meio solvente, onde consideramos todos os possíveis sítios de desprotonação. Como resultados desses cálculos, identificamos os sítios da primeira, segunda e terceira desprotonação. Calculamos o pKa1 da Emodina em água e o pK*a1 em metanol através de simulações computacionais com o método Monte Carlo e cálculos quânticos, com o solvente descrito com o modelo contínuo polarizável. Nossos melhores valores para o pKa1 da Emodina determinados nesses solventes foram 8.4±0.5 e 10.3±1.5, que estão em boa concordância com os valores experimentais, (pKa1=8.0±0.2 e pK*a1=11.1±0.1) obtidos nesta tese para Emodina em água e metanol, respectivamente. Adicionalmente realizamos simulações com Dinâmica Molecular com as espécies EMH e EM- em bicamada lipídica de DMPC, para investigar a nível atômico as interações dessas espécies com a bicamada e determinar as posições preferenciais dessas espécies nesse ambiente anfifílico. Os resultados dessas simulações mostraram que as espécies EMH e EM- ficam inseridas na bicamada, na região polar dos lipídios, próximos aos gliceróis. Esses resultados corroboram as nossas medidas do espectro de absorção dessas espécies em bicamada lipídica, onde mostramos de forma qualitativa, que ambas as espécies ficam inseridas na bicamada, na região das cabeças polares dos lipídios. A análise das propriedades estruturais da bicamada na vizinhança das espécies da Emodina como área por lipídio e densidade eletrônica dos lipídios, mostrou que o efeito da EM- na estrutura da bicamada lipídica é maior do que o da EMH. Esses resultados corroboram as nossas medidas de DSC(Differential Scanning Calorimetry) das espécies da Emodina na bicamada. / Emodin (EMH) is one of the most abundant anthraquinone derivatives found in nature. This molecule has been used widely as research material, due to its biological and pharmacological activities such as antiviral, anticancer, antifungal, digestive and antibacterial activities. It is known that Emodin in alkaline aqueous solution can undergo more than one deprotonation, leading to the specie EM- in the first deprotonation process. In this PhD thesis, we studied the structural and electronic properties of this molecule in several solvents and lipid bilayers, in order to characterize the properties related to UV-Vis absorption spectroscopy, reactivity and thermodynamics of this molecule in these environments. Performing quantum mechanics (QM) calculations for all possible deprotonation sites and tautomeric isomers of Emodin in vacuum and in water, we identified the sites of the first, second and third deprotonations. We calculated the pKa1 of Emodin in water and pK*a1 in methanol with free energy perturbation method, implemented in the Monte Carlo simulation, and with QM calculations, where the solvent was treated as a polarizable continuum medium. Our best values for pKa1 of Emodin in these solvents were 8.4±0.5 and 10.3±1.5, which are in very good agreement with the experimental values obtained in this thesis pKa1=8.0±0.2 and pK*a1=11.1±0.1, for water and methanol, respectively. Additionally, we performed molecular dynamics simulations of both species in fully hydrated lipid bilayers of DMPC to investigate at atomic detail the molecular mechanism of the interaction of these species with lipid membrane and its preferred positions in this amphiphilic environment. As results of these simulations, we obtained that both species of Emodin have a strong tendency to insert into the lipid bilayer, remaining near the glycerol group of DMPC. These results corroborate our measured absorption spectra of these species in the bilayer, which qualitatively showed that both species are within the bilayer, inserted in the lipid headgroup region. Our results also show that the effect of EM- specie in the lipid bilayer structure is stronger than the EMH, which corroborate our DSC(Differential Scanning Calorimetry) measurements.

Os Laboratórios de Análises Clínicas têm acompanhado a evolução da ciência médica e da tecnologia de diagnóstico. Buscam atender as necessidades de pacientes e médicos. A evolução dos computadores favorece uso de sistemas de informações nos laboratórios. Os sistemas computadorizados auxiliam o Laboratório, melhorando serviços e diminuindo erros. Quando um laboratório informatiza sua emissão de laudos, está fazendo uso de um sistema de processamento de transações. O laboratório pode utilizar dados armazenados, adicionar dados externos, fazendo uso de um sistema de informações gerenciais. Este estudo verifica se laboratórios de análises clínicas da Grande São Paulo, que emitem seus laudos por computador, também fazem uso de um sistema de informações gerencial. Foram entrevistados 32 laboratórios, 9 pequenos, 14 médios, 7 grandes e 2 de porte extra Concluiu-se que nenhum dos laboratórios possui um sistema de informações gerencial pleno, e que o porte do laboratório não influencia nas características dos sistemas utilizados. / The Clinical Analyses Laboratories have folloied the evolution of medical science and the technology of diagnosis. They search to look after to the necessities of patients and physicians. The evolution of the computers favors use of information systems in the laboratories. The assist the Laboratory, improving services and diminishing errors. When a laboratory use a computerized systems its emission of results, is making uses of a transactions processing system. The laboratory can use stored data, add external data, making use a management information system. This study verifies if clinical analyses laboratories of the Grande São Paulo, that emit its results by computer, also make use of a management information system. 32 laboratories, 9 small ones, 14 medium, 7 big and 2 of extra size had been interviewed. It was concluded that none of the laboratories possess a full of management information system, and that the size of the laboratory does not influence in the characteristics of the used systems.

[pt] Esta pesquisa de tese teve como objetivo explorar a análise de mídias sociais, especialmente as disponíveis em comunidades online de sites de redes sociais, a fim de realizar estudos sociais sobre questões de saúde. Com base em uma abordagem prática foi definido um processo para realizar esses estudos. Este processo contou com ferramentas computacionais adaptados para fornecer apoio em tarefas específicas, tais como recuperação de conteúdo, seleção e análise. Duas ferramentas que se destacam são apresentadas por causa de sua utilidade e a complexidade do processo em que a sua construção se baseou. Para o benefício da análise de comunidades online, o Mapa de Associação de Comunidades é um processo desenvolvido para apoiar especialistas em compreender os interesses dos usuários com base em suas associações dentro de suas comunidades. A outra ferramenta visa auxiliar analistas a selecionar discussões de fóruns online a serem analisados manualmente com técnicas de pesquisa qualitativa, por exemplo, análise de conteúdo e do discurso. Esta ferramenta, TorchSR, foi criada baseada em aprendizado de máquina não supervisionado, usando agrupamento hierárquico, para dar suporte na resolução do problema de seleção de conteúdo. Um estudo de caso exploratório mostra que esta ferramenta ajuda na resolução do problema. O processo proposto foi utilizado em dois estudos sobre questões relevantes de saúde (hepatite C e o abuso de drogas), que resultou em descobertas relevantes sobre saúde pública. Em conclusão, este trabalho apresenta a aplicação prática de ciência social computacional no campo da saúde, através do desenvolvimento de um processo e ferramentas utilizadas para apoiar os analistas e melhorar a sua aplicação. / [en] This research thesis is aiming to exploit valuable social media, especially those available in online communities of social network sites, in order to perform social studies about healthcare issues. Based on a practical approach, a process was defined to conduct such studies. This process relied on tailored computational tools to provide support for specific tasks such as contente retrieval, selection, and analysis. Two tools that stand out are presented because of their utility and the complexity of the process in which their development was based on. The first tool, for the benefit of online community analysis, is the Community Association Map, a process developed to support experts in understanding users’ interests based on their associations within their communities. Our second tool (TorchSR) aims to aid analysts in the selection of discussions from online forums to be manually analyzed by (qualitative) research techniques (e.g. content and discourse analysis). This task, which was defined as solving the content selection problem, was tackled with a tool based on unsupervised machine learning techniques, such as hierarchical clustering. An exploratory study case shows that TorchSR helps analysts in dealing with the problem. The proposed process was employed in two studies about relevant healthcare issues (i.e. hepatitis C and drug abuse) which resulted in interesting findings in the field of public health. In conclusion, this thesis presents a practical application of computational social science to the field of health, through development of a process and tools used to support analysts and improve its application.