Atopic dermatitis (AD) and other atopic diseases are strongly related to skinbarrier dysfunction, a biomeasure which has limited and unsatisfactory assessmenttechniques. Machine learning (ML) powered electrical impedance spectroscopy(EIS) has been shown to differentiate defective barrier function in mice and adults. Techniques such as principal component analysis (PCA) andsupport vector classifiers (SVC) can be used as ML tools to evaluate EIS measurements. EIS measurements taken on unaffected skin of children aged between 4 monthsand 3 years were collected and analysed using the children’s AD status. Measurements were grouped into one of four groups based on this AD status; No AD (No AD was developed up until 2 years of age), Pre AD (measurements takenbefore the onset of AD), AD remission (measurements taken after the onset ofAD) and AD flare (measurements taken during active AD). A SVC model was trained on the raw EIS measurement data to distinguish measurements from twoof the binarized AD status groups; AD flare and No AD. An additional SVC model was trained on the No AD group, distinguishing measurements based onbinarized age groups: measurements taken at 4 months against measurements taken at 3 years of age. The AD model tested on AD flare against No AD within the test set yielded AUC of 0.92, with a sensitivity and specificity of 89.29% and 88.89% respectively. When testing on all groups of the test set, Pre AD and AD remission groups had group means between the AD flare and No AD groups. No data bias against age was detected in the model. The results of the age model showed that age could be chronologically identified by the age model. The AD model was able to differentiate active AD children from children never experiencing AD symptoms on visually unaffected skin and in turn detecting skin barrier dysfunction. Separate studies would need to be conducted to test the predictive power and external validity of the model. Age is a significant factor to consider when designing ML models using EIS data in children, with proper balance in the training set a data bias within the model can be avoided. EIS is a versatile technique due to its data rich nature. Machine learning powered electrical impedance spectroscopy measurements are able to detect skin barrier dysfunction. Age is a significant factor when measuring EIS on children, but can be managed. / Atopisk dermatit (AD) och andra atopiska sjudomar är starkt kopplade tillhudbarrärdefekter, en hudegenskap där diagnosverktygen är begränsade och otillräckliga. Maskininlärning (ML) i kombination med elektrisk impedansspektroskopi (EIS) har visats att kunna differentiera defekta hudbarrärer i möss och hos vuxna människor. Tekniker såsom principalkomponentanalys (PCA) och stödvektormaskiner (SVM) kan användas som ML verktyg för att utvärdera EIS-mätningar. Statistiska analysverktyg såsom reciever operator characteristics (ROC) tillsammans med arean under kurvan (AUC) och andra precisionsmått kan användas för att utvärdera ML modeller. EIS-mätningar utförda på opåverkad hud hos barn mellan 4 månader och 3 års ålder samlades och analyserades med hjälp av barnens atopiska status. Samtliga mätningarna grupperades i en av totalt fyra grupper baserade på deras atopiska status; Ingen AD (Ingen AD hade utvecklats upp till 2 års ålder), Pre AD (mätningarna togs innan sjukdomsförloppet), AD remission (mätningarna togs efter sjukdomsförloppet) och AD aktiv (mätningarn togs under sjukdomsförloppet). En SVM modell tränades på EIS-rådata för att särskilja mellan två av grupperna binärt; AD aktiv och ingen AD. En ytterliggare SVM modell tränades på endast ingen AD-gruppen för att särskilja mellan mätningarna tagna vid åldrarna 4 månader och 3 år, omgjorta till binära grupper.  AD modellen testades med en jämförelse mellan AD aktiv-gruppen och ingen AD-gruppen med test data och resulterade i en AUC på 0.92, med en respektive sensitivitet och specificitet på 89.29\% samt 88.89\%. Modellen testades även på de ytterliggare grupperna i test datan, Pre AD och AD remission som båda hade gruppmedelvärden som låg mellan AD aktiv-gruppens och ingen AD-gruppens. Inga systematiska fel med avseende på barnens ålder hittades i AD-modellen. Resultaten från ålders-modellen visade på att modellen kunde rangordna mätningarna baserat på ålder. AD-modellen kunde differentiera barn med aktiv AD mot barn som aldrig hade uppvisat atopiska symptom på opåverkad hud, vilket innebär en differentiering av hudbarrärdefekter. Separata studier är nödvändiga för att testa prediktiv prestanda hos modellen samt dess externa validitet. Ålder är en signifikant faktor när ML modeller med EIS-data ska designas, men med tillräcklig balans i träningsdatan kan systematiska fel förhindras. EIS är en versatil teknik med avseense på dess datakomplexitet. EIS tillsammans med maskininlärning kan särskilja defekta hudbarriärer hos barn. Ålder är en signifikant faktor när EIS mäts på barn, men kan hanteras.

INTRODUÇÃO: O uso de níveis elevados da pressão expiratória final positiva (PEEP) na Síndrome do desconforto respiratório agudo (SDRA), visando reduzir a quantidade de pulmão colapsado, tornando a ventilação mais homogênea, tem sido apontado por estudos clínicos randomizados e metaanálises como uma estratégia eficaz na melhora de alguns desfechos clínicos. Atualmente, não existe um método ideal para ajuste da PEEP na SDRA. Dois métodos distinguem-se pela racionalidade fisiológica e possibilidade de serem usados na prática clínica usual: ajuste da PEEP guiado por Pressão Esofágica (Pes) e ajuste da PEEP guiado por Tomografia de Impedância Elétrica (TIE). Os objetivos do estudo foram: (1) Avaliar, através de tomografia computadorizada de tórax (raios X), qual estratégia induz uma melhor aeração pulmonar: maior recrutamento pulmonar e menor hiperdistensão; (2) Avaliar as alterações da distribuição regional da ventilação, do volume pulmonar e da complacência regional medidos pela tomografia de impedância elétrica; (3) Avaliar as alterações na mecânica pulmonar e nas trocas gasosas produzidas por ambas as estratégias de titulação da PEEP. MÉTODOS: Dez porcos foram submetidos a um modelo de SDRA grave: depleção de surfactante mais lesão pulmonar induzida pelo ventilador. Após uma manobra de recrutamento (MR), duas estratégias de titulação da PEEP foram testadas em uma sequência aleatória: 1) Utilizando a tomografia por impedância elétrica para calcular a menor PEEP que mantem um colapso pulmonar menor de 1%; 2) Utilizando a pressão esofágica para calcular a PEEP necessária para atingir uma pressão transpulmonar final expiratória (PLexp) entre 5-6 cmH2O. Em seguida, os animais foram ventilados durante 1 hora com a PEEP ótima estimada por cada método. Foram registrados parâmetros fisiológicos e de tomografia computadorizada (TC) antes da MR (tempo basal) e após ventilação com a PEEP ótima (15 min e 60 min). RESULTADOS: Aos 60 min, ambas as estratégias reduziram o colapso pulmonar, mas com efeitos significativamente maiores (P < 0,05) no grupo TIE: tecido não-aerado (20,3 ± 11,8% vs. 38,6 ± 13,1%, TIE vs. Pes respectivamente), recrutamento cíclico (4,8 ± 3,7% vs. 8,7 ± 2,7%), PaO2/FIO2 (289 ± 78 vs. 209 ± 92 mmHg), pressão de distensão (14,5 ± 2,3 vs. 16,1 ± 2,3 cmH2O), e pressão de distensão transpulmonar (11,9 ± 1,7 vs. 13,6 ± 1,8 cmH2O). Apesar da escolha de uma maior PEEP ótima no grupo TIE, a pressão platô (33,2 ± 3,7 vs. 31,5 ± 3,1 cmH2O), a pressão transpulmonar inspiratória final (20,0 ± 2,8 vs. 19,2 ± 1,7 cm H2O) e a complacência das áreas não dependentes do pulmão medidas pela TIE (0,07 ± 0,04 vs 0,06 ± 0,05 unidades arbitrárias/cmH2O) ou TC (1,52 ± 0,90 vs. 1,41 ± 0,98 mL/cmH2O) variaram de forma semelhante nos dois grupos (P > 0,05). O tecido hiperaerado e a hipedistensão cíclica foram baixos em ambos os grupos. CONCLUSÕES: Neste modelo animal de SDRA grave o ajuste da PEEP guiado por TIE produz um maior recrutamento pulmonar e sinais fisiológicas de melhor proteção pulmonar quando comparado com o ajuste da PEEP guiado por Pes / INTRODUCTION: The use of higher levels of positive end-expiratory pressure (PEEP) in the acute respiratory distress syndrome (ARDS), aimed at reducing the amount of lung collapse, making the ventilation more homogeneous, has been pointed out by randomized clinical trials and meta-analysis as an effective strategy to improve some clinical outcomes. Currently, there is no ideal method for adjustment PEEP in ARDS. Two methods are distinguished by their physiological rationality and the possibility of being used in the clinical practice: PEEP titration guided by Esophageal Pressure (Pes) and PEEP titration guided by Electrical Impedance Tomography (EIT). The objectives of the study were: 1) To evaluate through computed tomography of thorax (X-ray), which strategy induces better pulmonary aeration: greater lung recruitment and less hyperdistension; (2) To evaluate changes in the regional distribution of ventilation, pulmonary volume and regional compliance, measured by electrical impedance tomography; (3) To assess changes in lung mechanics and gas exchange produced by both PEEP titration strategies. METHODS: Ten pigs were submitted to a two-hit model of severe ARDS: Surfactant depletion plus ventilator-induced lung injury. After a recruitment maneuver (RM), two strategies of PEEP titration were tested in a randomized sequence: 1) Using electric impedance tomography to calculate the lowest PEEP keeping recruitable-lungcollapse < 1%; 2) Using esophageal pressure to calculate the PEEP needed to achieve an end-expiratory transpulmonary pressure between 5-6 cmH2O. Then, animals were ventilated for 1 hour with the optimum-PEEP estimated by each method. Physiological and computed tomography (CT) parameters were recorded before RM (baseline) and after ventilation at optimum-PEEP (15 min and 60 min). RESULTS: At 60 min, both strategies reduced lung collapse but with significantly (P < 0.05) greater effects in EIT-group: nonaerated tissue (20.3 ± 11.8% vs 38.6 ± 13.1%, EIT vs. Pes, respectively), tidal recruitment (4.8 ± 3.7% vs 8.7 ± 2.7%), PaO2/FIO2 (289 ± 78 vs 209 ± 92 mmHg), driving-pressure (14.5 ± 2.3 vs 16.1 ± 2.3 cmH2O) and transpulmonary driving-pressure (11.9 ± 1.7 vs 13.6 ± 1.8 cmH2O). Despite the choice for a higher optimum-PEEP in the EIT-group; plateau pressure (33.2 ± 3.7 vs 31.5 ± 3.1 cmH2O), end-inspiratory transpulmonary pressure (20.0 ± 2.8 vs 19.2 ± 1.7 cmH2O) and compliance of non-dependent areas measured by EIT (0.07 ± 0.04 vs 0.06 ± 0.05 arbitrary units/cmH2O) or CT (1.52 ± 0.90 vs 1.41 ± 0.98 mL/cmH2O) varied similarly in both groups (P > 0.05). Hyperaerated tissue and tidal hyperinflation were very low in both groups. CONCLUSION: In this model, the choice of PEEP guided by EIT leads to higher lung recruitment and physiological signals of a better lung protection, when compared to the strategy guided by Pes

Introdução: A utilização da posição prona melhora significativamente a oxigenação de pacientes com síndrome do desconforto respiratório agudo (SDRA). Estudos prévios sugerem que o recrutamento das regiões pulmonares colapsadas e pobremente aeradas é um dos possíveis mecanismos responsáveis pela melhora da oxigenação, no entanto, os mesmos ainda não foram comprovados. Objetivos: Quantificar a distribuição regional da aeração e da perfusão pulmonar, em ambas as posições prona e supina, através da tomografia de impedância elétrica (TIE) e da tomografia computadorizada multislice (TC), correlacionando-as com as respectivas trocas gasosas. Métodos: Foram estudados 21 suínos, da raça Ladrasse anestesiados e em ventilação mecânica controlada. Os animais foram divididos em dois grupos, de acordo com o método de imagem. 13 animais foram estudados com a TIE (grupo TIE) e 8 animais foram estudados com a TC (grupo TC). Após a indução do modelo de lesão pulmonar (infusão intermitente de solução salina e ventilação lesiva por 3 horas), os animais foram submetidos a uma manobra de recrutamento alveolar máxima (MR) seguida por uma manobra de titulação da PEEP (MTP), realizada em passos decrementais de 2 em 2 cmH2O PEEP. Onze animais (7 no grupo TIE e 4 no grupo TC) foram randomizados para iniciar o estudo na posição supina, seguida de uma segunda MR e MTP na posição prona. Dez animais (6 no grupo TIE e 4 no grupo TC) receberam as manobras na ordem inversa. Para o estudo da perfusão foram adicionados mais sete animais (2 no grupo TIE e 5 no grupo TC) que foram submetidos à injeção rápida de solução salina hipertônica e/ou de contraste iodado respectivamente. Resultados: Não foram encontradas diferenças significativas na quantidade de tecido pulmonar colapsado e hiperdistendido, entre as posições estudadas em ambos os grupos TIE e TC (p= 0.06). Entretanto, as trocas gasosas foram consistentemente melhores durante a posição prona (p<0.05), com shunt pulmonar significativamente menor (<55%, p<0.001) para níveis equivalentes de PEEP entre ambas as posições. A análise da perfusão pulmonar evidenciou a presença de grande fluxo sanguíneo pulmonar (2x mais perfusão específica) nas áreas de colapso pulmonar durante a posição supina, assim como a ausência de maiores efeitos gravitacionais na distribuição da perfusão entre as posturas. Conclusão: A análise quantitativa da TIE e da TC evidenciou que, para a mesma quantidade de tecido pulmonar colapsado, a oxigenação arterial foi sempre mais comprometida durante a posição supina, com aumento significativo do shunt pulmonar e com uma região de colapso pulmonar mais perfundida, sugerindo que a posição prona melhora a oxigenação e a relação ventilação perfusão, mas não atenua os efeitos gravitacionais sobre o parênquima pulmonar, o que não confirma os possíveis efeitos protetores associados à posição prona / Introduction: Prone position has been shown to consistently improve oxygenation in patients with acute respiratory distress syndrome (ARDS). Previous studies suggested some improvement in lung recruitment or a better ventilation of poorly aerated areas as possible mechanisms for such oxygenation benefits. Objective: To quantify the regional distribution of aeration (collapse and hyperdistend lung tissue) and lung perfusion by Computer Tomography (CT) and electrical impedance tomography in supine and prone positions and to correlate them with pulmonary gas exchange. Methods: We studied 21 anesthetized Landrace pigs under controlled mechanical ventilation. These animals were divided in two groups: Thirteen (13) animals in the EIT group and eight (8) in the CT group. After lung injury (saline lavage + VILI during 3 hours), animals were recruited and submitted to two sequential PEEP trials, both consisting of decremental PEEP steps (2 cmH2O steps). Seven (n=7) animals in the EIT group and four (4) in the CT group were allocated to a PEEP trial under supine position, followed by a second PEEP trial in prone. Six (6) animals in the EIT group and four (4) in the CT group received PEEP trials in reverse order. Seven (7) additional animals were studied for lung perfusion distribution, by analyzing the first pass kinetics of hypertonic solution (2 animals - EIT group) and iodine contrast (5 animals - CT group). Results: No differences in the amount of collapsed and hyperdistended lung tissue were found between both postures (p= 0.12 vs. p = 0.41 respectively) in both the EIT and CT groups. However, the gas exchange was consistently better (p <0.05), with much lower (55% lower) pulmonary shunt during prone position (p=0.001), at equivalent PEEP levels in both groups. The perfusion studies confirmed a higher perfusion ( 2 times increment in specific perfusion) of the atelectatic lung tissue in supine position, without majors gravitational effects between both positions. Conclusions: The quantitative analysis of EIT and CT showed that for the same amount of collapsed lung tissue, the PaO2 was always lower in supine position, with higher pulmonary shunt and higher perfusion of the collapsed lung areas. We could not demonstrate any lung protective effect associated with prone positioning. Thus, these results suggest that prone position improves oxygenation and V/Q imbalances, but it does not attenuate the effects of gravity on the lung

INTRODUÇÃO: O uso de níveis elevados da pressão expiratória final positiva (PEEP) na Síndrome do desconforto respiratório agudo (SDRA), visando reduzir a quantidade de pulmão colapsado, tornando a ventilação mais homogênea, tem sido apontado por estudos clínicos randomizados e metaanálises como uma estratégia eficaz na melhora de alguns desfechos clínicos. Atualmente, não existe um método ideal para ajuste da PEEP na SDRA. Dois métodos distinguem-se pela racionalidade fisiológica e possibilidade de serem usados na prática clínica usual: ajuste da PEEP guiado por Pressão Esofágica (Pes) e ajuste da PEEP guiado por Tomografia de Impedância Elétrica (TIE). Os objetivos do estudo foram: (1) Avaliar, através de tomografia computadorizada de tórax (raios X), qual estratégia induz uma melhor aeração pulmonar: maior recrutamento pulmonar e menor hiperdistensão; (2) Avaliar as alterações da distribuição regional da ventilação, do volume pulmonar e da complacência regional medidos pela tomografia de impedância elétrica; (3) Avaliar as alterações na mecânica pulmonar e nas trocas gasosas produzidas por ambas as estratégias de titulação da PEEP. MÉTODOS: Dez porcos foram submetidos a um modelo de SDRA grave: depleção de surfactante mais lesão pulmonar induzida pelo ventilador. Após uma manobra de recrutamento (MR), duas estratégias de titulação da PEEP foram testadas em uma sequência aleatória: 1) Utilizando a tomografia por impedância elétrica para calcular a menor PEEP que mantem um colapso pulmonar menor de 1%; 2) Utilizando a pressão esofágica para calcular a PEEP necessária para atingir uma pressão transpulmonar final expiratória (PLexp) entre 5-6 cmH2O. Em seguida, os animais foram ventilados durante 1 hora com a PEEP ótima estimada por cada método. Foram registrados parâmetros fisiológicos e de tomografia computadorizada (TC) antes da MR (tempo basal) e após ventilação com a PEEP ótima (15 min e 60 min). RESULTADOS: Aos 60 min, ambas as estratégias reduziram o colapso pulmonar, mas com efeitos significativamente maiores (P < 0,05) no grupo TIE: tecido não-aerado (20,3 ± 11,8% vs. 38,6 ± 13,1%, TIE vs. Pes respectivamente), recrutamento cíclico (4,8 ± 3,7% vs. 8,7 ± 2,7%), PaO2/FIO2 (289 ± 78 vs. 209 ± 92 mmHg), pressão de distensão (14,5 ± 2,3 vs. 16,1 ± 2,3 cmH2O), e pressão de distensão transpulmonar (11,9 ± 1,7 vs. 13,6 ± 1,8 cmH2O). Apesar da escolha de uma maior PEEP ótima no grupo TIE, a pressão platô (33,2 ± 3,7 vs. 31,5 ± 3,1 cmH2O), a pressão transpulmonar inspiratória final (20,0 ± 2,8 vs. 19,2 ± 1,7 cm H2O) e a complacência das áreas não dependentes do pulmão medidas pela TIE (0,07 ± 0,04 vs 0,06 ± 0,05 unidades arbitrárias/cmH2O) ou TC (1,52 ± 0,90 vs. 1,41 ± 0,98 mL/cmH2O) variaram de forma semelhante nos dois grupos (P > 0,05). O tecido hiperaerado e a hipedistensão cíclica foram baixos em ambos os grupos. CONCLUSÕES: Neste modelo animal de SDRA grave o ajuste da PEEP guiado por TIE produz um maior recrutamento pulmonar e sinais fisiológicas de melhor proteção pulmonar quando comparado com o ajuste da PEEP guiado por Pes / INTRODUCTION: The use of higher levels of positive end-expiratory pressure (PEEP) in the acute respiratory distress syndrome (ARDS), aimed at reducing the amount of lung collapse, making the ventilation more homogeneous, has been pointed out by randomized clinical trials and meta-analysis as an effective strategy to improve some clinical outcomes. Currently, there is no ideal method for adjustment PEEP in ARDS. Two methods are distinguished by their physiological rationality and the possibility of being used in the clinical practice: PEEP titration guided by Esophageal Pressure (Pes) and PEEP titration guided by Electrical Impedance Tomography (EIT). The objectives of the study were: 1) To evaluate through computed tomography of thorax (X-ray), which strategy induces better pulmonary aeration: greater lung recruitment and less hyperdistension; (2) To evaluate changes in the regional distribution of ventilation, pulmonary volume and regional compliance, measured by electrical impedance tomography; (3) To assess changes in lung mechanics and gas exchange produced by both PEEP titration strategies. METHODS: Ten pigs were submitted to a two-hit model of severe ARDS: Surfactant depletion plus ventilator-induced lung injury. After a recruitment maneuver (RM), two strategies of PEEP titration were tested in a randomized sequence: 1) Using electric impedance tomography to calculate the lowest PEEP keeping recruitable-lungcollapse < 1%; 2) Using esophageal pressure to calculate the PEEP needed to achieve an end-expiratory transpulmonary pressure between 5-6 cmH2O. Then, animals were ventilated for 1 hour with the optimum-PEEP estimated by each method. Physiological and computed tomography (CT) parameters were recorded before RM (baseline) and after ventilation at optimum-PEEP (15 min and 60 min). RESULTS: At 60 min, both strategies reduced lung collapse but with significantly (P < 0.05) greater effects in EIT-group: nonaerated tissue (20.3 ± 11.8% vs 38.6 ± 13.1%, EIT vs. Pes, respectively), tidal recruitment (4.8 ± 3.7% vs 8.7 ± 2.7%), PaO2/FIO2 (289 ± 78 vs 209 ± 92 mmHg), driving-pressure (14.5 ± 2.3 vs 16.1 ± 2.3 cmH2O) and transpulmonary driving-pressure (11.9 ± 1.7 vs 13.6 ± 1.8 cmH2O). Despite the choice for a higher optimum-PEEP in the EIT-group; plateau pressure (33.2 ± 3.7 vs 31.5 ± 3.1 cmH2O), end-inspiratory transpulmonary pressure (20.0 ± 2.8 vs 19.2 ± 1.7 cmH2O) and compliance of non-dependent areas measured by EIT (0.07 ± 0.04 vs 0.06 ± 0.05 arbitrary units/cmH2O) or CT (1.52 ± 0.90 vs 1.41 ± 0.98 mL/cmH2O) varied similarly in both groups (P > 0.05). Hyperaerated tissue and tidal hyperinflation were very low in both groups. CONCLUSION: In this model, the choice of PEEP guided by EIT leads to higher lung recruitment and physiological signals of a better lung protection, when compared to the strategy guided by Pes

Introdução: A utilização da posição prona melhora significativamente a oxigenação de pacientes com síndrome do desconforto respiratório agudo (SDRA). Estudos prévios sugerem que o recrutamento das regiões pulmonares colapsadas e pobremente aeradas é um dos possíveis mecanismos responsáveis pela melhora da oxigenação, no entanto, os mesmos ainda não foram comprovados. Objetivos: Quantificar a distribuição regional da aeração e da perfusão pulmonar, em ambas as posições prona e supina, através da tomografia de impedância elétrica (TIE) e da tomografia computadorizada multislice (TC), correlacionando-as com as respectivas trocas gasosas. Métodos: Foram estudados 21 suínos, da raça Ladrasse anestesiados e em ventilação mecânica controlada. Os animais foram divididos em dois grupos, de acordo com o método de imagem. 13 animais foram estudados com a TIE (grupo TIE) e 8 animais foram estudados com a TC (grupo TC). Após a indução do modelo de lesão pulmonar (infusão intermitente de solução salina e ventilação lesiva por 3 horas), os animais foram submetidos a uma manobra de recrutamento alveolar máxima (MR) seguida por uma manobra de titulação da PEEP (MTP), realizada em passos decrementais de 2 em 2 cmH2O PEEP. Onze animais (7 no grupo TIE e 4 no grupo TC) foram randomizados para iniciar o estudo na posição supina, seguida de uma segunda MR e MTP na posição prona. Dez animais (6 no grupo TIE e 4 no grupo TC) receberam as manobras na ordem inversa. Para o estudo da perfusão foram adicionados mais sete animais (2 no grupo TIE e 5 no grupo TC) que foram submetidos à injeção rápida de solução salina hipertônica e/ou de contraste iodado respectivamente. Resultados: Não foram encontradas diferenças significativas na quantidade de tecido pulmonar colapsado e hiperdistendido, entre as posições estudadas em ambos os grupos TIE e TC (p= 0.06). Entretanto, as trocas gasosas foram consistentemente melhores durante a posição prona (p<0.05), com shunt pulmonar significativamente menor (<55%, p<0.001) para níveis equivalentes de PEEP entre ambas as posições. A análise da perfusão pulmonar evidenciou a presença de grande fluxo sanguíneo pulmonar (2x mais perfusão específica) nas áreas de colapso pulmonar durante a posição supina, assim como a ausência de maiores efeitos gravitacionais na distribuição da perfusão entre as posturas. Conclusão: A análise quantitativa da TIE e da TC evidenciou que, para a mesma quantidade de tecido pulmonar colapsado, a oxigenação arterial foi sempre mais comprometida durante a posição supina, com aumento significativo do shunt pulmonar e com uma região de colapso pulmonar mais perfundida, sugerindo que a posição prona melhora a oxigenação e a relação ventilação perfusão, mas não atenua os efeitos gravitacionais sobre o parênquima pulmonar, o que não confirma os possíveis efeitos protetores associados à posição prona / Introduction: Prone position has been shown to consistently improve oxygenation in patients with acute respiratory distress syndrome (ARDS). Previous studies suggested some improvement in lung recruitment or a better ventilation of poorly aerated areas as possible mechanisms for such oxygenation benefits. Objective: To quantify the regional distribution of aeration (collapse and hyperdistend lung tissue) and lung perfusion by Computer Tomography (CT) and electrical impedance tomography in supine and prone positions and to correlate them with pulmonary gas exchange. Methods: We studied 21 anesthetized Landrace pigs under controlled mechanical ventilation. These animals were divided in two groups: Thirteen (13) animals in the EIT group and eight (8) in the CT group. After lung injury (saline lavage + VILI during 3 hours), animals were recruited and submitted to two sequential PEEP trials, both consisting of decremental PEEP steps (2 cmH2O steps). Seven (n=7) animals in the EIT group and four (4) in the CT group were allocated to a PEEP trial under supine position, followed by a second PEEP trial in prone. Six (6) animals in the EIT group and four (4) in the CT group received PEEP trials in reverse order. Seven (7) additional animals were studied for lung perfusion distribution, by analyzing the first pass kinetics of hypertonic solution (2 animals - EIT group) and iodine contrast (5 animals - CT group). Results: No differences in the amount of collapsed and hyperdistended lung tissue were found between both postures (p= 0.12 vs. p = 0.41 respectively) in both the EIT and CT groups. However, the gas exchange was consistently better (p <0.05), with much lower (55% lower) pulmonary shunt during prone position (p=0.001), at equivalent PEEP levels in both groups. The perfusion studies confirmed a higher perfusion ( 2 times increment in specific perfusion) of the atelectatic lung tissue in supine position, without majors gravitational effects between both positions. Conclusions: The quantitative analysis of EIT and CT showed that for the same amount of collapsed lung tissue, the PaO2 was always lower in supine position, with higher pulmonary shunt and higher perfusion of the collapsed lung areas. We could not demonstrate any lung protective effect associated with prone positioning. Thus, these results suggest that prone position improves oxygenation and V/Q imbalances, but it does not attenuate the effects of gravity on the lung

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No. of bitstreams: 1 nunesneto_o_dr_bauru.pdf: 4276326 bytes, checksum: e73a2086ffde0d12d2f5875fb168f8c1 (MD5) Previous issue date: 2016-04-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Materiais e dispositivos baseados em compostos orgânicos desempenham um importante papel em diversas áreas da aplicação tecnológica devido às suas interessantes propriedades eletro-magneto- ópticas, adicionadas às suas características mecânicas únicas, facilidade de processamento, versatilidade de síntese e baixo custo relativo. Apesar do proeminente campo de aplicação destes materiais, muitos aspectos associados à sua ciência básica são ainda pouco compreendidos. Nesse cenário destaca-se o fenômeno de Magnetoresistência Orgânica (OMAR, da sigla em inglês). Tal fenômeno encontra-se associado a variações significativas da condutividade elétrica de dispositivos orgânicos induzidas por pequenos campos magnéticos externos em temperatura ambiente e tem sido observado em diversificados materiais poliméricos e moleculares. No presente trabalho avaliou-se o fenômeno de OMAR apresentado por um Diodo Emissor de Luz baseado na molécula de Alq3. Medidas de Espectroscopia de Impedância Elétrica na presença de um Campo Magnético estático externo (EIE-CM) foram realizadas sobre o referido dispositivo para diferentes temperaturas. Métodos diferenciados de aquisição e manipulação de dados foram empregados a fim de remover a dependência temporal dos sinais tipicamente observados. Os seguintes Efeitos de Campo Magnético (MFE, da sigla em inglês) foram observados sobre a resposta elétrica do dispositivo: (i) redução de cerca de 1% na resistência, efeito praticamente constante para todo o espectro de frequência e; (ii) variações significativas na capacitância, com intensificação do efeito de Capacitância Negativa em baixas frequências. Como suporte para a interpretação dos resultados experimentais foram realizadas simulações empregando-se duas abordagens: Circuitos Equivalentes e Análise de perturbações de pequenos sinais (em inglês, Small Signal Analysis ) via soluções numéricas das equações de transporte de Boltzmann numa aproximação por Drift-Diffusion empregando-se dispositivos simplificados. As análises sugerem que os MFE evidenciados podem estar associados a um aumento da mobilidade efetiva dos portadores de carga e a uma redução na taxa de recombinação bimolecular no dispositivo. Os resultados foram interpretados em termos dos modelos atualmente aceitos para o fenômeno de OMAR. Esta tese também apresenta um estudo de processos de geração e transferência de carga em corantes Cianinas, materiais promissores para aplicações em células solares com absorção no infravermelho. Técnicas de Ressonância de Spin Eletrônico induzida por Luz foram empregadas em blendas destes corantes com o polímero MEH-PPV e com o fulereno (C60) a fim de avaliar, respectivamente, o caráter aceitador e doador de elétrons das Cianinas. / Materials and devices based on organic compounds play an important role in various technological applications, mainly due to their interesting electrical-magneto-optical properties combined with their unique mechanical properties, easy processing, versatility of synthesis and relatively low cost. Despite the prominent application field of these materials many aspects associated with their basic science are still not well understood. In this context the Organic Magnetoresistance phenomenon (OMAR) deserves to be highlighted. This phenomenon is associated with significant changes in the electrical conductivity of organic devices induced by the presence of small external magnetic fields at room temperature, being observed in various polymeric and molecular materials. In this study we have investigated the OMAR phenomenon in Alq3-based OLEDs. Electrical impedance spectroscopy technique in the presence of an external static magnetic field (EIS-MF) was employed in the experiments; distinct temperatures were considered. Differentiated methods of acquisition and data manipulation were employed to remove the typically observed signal time dependence. The following magnetic field effects (MFE) were observed on the electrical response of the device: (i) a constant reduction of around 1% in the resistance over the entire frequency spectrum and; (ii) significant changes in the capacitance followed by an intensification of the negative capacitance effect at low frequencies. Simulations employing two different approaches were carried out for the interpretation of the experimental results: (i) Equivalent Circuits and (ii) Small Signal Analysis via numerical solutions of the Boltzmann transport equations by Drift-Diffusion approach. The results suggest that the observed MFE can be associated with an increase in the effective mobility of the charge carriers and a reduction in the bimolecular recombination rate in the device. The results were interpreted in terms of the currently accepted models for the OMAR phenomenon. This thesis also presents a study about generation and charge transfer processes in cyanine dyes (near infrared absorbing compounds) which are promising materials for applications in solar cells. Light induced Electron Spin Resonance (L-ESR) technique was employed to study the presence/formation of paramagnetic centers in blends of these dyes with MEH-PPV polymer and fullerene (C60) to evaluate, respectively, the electron acceptor and donor character of cyanine dyes. / FAPESP: 2011/21830-6 / CNPq: 204432/2013-8

This doctoral thesis proposes a new algorithm for the reconstruction of impedance images in monitored objects. The algorithm eliminates the spatial resolution problems present in existing reconstruction methods, and, with respect to the monitored objects, it exploits both the partial knowledge of configuration and the material composition. The discussed novel method is designed to recognize certain significant fields of interest, such as material defects or blood clots and tumors in biological images. The actual reconstruction process comprises two phases; while the former stage is focused on industry-related images, with the aim to detect defects in conductive materials, the latter one concentrates on biomedical applications. The thesis also presents a description of the numerical model used to test the algorithm. The testing procedure was centred on the resulting impedivity value, influence of the regularization parameter, initial value of the numerical model impedivity, and effect exerted by noise on the voltage electrodes upon the overall reconstruction results. Another issue analyzed herein is the possibility of reconstructing impedance images from components of the magnetic flux density measured outside the investigated object. The given magnetic field is generated by a current passing through the object. The created algorithm for the reconstruction of impedance images is modeled on the proposed algorithm for EIT-based reconstruction of impedance images from voltage. The algoritm was tested for stability, influence of the regularization parameter, and initial conductivity. From the general perspective, the thesis describes the methodology for both magnetic field measurement via NMR and processing of the obtained data.

The growing urgency of climate change has led to growth in the electrification technology field, where batteries have emerged as an essential role in the renewable energy transition, supporting the implementation of environmentally friendly technologies such as smart grids, energy storage systems, and electric vehicles. Battery cell degradation is a common occurrence indicating battery usage. Optimizing lithium-ion battery degradation during operation benefits the prediction of future degradation, minimizing the degradation mechanisms that result in power fade and capacity fade. This degree project aims to investigate battery degradation prediction based on capacity using deep learning methods. Through analysis of battery degradation and health prediction for lithium-ion cells using non-destructive techniques. Such as electrochemical impedance spectroscopy obtaining ECM and three different deep learning models using multi-channel data. Additionally, the AI models were designed and developed using multi-channel data and evaluated performance within MATLAB. The results reveal an increased resistance from EIS measurements as an indicator of ongoing battery aging processes such as loss o active materials, solid-electrolyte interphase thickening, and lithium plating. The AI models demonstrate accurate capacity estimation, with the LSTM model revealing exceptional performance based on the model evaluation with RMSE. These findings highlight the importance of carefully managing battery charging processes and considering factors contributing to degradation. Understanding degradation mechanisms enables the development of strategies to mitigate aging processes and extend battery lifespan, ultimately leading to improved performance.