Introdução: As mucopolissacaridoses (MPS) constituem um grupo de doenças lisossômicas caracterizadas pela deficiência de uma das enzimas responsáveis pela degradação dos glicosaminoglicanos (GAGs). É difícil determinar a incidência precisa de hidrocefalia em pacientes com MPS, pois não possui uma definição formal por consenso. Além disso, é difícil distinguir a hidrocefalia comunicante da dilatação ventricular secundária à atrofia cerebral, porque ambas apresentam características clínicas e neuroradiológicas comuns. Embora várias técnicas sejam usadas para identificar pacientes com MPS com maior probabilidade de ter hidrocefalia e responder ao tratamento cirúrgico, não existe um método definitivo para provar o diagnóstico. Objetivos: Avaliar a relação entre ventriculomegalia, volume cerebral e liquórico, fluxo de líquor aquedutal e cervical e pressão de abertura liquórica em pacientes com MPS, e detectar potenciais biomarcadores para as alterações da circulação liquórica. Métodos: Quarenta e três pacientes com MPS (12 MPS I, 15 MPS II, 5 MPS III, 9 MPS IV A e 2 MPS VI) realizaram testes clínicos e de desenvolvimento neurológico, ressonância magnética (RM) nas sequências T1, T2, FLAIR e por contraste de fase, seguidas por punção lombar para avaliação da pressão de abertura liquórica. Para a análise das variáveis da RM, foram medidos: volume cerebral e liquórico, carga de lesões na substância branca (LSB), índice de Evans, largura do terceiro ventrículo, ângulo do corpo caloso, espaços perivasculares dilatados (EPVD), estenose da junção craniocervical, volume de stroke aquedutal e cervical, e concentração de GAGs no líquor. Resultados: As formas graves e a macrocefalia estiveram significativamente associadas com a ventriculomegalia, principalmente com o índice de Evans (p = 0.004 e p = 0.008, respectivamente). A carga de LSB apresentou uma forte correlação com as medidas ventriculares e o volume liquórico ventricular (rs = 0.51, p = 0.001). A dilatação ventricular supratentorial e o volume de líquor ventricular apresentaram uma correlação moderada com o volume de stroke aquedutal (VSA) (rs = 0.46, p = 0.002). A pressão de abertura liquórica não se correlacionou nem com as três medidas da ventriculomegalia, nem com a volumetria liquórica, nem com o VSA. O prejuízo cognitivo e os EPVD mostraram uma associação significativa com a ventriculomegalia, especialmente com a largura do terceiro ventrículo (p = 0.019 e p = 0.001, respectivamente). Os EPVD em quantidade aumentada também apresentaram uma significativa associação com o VSA elevado (p = 0.007). Conclusões: Nos pacientes com MPS, a ventriculomegalia está associada a um fenótipo grave da doença, maior declínio cognitivo e maior extensão das LSB e EPVD. Existem associações entre as medidas de fluxo liquórico e as medidas relacionadas à volumetria liquórica. Além disso, as medidas volumétricas estão associadas a quantidade de EPVD. / Background: The mucopolysaccharidoses (MPS) are a group of lysosomal diseases characterized by a deficiency in one of the lysosomal enzymes responsible to degrade glycosaminoglycans (GAGs). The precise incidence of hydrocephalus in patients with MPS is hard to determine, because it lacks a formal, consensus-based definition. In addition, it is difficult to distinguish communicating hydrocephalus from ventricular dilatation secondary to brain atrophy, because both share common clinical and neuroradiological features. Although various techniques are used to identify MPS patients who are most likely to have hydrocephalus and respond to surgical treatment, no definitive method exists to prove diagnosis. Objectives: To assess the relationship between ventriculomegaly, brain and cerebrospinal fluid (CSF) volumes, aqueductal and cervical CSF flows, and CSF opening pressure in MPS patients, and to provide potential biomarkers for abnormal CSF circulation. Methods: Forty-three MPS patients (12 MPS I, 15 MPS II, 5 MPS III, 9 MPS IV A and 2 MPS VI) performed clinical and neurodevelopmental tests, and T1, T2, FLAIR and phase-contrast magnetic resonance imaging (MRI) followed by a lumbar puncture with the CSF opening pressure assessment. For the analysis of MRI variables, the following measures were performed: brain and CSF volumes, white matter (WM) lesion load, Evans’ index, third ventricle width, callosal angle, dilated perivascular spaces (PVS), craniocervical junction stenosis, aqueductal and cervical CSF stroke volumes, and CSF GAGs concentration Results: The severe forms and the macrocephaly were significantly associated with the ventriculomegaly, mainly with the Evans’ index (p = 0.004 and p = 0.008, respectively). The WM lesion load presented a high correlation with the ventricular measurements and the ventricular CSF volume (rs = 0.51, p = 0.001). The supratentorial ventricular dilation and the ventricular CSF volume presented a moderate correlation with the aqueductal CSF stroke volume (ACSV) (rs = 0.46, p = 0.002). The CSF opening pressure did not correlate with either the three measures of ventriculomegaly, either with the CSF volumetry or with the ACSV. The cognitive impairment and the dilated PVS showed a significant association with the ventriculomegaly, especially with the width of the third ventricle (p = 0.019 and p = 0.001, respectively). Increased amount of dilated PVS also had a significant association with the elevated ACSV (p = 0.007). Conclusions: In MPS patients ventriculomegaly is associated with a severe phenotype, increased cognitive decline, WM lesion severity and enlarged PVS. There are associations between CSF flow measurements and measurements related to CSF volumetrics. Also, the volumetric measurements are associated with the degree of dilated PVS.

abstract: Early detection and treatment of disease is paramount for improving human health and wellness. Micro-scale devices promote new opportunities for the rapid, cost-effective, and accurate identification of altered biological states indicative of disease early-onset; these devices function at a scale more sensitive to numerous biological processes. The application of Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) in biomedical settings has recently emerged and flourished over course of the last two decades, requiring a deep understanding of material biocompatibility, biosensing sensitively/selectively, biological constraints for artificial tissue/organ replacement, and the regulations in place to ensure device safety. Capitalizing on the inherent physical differences between cancerous and healthy cells, our ultra-thin silicone membrane enables earlier identification of bladder cancer—with a 70% recurrence rate. Building on this breakthrough, we have devised an array to multiplex this sample-analysis in real-time as well as expanding beyond bladder cancer. The introduction of new materials—with novel properties—to augment current and create innovative medical implants requires the careful analysis of material impact on cellular toxicity, mutagenicity, reactivity, and stability. Finally, the achievement of replacing defective biological systems with implanted artificial equivalents that must function within the same biological constraints, have consistent reliability, and ultimately show the promise of improving human health as demonstrated by our hydrogel check valve. The ongoing proliferation, expanding prevalence, and persistent improvement in MEMS devices through greater sensitivity, specificity, and integration with biological processes will undoubtedly bolster medical science with novel MEMS-based diagnostics and therapeutics. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Electrical Engineering 2018

Introdução: As mucopolissacaridoses (MPS) constituem um grupo de doenças lisossômicas caracterizadas pela deficiência de uma das enzimas responsáveis pela degradação dos glicosaminoglicanos (GAGs). É difícil determinar a incidência precisa de hidrocefalia em pacientes com MPS, pois não possui uma definição formal por consenso. Além disso, é difícil distinguir a hidrocefalia comunicante da dilatação ventricular secundária à atrofia cerebral, porque ambas apresentam características clínicas e neuroradiológicas comuns. Embora várias técnicas sejam usadas para identificar pacientes com MPS com maior probabilidade de ter hidrocefalia e responder ao tratamento cirúrgico, não existe um método definitivo para provar o diagnóstico. Objetivos: Avaliar a relação entre ventriculomegalia, volume cerebral e liquórico, fluxo de líquor aquedutal e cervical e pressão de abertura liquórica em pacientes com MPS, e detectar potenciais biomarcadores para as alterações da circulação liquórica. Métodos: Quarenta e três pacientes com MPS (12 MPS I, 15 MPS II, 5 MPS III, 9 MPS IV A e 2 MPS VI) realizaram testes clínicos e de desenvolvimento neurológico, ressonância magnética (RM) nas sequências T1, T2, FLAIR e por contraste de fase, seguidas por punção lombar para avaliação da pressão de abertura liquórica. Para a análise das variáveis da RM, foram medidos: volume cerebral e liquórico, carga de lesões na substância branca (LSB), índice de Evans, largura do terceiro ventrículo, ângulo do corpo caloso, espaços perivasculares dilatados (EPVD), estenose da junção craniocervical, volume de stroke aquedutal e cervical, e concentração de GAGs no líquor. Resultados: As formas graves e a macrocefalia estiveram significativamente associadas com a ventriculomegalia, principalmente com o índice de Evans (p = 0.004 e p = 0.008, respectivamente). A carga de LSB apresentou uma forte correlação com as medidas ventriculares e o volume liquórico ventricular (rs = 0.51, p = 0.001). A dilatação ventricular supratentorial e o volume de líquor ventricular apresentaram uma correlação moderada com o volume de stroke aquedutal (VSA) (rs = 0.46, p = 0.002). A pressão de abertura liquórica não se correlacionou nem com as três medidas da ventriculomegalia, nem com a volumetria liquórica, nem com o VSA. O prejuízo cognitivo e os EPVD mostraram uma associação significativa com a ventriculomegalia, especialmente com a largura do terceiro ventrículo (p = 0.019 e p = 0.001, respectivamente). Os EPVD em quantidade aumentada também apresentaram uma significativa associação com o VSA elevado (p = 0.007). Conclusões: Nos pacientes com MPS, a ventriculomegalia está associada a um fenótipo grave da doença, maior declínio cognitivo e maior extensão das LSB e EPVD. Existem associações entre as medidas de fluxo liquórico e as medidas relacionadas à volumetria liquórica. Além disso, as medidas volumétricas estão associadas a quantidade de EPVD. / Background: The mucopolysaccharidoses (MPS) are a group of lysosomal diseases characterized by a deficiency in one of the lysosomal enzymes responsible to degrade glycosaminoglycans (GAGs). The precise incidence of hydrocephalus in patients with MPS is hard to determine, because it lacks a formal, consensus-based definition. In addition, it is difficult to distinguish communicating hydrocephalus from ventricular dilatation secondary to brain atrophy, because both share common clinical and neuroradiological features. Although various techniques are used to identify MPS patients who are most likely to have hydrocephalus and respond to surgical treatment, no definitive method exists to prove diagnosis. Objectives: To assess the relationship between ventriculomegaly, brain and cerebrospinal fluid (CSF) volumes, aqueductal and cervical CSF flows, and CSF opening pressure in MPS patients, and to provide potential biomarkers for abnormal CSF circulation. Methods: Forty-three MPS patients (12 MPS I, 15 MPS II, 5 MPS III, 9 MPS IV A and 2 MPS VI) performed clinical and neurodevelopmental tests, and T1, T2, FLAIR and phase-contrast magnetic resonance imaging (MRI) followed by a lumbar puncture with the CSF opening pressure assessment. For the analysis of MRI variables, the following measures were performed: brain and CSF volumes, white matter (WM) lesion load, Evans’ index, third ventricle width, callosal angle, dilated perivascular spaces (PVS), craniocervical junction stenosis, aqueductal and cervical CSF stroke volumes, and CSF GAGs concentration Results: The severe forms and the macrocephaly were significantly associated with the ventriculomegaly, mainly with the Evans’ index (p = 0.004 and p = 0.008, respectively). The WM lesion load presented a high correlation with the ventricular measurements and the ventricular CSF volume (rs = 0.51, p = 0.001). The supratentorial ventricular dilation and the ventricular CSF volume presented a moderate correlation with the aqueductal CSF stroke volume (ACSV) (rs = 0.46, p = 0.002). The CSF opening pressure did not correlate with either the three measures of ventriculomegaly, either with the CSF volumetry or with the ACSV. The cognitive impairment and the dilated PVS showed a significant association with the ventriculomegaly, especially with the width of the third ventricle (p = 0.019 and p = 0.001, respectively). Increased amount of dilated PVS also had a significant association with the elevated ACSV (p = 0.007). Conclusions: In MPS patients ventriculomegaly is associated with a severe phenotype, increased cognitive decline, WM lesion severity and enlarged PVS. There are associations between CSF flow measurements and measurements related to CSF volumetrics. Also, the volumetric measurements are associated with the degree of dilated PVS.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The management of hydrocephalus by means of a ventriculoperitoneal shunt (VPS) has, as a major threat, surgical infections. Factors, such as cause of hydrocephalus, age below six months, shunt primary insertion, trainaing curve of surgeons, conditions of antisepsis and length of the procedure contribute to the occurrence of infectious complications. The study aimed at determining the incidence, cause, site of ocurrence and clinical and laboratory manifestations of infections in the children and teenagens who underwent VPS in Hospital Gov. João Alves (HGJAF), Aracaju, SE. Fifteen patients were studied prospectively from January 2003 to October 2004. Hospital records were analised and data were obtained during hospital stay and after discharge. The results were analised through Yates Chi-square, Fisher s exact test, relative risk and odds ratio. A confidence interval of 95% was used. All patients underwent VPS because of hipertensive hydrocephalus and subsequent infection rate per procedure was 27.6%. Infection rates according to surgical risk index were 25.7% for risk 0 and 30.4% for risk 1/2 (NNISSCDC). Surgical site infection (deep and superficial) was the major complication (87.5%) with early appearance (mean 27.6 days). Fever was the most frequent sign in 13 of 16 cases. Infection related mortaliy rate was 10% (5/50). However, there was no statistical significance for cause of hydrocephalus (p = 0.858), type of procedure (p = 0.330), age at diagnosis (p = 0.926), pre-operative length of stay (p = 0.172), duration of procedure (p = 0.534, RR = 1.09, IC95% [0.6-2.0]), antibiotic prophylaxis (p = 0.567), previous use of CNS catheter (P = 0.361) and risk index (0, 1, 2) (p = 0.926, RR = 1.07, IC95% [0.76-1.49]. The present study was meant to caracterize the management of hydrocephalus at HGJAF and identify problems that could be mimimized through prevention of infectious complications. / O tratamento cirúrgico da hidrocefalia através da derivação ventrículo peritoneal (DVP), tem nas complicações infecciosas o seu maior desafio. A etiologia da hidrocefalia, crianças menores de seis meses, inserção primária do sistema de derivação, inadequada habilidade técnica da equipe cirúrgica, condições de assepsia e anti-sepsia e duração da cirurgia são alguns dos fatores de risco que contribuem para a persistência das taxas de infecção. A proposta do presente estudo foi determinar a freqüência, as causas, o sítio específico e as manifestações clínicas e laboratoriais das infecções em crianças e adolescentes após a implantação de dispositivos neurológicos no HGJAF (Aracaju-SE). Prospectivamente, foram estudados 50 pacientes entre 0 e 17 anos, submetidos a DVP (58 procedimentos), no período de janeiro de 2003 a outubro de 2004, através de levantamento de dados dos prontuários durante a internação e após a alta hospitalar. Os resultados foram analisados pelo teste do qui-quadrado, teste exato de Fischer, odds ratio e risco relativo. Foi considerado significante valor de p < 0,005. Observou-se que todas as indicações de sistema de DVP foram por hipertensão intracraniana em hidrocefalia e que a taxa de infecção por procedimento (27,6%) e as taxas de infecção de acordo com o índice de risco cirúrgico zero (25,7%) e índice de risco cirúrgico 1 e 2 (30,4%) (metodologia NNISS-CDC) foram elevadas. A infecção de sítio cirúrgico (superficial e cavidade) foi a principal complicação infecciosa (87,5%), com precocidade na sua manifestação (média de 27,6 dias). A manifestação clínica mais freqüente foi a febre com 81,3% (13/16). A taxa de mortalidade por infecção em DVP foi de 10% (5/50). No entanto, não houve significância estatística com relação à etiologia da hidrocefalia (p = 0,858), ao tipo de procedimento (derivação primária e reinserção) (p = 0,330), idade do paciente (p = 0,926), tempo de internação pré-operatória (p = 0,172), duração da cirurgia (p = 0,534, RR = 1,09, IC95% [0,6-2,0]), uso de antibioticoprofilaxia (p = 0,567), uso de cateter SNC prévio (p = 0,361) e índice de risco cirúrgico (0, 1, 2) (p = 0,926, RR = 1,07, IC95% [0,76-1,49]). Este estudo serviu para caracterizar a infecção após implantação de sistema de DVP no HGJAF, apontar problemas a serem discutidos através de uma política de prevenção e intervenção precoces.

A hidrocefalia é uma doença ocasionada pelo distúrbio na formação, circulação ou absorção do líquido cefalorraquidiano (líquor) que acarreta na elevação da pressão intracraniana. O tratamento mais usual para a disfunção é a derivação ventrículo-peritoneal (DVP) responsável pela drenagem do líquor do ventrículo até o abdômen do paciente, através do implante de um cateter ventricular, uma válvula neurológica e um cateter peritoneal. Desse modo, o presente estudo apresenta o conceito de uma nova válvula neurológica com um mecanismo inovador para alteração da pressão de funcionamento, com um menor custo produtivo e de possível aceitação pelo Sistema Único de Saúde (SUS). A norma ISO 7197 forneceu as diretrizes atendidas no desenvolvimento da válvula neurológica ajustável e as informações para a construção das bancadas de testes, utilizadas para a realização dos ensaios hidrodinâmicos no protótipo do dispositivo valvular. Foram pesquisados os biomateriais empregados na fabricação de válvulas neurológicas comerciais, para a proposição dos materiais necessários para a construção da válvula ajustável por acionamento mecânico proposta. O aparato utilizado nos testes hidrodinâmicos apresentou incertezas experimentais, que não comprometem os resultados e a avaliação do desempenho in vitro do dispositivo testado. O protótipo da válvula resistiu aos testes de vazamento e de refluxo de fluido. As pressões de abertura e de fechamento apresentaram-se adequadas para o início e a interrupção do escoamento na DVP. Também foi obtido o comportamento do diferencial de pressão, em função da vazão, para as quatro classes de funcionamento disponíveis no protótipo testado. A avaliação hidrodinâmica do protótipo da válvula ajustável por acionamento mecânico apresenta resultados satisfatórios no controle da drenagem de líquor, frente a todos os ensaios hidrodinâmicos realizados. / Hydrocephalus is a disease caused by disturbance in formation, circulation or absorption of cerebrospinal fluid (CSF) which causes high intracranial pressure. The most common treatment for the dysfunction is the ventricle-peritoneal shunt responsible for drainage of cerebrospinal fluid from the patient\'s ventricle to the abdomen, through the implant of a ventricular catheter, a neurological valve and a peritoneal catheter. Thus, the present study introduces the concept of a new valve with an innovative mechanism to change the working pressure, with a lower cost of production and possible acceptance by the Brazilian Health System. ISO 7197 provided the guidelines met in the development of adjustable neurological valve and the information for the construction of testing rigs, used for hydrodynamic testing on the valve device prototype. Biomaterials used in manufacturing commercial neurological valves have been researched for proposition of materials needed for the proposed adjustable neurological valve by mechanical drive. The apparatus used in hydrodynamic tests presented experimental uncertainties, which do not compromise the results and evaluation of in vitro performance of the device tested. The prototype of the valve withstood the leak and the fluid backflow testing. The opening and closing pressures were suitable for the beginning and the interruption of the flow in the ventricle-peritoneal shunt. It was also obtained the behavior of the pressure differential, due to the flow, for the four classes of operation available in the prototype tested. Hydrodynamic evaluation of the prototype of the adjustable valve by mechanical drive shows satisfactory results in the control of CSF drain, dealing with all hydrodynamic tests carried out.

O objetivo do estudo foi medir a acuidade visual (AV) em crianças com diagnóstico de hidrocefalia, apresentando ou não a válvula de derivação ventricular (DVP). Participaram da pesquisa um total de 55 crianças (34 F e 21M) com diagnóstico de hidrocefalia (45 com DVP e 10 sem DVP), com idade entre zero a 291 semanas (média 74 semanas). A AV foi medida pela técnica do Potencial Visual Evocado de Varredura e os resultados foram comparados a valores de referência (Norcia, 1985b). Os diagnósticos etiológicos que levaram à hidrocefalia foram: hemorragia intracraniana (25 crianças), mielomeningocele (20 crianças) e hidrocefalia congênita (10 crianças). O diagnóstico de hidrocefalia foi estabelecido em média no 16° dia de vida. Verificamos que, 31 crianças tiveram o procedimento realizado com menos de 15 dias do diagnóstico de hidrocefalia enquanto que em 14 a válvula foi instalada após 15 dias. Das 55 crianças avaliadas no 1° exame, 18 fizeram o 2° exame, 13 fizeram o 3° exame, 10 completaram quatro exames e apenas cinco completaram as cinco avaliações. Os resultados mostram que dentre as 101 avaliações de AV realizadas em todas as crianças, 95 exames (94%) se mostraram alterados e seis normais. Não há diferença estatística entre a AV das crianças sem derivação em comparação com aquelas crianças cuja DVP foi realizada com tempo de derivação maior que 15 dias (p = 0.699). Houve, todavia, uma diferença estatística na AV, quando comparamos as crianças, cujas derivações foram realizadas em até 15 dias do diagnóstico da hidrocefalia, com aquelas cuja derivação foi realizada após 15 dias (p = 0.038) ou com aquelas que não foram derivadas (p = 0.031). Crianças que não tiveram complicações na DVP tiveram um melhor resultado de AV quando comparado com o grupo com complicação (p = 0.0001). No grupo de crianças com complicação, novamente aquelas que foram derivadas com tempo inferior a 15 dias do diagnóstico da hidrocefalia apresentou melhores resultados de AV quando comparado com aquelas crianças com complicação cuja derivação foi realizada com mais de 15 dias (p = 0.029). Nós concluímos que é possível a medida da acuidade visual de resolução pelos PVEs de varredura em crianças com diagnóstico de hidrocefalia e os valores geralmente são piores comparando aos valores normativos. O tempo da derivação e o número de complicações decorrentes da DVP parecem interferir nesta diferença. Em nosso conhecimento, este foi o primeiro trabalho a avaliar progressivamente, a acuidade visual de crianças, nos primeiros anos de vida, com hidrocefalia, com ou sem DVP e correlacionar o resultado com o tempo de derivações e número de complicações. Apesar da grande evolução tecnológica alcançada pela oftalmologia, ainda não somos capazes de prevenir as alterações visuais detectáveis pelo simples exame de AV nas crianças com hidrocefalia. O tempo para a inserção da válvula de derivação e o tratamento para as complicações ainda são medidas retardadas devido à prematuridade, instabilidade hemodinâmica e a não autorização do familiar. Estes motivos podem comprometer o desenvolvimento visual destas crianças. / The objective was to measure the visual acuity (VA) of children with the diagnosis of hydrocephalus with or without peritoneal-ventricular shunt (PVS). A total of 55 children with the diagnosis of hydrocephalus (45 with PVS and 10 without PVS) were included in the study (34F and 21M), with an age range of 0 to 291 weeks (mean=74 weeks). The VA was measured by the sweep visual evoked potential technique and the results were compared with reference values proposed by Norcia (1985b). Etiological diagnosis of the hydrocephalus was as follows: intracranial hemorrhage (25 children), meningomyelocele (20 children) and congenital hydrocephalus (10 children). The diagnosis of hydrocephalus was made in an average time of 16 days of life. After the diagnosis, the insertion of the PVS, when made, was accomplished in average on the 16th day. Of those with a PVS, in 31 the ventricular valve was inserted before 15 days after the diagnosis whereas in 14 in shunt was inserted after 15 days. Of the 55 children evaluated in the first exam, 18 were evaluated in a second exam, 13 did the third exam, 10 completed 4 exams and only 5 completed the 5 evaluations. The results of the 101 sweep visual evoked potential performed in all children, 95 exams (94%) were abnormal and only 6 were normal. There was no statistical difference in the VA of children without a ventricular shunt in comparison with those in which the shunt was inserted after 15 days of the diagnosis of hydrocephalus (p=0.699). There was, however, a statistical difference in the VA between children with a ventricular shunt inserted before 15 days of the diagnosis and children with a ventricular shunt after 15 days (p=0.038) or those without a shunt (p=0.031). Children with no complications of the ventricular shunt had a better VA as compared to those with shunt complications (p= 0.0001). In the group of children with complications, again those who had a shunt inserted before 15 days bad better VA results in comparison to those in whom the shunt was inserted after 15days (p=0.029). We concluded that measuring visual acuity by sweep visual evoked potential is feasible in children with the diagnosis of hydrocephalus and that results are usually worse comparing with reference values. The timing for insertion of a ventricular shunt and the occurrence of complications of this procedure are factors that may influence the VA. To our knowledge, this is the first study that progressively evaluated the VA in children, of early age, with hydrocephalus, with or without a ventricular shunt and correlated the VA with the timing and complications of the ventricular shunt. Despite the great technological advance in ophthalmology, we are still unable to prevent visual impairments, detectable by simple visual acuity tests, in children with hydrocephalus. The timing of the insertion of the ventricular shunt and the adequate treatment of the potential complications may be delayed due to prematurity, hemodynamic instability and family refusal. This delay may compromise the visual development of these children.

Orientador: Egle Cristina Couto de Carvalho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-21T14:08:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Simoni_RenataZaccaria_D.pdf: 2332845 bytes, checksum: fc29ed8709fbdf31408d1968e76a01a0 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Contexto e objetivo: Algumas malformações congênitas têm origem vascular, e a trombose durante a organogênese já foi aventada como possível mecanismo para esta ocorrência. O objetivo deste estudo foi avaliar a associação entre trombofilia fetal e malformações de origem vascular. Tipo de estudo e local: Foi realizado um estudo caso-controle, desenvolvido no ambulatório de Medicina Fetal do CAISM UNICAMP, de 2005 a 2010. Métodos: Foram incluídos no estudo 100 fetos com malformações de sistema nervoso central (SNC), gastrosquise, limb body wall e redução de membros (casos), submetidos a cordocentese como rotina do serviço, cujos resultados de cariótipo foram normais. Como controles, foram incluídos 100 fetos sem malformações cujo sangue de cordão fora previamente doado para o Banco de Sangue de Cordão do HEMOCENTRO UNICAMP. A pesquisa das mutações Fator V de Leiden, G20210A-FII e C677T-MTHFR foi realizada no sangue fetal dos dois grupos, e os resultados foram comparados. A análise descritiva foi feita utilizando Qui-quadrado e Teste Exato de Fisher. Para avaliar a associaçãoo entre as variáveis, foram utilizados o teste de Wilcoxon e a regressão logística. Resultados: Foram incluídos 78 fetos com malformações de SNC, 14 com gastrosquise, 3 com redução de membros e 2 com limb body wall. As mutações fator V de Leiden e G20210A-FII não foram encontradas nos casos e nos controles. A mutação C677T-MTHFR foi encontrada na forma heterozigota (CT) em 24 casos (24,8%) e em 6 controles. A mutação homozigota (TT) foi encontrada em 7 casos (7,2%) e em 1 controle. Estas diferenças foram estatisticamente significativas (p<0,0001). Quando avaliados os fetos com malformações de SNC (Artigo 1), a mutação CT foi encontrada com frequência significativamente maior nos casos do que nos controles (OR 10.309 IC95% 3.344-32.258), e a mutação TT também mostrou diferença significativa (OR 12.346 IC95% 1.388-111.11). A avaliação dos 14 fetos com gastrosquise (Artigo 2) não mostrou diferenças significativas quanto à presença da mutação CT ou TT entre os casos e os controles. Conclusão: A presença da mutação C677T-MTHFR no sangue fetal mostrou associação com malformações de SNC, tanto na forma homozigota quanto heterozigota / Abstract: Context and objective: Some congenital malformations have vascular origin, and a thrombosis during organogenesis is a possible mechanism for them. The aim of this study was to evaluate the association between fetal thrombophilia and malformations of vascular origin. Study type and location: A case-control study was performed at the Fetal Medicine Outpatient Clinic of CAISM UNICAMP, from 2005 to 2010. Methods: Ninety-seven fetuses with central nervous system malformations, gastroschisis, limb body wall and limb reduction were included in the study (cases), after routine cordocentesis showed normal karyotype results. A hundred fetuses without malformations were included as controls. These fetuses' cord blood had been donated to the Cord Blood Bank of HEMOCENTRO UNICAMP. DNA was extracted from fetal cord blood to study the mutations Factor V Leiden, G20210A-FII and MTHFR-C677T in both groups. Descriptive analysis was realized using Chi-square and Fisher's Exact Test. Wilcoxon test and logistic regression were used to analise the associations among variables. Results: We found 78 fetuses with central nervous system malformations, 14 with gastroschisis, 3 with member reduction and 2 with limb body wall. The mutations Factor V Leiden and G20210A-FII were not detected in cases nor in controls. The mutation MTHFR-C677T was encountered in 24 cases (24.8%) and in 6 controls its heterozygous form (CT). The homozygous mutation (TT) was found in 7 cases (7.2%) and in one control. These differences were statistically significant (p <0.0001). When the fetuses with central nervous system malformations were evaluated separately (Article 1), the frequency of the CT mutation was significantly higher in cases than in controls (OR 10.309 95% CI 3.344-32.258), as did the TT mutation (OR 12.346 95% CI 1.388-111.11). The 14 fetuses with gastroschisis were also evaluated separately (Article 2), and the results showed no statistically significant differences between cases and controls when concerning to the presence of the mutation MTHFR-C677T. Conclusion: The presence of the mutation MTHFR-C677T in fetal blood was associated with central nervous system malformations, both in homozygous and heterozygous form / Doutorado / Saúde Materna e Perinatal / Doutora em Ciências da Saúde

Cette thèse contribue au manque d'outils informatiques pour l'analyse d'images médicales et le diagnostic, en particulier en ce qui concerne l'étude des volumes du liquide cérébrospinal. La première partie concerne la mesure du volume des compartiments du liquide à partir d'images corps entier, pour une population composée d'adultes sains et de patients atteints d'hydrocéphalie. Les images sont obtenues à partir d'une séquence IRM développée récemment et mettant en évidence le liquide par rapport aux structures voisines, de manière à faciliter sa segmentation. Nous proposons une méthode automatique de segmentation et de séparation des volumes permettant une quantification efficace et reproductible. Le ratio des volumes des compartiments sous-arachnoïdien et ventriculaire est constant chez l'adulte sain, ce qui permet de conserver une pression intracrânienne stable. En revanche, il diminue et varie fortement chez les patients atteints d'hydrocéphalie. Ce ratio fournit un index physiologique fiable pour l'aide au diagnostic de la maladie. La seconde partie de la thèse est consacrée à l'analyse de la distribution du liquide dans le compartiment sous-arachnoïdien intracrânial supérieur. Il convient de souligner que ce compartiment, particulièrement complexe d'un point de vue anatomique, demeure peu étudié. Nous proposons deux techniques de visualisation de la distribution du volume liquidien contenu dans ce compartiment, qui produisent des images bidimensionnelles à partir des images d'origine. Ces images permettent de caractériser la distribution du volume liquidien et de son réseau, tout en distinguant les adultes sains des patients souffrant d'hydrocéphalie / This work aims to contribute to the lack of computational methods for medical image analysis and diagnosis about the study of cerebrospinal fluid volumes. In the first part, we focus on the volume assessment of the fluid spaces, from whole body images, in a population consisting of healthy adults and hydrocephalus patients. To help segmentation, these images, obtained from a recent "tissue-specific" magnetic resonance imaging sequence, highlight cerebrospinal fluid unlike its neigh borhood structures. We propose automatic segmentation and separation methods of the different spaces, which allow efficient and reproducible quantification. We show that the ratio of the total subarachnoid space volume to the ventricular one is a proportionality constant for healthy adults, to support a stable intracranial pressure. However, this ratio decreases and varies significantly among patients suffering from hydrocephalus. This ratio provides a reliable physiological index to help in the diagnosis of hydrocephalus. The second part of this work is dedicated to the fluid volume distribution analysis within the superior cortical subarachnoid space. Anatomical complexity of this space induces that it remains poorly studied. We propose two complementary methods to visualize the fluid volume distribution, and which both produce two-dimensional images from the original ones. These images, called relief maps, are used to characterize respectively, the fluid volume distribution and the fluid network, to classify healthy adults and patients with hydrocephalus, and to perform patient monitoring before and after surgery

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第22636号 / 医博第4619号 / 新制||医||1044(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 高橋 淳, 教授 古川 壽亮, 教授 村井 俊哉 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

Background. CoGNIT is a computerized test battery for cognitive assessment, used in diagnosing and treating patients with idiopathic normal pressure hydrocephalus (INPH). The disorder causes symptoms of dementia, among other things. Apart from other diseases with similar symptoms, like Alzheimer’s, INPH can be countered. CoGNIT is performed by a patient before and after drainage of cerebrospinal fluid. If a significant improvement in cognition is detected after the extraction, the patient receives shunt surgery which reduces all symptoms. The test battery is long and tedious, which makes it difficult for people with cognitive impairments to complete. Objectives. The objectives of this study are to rework original CoGNIT with carefully selected game design elements and analyze the effects of the alteration on performance and user experience. If users perform better in a gamified environment, the validity of gathered data will have improved as the data should better reflect their cognitive capabilities. Another objective is to introduce gamification to the medical field. Methods. Game design elements were picked and designed based on suitability for elderly people and with the impairments of INPH patients in mind. A gamified prototype was developed and put to test with healthy individuals against the original version in an experiment. The effects of gamification on performance was examined by comparing resulting score values from both versions of the test. Participants also filled in a questionnaire as proxy for the test’s target group, meaning that questions were answered with how the participants expected a cognitively impaired person to answer. Answers were used to investigate the effect of gamification ofuser experience. Results. The gamified version of CoGNIT shows an improvement in test segments regarding attention, psychomotor speed, executive function, and manual dexterity, but a negative inclination in segments regarding memory. Results from the user experience questionnaire indicates that the gamified version feels less dramatic, more playful, less "test-like" and less tedious compared to the non-gamified version. This suggests that the added game elementsare affecting the user experience in the desired way. Conclusions. An overall positive impact on both performance and user experience from gamification is concluded. The negative effect on memory tests could not be determined to be a cause of the gamification per se. / Bakgrund. CoGNIT är ett datoriserat testbatteri för kognitiv bedömning som används vid diagnos och behandling av patienter med idiopatisk normaltryckshydrocefalus (INPH). Sjukdomen orsakar bland annat symptom som demens. Till skillnad från andra sjukdomar med liknande symptom, som Alzheimers, kan INPH motverkas. CoGNIT utförs av en patient före och efter dränering av cerebrospinalvätska. Om en förbättring av patientens kognitiva förmågor upptäcks efter dräneringen, shuntoperaras patienten och alla symptom minskas. Testbatteriet är långt och tråkigt, vilket gör det svårt för personer med kognitiva nedsättningar att slutföra. Syfte. Syftet med denna studie är att omarbeta CoGNIT med noggrant utvalda speldesignelement och analysera hur prestation och användarupplevelse påverkas av förändringen. Om användare presterar bättre i en spelifierad miljö kommer validiteten av insamlad data att förbättras eftersom datan borde bättre återspegla deras kognitiva förmågor. Ett annat mål är att introducera spelifiering till det medicinska området. Metod. Speldesignelement valdes ut och utformades baserat på dess lämplighet för äldre och med de funktionsnedsättnigar som INPH-patienter har i åtanke. En spelifierad prototyp utvecklades och testades med friska individer mot originalversionen i ett experiment. Effekterna av spelifiering på prestation undersöktes genom att jämföra poängvärden från båda versionerna av testet. Deltagarna fyllde också i ett frågeformulär som "proxy" för testets målgrupp, vilket innebär att frågorna besvarades med hur deltagarna förväntade sig att en kognitivt nedsatt person hade svarat. Svaren användes för att undersöka effekten av spelifiering på användarupplevelsen. Resultat. Den spelifierade versionen av CoGNIT visar en förbättring i testsegmenten som utvärderar uppmärksamhet, psykomotorisk hastighet, exekutiva funktioner och fingerfärdighet, men en försämring i segmenten som utvärderar minne. Resultat från frågeformuläret indikerar att den spelifierade versionen upplevs mindre dramatisk, mer lekfull, mindre "testliknande" och mindre tråkig jämfört medden icke-spelifierade versionen. Detta visar att de tillagda spelelementen påverkar användarupplevelsen som önskat. Slutsatser. En övergripande positiv inverkan på både prestanda och användarupplevelse från spelfiering fastställs. Den negativa effekten på minnestesterna kunde inte bedömas vara en orsak av spelifiering i sig.