INTRODUÇÃO: O desenvolvimento de colapso pulmonar (atelectasia) durante anestesia geral com ventilação mecânica é frequente, podendo determinar hipoxemia e contribuir para desenvolvimento de outras complicações pós-operatórias, como infecção e síndrome do desconforto respiratório agudo (SDRA). O uso de fração inspirada de oxigênio (FIO2) baixa e de pressão expiratória final positiva (PEEP) podem reduzir a quantidade de pulmão atelectasiado. Existem poucos dados experimentais sobre a cinética do desenvolvimento da atelectasia no intraoperatório em diferentes ajustes de FIO2 e PEEP no decorrer do tempo. A Tomografia de impedância elétrica (TIE) do tórax permite uma análise contínua e não invasiva da função pulmonar, bem como da quantificação do colapso e pode ser usada no intraoperatório. OBJETIVOS: a) avaliar, em animais com pulmões sadios durante anestesia geral, o efeito do uso de uma PEEP individualizada escolhida através da TIE (\"PEEP titulada\"), na formação de colapso; b) analisar a magnitude e a cinética de desenvolvimento do colapso pulmonar no decorrer do período de uma hora em dois valores de FIO2 (0,4 e 1) e dois valores de PEEP (3 cmH2O e valor da PEEP titulada) através da TIE e Tomografia computadorizada (TC); c) analisar mecânica, ventilação regional e aeração pela TIE e troca gasosa nos diferentes períodos do estudo. MÉTODOS: Nove animais (suínos) com pulmão normal foram submetidos à manobra de titulação da PEEP para escolha da PEEP que determina colapso pulmonar mínimo (colapso menor que 3% determinado pela TIE, denominada \"PEEP titulada\") e posteriormente ventilados com volume corrente de 6ml/Kg em quatro ajustes, em sequência randomizada, por um período de 1 hora: FIO2 0,4 e PEEP 3, FIO2 0,4 e PEEP titulada, FIO2 1 e PEEP 3 e FIO2 1 e PEEP titulada. O colapso, ventilação regional e aeração foram medidos continuamente, através da TIE assim como dados da mecânica. Mensuramos troca gasosa e aeração pulmonar pela TC em 3 momentos em cada período do estudo (baseline, 5 e 50 minutos). RESULTADOS: A PEEP titulada foi de 11,6 ±1,4 cm H2O. Houve colapso progressivo no decorrer do tempo nos 4 grupos estudados tendo sido maior na PEEP 3 que na PEEP titulada. A medida do colapso pela TIE não foi influenciada pela FIO2 utilizada, ao contrário da mensuração pela TC na qual o colapso foi maior na FIO2 de 1. Houve queda da complacência pulmonar e aumento da pressão de distensão no decorrer do tempo, maiores na PEEP 3, sem influência da FIO2. Na região dorsal, a TIE evidenciou redução da ventilação (delta Z) na PEEP 3, sem influência da FIO2, e, também, redução da aeração (mínimo Z) que foi maior na PEEP 3 e na FIO2 de 1. Houve queda da relação PaO2/FIO2 e aumento do shunt e mistura venosa na PEEP 3. Não houve alterações hemodinâmicas clinicamente relevantes durante o estudo. CONCLUSÕES: Houve colapso progressivo no decorrer do tempo, sendo maior na PEEP 3 que na PEEP titulada. O colapso aferido pela TC foi maior na FIO2 de 1 do que na 0,4 para uma mesma PEEP, diferente da TIE cuja estimativa de colapso não foi diferente. Paralelamente houve queda da complacência pulmonar, aumento da pressão de distensão e redução da ventilação dorsal, maiores na PEEP 3 e sem influência da FIO2. A queda da aeração estimada pela TIE foi maior na PEEP 3, sendo que nas duas PEEP a aeração foi menor na FIO2 de 1 / INTRODUCTION: The development of pulmonary collapse (atelectasis) during general anesthesia with mechanical ventilation is frequent, which can determine hypoxemia and contribute to the development of other postoperative complications, such as infection and acute respiratory distress syndrome (ARDS). The use of low fraction of inspired oxygen (FIO2) and positive end expiratory pressure (PEEP) may reduce the amount of collapsed lung. There are few experimental data on the kinetics of intraoperative atelectasis development in different FIO2 and PEEP adjustments over time. Electrical impedance tomography (EIT) of the thorax allows a continuous and noninvasive analysis of pulmonary function as well as the quantification of pulmonary atelectasis and can be used intraoperatively. OBJECTIVES: a) to evaluate, in animals with healthy lungs during general anesthesia, the effect of the use of an individualized PEEP chosen through EIT (titrated PEEP), in the formation of collapse; b) to analyze the magnitude and development kinetics of pulmonary collapse during the one-hour period in two values of FIO2 (0.4 and 1) and two PEEP values (3 cmH2O and titrated PEEP value) through EIT and computed tomography (CT); c) to analyze mechanics, regional ventilation and aeration by EIT and gas exchange in the different periods of the study. METHODS: Nine animals (swine) with normal lung were submitted to a PEEP titration maneuver to select PEEP that determines minimal pulmonary collapse (collapse of less than 3% determined by EIT, called \"titrated PEEP\") and then ventilated with a tidal volume of 6ml / kg in four adjustments, in a randomized sequence, for a period of 1 hour: FIO2 0.4 and PEEP 3, FIO2 0.4 and titrated PEEP, FIO2 1 and PEEP 3 and FIO2 1 and titrated PEEP. The collapse, regional ventilation and aeration were measured continuously through EIT as well as mechanics data. We also measured gas exchange and aeration by CT at 3 times in each study period (baseline, 5 e 50 minutes). RESULTS: The titrated PEEP was 11.6 ±1.4 cm H2O. There was a progressive collapse over time in the 4 groups studied, having been higher in PEEP 3 than in titrated PEEP. The measurement of EIT collapse was not influenced by the FIO2 used, as opposed to the CT measurement in which the collapse was greater in the FIO2 1. There was a decrease in pulmonary compliance and an increase in drive pressure over time, higher in PEEP 3, without influence of FIO2. In the dorsal region, EIT showed a decrease in ventilation, as measured by delta Z, in PEEP 3, with no influence of FIO2; there was also reduction of aeration, measured by the minimum Z, higher in PEEP 3 and FIO2 of 1. There was a decrease in the PaO2 / FIO2 ratio and increased in shunt and venous admixture in PEEP 3. There was no clinically relevant change in hemodynamics during the study. CONCLUSIONS: There was a greater collapse in PEEP 3 than in titrated PEEP over time. Collapse measured by CT was higher in FIO2 of 1 than 0.4 for the same PEEP, different from EIT estimates of collapse which was not different. Beside the collapse, there were decrease in compliance, increase in driving pressure and reduction of dorsal ventilation, higher in PEEP 3 without FIO2 influence. The decrease of aeration estimated by EIT was higher in PEEP 3 and for both PEEP values aeration was lower with FIO2 of 1

A Tomografia de Impedância Elétrica é uma técnica de obtenção de imagens do interior de um corpo, mediante grandezas elétricas medidas em sua superfície. Matematicamente, a técnica determina as distribuições de condutividades e permissividades elétricas num dado modelo do corpo, as quais reproduzem as medidas de correntes e potenciais elétricos em eletrodos fixados ao corpo. Nesse caso, as distribuições de condutividades e permissividades representam a solução de um problema não-linear e mal-posto, o qual é instável e apresenta mínimos locais, requerendo técnicas de inversão específicas. Um sistema de Tomografia de Impedância Elétrica aplicado à obtenção de imagens de valores absolutos possui, atualmente, limitações. São algumas delas a obtenção de distribuições de propriedades suaves e de valores geralmente subestimados, a sensibilidade elevada ao erro de posicionamento dos eletrodos (com relação ao modelo) e ao erro nos valores de parâmetros de contato, a sensibilidade elevada aos ruídos de medição, os tempos elevados de processamento, dentre outros. Com o intuito de abordar as limitações, melhorando o desempenho do sistema de Tomografia de Impedância Elétrica de imagens absolutas, são então propostas e avaliadas ferramentas baseadas no Método de Otimização Topológica no atual trabalho. Mais especificamente, avaliam-se: 1) um método para obtenção de parâmetros de contato em conjunto com uma imagem e um método de regularização baseado no controle explícito da variação espacial da imagem, 2) uma formulação para acomodação de incertezas, 3) uma formulação para correção do posicionamento de eletrodos, 4) uma formulação para projeto de eletrodos e 5) um novo solucionador de sistemas lineares de larga escala. Os resultados mostram a efetividade da maioria das técnicas propostas, e sugerem os novos tópicos de pesquisa em Tomografia de Impedância Elétrica. / Electrical Impedance Tomography images the interior of a body based on electrical quantities measured on the surface of it. Mathematically, the technique finds the electric admittivity distribution in a given body model which reproduces the boundary measurements of electric currents and potentials on electrodes attached to that body. Therefore, the admittivity distribution is the solution of a non-linear and ill-posed problem, which is unstable and have local minima, requiring specific inversion techniques. Electrical Impedance Tomography systems which obtain images corresponding to absolute values present limitations. For instance, the results are usually smooth and underestimated, the sensitivity to errors in the positioning of electrodes and wrong values of contact parameters and the sensitivity to measurement noise are high, the data processing time is high, etc. In this work, techniques based on the Topology Optimization Method intended for improving the performance of the particular Electrical Impedance Tomography system applied to absolute images are proposed and evaluated. More specifically, the following techniques are evaluated: 1) a method intended to obtain contact parameters together with images, and a regularization method based on the explicit control of the spatial variation regarding the image, 2) a formulation applied to handle uncertainties, 3) a formulation applied to correct the position of electrodes, 4) a formulation applied to design electrodes, 5) and a new solver for large-scale linear systems. Results show the effectiveness of most of the proposed techniques, and suggest new research topics in Electrical Impedance Tomography.

Introdução: A tomografia de impedância elétrica (TIE) é uma técnica de imagem não invasiva que mensura o potencial elétrico na superfície torácica através de eletrodos colocados ao redor do tórax. Essas medidas são transformadas em uma imagem bidimensional da distribuição da impedância elétrica no tórax. Esse instrumento detecta modificações da densidade pulmonar e distribuição do volume corrente. Entretanto, é necessário melhor avaliação da sua eficiência em estimar o volume corrente (VT) a cada ciclo ventilatório. O objetivo do estudo é avaliar a correlação do volume estimado pela TIE com o VT aplicado durante o suporte ventilatório mecânico. Métodos: Inicialmente, foram estudados cinco suínos da raça Landrace. Os animais foram sedados, intubados e monitorados com a TIE. Foram aplicados volumes incrementais (100, 250, 500, 750 e 1000 mL) com a seringa de precisão em ZEEP e com PEEP de 5, 10 e 20 cmH2O, antes e depois da promoção de lesão pulmonar com lavagem com solução salina. Posteriormente, outros cinco animais foram monitorados com a tomografia computadorizada de tórax por raios X (TC) e a TIE. Foram aplicados volumes incrementais (250, 500 e 1000 mL) com a seringa de precisão em ZEEP e com PEEP de 10 e 20 cmH2O, também antes e depois da promoção de lesão pulmonar. A amplitude da variação de impedância mensurada pela TIE foi convertida em volume e foi calculado o volume de ar na TC. Análises de correlação e concordância foram realizadas com o programa \"R\" (© R Foundation for Statistical Computing). Resultados: Em ZEEP, o coeficiente de correlação entre os volumes estimado pela TIE e calculado pela TC foram, respectivamente, 0,90 e 0,96 na comparação com a seringa de precisão. O coeficiente de determinação entre a TIE e a seringa de precisão foi progressivamente reduzindo (0,90; 0,89 e 0,81 com PEEP de 5; 10 e 20, respectivamente) com o aumento do volume pulmonar promovido pela elevação da PEEP. A TC mostrou um deslocamento progressivo do conteúdo aéreo no sentido caudal com o aumento do volume pulmonar. Conclusões: Há uma boa correlação entre o volume estimado pela TIE e o VT aplicado durante o suporte ventilatório mecânico quando utilizados volumes e pressões usuais na prática clínica / Rationale: Electrical impedance tomography (EIT) is a noninvasive imaging tool that reconstructs a cross-sectional image of the lung\'s regional conductivity using electrodes placed circumferentially around the thorax. It is able to detect changes of lung air content and tidal volume (VT) distribution. However, better evaluation of its capacity to quantify VT variations is necessary. The aim of our study was to assess the correlation between volume estimated by EIT and tidal volume applied at different positive end-expiratory pressures (PEEP). Methods: Initially, in an experimental study five mechanically ventilated pigs monitored by EIT were studied. VT increments (100, 250, 500, 750 and 1000 mL) were applied with a calibrated syringe at zero end-expiratory pressure (ZEEP) and PEEP levels of 5, 10 and 20 cmH2O before and after lung-injury (induced by saline lavage). Another five pigs was monitored by EIT and x-ray computed tomography (CT). VT increments (250, 500 and 1000 mL) were applied with a calibrated syringe at zero end-expiratory pressure (ZEEP) and PEEP levels of 10 and 20 cmH2O before and after lung-injury. Lung air volume was calculated at CT scan and the amplitude of impedance change measured by EIT was converted to volume (mL). Correlation and agreement analysis was performed at \"R\" program (© R Foundation for Statistical Computing). Results: At ZEEP, volume estimated by EIT and volume calculated at CT obtained r2 = 0.90 and 0.96 respectively, when compared to calibrated syringe. The coefficient of correlation between EIT and calibrated syringe impaired (0.90; 0.89 and 0.81 with PEEP of 5; 10 and 20, respectively) with increase of the lung volume due to increased PEEP. CT showed a progressive displacement of the air content to the caudal thoracic levels with the increase of the lung volume. Conclusion: EIT is able to estimate tidal volume during mechanical ventilatory support when used volumes and pressures usually applied at bedside

Introdução: A estratégia protetora de ventilação mecânica para a Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo (SDRA), que associa o uso de baixo volume corrente com PEEP mais elevada, é uma intervenção eficaz para reduzir a morbimortalidade desta síndrome. Existe um consenso sobre o ajuste do volume corrente, mas o método de escolher a PEEP ainda é controverso. Dos diversos modos de escolher a PEEP, a titulação decrescente, após uma manobra de recrutamento alveolar, é um método com base fisiológica bem aceito. A escolha da PEEP é feita com base na complacência do sistema respiratório ou métodos de imagem que avaliam o colapso pulmonar. Esta titulação geralmente é feita de modo lento (4-10 minutos por queda de PEEP) o que a torna difícil na prática clínica e aumenta o risco para o paciente. Além disso, os critérios para escolha do valor da PEEP que mantém a estabilidade pulmonar ao longo do tempo ainda são incertos. Objetivos: 1) comparar, em modelo suíno de SDRA grave, usando a Tomografia de Impedância Elétrica (TIE) e a Tomografia Computadorizada (TC), o ajuste de PEEP por titulação decrescente de forma convencional (32 minutos) e rápida (6 minutos); e 2) avaliar a estabilidade pulmonar e hemodinâmica (complacência do sistema respiratório, shunt, PaO2 e débito cardíaco) durante 1 hora de ventilação mecânica com 3 níveis de PEEP definidos pela TIE: PEEP inferior à 1% de colapso de tecido pulmonar (PEEP TIT); inferior à 1% de colapso de tecido pulmonar +2cm H2O (PEEP TIT+2) e inferior à 1% de colapso de tecido pulmonar - 2cmH2O (PEEP TIT -2). Método: Vinte e cinco animais foram estudados, sendo que 6 também realizaram TC e 11 animais foram acompanhados ao longo do tempo. Resultados: Não foi observada diferença na porcentagem de colapso encontrado pelos dois métodos de imagem (TC e TIE), tanto na titulação rápida (p=0,89) como na lenta (p=0,86). Houve uma boa concordância entre as titulações rápida e lenta realizadas pela TIE, com diferença entre as titulações lenta e rápida de -0,6 (± 1,2) cmH2O. A PaCO2 foi significantemente maior (p=0,01) na titulação lenta quando comparado com a rápida. No seguimento por 1 hora, a estratégia PEEP TIT-2 determinou menores valores de complacência (p < 0,001), menor PaO2 (p=0,001) e maior porcentagem de shunt (p < 0,01) quando comparado com as estratégias PEEP TIT e PEEP TIT+2. Conclusões: a titulação rápida teve boa concordância com titulação lenta e determinou menos hipercapnia; 2) a PEEP ótima escolhida por titulação rápida utilizando TIE (colapso recrutável inferior a 1%) conseguiu manter boa estabilidade pulmonar e oxigenação durante 1 hora de monitorização; 3) não houve diferença entre o colapso recrutável estimado pelo TIE e pela TC dinâmica / Introduction: The protective strategy of mechanical ventilation for Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS), which combines low tidal volume with higher PEEP, is an effective intervention to reduce the morbimortality of this syndrome. There is a consensus about setting tidal volume, but the method of choosing PEEP is still controversial. Decremental PEEP titration, following an alveolar recruitment maneuver, is a well-accepted method with physiological basis. The choice of PEEP is based on respiratory system complacency or imaging methods that assess lung collapse. This titration is usually done slowly (4-10 minutes in each step) which makes its execution difficult in clinical practice and increases the risk for the patient. In addition, the criteria for choosing the value of PEEP that maintains pulmonary stability over time are still uncertain. Objectives: 1) to compare, in a severe ARDS model in pigs, using Electrical Impedance Tomography (EIT) and Computed Tomography (CT), the decremental PEEP titration in a conventional maneuver (slow, 32 minutes) and fast (6 minutes); and 2) to evaluate the pulmonary stability and hemodynamics (respiratory system compliance, shunt, PaO2 and cardiac output) during 1 hour of mechanical ventilation with 3 PEEP values defined by EIT: PEEP with less than 1% lung tissue collapse (PEEP TIT); less than 1% collapse of lung tissue + 2cm H2O (PEEP TIT + 2) and less than 1% collapse of lung tissue - 2cmH2O (PEEP TIT - 2). Methods: Twenty-five animals were studied, 6 of which also performed CT and 11 animals were monitored over time. Results: No difference was observed in the percentage of collapse found by the two imaging methods (CT and EIT), both in fast (p = 0.89) and slow (p = 0.86) titrations. There was a good concordance between the fast and slow titrations performed by EIT, with a difference between the slow and fast titrations of -0.6 (± 1.2) cmH2O. PaCO2 was significantly higher (p = 0.01) in slow titration than in fast titration. At the 1-hour follow-up, the PEEP TIT-2 strategy determined lower values of compliance (p < 0.001), lower PaO2 (p = 0.001) and higher shunt (p < 0,01) when compared with PEEP TIT and PEEP TIT +2 strategies. Conclusions: 1) fast titration had good agreement with slow titration and causes less hypercapnia; 2) optimum PEEP chose by fast titration using EIT (recruitable-collapse lower than 1%) was able to maintain good lung function and oxygenation during 1 hour of monitoring; 3) there was no difference between the recruitable collapse estimated by EIT and by dynamic CT

Introdução: A estratégia protetora de ventilação mecânica para a Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo (SDRA), que associa o uso de baixo volume corrente com PEEP mais elevada, é uma intervenção eficaz para reduzir a morbimortalidade desta síndrome. Existe um consenso sobre o ajuste do volume corrente, mas o método de escolher a PEEP ainda é controverso. Dos diversos modos de escolher a PEEP, a titulação decrescente, após uma manobra de recrutamento alveolar, é um método com base fisiológica bem aceito. A escolha da PEEP é feita com base na complacência do sistema respiratório ou métodos de imagem que avaliam o colapso pulmonar. Esta titulação geralmente é feita de modo lento (4-10 minutos por queda de PEEP) o que a torna difícil na prática clínica e aumenta o risco para o paciente. Além disso, os critérios para escolha do valor da PEEP que mantém a estabilidade pulmonar ao longo do tempo ainda são incertos. Objetivos: 1) comparar, em modelo suíno de SDRA grave, usando a Tomografia de Impedância Elétrica (TIE) e a Tomografia Computadorizada (TC), o ajuste de PEEP por titulação decrescente de forma convencional (32 minutos) e rápida (6 minutos); e 2) avaliar a estabilidade pulmonar e hemodinâmica (complacência do sistema respiratório, shunt, PaO2 e débito cardíaco) durante 1 hora de ventilação mecânica com 3 níveis de PEEP definidos pela TIE: PEEP inferior à 1% de colapso de tecido pulmonar (PEEP TIT); inferior à 1% de colapso de tecido pulmonar +2cm H2O (PEEP TIT+2) e inferior à 1% de colapso de tecido pulmonar - 2cmH2O (PEEP TIT -2). Método: Vinte e cinco animais foram estudados, sendo que 6 também realizaram TC e 11 animais foram acompanhados ao longo do tempo. Resultados: Não foi observada diferença na porcentagem de colapso encontrado pelos dois métodos de imagem (TC e TIE), tanto na titulação rápida (p=0,89) como na lenta (p=0,86). Houve uma boa concordância entre as titulações rápida e lenta realizadas pela TIE, com diferença entre as titulações lenta e rápida de -0,6 (± 1,2) cmH2O. A PaCO2 foi significantemente maior (p=0,01) na titulação lenta quando comparado com a rápida. No seguimento por 1 hora, a estratégia PEEP TIT-2 determinou menores valores de complacência (p < 0,001), menor PaO2 (p=0,001) e maior porcentagem de shunt (p < 0,01) quando comparado com as estratégias PEEP TIT e PEEP TIT+2. Conclusões: a titulação rápida teve boa concordância com titulação lenta e determinou menos hipercapnia; 2) a PEEP ótima escolhida por titulação rápida utilizando TIE (colapso recrutável inferior a 1%) conseguiu manter boa estabilidade pulmonar e oxigenação durante 1 hora de monitorização; 3) não houve diferença entre o colapso recrutável estimado pelo TIE e pela TC dinâmica / Introduction: The protective strategy of mechanical ventilation for Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS), which combines low tidal volume with higher PEEP, is an effective intervention to reduce the morbimortality of this syndrome. There is a consensus about setting tidal volume, but the method of choosing PEEP is still controversial. Decremental PEEP titration, following an alveolar recruitment maneuver, is a well-accepted method with physiological basis. The choice of PEEP is based on respiratory system complacency or imaging methods that assess lung collapse. This titration is usually done slowly (4-10 minutes in each step) which makes its execution difficult in clinical practice and increases the risk for the patient. In addition, the criteria for choosing the value of PEEP that maintains pulmonary stability over time are still uncertain. Objectives: 1) to compare, in a severe ARDS model in pigs, using Electrical Impedance Tomography (EIT) and Computed Tomography (CT), the decremental PEEP titration in a conventional maneuver (slow, 32 minutes) and fast (6 minutes); and 2) to evaluate the pulmonary stability and hemodynamics (respiratory system compliance, shunt, PaO2 and cardiac output) during 1 hour of mechanical ventilation with 3 PEEP values defined by EIT: PEEP with less than 1% lung tissue collapse (PEEP TIT); less than 1% collapse of lung tissue + 2cm H2O (PEEP TIT + 2) and less than 1% collapse of lung tissue - 2cmH2O (PEEP TIT - 2). Methods: Twenty-five animals were studied, 6 of which also performed CT and 11 animals were monitored over time. Results: No difference was observed in the percentage of collapse found by the two imaging methods (CT and EIT), both in fast (p = 0.89) and slow (p = 0.86) titrations. There was a good concordance between the fast and slow titrations performed by EIT, with a difference between the slow and fast titrations of -0.6 (± 1.2) cmH2O. PaCO2 was significantly higher (p = 0.01) in slow titration than in fast titration. At the 1-hour follow-up, the PEEP TIT-2 strategy determined lower values of compliance (p < 0.001), lower PaO2 (p = 0.001) and higher shunt (p < 0,01) when compared with PEEP TIT and PEEP TIT +2 strategies. Conclusions: 1) fast titration had good agreement with slow titration and causes less hypercapnia; 2) optimum PEEP chose by fast titration using EIT (recruitable-collapse lower than 1%) was able to maintain good lung function and oxygenation during 1 hour of monitoring; 3) there was no difference between the recruitable collapse estimated by EIT and by dynamic CT

INTRODUÇÃO: A hipertensão arterial pulmonar (HAP) é uma doença grave da circulação pulmonar, cuja adequada caracterização ainda depende do cateterismo cardíaco direito. A tomografia de impedância elétrica (TIE) é uma ferramenta de imagem não-invasiva que permite a estimativa a beira-leito da perfusão pulmonar através da medida da variação de impedância durante a sístole (deltaZQ). Embora a busca por métodos não-invasivos que possam descrever a HAP venha crescendo, dados a respeito da aplicação da TIE em pacientes com HAP permanecem escassos. OBJETIVOS: Avaliar a relação entre deltaZQ e perfil hemodinâmico, gravidade e prognóstico de pacientes com HAP. MÉTODOS: Pacientes acompanhados na Unidade de Circulação Pulmonar (InCor-HCFMUSP) e submetidos ao cateterismo cardíaco (por suspeita de HAP ou piora clínica) foram simultaneamente avaliados com a TIE. Foi possível medir deltaZQ por meio de acoplamento eletrocardiográfico. A variação de impedância relativa à ventilação (deltaZV) e a relação deltaZV/deltaZQ também foram analisadas. Com base nos resultados do cateterismo, os pacientes foram divididos em 2 grupos: HAP e aqueles com hemodinâmica normal, nomeados normopressóricos (NP). deltaZQ, deltaZV/deltaZQ e deltaZQ corrigido pelo parâmetro antropométrico peso (deltaZQ*p) foram comparados entre os grupos, correlacionados com parâmetros hemodinâmicos invasivos e analisados como preditores de mortalidade. RESULTADOS: Após o cateterismo, 35 pacientes compuseram o grupo HAP e 8 pacientes, o NP. Os pacientes com HAP apresentaram redução significativa de deltaZQ em comparação aos NP, bem como aumento na relação deltaZV/deltaZQ. Observou-se correlação entre deltaZQ e parâmetros hemodinâmicos, particularmente volume sistólico (VS) (r = 0,66, r2 = 0,43; p < 0,001). O parâmetro peso aumentou a correlação entre deltaZQ e VS (r = 0,77, r2 = 0,59; p < 0,001). Durante o período de estudo, 7 pacientes morreram; eles apresentavam perfil hemodinâmico pior, redução de deltaZQ comparados aos sobreviventes e uma desproporção ainda maior da relação deltaZV/deltaZQ. A sobrevida global em 36 meses foi de 65%. A sobrevida foi menor no grupo de pacientes com deltaZQ*p < 154,6% ou deltaZV/deltaZQ > 12. CONCLUSÕES: A medida de deltaZQ, particularmente corrigida pelo peso, está associada ao perfil hemodinâmico de pacientes com HAP, e sua redução, associada com gravidade de doença e pior prognóstico / BACKGROUND: Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a severe disease of the pulmonary circulation, which still relies on the right heart catheterization (RHC) for its accurate characterization. Electrical impedance tomography (EIT) is a non-invasive image tool that allows the bedside estimation of lung perfusion through the measurement of impedance variation during systole (deltaZQ). Although the search for non-invasive methods for evaluation of PAH is developing, data concerning application of EIT in PAH patients remain scant. OBJECTIVES: To evaluate the relationship between deltaZQ and the hemodynamic profile, severity, and prognosis of PAH patients. METHODS: Patients followed at the Pulmonary Circulation Unit (InCor-HCFMUSP) and submitted to RHC (due to the suspicion of PAH or clinical worsening) were simultaneously evaluated by means of EIT. It was possible to measure deltaZQ by producing ECG-gated EIT images. The impedance variation related to ventilation (deltaZV) and the deltaZV/deltaZQ ratio were also analyzed. Based on the results of RHC, patients were discriminated into 2 groups: PAH and those with normal hemodynamics, referred as normo-pressoric (NP) group. deltaZQ, deltaZVdeltaZQ, and deltaZQ corrected by the anthropometric parameter weight (deltaZQ*w) were compared between groups, correlated to hemodynamic parameters, and analyzed as predictors of mortality. RESULTS: After RHC, 35 patients composed the PAH group, and 8 patients, the NP one. PAH patients showed a significant reduction of deltaZQ as compared to NP, as well as an increase of deltaZV/deltaZQ. A significant correlation between deltaZQ and hemodynamic parameters was found, particularly with stroke volume (SV) (r = 0.66, R2 = 0.43; p < 0.001). Weight correction increased the correlation between deltaZQ and SV (r = 0.77, R2 = 0.59; p < 0.001). During the study period, 7 patients died; they presented a worse hemodynamic profile, reduction of deltaZQ compared to PAH survivors, and an even higher deltaZV/deltaZQ ratio. The overall survival at 36 months was 65%. Patients with deltaZQ*w < 154.6 Kg.% or deltaZV/deltaZQ >12 presented worse survival. CONCLUSIONS: deltaZQ, particularly corrected by weight, is associated with hemodynamic status of PAH patients and its reduction is associated with disease severity and worse prognosis

Introdução: A síndrome do desconforto respiratório agudo (SDRA) tem como parte do seu tratamento uma ventilação mecânica adequada. A manobra de recrutamento alveolar (MRA) faz parte de um grupo de estratégias empregadas nos quadros moderados e graves. A MRA consiste na aplicação de um aumento de pressão transitório e controlado nas vias aéreas no intuito de abrir alvéolos previamente colapsados. A Tomografia de Impedância Elétrica (TIE) é capaz de avaliar o potencial de recrutamento alveolar (PRA) a beira leito. Objetivos:1) Comparar o PRA calculado pela TIE (através do ganho de complacência regional) com a TC. 2) Avaliar o \"deslocamento vertical de volume\" como índice de recrutamento alveolar.3) Estimar precocemente o PRA, através das manobras de recrutamento de rastreio propostas, utilizando a TIE. Método: Avaliamos o PRA em um modelo experimental de SDRA. Utilizamos 15 suínos da raça Landrace. Os animais foram sedados e intubados, em seguida, submetidos ao modelo experimental de SDRA desenvolvido na Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (LIM-09). Ao término da lesão, um grupo de 7 animais recebeu uma sequência randomizada de manobras de recrutamento de rastreio propostas (Pressões inspiratórias de 30, 35 e 40 cmH2O) seguidas da manobra de recrutamento máxima (Pressão inspiratória de 60 cmH2O). Os animais foram monitorados com TIE e Tomografia computadorizada por raio X (TC) durante todas as manobras de recrutamento. Outro grupo de 8 animais ,submetidos a mesma lesão e com medidas de TC e TIE, foi retirado do banco de dados do LIM-09 e também analisados. Utilizamos o programa IBM® SPSS® Statistics 9.0 e 20.0.Resultados:1) PRA calculado pela TIE atráves do ganho de complacência regional corrigido para hiperdistensão, comparado com TC, apresentou um R2=0,76. 2) PRA calculado pelo ganho de complacência regional corrigido para hiperdistensão combinado com o deslocamento vertical apresentou R2 = 0,91 comparado a TC .3) As manobras de rastreio não conseguiram predizer quantitativamente o PRA mas auxiliariam na correção da hiperdistensão. Conclusões: A TIE é capaz de avaliar o recrutamento alveolar a beira leito. O deslocamento vertical combinado com o ganho de complacência regional corrigida para hiperdistensão representam de forma semelhante a TC o comportamento pulmonar durante uma MRA. A aplicação de uma manobra de recrutamento de rastreio pode ser útil para uma manobra de recrutamento máxima mais segura / Introduction: The acute respiratory distress syndrome (ARDS) treatment demands a proper mechanical ventilation strategy. The alveolar recruitment maneuver (ARM) is an intervention applied in moderate and severe cases of ARDS. ARM is a transitory and controlled increase in mechanical ventilator pressure delivered to the lungs aiming to open previously collapsed alveoli. The electrical impedance tomography (EIT) is a valuable tool at bedside; it is able to monitor and to help during an ARM performance through the estimation of the alveolar recruitment potential (ARP). Objectives: 1) To compare the ARP with the EIT as a regional compliance improvement quantification adjusted for lung hyperdistention with CT. 2) To evaluate the \"volume vertical displacement\" at the same pressure as alveolar recruitment index using EIT and CT. 3) To estimate earlier the ARP using the EIT through a screening recruitment maneuver. Methods: We evaluated the ARP in an experimental model of ARDS. We studied 15 Landrace race pigs. Subjects were sedated, intubated and submitted to the ARDS experimental model developed at Medical investigation laboratory n ° 09, University of São Paulo. In the end of the lung injury, a group of 7 pigs received a randomized sequence of screening recruitment maneuvers (inspiratory pressures of 30, 35 and 40 cmH2O) followed by a maximum recruitment maneuver (inspiratory pressure of 60 cmH2O).EIT and x-ray computed tomography (CT) monitored the steps of each recruitment maneuver. Another group of 8 pigs, submitted to the same lesion and with measures of EIT and CT, were extracted from our data bank. Analysis was performed at IBM® SPSS® Statistics 20.0. Results: 1) ARP calculated by EIT (regional compliance improvement quantification) reached a R2=0,76 when compared to CT. 2) The combination of regional compliance improvement and volume vertical displacement obtained R2 = 0,91 when compared to CT 3) The screening recruitment maneuvers were not able to predict quantitatively the ARP, but they helped in the lung hyperdistension adjustment. Conclusions: EIT is able to evaluate the ARP at bedside. The combination of regional compliance improvement and volume vertical displacement give information similar to CT about the lung behavior during a ARM. The application of a recruitment screening maneuver might be useful for more safe ARM

INTRODUÇÃO: O desenvolvimento de colapso pulmonar (atelectasia) durante anestesia geral com ventilação mecânica é frequente, podendo determinar hipoxemia e contribuir para desenvolvimento de outras complicações pós-operatórias, como infecção e síndrome do desconforto respiratório agudo (SDRA). O uso de fração inspirada de oxigênio (FIO2) baixa e de pressão expiratória final positiva (PEEP) podem reduzir a quantidade de pulmão atelectasiado. Existem poucos dados experimentais sobre a cinética do desenvolvimento da atelectasia no intraoperatório em diferentes ajustes de FIO2 e PEEP no decorrer do tempo. A Tomografia de impedância elétrica (TIE) do tórax permite uma análise contínua e não invasiva da função pulmonar, bem como da quantificação do colapso e pode ser usada no intraoperatório. OBJETIVOS: a) avaliar, em animais com pulmões sadios durante anestesia geral, o efeito do uso de uma PEEP individualizada escolhida através da TIE (\"PEEP titulada\"), na formação de colapso; b) analisar a magnitude e a cinética de desenvolvimento do colapso pulmonar no decorrer do período de uma hora em dois valores de FIO2 (0,4 e 1) e dois valores de PEEP (3 cmH2O e valor da PEEP titulada) através da TIE e Tomografia computadorizada (TC); c) analisar mecânica, ventilação regional e aeração pela TIE e troca gasosa nos diferentes períodos do estudo. MÉTODOS: Nove animais (suínos) com pulmão normal foram submetidos à manobra de titulação da PEEP para escolha da PEEP que determina colapso pulmonar mínimo (colapso menor que 3% determinado pela TIE, denominada \"PEEP titulada\") e posteriormente ventilados com volume corrente de 6ml/Kg em quatro ajustes, em sequência randomizada, por um período de 1 hora: FIO2 0,4 e PEEP 3, FIO2 0,4 e PEEP titulada, FIO2 1 e PEEP 3 e FIO2 1 e PEEP titulada. O colapso, ventilação regional e aeração foram medidos continuamente, através da TIE assim como dados da mecânica. Mensuramos troca gasosa e aeração pulmonar pela TC em 3 momentos em cada período do estudo (baseline, 5 e 50 minutos). RESULTADOS: A PEEP titulada foi de 11,6 ±1,4 cm H2O. Houve colapso progressivo no decorrer do tempo nos 4 grupos estudados tendo sido maior na PEEP 3 que na PEEP titulada. A medida do colapso pela TIE não foi influenciada pela FIO2 utilizada, ao contrário da mensuração pela TC na qual o colapso foi maior na FIO2 de 1. Houve queda da complacência pulmonar e aumento da pressão de distensão no decorrer do tempo, maiores na PEEP 3, sem influência da FIO2. Na região dorsal, a TIE evidenciou redução da ventilação (delta Z) na PEEP 3, sem influência da FIO2, e, também, redução da aeração (mínimo Z) que foi maior na PEEP 3 e na FIO2 de 1. Houve queda da relação PaO2/FIO2 e aumento do shunt e mistura venosa na PEEP 3. Não houve alterações hemodinâmicas clinicamente relevantes durante o estudo. CONCLUSÕES: Houve colapso progressivo no decorrer do tempo, sendo maior na PEEP 3 que na PEEP titulada. O colapso aferido pela TC foi maior na FIO2 de 1 do que na 0,4 para uma mesma PEEP, diferente da TIE cuja estimativa de colapso não foi diferente. Paralelamente houve queda da complacência pulmonar, aumento da pressão de distensão e redução da ventilação dorsal, maiores na PEEP 3 e sem influência da FIO2. A queda da aeração estimada pela TIE foi maior na PEEP 3, sendo que nas duas PEEP a aeração foi menor na FIO2 de 1 / INTRODUCTION: The development of pulmonary collapse (atelectasis) during general anesthesia with mechanical ventilation is frequent, which can determine hypoxemia and contribute to the development of other postoperative complications, such as infection and acute respiratory distress syndrome (ARDS). The use of low fraction of inspired oxygen (FIO2) and positive end expiratory pressure (PEEP) may reduce the amount of collapsed lung. There are few experimental data on the kinetics of intraoperative atelectasis development in different FIO2 and PEEP adjustments over time. Electrical impedance tomography (EIT) of the thorax allows a continuous and noninvasive analysis of pulmonary function as well as the quantification of pulmonary atelectasis and can be used intraoperatively. OBJECTIVES: a) to evaluate, in animals with healthy lungs during general anesthesia, the effect of the use of an individualized PEEP chosen through EIT (titrated PEEP), in the formation of collapse; b) to analyze the magnitude and development kinetics of pulmonary collapse during the one-hour period in two values of FIO2 (0.4 and 1) and two PEEP values (3 cmH2O and titrated PEEP value) through EIT and computed tomography (CT); c) to analyze mechanics, regional ventilation and aeration by EIT and gas exchange in the different periods of the study. METHODS: Nine animals (swine) with normal lung were submitted to a PEEP titration maneuver to select PEEP that determines minimal pulmonary collapse (collapse of less than 3% determined by EIT, called \"titrated PEEP\") and then ventilated with a tidal volume of 6ml / kg in four adjustments, in a randomized sequence, for a period of 1 hour: FIO2 0.4 and PEEP 3, FIO2 0.4 and titrated PEEP, FIO2 1 and PEEP 3 and FIO2 1 and titrated PEEP. The collapse, regional ventilation and aeration were measured continuously through EIT as well as mechanics data. We also measured gas exchange and aeration by CT at 3 times in each study period (baseline, 5 e 50 minutes). RESULTS: The titrated PEEP was 11.6 ±1.4 cm H2O. There was a progressive collapse over time in the 4 groups studied, having been higher in PEEP 3 than in titrated PEEP. The measurement of EIT collapse was not influenced by the FIO2 used, as opposed to the CT measurement in which the collapse was greater in the FIO2 1. There was a decrease in pulmonary compliance and an increase in drive pressure over time, higher in PEEP 3, without influence of FIO2. In the dorsal region, EIT showed a decrease in ventilation, as measured by delta Z, in PEEP 3, with no influence of FIO2; there was also reduction of aeration, measured by the minimum Z, higher in PEEP 3 and FIO2 of 1. There was a decrease in the PaO2 / FIO2 ratio and increased in shunt and venous admixture in PEEP 3. There was no clinically relevant change in hemodynamics during the study. CONCLUSIONS: There was a greater collapse in PEEP 3 than in titrated PEEP over time. Collapse measured by CT was higher in FIO2 of 1 than 0.4 for the same PEEP, different from EIT estimates of collapse which was not different. Beside the collapse, there were decrease in compliance, increase in driving pressure and reduction of dorsal ventilation, higher in PEEP 3 without FIO2 influence. The decrease of aeration estimated by EIT was higher in PEEP 3 and for both PEEP values aeration was lower with FIO2 of 1

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:27:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Heric Denis Farias.pdf: 2196819 bytes, checksum: ebe776ba26727b6ab81d9c4b1fb49e5d (MD5) Previous issue date: 2016-09-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The application of high electric fields on biological cells causes the formationof pores in the cell membrane, thereby causing an increase in their permeability. This phenomenon, called electropermeabilization have attracted increasing attention due to its wide application in biotechnology. Even being known for decades, the pore opening process in biological cell membranes is still not fully understood, nor was it even properly modeled. In this paper, two types of modeling are presented, which allow characterizing the electropermeabilization in biological cell suspensions. One of the methods is based on the analysis of the electrical impedance spectra of suspensions using genetic algorithm to determine parameters of a generic model dielectric dispersion. The other method uses instantaneous voltage and current values applied to a cell suspension during the electroporation experiment to determine the variation of the medium conductivity and thus, through the analytical model proposed by Ramos and colleagues (RAMOS et al., 2012), determine the cell conductivities. By modeling the impedance spectrum, it was observed the change in the dielectric dispersion of the sample due to the electropermeabilization process, in addition to obtaining the electrical conductivity and permittivity of the involved media. Using the electroporated cell model proposed by Ramos and colleagues (RAMOS et al., 2012), it was possible to determine the change of membrane conductance during the electropermeabilization. The validity of this model is assessed using finite element simulations, which showed good agreement with the analytical model used. Genetic algorithms are used in obtaining the parameters of the various models presented, showing great robustness in obtaining parameters based on the git between experimental and theoreticalcurves. / A aplicação de campos elétricos intensos em células biológicas provoca a formação de poros na membrana celular, causando assim o aumento de sua permeabilidade. Este fenômeno, denominado de eletropermeabiliza ção têm atraído cada vez mais atenção devido a sua ampla aplicação em biotecnologia. Mesmo sendo conhecido há várias décadas, o processo de abertura de poros em membranas de células biológicas ainda não é plenamente entendido e nem foi ainda corretamente modelado. Neste trabalho, apresenta-se dois tipos de modelagem que permitem a caracterização da eletropermeabilização em suspensões de células biológicas. Um dos métodos baseia-se na análise do espectro de impedância elétrica de suspensões com o uso de algoritmo genético para determinar parâmetros de um modelo genérico de dispersão dielétrica. O outro método utiliza valores instantâneos de tensão e corrente aplicados em uma suspensão de células durante um experimento de eletropermeabiliza ção para determinar a variação da condutividade do meio e com isso, através do modelo analítico proposto por Ramos e colaboradores (RAMOS et al., 2012), determinar a condutividade das células. Através da modelagem do espectro de impedância, foi possível verificar a alteração da dispersão dielétrica da amostra devido ao processo de eletropermeabiliza ção, além da obtenção das condutividades e permissividades elétricas dos meios envolvidos. Utilizando o modelo de célula eletropermeabilizada proposto por Ramos e colegas (RAMOS et al., 2012), foi possível obter a variação da condutância de membrana durante a eletropermeabilização. A validade deste modelo é avaliada utilizando simulações em elementos infinitos, as quais apresentaram grande concordância com o modelo analítico utilizado. Algoritmos genéticos são utilizados na obtenção dos parâmetros dos diversos modelos apresentados, mostrando grande robustez na obtenção de parâmetros baseada no ajuste entre curvas experimentais e teóricas.

Fundamentos: São necessárias avaliações do estado nutricional de povos indígenas, como forma de mensurar influências ambientais e sociais sobre as condições de vida e saúde e fornecer subsídios para intervenções. Este estudo, de base escolar, objetivou descrever o estado nutricional de crianças e adolescentes Kaingang pela antropometria e pela impedância bioelétrica (IBE) e comparar as classificações geradas pelos dois métodos. Métodos: Estudaram-se 3207 indígenas (73,6% dos matriculados) das 35 escolas de 12 Terras Indígenas Kaingang do Rio Grande do Sul, Brasil. Foram mensurados peso e estatura conforme WHO (1995) e parâmetros de resistência (R) e reactância (Xc), em Ohm, mediante impedanciômetro RJL Systems Electrode Placement. O índice estatura/idade e o índice de massa corporal/idade foram calculados e classificados segundo WHO (2007). A composição corporal foi avaliada pela Análise Vetorial de Impedância Bioelétrica (BIVA) conforme Piccoli et al (1994). A comparação entre classificações da antropometria e BIVA foi realizada graficamente, com base nas elipses de tolerância do gráfico RXc. Foram considerados significantes valores de p<0,05. Resultados: A idade média da amostra foi de 10,8 anos (+2,9), sendo 56,8% adolescentes e 50,6% do sexo masculino. Encontraram-se prevalências de déficit estatural (E/I) de 15,5% e 19,9% e de excesso de peso pelo IMC/Idade de 5,7% e 6,7%, respectivamente para crianças e adolescentes. Para ambos os sexos e faixas etárias, a amostra apresentou desvio em direção ao quadrante inferior esquerdo do gráfico RXc, indicando maior proporção de gordura em relação ao tecido não gordo. Para as crianças do sexo masculino a proporção de indivíduos além da elipse de tolerância de 95% foi de 2,7% e a proporção de indivíduos com classificações discrepantes, relativas à antropometria, foi de 94,6%. As mesmas proporções alcançaram, respectivamente, 2,3% e 77,1% para os adolescentes do sexo masculino; 2,5% e 85,4% para as crianças do sexo feminino e 0,6% e 94,8% para as adolescentes do sexo feminino. Conclusão: Aponta-se a transição nutricional entre os Kaingang, caracterizada por prevalências importantes de déficit estatural e excesso de peso. As discrepâncias entre as classificações do IMC/idade e BIVA sinalizam a necessidade de estudos que procurem conciliar maior número de técnicas de avaliação nutricional, como a conciliação da antropometria com a IBE. / Background: Indigenous nutritional status evaluations are necessary, as a way to measure social and environmental influences on health and life conditions and to provide subsidies for interventions. This school-based study aimed to describe the nutritional status of Kaingang children and adolescents by anthropometry and bioelectrical impedance (BIA), and to compare classifications obtained by both methods. Methods: 3207 indigenous (73.6% of the enrolled) of the 35 schools in 12 Indigenous Lands Kaingang of Rio Grande do Sul, Brazil were studied. Weight and height were measured according to WHO (1995) and resistance parameters (R) and reactance (Xc), in Ohm, by impedanciometer RJL Systems Electrode Placement. Height/ age index and body mass/ age index were classified based on WHO (2007). Body composition was evaluated by Bioelectric Impedance Vector Analysis (BIVA) according to Piccoli et al (1994). Comparisons between anthropometry and BIVA classifications were done graphically, based on the tolerance ellipses of RXc graph. Significant p values <0.05. Results: The average age of the sample was 10.8 years (+2.9), 56.8% of adolescents and 50.6% of males. Prevalence of stunting (H/A) of 15.5% and 19.9% and overweight (BMI/ age) of 5.7% and 6.7% were found, respectively for children and adolescents. For both sexes and age groups deviation toward the lower left quadrant of RXC graph was shown, indicating a higher proportion of fat in relation to not fat tissues. For male children, proportion of subjects beyond the 95% tolerance ellipse was 2.7% and proportion of subjects with discrepant classifications, relative to anthropometry, was 94.6%. The same proportions achieved, respectively, 2.3% and 77.1% of male adolescents, 2.5% and 85.4% of female children, and 0.6% and 94.8% of female adolescents. Conclusions: The study points the nutritional transition among the Kaingang, characterized by important prevalence of stunting and overweight. Discrepancies between classifications of BMI/age and BIVA signal the necessity of studies that look for the conciliation of differents nutritional evaluation techniques, as anthropometry and BIA.