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.

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.

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.

INTRODUÇÃO: A obesidade mórbida tornou-se um importante problema de saúde pública. A medida de massa corporal não é capaz de identificar deficiências ou excessos dos diferentes componentes corporais, surgindo a necessidade de se avaliar a composição corporal. Não há consenso sobre o melhor método para esse fim em obesos mórbidos. O Índice de Adiposidade Corporal (IAC) foi proposto para ser um método simples e preciso para uma população de diversificada quantidade de gordura corporal (GC). OBJETIVO: Avaliar a eficácia do IAC em determinar GC de adultos com obesidade mórbida. MÉTODOS: O IAC foi comparado à Bioimpedância (BIA) em 240 adultos obesos mórbidos (Grupo 1= G1), uma equação específica para determinar GC em obesidade mórbida foi desenvolvida e, posteriormente, validada em outra amostra de 158 indivíduos (Grupo 2 = G2). RESULTADOS: Observou-se diferença significativa entre os dois métodos (p=0,039). A quantidade média de GC no G1 foi 52,3±6,1% segundo a BIA e 51,6±8,1% segundo o IAC, com uma diferença de 0,6±5,1% entre os métodos. Algumas variáveis, como gênero, RCQ e gravidade da obesidade confundiram o IAC. Para minimizar esses erros uma equação (Índice de Adiposidade Corporal Modificado = IACM) foi desenvolvida por meio de regressão linear (IACM% = 23,6 + 0,5 x (IAC); somar 2,2 se IMC >= 50kg/m2 e 2,4 se RCQ >= 1,05). A equação foi aplicada no G2 e possibilitou a redução da diferença entre os métodos (1,2±5,9% para 0,4±4,0%) e o fortalecimento da correlação entre eles (0,6 para 0,7). CONCLUSÕES: O IAC apresenta limitações para determinar porcentagem de gordura corporal de obesos mórbidos, já a equação sugerida (IACM) foi eficaz, não se apresentando significativamente diferente da Bioimpedância e corrigindo as limitações anteriormente apresentadas pelo IAC / BACKGROUND: Morbid obesity has become a public health problem. As body mass is not able to identify deficiencies or excesses of body components, the need to assess body composition emerged. There is no consensus of the best method to measure body composition in morbidly obese adults and a simple, accurate, reproducible and inexpensive method is desirable. The Body Adiposity Index (BAI) has been proposed to be a simple and accurate method for a population with a diverse amount of body fat (BF). OBJECTIVE: Evaluate the efficacy of BAI in determining BF of morbid obese adults. METHODS: BAI was compared to bioimpedance (BIA) in 240 morbidly obese adults (Group One= G1) and a specific equation for morbid obesity has been developed to determine BF and then validated on another sample of 158 subjects (Group Two= G2). RESULTS: There was a significant difference between the two methods (p=0,039). The average amount of BF in G1 was 52.3±6.1%, according to BIA and 51.6±8.1% according to BAI, with a difference of 0.6±5.1% between methods. Some variables, such as gender, WHR and severity of obesity mistook BAI. To minimize these errors an equation (Modified Body Adiposity Index = MBAI) was developed by linear regression (MBAI% = 23.6 + 0.5 x (BAI); add 2.2 if BMI >= 50kg/m2 and 2.4 if WHR >= 1.05). The equation was applied to G2 and resulted in a reduction in the difference between methods (1.2±5.9% to 0.4±4.12%) and strengthening of the correlation between them (0.6 to 0.7). CONCLUSIONS: BAI has limitations in determine BF in morbid obesity. The suggested equation (MBAI) was effective for predicting body fat in morbid obese adults; MBAI wasn\'t significant different from BIA and was able to correct BAI limitations

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:39:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Amanda Faria Barrozo.pdf: 1566091 bytes, checksum: 3c248574803f27665cfda719bb460313 (MD5) Previous issue date: 2013-02-04 / Introduction: Down syndrome (DS) is the leading genetic cause of intellectual disability. The clinical characterization is broad and includes: hypotonic, muscle weakness, low physical fitness, stunting and overweight. The literatures shows a relationship between physical fitness and body composition, which can be assessed by anthropometric indicators such as body mass index (BMI), waist circumference (WC) and skinfold thickness along with bioelectrical impedance analysis (BIA). Physical fitness can be assessed by 6-minute walk test (6MWT). Objective: To evaluate and correlate the distance covered on the 6MWT with anthropometric measurements and body composition of adolescents with DS that not practicing sport in competition regime. Methods: It was conducted an observational study of 22 young males with DS between September and October 2012. The data collected were: height and weight to calculate BMI and realize the nutritional classification, waist circumference to assess the presence of central fat and skinfold thickness to calculate %body fat (% BF). Furthermore, it was evaluated the lean mass (LM) using BIA and performed the 6MWT to assess the physical fitness of the individuals. The adolescents were divided into three age groups. It was adopted as the level of statistical significance set at p <0.05. Results: The mean of the sample variables were: age: 15.59 years, body mass: 62.28 kg, height: 1.53 m, BMI: 26.31 kg/m2, WC: 87.57 cm, %BF: 37.8%, LM: 50.87 kg and 6MWT distance was 478m. Among the participantes, 9 were classified as normal weight, 12 overweight and 1 obese. WC had increased in 13 adolescents and only 1 participant showed a normal %BF. There was significant difference between groups for BMI, WC and LM lean mass and a positive correlation between all anthropometric measurements and lean mass mesured by BIA. However, it was not observed for the 6MWT. Conclusions: All anthropometric indicators showed good correlation with each other and LM given by the BIA. There has been a growing trend among age groups for BMI and WC and decreasing for lean mass. However, no difference was observed between groups for both BF% given by the skinfold thickness and the distance covered in 6MWT. Moreover, the distance did not correlate with any other variable. The distance walked during the 6MWT may be impaired in people with intellectual deficit by understanding issues, since no correlations were obtained between anthropometric data, body composition and performance in the test. / Introdução: A síndrome de Down (SD) representa a principal causa genética de deficiência intelectual. Sua caracterização clínica é ampla e inclui: hipotonia, fraqueza muscular, baixo condicionamento físico, baixa estatura e excesso de peso. A literatura aponta relações entre o condicionamento físico e a composição corporal, que pode ser avaliada por indicadores antropométricos como o índice de massa corpórea (IMC), circunferência abdominal (CA) e as dobras cutâneas (DC), juntamente com a bioimpedância elétrica (BIA). O condicionamento físico pode ser avaliado pelo Teste de Caminhada de 6 minutos (TC6M). Objetivo: Avaliar e correlacionar a distância percorrida no TC6M com as medidas antropométricas e a composição corporal de adolescentes com SD não praticantes de modalidade desportiva em regime de competição. Casuística e Método: Foi realizado um estudo observacional com uma amostra de 22 jovens do gênero masculino com SD entre setembro e outubro de 2012. Os dados coletados foram: estatura e massa corporal para calcular o IMC e realizar a classificação nutricional, a circunferência abdominal para avaliar a presença de gordura central e as dobras cutâneas do tríceps e subescapular para calcular o %gordura corporal (%GC). Além disso, foi avaliada a massa magra (MM) utilizando a bioimpedância elétrica e realizado o TC6M para avaliar o condicionamento físico dos sujeitos. Os jovens foram distribuídos em três grupos etários. Adotou-se como nível de significância estatística o valor de p < 0,05. Resultados: As médias das variáveis da amostra foram: idade: 15,59 anos, massa corporal: 62,28kg, estatura: 1,53m, IMC: 26,31kg/m2 , CA: 87,57cm, %GC 37,8%, massa magra: 50,87kg e a distância percorrida no TC6M foi 478m. Dentre os participantes, 9 foram classificados como eutróficos, 12 com sobrepeso e um obeso. Apresentavam CA aumentada 13 participantes e apenas um apresentou %GC normal. Foi observada diferença significativa entre os grupos para IMC, CA e massa magra. Houve correlação positiva entre todos os indicadores antropométricos e a massa magra avaliada pela BIA. Entretanto, o mesmo não foi observado para o TC6M. Conclusões: Todos os indicadores antropométricos apresentaram boa correlação entre si e com a massa magra e %GC dado pela BIA. Houve uma corrrelação linear positiva entre os grupos etários para IMC e circunferência abdominal e negativa para massa magra. Porém, não foi observada diferença entre grupos tanto para %GC dado pela DC quanto para a distância percorrida no TC6M. Conclui-se que a distância percorrida no teste de caminhada de seis minutos pode ser prejudicada em populações com déficit intelectual por questões de compreensão da prova, uma vez que não foram obtidas correlações entre os dados antropométricos, composição corporal e desempenho no teste.

INTRODUÇÃO: A monitorização da ventilação em transplante pulmonar depende de medidas estáticas e globais a partir de testes de função pulmonar e tomografia computadorizada, o que não é suficiente para detectar alterações regionais no parênquima pulmonar, que podem ser relevantes na avaliação de diferentes causas de comprometimento funcional. Tomografia de Impedância Elétrica (TIE) é uma técnica não-invasiva e livre de radiação com base na medição do potencial elétrico na superfície da parede torácica. O comportamento dinâmico e as informações quantitativas extraídas de imagens da TIE tornam possível avaliar as diferenças regionais na ventilação pulmonar. OBJETIVOS: Avaliar a ventilação regional com a TIE, em pacientes submetidos a transplante pulmonar unilateral ou bilateral e avaliar as variações ventilatórias em várias posições diferentes. MÉTODOS: A TIE foi realizada em 18 pacientes transplantados de pulmão (7 pacientes com transplante de pulmão bilateral, 6 pacientes com transplante unilateral por enfisema e 5 pacientes com transplante unilateral por fibrose), nas posições: sentada, supina, prona e decúbitos lateral direito e esquerdo. Os pacientes foram orientados a realizar 30 ciclos de ventilação espontânea e, em seguida, uma manobra de capacidade vital lenta. RESULTADOS: A comparação entre os grupos mostrou que houve diferença entre porcentagem de ventilação referente ao melhor pulmão (nos unilaterais o melhor pulmão era o transplantado e nos bilaterais o pulmão com maior ventilação na posição sentada). Na ventilação espontânea os transplantes unilaterais por enfisema e fibrose tinham 79% e 83% da ventilação gerada pelo pulmão transplantado, enquanto para os bilaterais o melhor pulmão contribuía com 57% da ventilação. Houve redução significativa na desproporção da ventilação quando comparada a ventilação espontânea com a capacidade vital (p = 0,001). Na ventilação espontânea houve variação da ventilação de acordo com a posição analisada, o que não aconteceu na capacidade vital. A medida do ângulo de fase foi próxima a zero para os bilaterais, negativa para os unilaterais por enfisema e positiva para os unilaterais por fibrose, mostrando que nos bilaterais havia sincronia entre o esvaziamento dos dois pulmões e nos grupos unilaterais havia dissincronia (diferentes constantes de tempo). CONCLUSÃO: A TIE pode ser uma ferramenta útil para o estudo pacientes transplantados de pulmão, evidenciando diferenças ocultas na dinâmica ventilatória entre os pulmões nativos e os de pulmões transplantados. Como esperado, os pacientes de transplante de pulmão unilateral exibiram uma ventilação muito mais heterogênea regionalmente. O decúbito lateral e a ventilação espontânea amplificam tais diferenças. / INTRODUCTION: Ventilation monitoring in lung transplantation is still depending on static and global measurements from lung function testing and computed tomography, what is not enough to detect regional changes in lung parenchyma, which may be relevant in evaluating different causes of functional impairment. Electrical Impedance Tomography (EIT) is a noninvasive and radiation-free technique based on the measurement of electric potentials at the chest wall surface. The dynamic behavior and the quantitative information extracted from EIT images make it possible to assess regional differences in lung ventilation. OBJECTIVES: To assess regional ventilation with EIT, in patients who underwent single or bilateral lung transplantation and to evaluate ventilatory variations in several different body positions. METHODS: We performed the EIT in 18 lung transplanted patients (7 bilateral lung transplantation patients, 6 single lung transplantation patients with emphysema and 5 single lung transplantation patients with fibrosis), in seated, supine, right, left and ventral positions. Patients were asked to perform 30 cycles of spontaneous ventilation and then a slow vital capacity maneuver. RESULTS: The comparison between groups showed that there was difference between the percentage of ventilation related to the best lung (the best lung in single lung patients was the transplanted lung and in the bilateral patients was the lung with best ventilation in the sitting position). The ventilation generated by the transplanted lung on spontaneous ventilation in single lung patients for emphysema and fibrosis were 79% and 83% respectively, whereas for the bilateral group better lung contributed with 57% of ventilation. Significant reduction in the disparity of ventilation occurred comparing the spontaneous ventilation and the vital capacity maneuver (p = 0.001). Ventilation changed in accordance with the position analyzed in spontaneous ventilation, what did not happen in vital capacity. The measurement of phase angle was close to zero for the bilateral, negative for single lung emphysema group and positive for single lung fibrosis group, showing that we had synchronicity between the emptying of both lungs in the bilateral group and disynchronicity in the single lung groups (different time constants). CONCLUSION: EIT can be a useful tool to study lung transplant patients, evidencing occult differences in lung dynamics between the native and the transplanted lung. As expected, single lung transplant patients exhibited a much more disturbed regional ventilation. The lateral decubitus and the spontaneous ventilation amplified such differences

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-02-23T19:26:50Z No. of bitstreams: 1 francianeconceicaopeters.pdf: 4730497 bytes, checksum: 201c60342a8bf9edc9b308fa50fafa54 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-02-24T12:08:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 francianeconceicaopeters.pdf: 4730497 bytes, checksum: 201c60342a8bf9edc9b308fa50fafa54 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-24T12:08:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 francianeconceicaopeters.pdf: 4730497 bytes, checksum: 201c60342a8bf9edc9b308fa50fafa54 (MD5) Previous issue date: 2010-01-27 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A construção de imagens associadas à distribuição de condutividades no interior de um meio condutor a partir de injeção de corrente elétrica e medidas de potencial no contorno externo do corpo é uma técnica conhecida como tomografia por impedância elétrica. É um problema inverso que tem sido estudado visando aplicações biomédicas, monitoramento de processos industriais e investigação geofísica. Em alguns casos, é possível levar em consideração informações conhecidas sobre o domínio do corpo no processo de construção da imagem, recaindo no problema da detecção de inclusões que é o problema efetivamente tratado neste trabalho. Este problema pode ser resolvido por meio da minimização de uma função da diferença entre potenciais medidos no contorno e calculados para uma dada distribuição de condutividades. O presente trabalho desenvolve uma estratégia para a solução deste problema baseada na parametrização da geometria do contorno das inclusões cujas formas e dimensões se pretende determinar. O problema de minimização é resolvido por meio do Método de Levenberg-Marquardt e o problema direto via Método dos Elementos de Contorno. Para avaliar o desempenho da estratégia proposta são apresentados resultados numéricos envolvendo contornos definidos por splines, problemas com a presença de ruído nas medidas, avaliação de protocolos de injeção de corrente e medição de potencial elétrico e ainda uma aplicação voltada ao monitoramento cardíaco. / The images reconstruction of the conductivity distribution inside a conductive body based on electrical current injection and potential measurements on the outer boundary of this body is a technique known as electrical impedance tomography. This is an inverse problem that has been studied in biomedical applications, industrial process monitoring and geophysics investigation. In some cases, it is possible to take into account in the reconstruction process, informations about the body, leading to the problem of identifying inclusions, that is the problem actually treated in this work. This inverse problem can be solved by the minimization of a function, defined as the difference between the measured potentials and the computed ones for a given conductivity distribution. The present work describes a strategy to solve this problem based on the parametrization of the inclusions boundary, whose shape and size is intended to be determined. The minimization problem is solved via Levenberg-Marquardt Method and the forward one is solved via Boundary Elements Method. In order to evaluate the performance of the proposed strategy, numerical experiments with inclusions of boundaries defined by splines, problems with noisy data, current injection and potential measurement protocols and an application of the strategy to the cardiac function monitoring are presented.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-05-15T14:59:59Z No. of bitstreams: 1 marcoshenriquefonsecaribeiro.pdf: 12873424 bytes, checksum: 2b2b91fd2a9726856a0486afa760fe2c (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-17T16:01:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marcoshenriquefonsecaribeiro.pdf: 12873424 bytes, checksum: 2b2b91fd2a9726856a0486afa760fe2c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-17T16:01:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marcoshenriquefonsecaribeiro.pdf: 12873424 bytes, checksum: 2b2b91fd2a9726856a0486afa760fe2c (MD5) Previous issue date: 2016-10-03 / A Tomografia por Impedância Elétrica (TIE) consiste em uma técnica onde imagens são construídas a partir da injeção de uma corrente elétrica em determinado meios, seguida da leitura de valores de potencial elétrico em pontos do contorno externo de tal domínio. Desta maneira, conhecendo-se ou estimando-se a condutividade elétrica de regiões internas ao meio, pode-se inferir aspectos geométricos da composição do mesmo. Trabalhos na literatura aplicam esta técnica ao contexto de obtenção de imagens do tórax humano, com objetivo de estimar a geometria das cavidades cardíacas de um determinado paciente. O objetivo final de estudo deste trabalho, dentro do contexto de aplicação da TIE à obtenção de cavidades cardíacas, é propor uma metodologia para a estimação da Fração de Ejeção Cardíaca, ou simplesmente Fração de Ejeção (FE), que consiste em medir o percentual de volume de sangue expulso dos ventrículos ao final de um ciclo de batimento do coração. Este trabalho visa evoluir outros trabalhos já existentes que modelam o problema acima descrito como sendo um problema inverso, de otimização, onde se pretende minimizar a diferença entre valores de potencial elétrico medidos e valores simulados por modelos computacionais. A evolução se dá em níveis diferentes. No primeiro nível, é feito um avanço sobre as técnicas de otimização para a resolução do problema inverso, em sua formulaçãobidimensional. Paratal, épropostaumametaheurísticaqueauxiliamétodosde buscanaobtençãodevaloresmaisacurados. Estametaheurísticaéapresentadaemversões sequencial e paralela. São apresentados resultados computacionais de testes realizados para este primeiro nível. Em um segundo nível, é feita a modelagem em três dimensões das mesmas abordagens já encontradas na literatura, que, para a aplicação específica da determinação da FE, até então estão limitadas a modelos bidimensionais. Assim, todo o problema é revisto para uma nova proposta de modelagem, que inclui a criação de modelos geométricos tridimensionais para as regiões de interesse do problema. Como principal contribuição do trabalho neste segundo nível, encontra-se um esquema de parametrização das malhas de polígonos que modelam ventrículos do coração, de forma que se tenha uma maneira compacta de representar as mesmas e, ao mesmo tempo, diminuindo o custo computacional do método de otimização por meio de drástica redução do número de variáveis do problema. Por fim, também é realizado um estudo preliminar da sensibilidade da técnica à presença de ruídos nos dados de entrada. / The Electrical Impedance Tomography (EIT) consists in a technique where images are constructed from the measurements of the electrical potential in some points on the external boundary of some specific domain, caused by the injection of an electrical current in such domain. This way, knowing or estimating the electrical conductivity of some regions inside the domain, geometric aspects of the composition of that domain can be inferred. Works in literature apply this technique to the context of obtaining images from the human thorax, with the objective of estimating the geometry of some cardiac cavities of a specific patient. The final goal of this work, inside the context of the obtention of cardiac cavities, is to propose a methodology for estimating the Cardiac Ejection Fraction, orsimplyEjectionFraction(EF),whichconsistsinmeasuringthepercentualofthevolume of blood expelled from the ventricles at the end of a heart beat cicle. This work intends to evolute previous works, that models the above mentioned problem as an inverse problem, an optimization problem, where the intention is to minimize the difference between the values of measured electrical potentials and the values obtained through simulation using computational models. This evolution occurs in different levels. In the first level, is performedanimprovementoverthepre-existentoptimizationtechniquesforthesolutionof theinverseproblem,inatwodimensionalversion. Forthis,isproposedametaheuristicthat assistssearchmethodstowardstheobtentionofmoreaccuratedvalues. Suchmetaheuristic is presented in sequential and parallel versions. Computational results for performed tests for this level are presented. In a second level, a three dimensional modeling of the same approaches found in literature is done. Those approaches, for the specific application of determining the EF, are so far limited to two dimensional models. Therefore, the whole problem is reviewed in order to propose a new model, which includes the creation of three dimensional geometric models for the regions of interest of the problem. As the main contribution of this work in that second level, there is a parameterization schema of the polygon meshes that model heart ventricles, so that it provides a compact way of representing such meshes, and, at the same time, a way of reducing the computational cost of the optimization method by means of a drastic reduction of the number of variables of the problem. Finally, a preliminary study of the sensibility of the technique to the presence of noise in the input data is also performed.

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