Thesis (doctoral)--Karolinska Institutet, Stockholm, 1988. / Extra t.p. with thesis statement inserted. Includes bibliographical references.

Introducció: Els pacients amb Fibril·lació Auricular No Valvular (FANV) en tractament amb acenocumarol (TAO) cada cop són més nombrosos a les consultes d´atenció primària (AP). Objectius : Conèixer el grau de control, la qualitat de vida i els costos econòmics. Material i mètodes: Estudi observacional de tipus transversal, multicèntric realitzat en 3 àrees bàsiques de la província de Tarragona, en el període d´un any. Resultats: La mitjana d´edat va ser de 76,8 ± 7,2 anys, un 52,3% de dones. La mitjana de principis actius (PA) prescrits va ser de 13,9. El no tenir prescrits PA del grup H i R, es va associar a bon control. El 17% i el 25% dels pacients de la mostra van realitzar visites relacionades amb el TAO a nivell de CUAP i Hospital respectivament. Conclusions: El 75,9% dels pacients prenien productes homeopàtics amb poca freqüència, que es va associar a bon control del TAO. Els pacients que no patien Diabetis Mel·lites ni malalties de l´aparell respiratori, van presentar bon control. No tenir prescrit PA del grup (R) o (H) es va associar a bon control. En l´Euro-Qol, les dones obtenien pitjor puntuació que els homes i paradoxalment, les dones van respondre que es trobaven millor respecte la pregunta de l´any previ més sovint respecte aquests. Els valors mitjans de la DTS d´acenocumarol van ser de 13,4 mg/setmana, amb una mitjana de visites per control del TAO de 15,6 visites/any. El percentatge de INR totals dintre de rang va ser del 65,7%, on el grup de bon control tenia major grau de INR dintre de rang global i trimestralment. Més d´un terç dels pacients amb mal control del TAO tenien un risc alt de tromboembòlia. Els factors predictors independents del grau de control del TAO van ser: consum de productes d´herboristeria o homeopàtics, prescripció de fàrmacs del grup H i del grup R, valor de CHADS≥2, i els que tenien prescrit fàrmacs del grup M. Els factors que afectaven de forma independent l´EVA van ser: el grau de insuficiència cardíaca, patir malalties del sistema genital femení i la prescripció de fàrmacs del grup N. Els factors predictors dels costos de l’atenció i seguiment per TAO van ser: visites a hospital per TAO, Visites amb INR fora de rang i la insuficiència cardíaca. / Introducción: Los pacientes con Fibrilación Auricular no valvular (FANV) en tratamiento con acenocumarol (TAO) cada vez son más numerosos en las consultas de atención primaria (AP). Objetivos: Conocer el grado de control, la calidad de vida y los costes económicos. Material y métodos: Estudio observacional de tipo transversal, multicéntrico realizado en 3 áreas básicas de la provincia de Tarragona, en el periodo de un año. Resultados: La media de edad fue de 76,8 ± 7,2 años, un 52,3% de mujeres. La media de principios activos (PA) prescritos fue de 13,9. El no tener prescritos PA del grupo H y R, se asoció a buen control. El 17% y el 25% de los pacientes de la muestra realizaron visitas relacionadas con el TAO a nivel de CUAP y Hospital respectivamente. Conclusiones: El 75,9% de los pacientes tomaban productos homeopáticos con poca frecuencia, que se asoció a buen control del TAO. Los pacientes que no padecían diabetes mellitus ni enfermedades del aparato respiratorio, presentaron buen control. No tener prescrito PA del grupo (R) o (H) se asoció a buen control. En euro-QOL, las mujeres obtenían peor puntuación que los hombres y paradójicamente, las mujeres respondieron que se encontraban mejor respecto a la pregunta del año previo más a menudo respecto éstos. Los valores medios de la DTS d'acenocumarol fueron de 13,4 mg / semana, con una media de visitas por control del TAO de 15,6 visitas / año. El porcentaje de INR totales dentro de rango fue del 65,7%, donde el grupo de buen control tenía mayor grado de INR dentro de rango global y trimestralmente. Más de un tercio de los pacientes con mal control del TAO tenían un riesgo alto de tromboembolia. Los factores predictores independientes del grado de control del TAO fueron: consumo de productos d'herboristeria o homeopáticos, prescripción de fármacos del grupo H y del grupo R, valor de CHADS≥2, y los que tenían prescrito fármacos del grupo M. Los factores que afectaban de forma independiente el evento fueron: el grado de insuficiencia cardíaca, sufrir enfermedades del sistema genital femenino y la prescripción de fármacos del grupo N. Los factores predictores de los costes de la atención y seguimiento por TAO fueron: visitas a hospital para TAO, Visitas con INR fuera de rango y la insuficiencia cardiaca. / Introduction: Patients with non-valvular atrial fibrillation (FANV) treated with Acenocumarol (TAO) are increasingly numerous queries of attention primary (AP). Objectives: Knowing the degree of control, quality of life and economic costs. Methods: Study observational, cross-sectional multicenter done in three basic areas of the province of Tarragona, in the period of a year. Results: The average of age was 76.8 ± 7.2 years, 52.3% women. The average number of active principles (PA) was prescribed in 13.9. Failure to take prescribed PA Group H and R, was associated with good control. 17% and 25% of patients in the sample relating to visits TAO level CUAPs Hospital respectively. Conclusions: 75.9% of patients taking homeopathic products infrequently, which was associated with good control of TAO. Patients not suffering Diabetes mellitus, Digestive diseases or respiratory showed good control. Not taking prescribed PA group (R) or (H) was associated with good control. In l'Euro-Qol, women got worse scores than men and, paradoxically, the women responded that they were better respect the question most often compared these prior year. The mean values of DTS d'acenocumarol were 13.4 mg / week, with an average visits per TAO control 15.6 visits / year. The percentage of total INR within range was 65.7%, where the group had good control of INR greater overall quarterly within range. More than one third of patients with poor control of the TAO had a high risk of thromboembolism. The independent predictors of the degree of control of CAT were: consumption of d'herboristeria or homeopathic prescription drugs Group H and Group R, CHADS≥2 value, and those who were prescribed drugs group M. Factors affecting independently l'EVA were: the degree of heart failure suffer female genital system diseases and prescription drugs group N. The predictors of the costs of care and monitoring were TAO: TAO hospital visits, visits with out of range INR and heart failure

Robotic rehabilitation therapies have been improving by providing the needed assistance to the patient, in a human-centered environment, and also helping the therapist to choose the necessary procedure. This thesis presents an adaptive "Assistance-as-needed" strategy which adheres to the specific needs of the patient and with the inputs from the therapist, whenever needed. The exertion of assistive and responsive behavior of the lower limb wearable robot is dedicated for the rehabilitation of incomplete spinal cord injury (SCI) patients. The main objective is to propose and evaluate an adaptive control model on a wearable robot, assisting the user and adhering to their needs, with no or less combination of external devices. The adaptation must be more interactive to understand the user needs and their volitional orders. Similarly, by using the existing muscular strength, in incomplete SCI patients, as a motivation to pursue the movement and assist them, only when needed. The adaptive behavior of the wearable robot is proposed by monitoring the interaction and movement of the user. This adaptation is achieved by modulating the stiffness of the exoskeleton in function of joint parameters, such as positions and interaction torques. These joint parameters are measured from the user independently and then used to update the new stiffness value. The adaptive algorithm performs with no need of external sensors, making it simple in terms of usage. In terms of rehabilitation, it is also desirable to be compatible with combination of assistive devices such as muscle stimulation, neural activity (BMI) and body balance (Wii), to deliver a user friendly and effective therapy. Combination of two control approaches has been employed, to improve the efficiency of the adaptive control model and was evaluated using a wearable lower limb exoskeleton device, H1. The control approaches, Hierarchical and Task based approach have been used to assist the patient as needed and simultaneously motivate the patient to pursue the therapy. Hierarchical approach facilitates combination of multiple devices to deliver an effective therapy by categorizing the control architecture in two layers, Low level and High level control. Task-based approaches engage in each task individually and allow the possibility to combine them at any point of time. It is also necessary to provide an interaction based approach to ensure the complete involvement of the user and for an effective therapy. By means of this dissertation, a task based adaptive control is proposed, in function of human-orthosis interaction, which is applied on a hierarchical control scheme. This control scheme is employed in a wearable robot, with the intention to be applied or accommodated to different pathologies, with its adaptive capabilities. The adaptive control model for gait assistance provides a comprehensive solution through a single implementation: Adaptation inside a gait cycle, continuous support through gait training and in real time. The performance of this control model has been evaluated with healthy subjects, as a preliminary study, and with paraplegic patients. Results of the healthy subjects showed a significant change in the pattern of the interaction torques, elucidating a change in the effort and adaptation to the user movement. In case of patients, the adaptation showed a significant improvement in the joint performance (flexion/extension range) and change in interaction torques. The change in interaction torques (positive to negative) reflects the active participation of the patient, which also explained the adaptive performance. The patients also reported that the movement of the exoskeleton is flexible and the walking patterns were similar to their own distinct patterns. The presented work is performed as part of the project HYPER, funded by Ministerio de Ciencia y Innovación, Spain. (CSD2009 - 00067 CONSOLIDER INGENIO / Las terapias de rehabilitación robóticas han sido mejoradas gracias a la inclusión de la asistencia bajo demanda, adaptada a las variaciones de las necesidades del paciente, así como a la inclusión de la ayuda al terapeuta en la elección del procedimiento necesario. Esta tesis presenta una estrategia adaptativa de asistencia bajo demanda, la cual se ajusta a las necesidades específicas del paciente junto a las aportaciones del terapeuta siempre que sea necesario. El esfuerzo del comportamiento asistencial y receptivo del robot personal portátil para extremidades inferiores está dedicado a la rehabilitación de pacientes con lesión de la médula espinal (LME) incompleta. El objetivo principal es proponer y evaluar un modelo de control adaptativo en un robot portátil, ayudando al usuario y cumpliendo con sus necesidades, en ausencia o con reducción de dispositivos externos. La adaptación debe ser más interactiva para entender las necesidades del usuario y sus intenciones u órdenes volitivas. De modo similar, usando la fuerza muscular existente (en pacientes con LME incompleta) como motivación para lograr el movimiento y asistirles solo cuando sea necesario. El comportamiento adaptativo del robot portátil se propone mediante la monitorización de la interacción y movimiento del usuario. Esta adaptación conjunta se consigue modulando la rigidez en función de los parámetros de la articulación, tales como posiciones y pares de torsión. Dichos parámetros se miden del usuario de forma independiente y posteriormente se usan para actualizar el nuevo valor de la rigidez. El desempeño del algoritmo adaptativo no requiere de sensores externos, lo que favorece la simplicidad de su uso. Para una adecuada rehabilitación, efectiva y accesible para el usuario, es necesaria la compatibilidad con diversos mecanismos de asistencia tales como estimulación muscular, actividad neuronal y equilibrio corporal. Para mejorar la eficiencia del modelo de control adaptativo se ha empleado una combinación de dos enfoques de control, y para su evaluación se ha utilizado un exoesqueleto robótico H1. Los enfoques de control Jerárquico y de Tarea se han utilizado para ayudar al usuario según sea necesario, y al mismo tiempo motivarle para continuar el tratamiento. Enfoque jerárquico facilita la combinación de múltiples dispositivos para ofrecer un tratamiento eficaz mediante la categorización de la arquitectura de control en dos niveles : el control de bajo nivel y de alto nivel. Los enfoques basados en tareas involucran a la persona en cada tarea individual, y ofrecen la posibilidad de combinarlas en cualquier momento. También es necesario proporcionar un enfoque basado en la interacción con el usuario, para asegurar su participación y lograr así una terapia eficaz. Mediante esta tesis, proponemos un control adaptativo basado en tareas y en función de la interacción persona-ortesis, que se aplica en un esquema de control jerárquico. Este esquema de control se emplea en un robot portátil, con la intención de ser aplicado o acomodado a diferentes patologías, con sus capacidades de adaptación. El modelo de control adaptativo propuesto proporciona una solución integral a través de una única aplicación: adaptación dentro de la marcha y apoyo continúo a través de ejercicios de movilidad en tiempo real. El rendimiento del modelo se ha evaluado en sujetos sanos según un estudio preliminar, y posteriormente también en pacientes parapléjicos. Los resultados en sujetos sanos mostraron un cambio significativo en el patrón de los pares de interacción, elucidando un cambio en la energía y la adaptación al movimiento del usuario. En el caso de los pacientes, la adaptación mostró una mejora significativa en la actuación conjunta (rango de flexión / extensión) y el cambio en pares de interacción. El cambio activo en pares de interacción (positivo a negativo) refleja la participación activa del paciente, lo que también explica el comportamiento adaptativo.

Malignant tumours of the brain represent one of the most difficult to treat types of cancer due to the sensitive organ they affect. Clinical management of the pathology becomes even more intricate as the tumour mass increases due to proliferation, suggesting that an early and accurate diagnosis is vital for preventing it from its normal course of development. The standard clinical practise for diagnosis includes invasive techniques that might be harmful for the patient, a fact that has fostered intensive research towards the discovery of alternative non-invasive brain tissue measurement methods, such as nuclear magnetic resonance. One of its variants, magnetic resonance imaging, is already used in a regular basis to locate and bound the brain tumour; but a complementary variant, magnetic resonance spectroscopy, despite its higher spatial resolution and its capability to identify biochemical metabolites that might become biomarkers of tumour within a delimited area, lags behind in terms of clinical use, mainly due to its difficult interpretability. The interpretation of magnetic resonance spectra corresponding to brain tissue thus becomes an interesting field of research for automated methods of knowledge extraction such as machine learning, always understanding its secondary role behind human expert medical decision making. The current thesis aims at contributing to the state of the art in this domain by providing novel techniques for assistance of radiology experts, focusing on complex problems and delivering interpretable solutions. In this respect, an ensemble learning technique to accurately discriminate amongst the most aggressive brain tumours, namely glioblastomas and metastases, has been designed; moreover, a strategy to increase the stability of biomarker identification in the spectra by means of instance weighting is provided. From a different analytical perspective, a tool based on signal source separation, guided by tumour type-specific information has been developed to assess the existence of different tissues in the tumoural mass, quantifying their influence in the vicinity of tumoural areas. This development has led to the derivation of a probabilistic interpretation of some source separation techniques, which provide support for uncertainty handling and strategies for the estimation of the most accurate number of differentiated tissues within the analysed tumour volumes. The provided strategies should assist human experts through the use of automated decision support tools and by tackling interpretability and accuracy from different angles / Els tumors cerebrals malignes representen un dels tipus de càncer més difícils de tractar degut a la sensibilitat de l’òrgan que afecten. La gestió clínica de la patologia esdevé encara més complexa quan la massa tumoral s'incrementa degut a la proliferació incontrolada de cèl·lules; suggerint que una diagnosis precoç i acurada és vital per prevenir el curs natural de desenvolupament. La pràctica clínica estàndard per a la diagnosis inclou la utilització de tècniques invasives que poden arribar a ser molt perjudicials per al pacient, factor que ha fomentat la recerca intensiva cap al descobriment de mètodes alternatius de mesurament dels teixits del cervell, tals com la ressonància magnètica nuclear. Una de les seves variants, la imatge de ressonància magnètica, ja s'està actualment utilitzant de forma regular per localitzar i delimitar el tumor. Així mateix, una variant complementària, la espectroscòpia de ressonància magnètica, malgrat la seva alta resolució espacial i la seva capacitat d'identificar metabòlits bioquímics que poden esdevenir biomarcadors de tumor en una àrea delimitada, està molt per darrera en termes d'ús clínic, principalment per la seva difícil interpretació. Per aquest motiu, la interpretació dels espectres de ressonància magnètica corresponents a teixits del cervell esdevé un interessant camp de recerca en mètodes automàtics d'extracció de coneixement tals com l'aprenentatge automàtic, sempre entesos com a una eina d'ajuda per a la presa de decisions per part d'un metge expert humà. La tesis actual té com a propòsit la contribució a l'estat de l'art en aquest camp mitjançant l'aportació de noves tècniques per a l'assistència d'experts radiòlegs, centrades en problemes complexes i proporcionant solucions interpretables. En aquest sentit, s'ha dissenyat una tècnica basada en comitè d'experts per a una discriminació acurada dels diferents tipus de tumors cerebrals agressius, anomenats glioblastomes i metàstasis; a més, es proporciona una estratègia per a incrementar l'estabilitat en la identificació de biomarcadors presents en un espectre mitjançant una ponderació d'instàncies. Des d'una perspectiva analítica diferent, s'ha desenvolupat una eina basada en la separació de fonts, guiada per informació específica de tipus de tumor per a avaluar l'existència de diferents tipus de teixits existents en una massa tumoral, quantificant-ne la seva influència a les regions tumorals veïnes. Aquest desenvolupament ha portat cap a la derivació d'una interpretació probabilística d'algunes d'aquestes tècniques de separació de fonts, proporcionant suport per a la gestió de la incertesa i estratègies d'estimació del nombre més acurat de teixits diferenciats en cada un dels volums tumorals analitzats. Les estratègies proporcionades haurien d'assistir els experts humans en l'ús d'eines automatitzades de suport a la decisió, donada la interpretabilitat i precisió que presenten des de diferents angles.

L'ús extensiu i l'abocament massiu de pesticides en el medi ambient ha portat a alguns autors a preguntar-se sobre la contribució d'aquestes substàncies al desenvolupament de trastorns neuropsiquiàtrics i metabòlics. Actualment, els organofosforats (OP) - i el clorpirifos (CPF) en particular - són els insecticides més emprats al món. Donada la diversitat de fonts d'exposició, la majoria de la població està exposada gairebé permanentment a CPF. Una gran quantitat d’estudis epidemiològics i experimentals han observat dèficits neuroconductuals després de l'exposició al pesticida, i evidències incipients suggereixen vincles entre l'exposició a OPs i el desenvolupament de trastorns metabòlics. Una de les claus consisteix a establir si existeixen subpoblacions particularment susceptibles als efectes perjudicials del CPF. S'ha demostrat que les diferents isoformes de l'apolipoproteïna E (apoE) humana confereixen diferents vulnerabilitats a desenvolupar malalties metabòliques i neurodegeneratives. El principal objectiu d'aquesta tesi va ser avaluar els efectes comportamentals i metabòlics del genotip APOE i del CPF, així com determinar si la interacció entre ambdós factors va contribuir a l'aparició d'aquests efectes. Amb aquest propòsit, ratolins adults portadors de apoE2, apoE3 o apoE4 foren exposats subcrònicament a 2 mg/kg/dia o 3.75 mg/kg/dia de CPF en funció de la fase experimental. Després de l'exposició, els animals foren avaluats conductualment, mentre que els efectes metabòlics del CPF també foren avaluats en paral·lel. En general, el genotip APOE va influenciar el rendiment cognitiu. L'exposició a CPF va alterar el funcionament metabòlic, i va induir dèficits atencionals i motivacionals prolongats en el temps. Els ratolins apoE3 foren els més vulnerables als efectes metabòlics del tòxic, i van mostrar alteracions de la memòria després de l'exposició. A més, el pesticida va invertir el dèficit de control inhibitori característic dels ratolins apoE4. En conclusió, aquests resultats amplien la literatura existent sobre els efectes comportamentals i metabòlics del CPF, i proporcionen informació valuosa sobre interaccions gen - tòxic fins ara desconegudes. / El uso extensivo y el vertido masivo de pesticidas en el medio ambiente ha llevado a algunos autores a preguntarse sobre la contribución de estas sustancias al desarrollo de trastornos neuropsiquiátricos y metabólicos. Actualmente, los organofosforados (OPs) - y el clorpirifos (CPF) en particular - son los insecticidas más utilizados en el mundo. Dada la diversidad de fuentes de exposición, la mayoría de la población está expuesta casi permanentemente a CPF. Una gran cantidad de estudios epidemiológicos y experimentales han observado déficits neuroconductuales tras la exposición al pesticida, y evidencias incipientes sugieren vínculos entre la exposición a OPs y el desarrollo de trastornos metabólicos. Una de las claves consiste en establecer si existen subpoblaciones particularmente susceptibles a los efectos perjudiciales del CPF. Se ha demostrado que las diferentes isoformas de la apolipoproteína E (apoE) humana confieren diferentes vulnerabilidades a desarrollar enfermedades metabólicas y neurodegenerativas. El principal objetivo de esta tesis fue evaluar los efectos comportamentales y metabólicos del genotipo APOE y del CPF, así como determinar si la interacción entre ambos factores contribuyó a la aparición de estos efectos. Así, ratones adultos portadores de apoE2, apoE3 o apoE4 fueron expuestos subcrónicamente a 2 mg/kg/día o 3.75 mg/kg/día de CPF en función de la fase experimental. Tras la exposición, los animales fueron evaluados conductualmente, mientras que los efectos metabólicos del CPF también fueron estudiados en paralelo. En general, el genotipo APOE influenció el rendimiento cognitivo. La exposición a CPF alteró el funcionamiento metabólico, e indujo déficits atencionales y motivacionales prolongados en el tiempo. Los ratones apoE3 fueron los más vulnerables a los efectos metabólicos del tóxico, y mostraron alteraciones de la memoria tras la exposición. Además, el pesticida invirtió el déficit de control inhibitorio característico de los ratones apoE4. En conclusión, estos resultados amplían la literatura existente sobre los efectos comportamentales y metabólicos del CPF, y proporcionan información valiosa sobre interacciones gen - tóxico hasta ahora desconocidas. / The extensive use and massive release of pesticides into the environment has led some authors wonder about the potential contribution of these substances on the emergence of neuropsychiatric and metabolic disorders. Currently, organophosphates (OP) – and chlorpyrifos (CPF) in particular - are the most widely used insecticides in the world. Given the heterogeneity of sources of exposure, most of the population is almost permanently exposed to CPF. Thus, a great body of epidemiological and experimental data have reported neurobehavioural deficits following exposure to the pesticide, and incipient evidence begins to suggest potential links between OPs and metabolic disorders. One of the critical issues is to establish whether there are subpopulations particularly susceptible to the detrimental effects of CPF. It has been proved that human apolipoprotein E (apoE) isoforms confer on their carriers varying vulnerabilities to metabolic diseases and neurodegeneration. The main objective of this thesis was to assess the behavioural and metabolic effects of both APOE genotype and CPF, as well as to determine whether the interaction between both factors contributed to these effects. To test this, adult mice expressing apoE2, apoE3 or apoE4 human isoforms were subchronically exposed to 2 mg/kg/day or 3.75 mg/kg/day CPF depending on the experimental phase. After exposure, animals were behaviourally tested, while the metabolic-disruptor role of CPF was also assessed in paralel. In general, APOE genotype influenced cognitive performance. The exposure to CPF altered metabolic functioning, and induced protracted attentional and motivational deficits. ApoE3 mice were the most vulnerable to the metabolic effects of CPF, and showed memory impairments after exposure. Furthermore, the pesticide reversed the lack of inhibitory control characteristic of apoE4 mice. Taken together, these results expand the existing literature on the behavioural and metabolic effects of CPF, and provide valuable information on gene – toxic interactions hitherto unknown.

Up to 85% of the world population suffers from low back pain, a clinical condition often related to the intervertebral disc (IVD) degeneration (DD). Altered disc cell nutrition affects cell viability and can generate catabolic cascades that degrade the extracellular matrix (ECM). Also, a major degenerative biochemical change in the disc is the proteoglycan (PG) loss, which affects the osmotic pressure and hydration that is critical for cell nutrition. However, the relationship between biochemical degradation and nutrition along degeneration is unclear. The effect of cartilage endplates (CEP) tissue changes through known composition data remains unknown as well. Experiments have limited capacity in the study of multiple IVD interactions, while theoretical models are promising tools to this aim. Thus, this PhD thesis used computer models to study the relationship between disc degeneration and cell nutrition, and focuses on indirect mechanotransduction phenomena that occur in the IVD. Porohyperelastic IVD finite element models, including all tissues, were used. Such models consider the role of solid-fluid interaction within the IVD. In Chapter 3 a convergence study was performed to access the stability of local predictions under fast load rates. In Chapter 4 the models were updated by adding the viscoelastic collagen fibres of the annulus fibrosus (AF) and the osmotic pressure of the nucleus pulposus (NP). They were coupled to a transport-cell viability model, and a design of experiment (DOE) was used to study the effect of disc composition on cell nutrition. In Chapter 5 the transport model was modified to allow PG updates, depending on PG half-life and PG production related to predicted oxygen pressure. In Chapter 6, a composition-dependent permeability formulation was created for the CEP to focus on the impact of CEP degradation. Three days of diurnal load cycle were simulated for all transport-cell viability simulations. Solute concentrations were evaluated along the mid-sagittal plane path. Chapter 3 showed that unrealistic spatial oscillations in the fluid velocity predictions were due to material discontinuities. Previous stabilization strategies did not eliminate the oscillations. However, the creation of a material transition zone combined with local refinement reduced them by 91%. The model obtained warranted the stability of local calculations for long lasting loads. Chapter 4 results revealed that none of DOE combinations affected the cell viability, and that water reductions altered the most disc nutrition. Moreover, NP degeneration might affect the AF nutrition, possibly explaining the tears found in grade III discs. In Chapter 5, IVD nutrition affected the PG content, which seemed to simulate natural ageing. Also, PG loss altered disc mechanical behaviour but neither cell viability nor nutrition. However, the inclusion of NP dehydration reduced solute levels, which might activate catabolic processes. Chapter 6 showed that CEP permeability would increase with DD. Also, CEP degeneration alone produced NP dehydration under compression, which affected disc nutrition. The results suggested that the CEP might play a key role in DD. Interestingly, cell death was predicted when CEP degeneration was combined to AF and NP degeneration, questioning the paradigm that CEP calcification might be responsible for cell death along DD. This PhD thesis identified different paths related to DD. On one hand, NP dehydration and PG loss reduced glucose at the inner AF, weakening the latter due to inflammation and enzyme activation. Meanwhile, nutrition regulated the PG content, which can explain natural ageing but probably not accelerated degeneration processes. However, CEP degeneration caused NP dehydration, and the combined degeneration of all disc tissues activated the cell death. All these simulated events are important to understand DD and might promote the development of new experimental explorations and treatment strategies / El 85% de la población mundial sufre de lumbago, condición clínica relacionada con la degeneración (DD) del disco intervertebral (IVD). Cambios en la nutrición del disco afectan la muerte celular, causando cascadas catabólicas que degradan la matriz extracelular (ECM). El mayor cambio bioquímico que ocurre en la DD es la pérdida de proteglicanos (PG), afectando la presión osmótica y la hidratación que es crítica para la nutrición. Sin embargo, la relación entre la degradación bioquímica y la nutrición durante la DD no está clara. El efecto de cambios en las placas terminales de cartílago (CEP) a partir de datos de composición es desconocido. Los experimentos tienen una capacidad limitada en el estudio de múltiples interacciones del IVD, siendo los modelos teóricos herramientas prometedoras para tal fin. Así, esta tesis doctoral usa modelos computarizados para estudiar la relación entre la degeneración y la nutrición, enfocándose en la mecanotransducción indirecta del IVD. Se usaron modelos de elementos finitos porohiperelásticos de IVD, incluyendo todos los tejidos. Los modelos consideran la interacción sólido-fluido dentro del IVD. En el Capítulo 3 se realizó un estudio de convergencia para lograr la estabilidad de los cálculos locales bajo cargas rápidas. En el Capítulo 4 los modelos se actualizaron añadiendo las fibras del anillo fibroso (AF) y la presión osmótica del núcleo pulposo (NP). Se acoplaron a un modelo de transporte-muerte celular, y se usó un diseño de experimento (DOE) para estudiar el efecto de la composición del disco sobre la nutrición. En el Capítulo 5 se modificó el modelo de transporte, permitiendo actualizaciones de PG, en base a la vida media y producción de los PG. En el Capítulo 6, se creó una formulación de permeabilidad dependiente de la composición para ver el impacto de la degeneración del CEP. Se simularon tres días de carga diaria para los estudios de transporte-muerte celular. Los solutos se evaluaron en el plano sagital. El Capítulo 3 mostró que las oscilaciones espaciales en la velocidad de fluido se deben a discontinuidades de material. Estrategias de estabilización no eliminaron las oscilaciones. No obstante, la creación de una zona de transición de material con un refinamiento local las redujo un 91%. El modelo final garantiza la estabilidad de los cálculos locales para cargas de larga duración. El Capítulo 4 reveló que ninguna de las variaciones del DOE afectó la muerte celular, y que la reducción del agua alteró más la nutrición. Además, la degeneración del NP podría afectar la nutrición del AF, explicando las grietas vistas en discos de grado III. En el Capítulo 5, la nutrición afectó la cantidad de PG, simulando el envejecimiento natural. Además, la pérdida de PG alteró la conducta mecánica del disco pero no la nutrición ni la muerte celular. Sin embargo, añadir la deshidratación del NP redujo los niveles de solutos, que activarían procesos catabólicos. El Capítulo 6 mostró que la permeabilidad del CEP aumentaría con la DD. También, sólo la degeneración del CEP produce la deshidratación del NP bajo compresión, afectando la nutrición. Los resultados sugieren que el CEP sería clave en la DD. Curiosamente, la muerte celular se predijo uniendo las degeneraciones del CEP, AF y NP, cuestionando la idea que la calcificación del CEP sería la causa de la muerte celular en la DD. Esta tesis doctoral identificó varias vías relacionadas a la DD. Por un lado, la deshidratación del NP y la pérdida de PG redujeron la glucosa en el AF, debilitándolo debido a la activación de enzimas. A la vez, la nutrición regula el contenido de PG, explicando el envejecimiento natural pero no la aceleración de la DD. Sin embargo, la degeneración del CEP causó la deshidratación del NP, y la degeneración combinada de todos los tejidos del disco activó la muerte celular. La simulación de estos eventos es importante para entender la DD, promoviendo nuevas exploraciones experimentales y estrategias de tratamiento.

Doses de radiação de baixa energia podem induzir quebras de dupla fita no DNA assim como também produzir perfis alterados de expressão de genes relacionados a estas lesões. Os danos não reparados ou mal reparados levam a uma maior suscetibilidade à transformação oncogênica já que os efeitos biológicos mais importantes causados pela radiação ionizante são mutação e carcinogênese. As lesões no DNA provocadas pela radiação podem também ocasionar o surgimento micronúcleos e as células podem ser induzidas à apoptose. O objetivo deste trabalho é estudar in vitro a presença de micronúcleos e a apoptose ocasionados por Raios-X de baixa energia. Pretende-se analisar estes efeitos biológicos em relação à energia equivalente à utilizada em exames mamográficos usando duas linhagens estabelecias de células de mama: a MCF-7 (tumoral) e a HB-2 (não-tumoral). As células, em crescimento exponencial, foram irradiadas no equipamento de arranjo experimental de mamografia do LCR/UERJ. A dose de 5Gy na energia de 30 kV foi aplicada com taxa de 0,1 Gy/seg utilizando filtro de 0,03 mm de molibdênio. As irradiações foram realizadas duas vezes, após as irradiações, as células foram incubadas por 4, 24 ou 48 horas e posteriormente coradas com o corante Hoechst33258 para análise em microscopia de fluorescência. Para cada análise, 1000 células foram categorizadas pela morfologia do núcleo. Os resultados mostraram que a HB-2, utilizada neste estudo como célula mamária normal, apresentou maior sensibilidade aos efeitos da radiação, com 37 % das células em apoptose após 4 hs de incubação, enquanto a MCF-7 apresentou 6,5 %. Nas análises após 24 hs foi possível confirmar a radioresistência da MCF-7 tendo sido observadas 11% de células em apoptose no grupo irradiado. Houve um aumento crescente de micronúcleos radioinduzidos nas duas linhagens de acordo com os tempos de incubação. Na análise de 4 hs a HB-2 apresentou 3%, em 24 hs, 8,5% e 48 hs, 11,5 %. Diante destes resultados, foi possível concluir que a energia do feixe de raios-X utilizada na mamografia pode ser capaz de ocasionar aumento de ocorrência de apoptose e geração de micronúcleos nas duas linhagens estudadas / Radiation doses of low-energy can induce double-stranded breaks in DNA as well resulting in altered profiles of gene expression related to these injuries. The damage is not repaired or poorly repaired leading to increased susceptibility to oncogenic transformation since most important biological effects caused by ionizing radiation are mutation and carcinogenesis. The DNA lesions caused by radiation can also provoke the presence of micronuclei and as result cells can be induced to apoptosis. The aim of this work is to perform a preliminary study "in vitro" to identify the presence of micronuclei caused by low energy. X-rays. It is intended analyze these biological effects caused by x-rays with energy equivalent to the ones used in mammography in two very well established breast: cell lines the MCF-7 (tumor) and HB-2 (non-tumor). Cells in exponential growth were irradiated using an experimental arrangement with a mammography tube of the LCR / UERJ. The dose of 5Gy was used for 30 kVp x-rays using 0.03 mm filter molybdenum with a fixed dose rate of 0.1 Gy / sec. The irradiations were repeated twice and. the cells were incubated for 4, 24 or 48 hours and stained with dye Hoechst 33258 for fluorescence microscopy analysis. For each analysis 1000 cells were categorized by the morphology of the nucleus. The results revealed that the HB-2, used in this study as normal mammary cell have showed high sensitivity to the effects of radiation, with 37% of cells undergoing apoptosis after incubation of 4hs, while MCF-7 showed 6.5%. In the 24 hour-analysis it was confirmed the radiation resistance of MCF-7 were it was observed 11% of cells in apoptosis in the irradiated group. There was an increasing number of radiation-induced micronuclei in both cell lines, according to the incubation times. After 4 hours, HB-2 presented 3% of micronuclei, in 24 hours, the experiment reveled 8.5%, and after 48 hours it increased to 11.5%. As result of this study we may conclude that the energy used in mammography is capable to cause an increase in incidence of apoptosis and in the production of micronuclei in both cell lines studied

[pt] Este trabalho apresenta um estudo sobre exames virtuais, que são técnicas de visualização do interior do corpo humano para fins de avaliação clínica utilizando técnicas de visualização volumétrica. Os exames virtuais pretendem ser uma alternativa para os exames convencionais de endoscopia digestiva, colonoscopia e broncoscopia. Apresentamos um estudo comparativo entre os exames virtuais e seus análogos convencionais analisando vantagens e desvantagens para cada uma das técnicas em concreto.Além disso propomos um algoritmo para acelerar a visualização volumétrica com ray casting e comparamos os resultados com outras técnicas de otimização.

Orientador: Júlio Carlos Canola / Banca: Paola Castro Moraes / Banca: Carlos Artur Lopes Leite / Resumo: A proposta inicial deste projeto de pesquisa constituiu-se em avaliar a hemiarcada superior direita de gatos domésticos por meio de técnicas radiográficas odontológicas do paralelismo, à semelhança do que é utilizada em seres humanos, empregando-se filmes intra-orais aos posicionadores de Han Shin. As imagens obtidas por esta metodologia foram correlacionadas com as técnicas radiográficas convencionais (extra-orais), com o intuito de se estabelecer vantagens ou desvantagens como praticidade, nitidez e facilidade para detectar possíveis afecções dentais e periodontais. Foram utilizados 30 gatos, sem raça definida, 17 machos e 13 fêmeas, faixa etária entre dois e três anos, criados e confinados em gatis do Centro de Manutenção de Animais do Departamento de Zootecnia da Universidade Federal de Lavras/MG. Com os animais sob anestesia geral, foram realizadas radiografias da hemiarcada superior direita, incluindo, de acordo com a técnica, três incisivos, canino, três pré-molares e molar em radiografias intra-orais e extra-orais. As imagens radiográficas foram analisadas e efetuaram-se comparações qualitativas entre pares intra-orais e convencionais dos mesmos animais. Para se estabelecer a técnica radiográfica dental mais bem adaptada, foram realizadas análises estatísticas por meio do Teste de McNemar (Qui-quadrado modificado). De acordo com esse teste, a técnica intra-oral mostrou ser superior a extra-oral (p≤0,05), não somente para achados referentes a espaço periodontal aumentado, canal radicular amplo e arredondamento de ápice, mas também para a avaliação mais bem detalhada de dentes caninos, pré-molares e molares em gatos / Abstract: The aim of this research was to evaluate the right maxilla hemiarcade of cats through parallel dental radiographic techniques, similar to that used in humans, applying Han Shin intraoral film positioner. Images obtained by this method were correlated with conventional radiographic techniques (extraoral). The goal was to establish advantages and disadvantages such as practicality, sharpness and easiness to detect possible dental and periodontal diseases. Thirty mixed breed cats were evaluated, 17 males and 13 females, ages two to three years old, raised and confined in catteries in the Center of Rearing of Animals of Department of Zootecnia of Federal University of Lavras/MG. Radiographies of the right maxilla were taken with the animals under general anesthesia, and according to the technique, three incisors, canine, three premolars and molar teeth were included in the intraoral and extraoral images. The radiographic images were analyzed and qualitative comparison of pairs of intraoral and conventional images from the same animals were achieved. To establish the dental image procedures that was better adapted for cats, the McNemar Test (Modified Qui-Square) was used for statistical analysis. The intraoral technique was superior than the extraoral (p≤0,05), not only for findings relating to increased periodontal space, broad root canal and rounded apex, but also for a more detailed evaluation of canine, premolar and molar teeth in cats / Mestre

Resumo: A ruptura do ligamento cruzado cranial é uma das causas mais comuns de claudicação do membro pélvico de cães. A radiografia e a ultrassonografia são métodos de diagnóstico já utilizados na rotina clínica de pequenos animais, a tomografia computadorizada é uma nova modalidade de imagem e sua utilização para avaliar a articulação do joelho de cães foi pouco estudada. O presente trabalho teve por objetivo avaliar a contribuição do contraste negativo na artrografia tomográfica do joelho normal de cães, para visibilizar as estruturas intra-articulares e padronizar o uso desse contraste na articulação. Foram utilizados 24 membros pélvicos de cães de raças variadas, selecionados pela ausência de histórico de doença articular prévia do joelho e por apresentarem exames radiográficos, ultrassonográficos e macroscópicos normais. O experimento foi delineado em dois grupos, sendo o grupo I animais com peso até 20 kg e grupo II acima de 20 kg. Foram feitos cortes tomográficos com o membro flexionado e estendido. Foi possível visibilizar pela imagem tomográfica, em todas as articulações, as seguintes estruturas: ligamento cruzado cranial e caudal, meniscos medial e lateral, ligamento patelar, ligamentos colaterais e cápsula articular. A quantidade média de ar utilizada para a distensão da cápsula articular foi de 49 ml para o grupo I e de 81 ml para o grupo II. Utillizou-se um tubo de látex na porção distal a articulação do joelho para reduzir o escape de ar pelo tendão extensor digital profundo, que possui comunicação intra-articular. O contraste negativo se mostrou uma alternativa eficaz para auxiliar a avaliação das estruturas anatômicas do joelho na artrografia tomográfica de forma segura e com baixo custo. / Abstract: The cranial cruciate ligament rupture is one of the most common causes of canine hindlimb lameness. The radiographic and ultrasonographic are methods of diagnosis used in small animal clinics, computed tomography is a new imaging exam and had been still little studied. This study aimed to evoluate the contribution of negative in computed tomography arthrography of the normal stifle of dogs for the visualization of intra-joint structures and standardize the use of contrast in the joint. There were used 24 pelvic limbs from dogs of various breeds, selected based on their history of absence of previous stifle joint disease and normal radiographic, ultrasonographic and macroscopic exams. The experiment was designed in two groups, group I animals weighing up to 20 kg and group II above 20 kg. Tomographic sections were done with the limb flexed and extended. Tomographic image allowed the visualization in all joints of the following structures: cranial and caudal cruciate ligament, medial and lateral menisci, patellar ligament, medial and lateral collateral ligament and joint capsule. The middle air quantity used for the joint capsule distension was 49 ml for group I and 81 ml for group II. A latex tube was used on the distal portion of the stifle to reduce air escaping through the long digital extensor tendon, which has intra-joint communication. Thus, the negative contrast (air) showed to be an effective alternative in the evaluation of the stifle anatomical structures by using tomography arthrography safely and at a low cost. / Orientador: Maria Jaqueline Mamprim / Coorientador: Luiz Carlos Vulcano / Banca: Sheila Canevese Rahal / Banca: Franklin de Almeida Sterman / Mestre