Adaptive Time Step for Cardiac Myocyte Models

AbstractThe modeling of the electrical activity of the heart is of great medical and scientific interest as it provides a way to better understand the underlying biophysical phenomena, supports the development of new techniques for diagnoses and serves as a platform for drug tests. At cellular level, the electrical activity of cardiac myocytes may be simulated by solving a system of ordinary di_erential equations (ODEs) describing the electrical behavior of the cell membrane. Because the biophysical processes underlying this phenomenon are non-linear and change very rapidly, the ODE system is challenging to solve numerically. Furthermore, the implementation of these models is a hard task. This paper presents a tool to describe models using Ordinary Differential Equations. It is based on CellML standard and automatically generates C++ source-code, with numerical methods to solve the model's equations. The aim of this work is to present a numerical method with adaptive time step based on the Euler Method and Second Order Runge-Kutta method. The proposed method accelerated the execution and kept numerical errors under control. Preliminary results suggest this adaptive method is up to 25 times faster than the explicit Euler method with fixed time step

Aplicações das redes de Bragg na biomecânica

Doutoramento em FísicaO presente trabalho tem como objectivo o estudo, desenvolvimento e aplicações na área da biomecânica de sensores intrínsecos baseados em redes de Bragg em fibras ópticas (FBG). As aplicações são feitas em modelos biomecânicos in vitro tais como: implantes de anca, prótese de joelho, placas de osteossíntese e implantes dentários. A optimização do desenvolvimento de próteses e respectivos elementos de fixação é actualmente dependente da geração e validação experimental de seus modelos computacionais. A validação destes modelos é normalmente feita utilizando-se dados de ensaios não invasivos e invasivos em modelos sintéticos. Em ensaios in vitro os sensores convencionais têm um princípio de funcionamento eléctrico e apresentam por vezes dimensões inadequadas. Existem situações exploradas no presente trabalho, tais como sensoriamento de superfícies irregulares e junções ou ainda análises de deformações internas, onde é recomendável a utilização de sensores FBG, pois apresentam dimensões reduzidas e flexibilidade o que permite efectuar medidas localizadas. O desenvolvimento de um protocolo de utilização de FBG e a sua aplicação no contexto apresentado demonstrou-se mais adequado, pela precisão e segurança futura oferecidas. Foi desenvolvida uma metodologia experimental para medidas de deformações utilizando FBG ao longo de uma placa de osteossíntese metálica aparafusada a um fémur sintético fracturado. Foi efectuada a monitorização da cura do cimento ósseo utilizado como fixador do prato tibial na artroplastia total do joelho através da medida da sua contracção e temperatura. Foi também desenvolvido um sistema refrigerador com resposta às leituras de temperatura com vista a evitar a necrose do osso. Foram efectuados estudos de deformação nesse cimento após a sua cura, como resultado da aplicação de cargas mecânicas estáticas. Foram efectuados estudos da cura de cimento ósseo aplicado a próteses de anca e também de deformações nestas próteses. Foi ainda efectuado o estudo comparativo de vários implantes dentários através da medida da distribuição de deformações como resposta a excitações mecânicas impulsivas. Para a desmodulação das FBG foram inicialmente utilizados sistemas comerciais. Entretanto algumas aplicações não puderam ser implementadas com estes sistemas comerciais devido à baixa reflectividade das FBG utilizadas, mas fundamentalmente devido à necessidade de executar testes com uma taxa de aquisição maior do que os 5 Hz disponíveis (cerca de 15 kHz). Por estes motivos foi desenvolvido um sistema optoelectrónico completo de desmodulação de FBG baseado num filtro sintonizável e que tem como característica principal a alta taxa de aquisição (até 1,2 MHz) mas também se destaca pela facilidade na reconfiguração dos parâmetros de leitura, pela apresentação duma interface de utilizador amigável e pela capacidade de operar com até 5 FBG na mesma fibra óptica.The aim of this work is to study, develop and apply sensors based in optical fiber Bragg grating (FBG) in the field of biomechanics. The specific applications are models in vitro: hip prosthesis, knee prosthesis, osteosynthesis bone plates and dental implants. The optimization of those experimental studies is made dependent on the results obtained from valid computational models. In order to firstly validate those models, either invasive or non-invasive experimental tests are initially carried out in synthetic models or bone. Using conventional sensors in invasive tests is usually not advised not only for security reasons but also to avoid external interference since they work electrically. Furthermore their dimensions may not be adequate. There are situations explored in this work, like sensing irregular joint surfaces or internal analysis of inner deformation, in which the need for extremely localised measures requires the use of sensors based in optical fiber because of their low dimensions and flexibility. Special procedures for the use and installation of FBG in order to obtain more precision were developed. A new methodology to measure strain along an osteosynthesis bone plate attached to a synthetic femur was adopted. The solidification process of the cement used to fix the tibial plate in a total knee arthroplasty was monitored. A cooler system using temperature readings was also developed to deal with the intense heating and so diminish necrosis hazards to the bone. Strain measurements of that cement after curing were carried out for static loads. Similar studies of the cement curing process were carried out for the case of hip prosthesis. Studies of load transfer around dental implants as a result of dynamic mechanical stress were also carried out. The demodulation of the FGB was initially done using commercial systems. For some applications, however, these commercial systems are unsuitable. One reason is the low reflectivity of some FBG; but the main reason is the need for a sampling rate higher than those available 5 Hz, namely around 15 kHz. For that reason a whole new optoelectronic device built around a tunable filter was developed and assembled. This device may reach the high sampling rate of 1.2 MHz and also has a friendly user interface, allows an easy configuration of parameters and is capable of reading up to 5 FBG written in a same sensing fiber

Incidência, risco de fratura de quadril e sua mortalidade na cidade de Joinville

Orientador: Profª. Drª. Victória Z. C. BorbaOrientador: Profª. Drª. Marise Lazaretti-CastroDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Medicina Interna. Defesa : Curitiba, 11/03/2016Inclui referências : f. 53-63Resumo: A osteoporose é uma doença muito comum, e a compreensão da epidemiologia e dos fatores de risco são importantes para a tomada de decisões nas estratégias de prevenção e de tratamento. O estudo multicêntrico nacional BRAVOS (Brazilian Validation Osteoporosis Study), tem como objetivo avaliar a incidência de fratura de quadril por osteoporose, fatores de risco clínicos (FRC), e mortalidade após fratura de quadril no Brasil. Este estudo fez esse levantamento na cidade de Joinville, representando a Região Sul, e difere do estudo citado por ter um grupo de controle, e por avaliar se o FRAX® (Risk Assessment Tool Fracture), como uma ferramenta para indicação de avaliação e tratamento, seria adequada para esta população. Métodos: Estudo de caso-controle transversal, que avaliou todas as internações por fratura de quadril por fragilidade em pessoas de 50 anos ou mais, de ambos os sexos, residentes na cidade de Joinville, Santa Catarina, entre 01 de abril 2010 a 31 de março 2012. Os FRC investigados foram baseados no FRAX®, além de causas secundárias de osteoporose, bem como dados demográficos, duração da estadia, tipo de alta, se realizado tratamento cirúrgico, conhecimento prévio do diagnóstico de osteoporose, uso de drogas antes e depois da fratura, e mortalidade hospitalar até 36 meses, através de registros de pesquisa e entrevistas telefônicas. Os pacientes foram comparados a um grupo controle de indivíduos admitidos no mesmo período para outras condições, nos mesmos hospitais, pareados para sexo e raça e, quando possível, idade. Resultados: houveram 213 casos de fraturas, sendo a população predominantemente caucasiana (n = 204 - 96,7%), com uma incidência de fraturas de quadril de 137,2 mulheres e 72,1 homens / 100.000 habitantes. Os FRC significativos foram idade avançada (p <0,001), peso normal ou baixo (p <0,001), história familiar de fratura de quadril (p = 0,030), história de fratura prévia (p = <0,001), uso de corticosteroides (p = 0,002) e artrite reumatoide (p = 0,006). As causas secundárias com significância foram doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) (p = 0,001) e doença disabsortiva do intestino (p = 0,039). A mortalidade hospitalar foi de 7,5%, e de 25% em 12 meses. A avaliação do cálculo do FRAX® para fratura osteoporótica maior e para fratura de quadril apresentou especificidade de 59,04% e 72,29%, e sensibilidade de 65,63% e 52,08%, respectivamente. O ponto de corte para a indicação do tratamento foi de 7,5% para fratura osteoporótica maior, e 4,5% para fratura de quadril, em 10 anos. Conclusão: A incidência de fraturas de quadril foi baixa, possivelmente devido à baixa idade da população de estudo, aonde apenas 19,2% da população de Joinville estão acima de 50 anos. A mortalidade hospitalar e de longo prazo foram elevadas. Os FRC presentes foram semelhantes à maioria dos estudos realizados em diferentes lugares, com destaque para a DPOC como uma causa secundária importante. O FRAX® provou ser uma boa ferramenta para a previsão de fratura nessa população. Palavras-chave: Osteoporose. Fratura de quadril. Fatores de Risco Clínico. FRAX®.Abstract: Osteoporosis is a very common disease, and understanding of the epidemiology and risk factors are important for decision making in prevention strategies and treatment. The national multicenter study BRAVOS (Brazilian Osteoporosis Study Validation), aims to assess the incidence of osteoporotic hip fracture, clinical risk factors (CRF) and mortality after hip fracture in Brazil. This study did this survey in the city of Joinville, representing the South, differs from the study quoted to have a control group, and assess whether the FRAX® (Fracture Risk Assessment Tool), as a tool for evaluation and treatment indication, it would be suitable for this population. Methods: A cross-sectional case-control study, which evaluated all admissions for hip fracture fragility in people 50y and older, of both sexes, residents in the city of Joinville, Santa Catarina, in southern Brazil, between April/1rst 2010 - March/31th 2012. The CRF were investigated based on FRAX®, plus secondary causes of osteoporosis, as well as demographics, length of stay, type of discharge, carrying out surgical treatment, previous knowledge of the diagnosis of osteoporosis, use of drugs before and after the break, and hospital mortality over 36 months through search records and telephone interviews. Patients were compared to a control group of individuals admitted to the same period for other conditions, the same hospitals, matched by sex and race, and when possible age. Results: there were 213 cases of fractures, predominantly Caucasian population (n = 204 - 96.7%), with an incidence of hip fractures occurring in 137.2 women and 72.1 men / 100,000 inhabitants. Significant CRF were older age (p <0.001), normal weight or lower (p <0.001), parental hip fracture history (p = 0.030), history of fracture (p = <0.001), use of corticosteroids (p = 0.002) and Rheumatoid Arthritis (p = 0.006). The other secondary cause with significance were Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) (p = 0.001) and malabsorptive bowel disease (p = 0.039). Hospital mortality was 7.5%, and 25% in 12 months. The FRAX® calculating the assessment for major osteoporotic fracture and hip fracture showed specificity of 59.04% and 72.29% and sensitivity of 65.63% and 52.08% respectively. The cutoff for treatment indication was 7.5% for major osteoporotic fracture and 4.5% for hip fracture in 10 years. Conclusion: The incidence of hip fractures was low, possibly due to the low age of the study population, where only 19.2% of de Joinville's population are above 50 years. In-hospital mortality and long-term were high. The CRF were similar to most studies carried out in different places, highlighting the COPD as an important secondary cause. The FRAX® proved to be a good tool for fracture prediction in this population. Keywords: Osteoporosis. Hip fracture. Clinical Risk Fracture. FRAX®

Comparative spectrophotometric study of the color stability of three dental porcelains after repeated fi rings

O objetivo deste estudo foi avaliar a estabilidade de cor de três marcas comerciais de porcelanas dentais aluminizadas durante seu processo de queima. Essas porcelanas são utilizadas para a conconfecção de dentes de prótese fixa. Para o experimento foram confeccionados 30 corpos-de-prova em forma de disco com 2 mm de espessura e 10 mm de circunferência, sendo 10 da marca AllCeram, 10 da marca Noritake Cerabien CZR e 10 da marca Vita VM7. As amostras foram queimadas 10 vezes. As leituras de cor foram feitas em espectrofotômetro de reflexão nos seguintes intervalos: após a 1a queima, após a 3a queima, após a 5a queima e após a 10a queima. As curvas de reflexão foram convertidas em valores LAB e a diferença de cor foi medida por meio do método CIELAB (ΔE). Os resultados obtidos demonstraram que existe variação de cor e que essa variação depende do número de queimas realizadas e da marca comercial utilizada.The purpose of this investigation was to quantify the color differences in CIE ΔE units produced by multiple fi rings of three all-ceramic systems used in the fabrication of prosthodontic teeth. Thirty samples of the following brands were fabricated: AllCeram, Noritake Cerabien CZR and Vita VM7. A spectrophotometer was used for refl ectance measurement of color after 1 fi ring, 3 fi rings, 5 fi rings and 10 fi rings. The results were converted into CIELAB units. Color differences (ΔE) were calculated in the CIE color space. The color differences resulting from multiple fi rings proved to be dependent on the number of fi rings and on the porcelain brand tested

PROTEÇÃO AOS DIREITOS FUNDAMENTAIS DO ELEITOR: O ABUSO DO PODER NA PROPAGANDA POLÍTICA ELEITORAL VINCULADA À IMPRENSA ESCRITA

O presente artigo aborda questões controvertidas em relação aos partidos políticos e à utilização dos meios de comunicação em épocas de campanha eleitoral, em especial à imprensa escrita. Inicialmente ocorrerá um enfoque aos aspectos históricos relacionados à política e à utilização dos meios de comunicação, demonstrando que a vinculação do referido tema prescinde aos mais remotos tempos em relação aos abusos praticados pelos Entes Políticos, influenciando muitas vezes o eleitor por meio da propaganda eleitoral não gratuita. Posteriormente, atribuir-se-á enfoque para os aspectos da legislação eleitoral e suas previsões quanto à utilização dos meios de comunicação pelos partidos políticos, abrangendo-se princípios pertinentes à matéria eleitoral, bem como questões relativas ao controle do Estado e à sua anuência em alguns aspectos quanto à utilização destes meios de comunicação. Finalmente, procurar-se-á demonstrar que em determinadas situações o poder político eleitoral pode influenciar os eleitores em detrimento de uma maciça atuação junto à mídia, no caso em questão, a imprensa escrita, lançando informações inverídicas induzindo o eleitor ao erro na tomada de suas decisões quanto ao voto, ferindo, assim, princípios e direitos fundamentais. Palavras-chaves: Partidos políticos. Meios de comunicação. Imprensa escrita. Princípios. Direitos fundamentais