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Revista Brasileira de Engenharia Biomédica, Volume: 28, Número: 3, Publicado: 2012
  • A RBEB na SciELO! Editorial

    Soares, Alcimar Barbosa
  • Metodologia de avaliação metrológica da medição de energia para analisadores de desfibriladores e cardioversores Artigos Originais

    Oliveira, Conrado Almeida de; Moraes, José Carlos Teixeira de Barros

    Resumo em Português:

    Neste artigo descreve-se uma pesquisa na qual se desenvolveu um analisador de desfibriladores e cardioversores e se executou sua avaliação metrológica, sendo apresentados os resultados obtidos. A avaliação das incertezas de medição do analisador foi realizada de acordo com as determinações da versão brasileira do EA-4/02 - Expressão da Incerteza de Medição de Calibração publicado pelo INMETRO. Os resultados obtidos mostraram-se adequados às exigências de exatidão determinadas pelas normas ANSI/AAMI DF2 (American..., 1996) e ANSI/AAMI DF80 (American..., 2003), tendo apresentado uma incerteza expandida relativa para as medições de energia igual a 1,0% no pior caso. Nesta pesquisa foi também realizada uma análise da incerteza definicional do processo de calibração utilizado e avaliou-se a capacidade do processo. Para os cálculos da capacidade do processo, foi determinado um erro máximo para as medições de energia igual a 5% ou 1,0 J, o que for maior. Este erro máximo é igual a 1/3 do erro máximo admissível para a energia entregue pelos desfibriladores, em outras palavras, é igual ao erro máximo admissível para um instrumento de medição pela Norma ANSI/AAMI DF2 (American..., 1996). Os resultados obtidos para a capacidade do procedimento de calibração mostraram-se adequados para as especificações de um analisador de desfibriladores e cardioversores, tendo obtido como resultado, no pior caso, um índice de capacidade Cm igual a 2,87, que é bem superior, portanto, a 1,0, sendo este o limite mínimo para que o procedimento seja considerado capaz de calibrar a medição de energia sem atribuir uma incerteza definicional demasiadamente grande.

    Resumo em Inglês:

    This paper describes a research involving the development of a defibrillator and cardioversor analyzer and its metrological evaluation. The evaluation results are presented. The evaluation of measurement uncertainties was performed according to the directives of the Brazilian version of the EA-4/02 - Expressing Uncertainty in Calibration Measurements - published by INMETRO. The results conformed to the accuracy prescriptions defined in the ANSI/AAMI DF2 (American..., 1996) and ANSI/AAMI DF80 (American..., 2003) standards, presenting an expanded relative uncertainty of energy measurements of 1.0% in worst cases. An uncertainty analysis was performed for the calibration process employed in the research and the process capacity was evaluated. A maximum error of 5% or 1.0 J, whichever is greater, was determined for the energy measurements taken to calculate process capacity. The maximum error is 1/3 of the maximum error acceptable for the energy delivered by the defibrillators, i.e., it is the maximum error acceptable for a measurement device according to the ANSI/AAMI DF2 (American..., 1996) standard. The results for the capacity of the calibration procedure were shown to be appropriate for the specifications of a defibrillator and cardioversor analyzer. At worst case the capacity index Cm was 2.87, well above the threshold of 1.0, which is the minimum value needed to consider the procedure as capable of calibrating energy measurements without incurring in a large definition uncertainty.
  • Aplicação de mapas de Kohonen à análise cinética da marcha humana

    Rodrigo, Silvia Elizabeth; Lescano, Claudia Noemí; Rodrigo, Rodolfo Horacio

    Resumo em Português:

    Nos últimos anos, tem aumentado significativamente o uso de redes neurais artificiais para a classificação e análise cinemática e cinética da marcha humana, em uma tentativa de superar as limitações da análise dinâmica tradicional e de encontrar novos indicadores clínicos para interpretar, de forma rápida e objetiva, a grande quantidade de informação obtida em laboratórios de marcha humana. Uma das redes neurais mais utilizadas para análise de marcha é o mapa de Kohonen ou mapa auto-organizado, baseado em aprendizado não supervisionado, sem uma definição prévia de grupos naturais que se formam. O uso deste tipo de rede neural tem mostrado benefícios significativos associados com a redução da dimensionalidade dos dados com mínima perda de conteúdo de informação e com o agrupamento de dados de acordo com suas semelhanças. Neste contexto, este trabalho apresenta um caso de aplicação de um mapa de Kohonen como classificador das características cinéticas da locomoção em indivíduos normais e com doença de Parkinson. Os resultados indicam que os grupos identificados no mapa são consistentes com a classificação feita por especialistas com base em análise dinâmica tradicional, que mostra o potencial desta técnica para diferenciar populações de indivíduos com marcha normal e de indivíduos com distúrbios da marcha de etiologia diferente.

    Resumo em Inglês:

    In recent years the use of artificial neural networks for classification and analysis of kinematic and kinetic characteristics of human locomotion has greatly increased. This happens in an attempt to overcome the limitations of traditional dynamic analysis and to find new clinical indicators for interpreting quick and objectively the large amount of information obtained in a gait lab. One of the most widely used neural networks for human gait analysis is the self-organizing or Kohonen map, based on unsupervised learning without prior definition of the formed natural groups. Among the advantages of using this type of neural network is the data dimensionality reduction, with minimal loss of information content, and the grouping of them in function of their similarities. Taking into account this, in this work an application case of a Kohonen map for clustering of locomotion kinetic characteristics in normal and Parkinson's disease individuals is presented. The results indicate that the groups identified by the map are consistent with the classification carried out by experts in function of traditional gait dynamic analysis, showing the potential of this technique for distinguishing between a population of individuals with normal gait and with gait disorders of different etiology.
  • O uso de equações de transporte e difusão na reconstrução de imagens de tomografia computadorizada em três dimensões

    Pires, Sandrerley Ramos; Flôres, Edna Lúcia; Barcelos, Celia Aparecida Zorzo; Pires, Dulcinéia Gonçalves Ferreira; Carrijo, Gilberto Arantes; Veiga, Antônio Cláudio Paschoarelli

    Resumo em Português:

    A visualização do resultado de uma tomografia computadorizada (CT) em 3D aumenta a qualidade do diagnóstico médico e, consequentemente, a probabilidade de sucesso no tratamento. Para obter uma maior qualidade na imagem 3D, é necessário obter fatias próximas umas das outras. Motivados pela meta de obter um apropriado balanceamento entre a quantidade de fatias e a qualidade da visualização, este trabalho apresenta uma técnica de retoque digital por interpolação 3D para fatias de CT usadas na visualização de estruturas do corpo humano. O retoque digital é feito através de equações diferenciais parciais não lineares (EDP). As EDPs têm sido utilizadas no contexto de processamento de imagens para preencher regiões defeituosas de imagens em 2D. Inspirado por esta ideia, este artigo propõe um método de interpolação para preencher as regiões vazias entre as fatias de TC. Para isto, considera-se a grande semelhança entre duas fatias reais consecutivas, onde o primeiro passo do método proposto é a criação de fatias virtuais. As fatias virtuais contêm todas as regiões similares entre as duas fatias intercaladas, sendo que onde não há semelhança entre as fatias reais, as fatias virtuais conterão regiões indefinidas. No segundo passo do método proposto, as fatias virtuais criadas serão utilizadas junto com as fatias reais para a reconstrução da estrutura em três dimensões, mapeadas no exame. O método é capaz de reconstruir as curvaturas das estruturas internas do paciente sem a necessidade de utilizar fatias muito próximas uma das outras. Os experimentos realizados mostram a eficiência do método proposto.

    Resumo em Inglês:

    The visualization of a computerized tomographic (TC) exam in 3D increases the quality of the medical diagnosis and, consequently, the success probability in the treatment. To obtain a high quality image it is necessary to obtain slices which are close to one another. Motivated towards the goal of reaching an improved balance between quantity of slices and visualization quality, this research work presents a digital inpainting technique of 3D interpolation for CT slices used in the visualization of human body structures. The inpainting is carried out via non-linear partial differential equations (PDE). The PDE's have been used, in the image-processing context to fill in the damaged regions in a digital 2D image. Inspired by this idea, this article proposes an interpolation method for the filling in of the empty regions between the CT slices. To do it, considering the high similarity between two consecutive real slice, the first step of the proposed method is to create the virtual slices. The virtual slices contain all similarity between the intercaleted slices and, when there aren't similarities between real slices, the virtual slices will contain indefinite portions. In the second step of the proposed method, the created virtual slices will be used together with the real slices images, in the reconstruction of the structure in three dimensions, mapped onto the exam. The proposed method is capable of reconstructing the curvatures of the patient's internal structures without using slices that are close to one another. The experiments carried out show the proposed method's efficiency.
  • Análise numérica do comportamento biomecânico da haste femoral não-cimentada Logical

    Spinelli, Leandro de Freitas; Macedo, Carlos Alberto de Souza; Galia, Carlos Roberto; Rosito, Ricardo; Schnaid, Fernando; Corso, Leandro Luis; Iturrioz, Ignácio

    Resumo em Português:

    A presente pesquisa avalia o comportamento mecânico da haste femoral não-cimentada Logical através de elementos finitos. Foram analisadas diferentes condições de contorno encontradas na prática ortopédica: a) apenas o colo exposto; b) com as aletas anti-rotatórias parcialmente expostas; e c) com as aletas totalmente expostas. Variações antropométricas foram consideradas pelas diferentes angulações de colo propostas e através de diferentes cargas aplicadas. A haste apresentou um bom coeficiente de segurança. Embora pequenos deslocamentos sejam observados em todas as condições, existe um maior deslocamento com o aumento da exposição das aletas da prótese. Mesmo para a condição extrema com as aletas totalmente expostas, a prótese suporta as cargas de trabalho e ainda há um bom fator de segurança. Tensões e deslocamentos se modificam consideravelmente com as diferentes angulações propostas para o colo, sugerindo que as variações antropométricas devam ser consideradas no futuro para otimizar o desempenho da prótese.

    Resumo em Inglês:

    This paper evaluates the mechanical behavior of an uncemented hip stem using finite element analysis. The analysis is focused on the stem-bone interaction which is assessed by simulation of distinct conditions encountered daily on orthopedic practice of hip implants. Logical uncemented femoral stem was used in this work. Three distinct conditions have been modeled: a) exposed neck with fully embedded fins, b) partially exposed anti-rotational fins and c) fully exposed fins, representing real femoral hip conditions. Anthropometric variations and different angulations for the stem neck were investigated for typical body weight of populations submitted to implants. The ratio of mobilized stress to yield stress is shown to be lower than 55% indicating a safety factor against stem failure. Although small displacements are observed in all conditions, the displacement increases with the increase of both the length of exposed fins and the magnitude of applied forces. Even for the extreme condition of fully exposed fins, the prostheses will support the working loads, and the risk of bone fracture still has a safety factor. Stresses and displacements change considerably with neck angulations suggesting that anthropometric variations should be considered in the future to optimize prostheses performance. Numerical analysis of the used uncemented femoral stem demonstrated that small stresses and strains are generated under working load conditions indicating that a proper factor of safety is obtained for the static conditions tested in the present study.
  • Resistência ao movimento e atividade eletromiográfica dos músculos flexores e extensores de cotovelo em pacientes hemiparéticos espásticos submetidos à crioterapia e estimulação elétrica neuromuscular Artigos Originais

    Silva, Débora Daisy da; Borges, Ana Carolina Lacerda; Lima, Mário Oliveira; Lima, Fernanda Pupio Silva; Freitas, Sérgio Takeshi Tatsukawa de; Nogueira, Daniel Vilela; Lucareli, Paulo Roberto Garcia; Paula Junior, Alderico Rodrigues de; Cogo, José Carlos

    Resumo em Português:

    A espasticidade quase sempre coexiste a um Acidente Vascular Encefálico (AVE), devido à lesão do motoneurônio superior, provocando um impacto nas atividades da vida diária e na qualidade de vida dos pacientes. Por esse motivo é de suma importância o controle do tônus muscular, que pode ser alcançado por meio de recursos fisioterapêuticos, como a crioterapia e a Estimulação Elétrica Neuromuscular (EENM). Como demonstrado em diversas pesquisas na área, esses recursos são vantajosos pelos efeitos fisiológicos que proporcionam, porém, são insuficientes os trabalhos científicos que forneçam embasamento para o tratamento da espasticidade dos membros superiores e, evidenciem o tempo de duração dos efeitos fisiológicos após aplicação desses recursos. Nesse sentido, o presente trabalho vem contribuir para o estabelecimento de protocolo de aplicação de crioterapia e EENM em indivíduos portadores de hemiparesia espástica e, informar a duração dos efeitos após submissão às terapias, por meio da análise da resistência ao movimento dos músculos flexores e extensores de cotovelo antes, depois, 10, 20 e 30 minutos após a aplicação de crioterapia e EENM. Participaram do estudo 15 pacientes com diagnóstico de AVE e diagnóstico fisioterapêutico de hemiparesia espástica, de ambos os sexos, com idade média de 56 ± 16 anos. A avaliação foi realizada antes e após a terapia, e nos instantes de 10, 20 e 30 minutos após o término de sua aplicação, e consistiu na captação da atividade eletromiográfica por meio da Eletromiografia (EMG) de superfície e da resistência ao movimento por meio do Dinamômetro Isocinético, no modo passivo nas velocidades angulares de 30 º/s e 150 º/s. Embora não estatisticamente significativos (p < 0,05) os resultados evidenciam uma redução da resistência à movimentação passiva dos flexores e extensores de cotovelo após a aplicação de crioterapia e EENM, comprovando a eficácia dos recursos fisioterapêuticos na redução da resistência à movimentação passiva de indivíduos hemiparéticos espásticos, embora, apresentem efeitos diferentes com relação ao tempo.

    Resumo em Inglês:

    Spasticity often coexists with stroke due to an upper motor neuron lesion, which impacts the patient's quality of life. Therefore, the control of muscle tone through physical therapy such as cryotherapy and Neuromuscular Electrical Stimulation (NMES) is extremely important. Several studies have demonstrated their advantageous physiological effects. However, these studies have not provided sufficient scientific proof for the treatment of upper limb spasticity and the duration of the physiological effects after the therapy. Therefore, this work helps to establish an application protocol for cryotherapy and NMES in individuals with spastic hemiparesis. The resistance to movement of the elbow flexor and extensor muscles before and after application of cryotherapy and NMES was used to determine the effect of the therapies. The study included 15 stroke patients that required physical therapy for spastic hemiparesis. They included both sexes, mean age of 56 ± 16. An evaluation was performed before and after therapy, as well as 10, 20, and 30 minutes following the application, by means of surface electromyography (EMG). The resistance to movement was measured with an Isokinetic Dynamometer in the passive mode at an angular velocity of 30 and 150 º/s. Although not statistically significant (p < 0.05), the results showed a reduced resistance to passive movement of the elbow flexors and extensors after cryotherapy and NMES, allowing us to conclude that physical therapy effectively reduces the resistance to passive movement in spastic hemiparetic patients, however, they have different effects with respect to time.
  • Detecção automática do espaçamento médio de meios periódicos por sinais ultrassônicos retroespalhados Artigos Originais

    Kauati, Adriana; Pereira, Wagner Coelho de Albuquerque; Campos, Marcello Luiz Rodrigues de

    Resumo em Português:

    A interpretação da imagem ultrassônica, por ocorrer de modo visual e qualitativa, traz uma variação inter e intra-observador importante. A adoção de métodos quantitativos é uma forma de diminuir esta dependência. Entre tais métodos está a quantificação do espaçamento médio entre espalhadores (Mean Scatterer Spacing - MSS), que pode ser útil para detectar mudanças na microestrutura quasi-periódica de tecidos como o hepático ou o esplênico. Neste trabalho foram avaliados três métodos clássicos de estimação espectral para cálculo do MSS (sem intervenção do operador): BURG, WIENER e MUSIC. O intuito é comparar suas potencialidades para a estimação automática de espaçamento médio de espalhadores ultrassônicos. Inicialmente as avaliações foram realizadas com 10.000 sinais simulados a partir de um modelo em que se tem controle das variáveis de interesse, e em seguida foram utilizados sinais reais de phantoms de fios de nylon imersos em água. O método de BURG não conseguiu estimar adequadamente o espaçamento em sinais de phantom, tendo apresentado resultados equivalentes aos outros métodos deste trabalho somente para sinais simulados. O método de WIENER para os sinais simulados apresentou resultados de menor percentual de acerto, ficando em segundo lugar, para os sinais dos phantoms. O método de subespaço MUSIC apresentou melhor desempenho global em relação a BURG e WIENER, com resultados de 100% de acerto para o phantom de fio de nylon de 1,2 mm e 91,45% para 0,8 mm considerando uma janela de acerto de 10%.

    Resumo em Inglês:

    The interpretation of ultrasound imaging is essentially visual and qualitative, so there are important inter and intra-observer variations. Quantification methods aim at decreasing this dependency. Among those, the quantification of the Mean Scatterer Spacing (MSS) can be useful to detect changes in the microstructure of quasi-periodic tissues, such as liver or spleen. This study evaluated the following methods of spectral estimation for calculating the MSS (without requiring operator intervention): BURG, WIENER and MUSIC. The aim is to compare their potential for automatic estimation of MSS from ultrasonic scattering signals. Initially, the evaluation has been carried out using 10,000 simulated signals, with the aim of studying the behavior of the methods using a model in which the variables of interest can be controlled. Then, the methods have been applied to real signals of nylon phantoms immersed in water. The BURG method could not estimate the spacing of US phantom signals, presenting results similar to the other methods only for simulated signals. The WIENER method for the simulated signals was in second place in terms of percentage of success, when considering signals from the phantoms. The subspace method MUSIC had the best performance from all three methods.
  • Metodologia para o estudo da síndrome metabólica partindo da variabilidade da frequência cardíaca assim como da sensibilidade à insulina

    Severeyn, Erika; Wong, Sara; Passariello, Gianfranco; Cevallos, José Luis; Almeida, Deyanira

    Resumo em Português:

    Este trabalho apresenta uma metodologia para o estudo da Variabilidade da Frequência Cardíaca (VFC) e Sensibilidade à Insulina (SI) durante o Teste de Oral de Tolerância à Glicose (TOTG) em indivíduos com Síndrome Metabólica (SM). Para isso, foi projetado um protocolo clínico que inclui a aquisição de sinais ECG durante o TOTG em 15 pacientes com SM e 10 indivíduos do grupo controle. Os parâmetros da VFC foram obtidos a partir de registros eletrocardiográficos. Diferenças significativas nos valores de RR foram encontradas entre os grupos na fase de 30 minutos do TOTG. No grupo controle os valores de RR foram maiores em comparação com indivíduos com SM. Os valores normalizados de baixas frequências entre as fases da linha de base e a fase de 30 minutos em pacientes com SM mostraram um aumento significativo no tônus simpático durante o TOTG, não observado no grupo controle. Os seguintes métodos foram implementados para a quantificação de SI: integral, índice de sensibilidade à insulina, sensibilidade à insulina, metabólicos, HOMA e QUICKI. Valores significativamente menores de IS foram encontrados no grupo com MS. Podemos concluir que existem alterações na VFC e SI nos indivíduos com MS, caracterizando uma doença pré-diabética. Estas descobertas sugerem que a VFC e SI podem ser usados para o diagnóstico da SM e prevenção da Diabetes Mellitus.

    Resumo em Inglês:

    This work presents a methodology for studying the Heart Rate Variability (HRV) and Insulin Sensitivity (IS) during the Oral Glucose Tolerance Test (OGTT) in subjects with Metabolic Syndrome (MS). For this, it was designed a clinical protocol that includes the acquisition of ECG signals during OGTT for 15 subjects with MS and 10 subjects for control group. HRV parameters were obtained from electrocardiographic recordings. Significant differences in RR values were found between groups in the 30 minutes stage of the OGTT. In control subjects the RR values were higher compared with subjects with MS. The values of normalized low frequencies between baseline stages and the stage at 30 minutes in subjects with MS showed a significant increase in sympathetic tone during the OGTT, that was not observed in group control. The following methods were implemented for quantification of IS: integral equation, insulin sensitivity index, insulin sensitivity, metabolic, HOMA and QUICKI. We found significantly lower values of IS in the group with MS. It was concluded that there are changes in the HRV and the IS in the subjects with MS, which is a pre-diabetic disease. These findings suggest that HRV and IS can be used for diagnosis of MS and prevention of Diabetes Mellitus.
  • Análise da composição bioquímica da pele por espectroscopia Raman Artigos Originais

    Oliveira, Patrícia Karen; Tosato, Maira Gaspar; Alves, Rani de Souza; Martin, Airton Abrahão; Fávero, Priscila Pereira; Raniero, Leandro

    Resumo em Português:

    O envelhecimento cutâneo caracteriza-se por alterações celulares e moleculares. Neste contexto, a espectroscopia Raman Confocal foi utilizada para medir estas alterações bioquímicas em função da profundidade da pele in vivo. Neste estudo houve a tentativa de correlacionar os modos vibracionais dos aminoácidos puros com os espectros da pele de voluntárias de diferentes faixas etárias. Foram coletados espectros in vivo de 32 voluntárias, sendo 11 para o Grupo A (20-23 anos), 11 para o Grupo B (39-42 anos) e 10 para o Grupo C (59-62 anos). Para cada grupo, os espectros Raman foram medidos na superfície (0 µm), 30 ± 3 µm e 60 ± 3 µm. Os resultados das comparações intergrupos mostraram que o grupo de maior idade teve prevalência da banda da tirosina, mas também apresentou um decréscimo da banda do ácido pirrolidônico, centrada em 875 cm-1. A banda da amida I, centrada em 1637 cm-1, atribuída à presença de colágeno, como também outras proteínas e lipídeos, apresentou uma menor intensidade no Grupo C, o que pode ser justificado pelo decréscimo na concentração de colágeno em função da idade.

    Resumo em Inglês:

    Skin aging is characterized by cellular and molecular alterations. In this context, Confocal Raman spectroscopy was used in vivo to measure these biochemical changes as function of the skin depth. In this study we have tried to correlate spectra from pure amino acids to in vivo spectra from volunteers with different ages. This study was performed on 32 volunteers: 11 from Group A (20-23 years), 11 from Group B (39-42 years) and 10 from Group C (59-62 years). For each group, the Raman spectra were measured on the surface (0 µm), 30 ± 3 µm and 60 ± 3 µm below the surface. The results from intergroup comparisons showed that the oldest group had a prevalence of the tyrosine band, but it also presented a decrease in the band centered at 875 cm-1 of pyrrolidone acid. The amide I band centered at 1637 cm-1 that is attributed to collagen, as well as other proteins and lipid, showed a smaller amount of these biomolecules for Group C, which can be explained by the decrease in collagen concentration as a function of age.
  • Identificação dos fototipos de pele através de medidas fotoacústicas in vivo

    Mota, Jociely Parrilha; Carvalho, Jorge Luis Costa; Barja, Paulo Roxo

    Resumo em Português:

    O objetivo do presente trabalho foi de identificar e classificar os fototipos de pele através de mensurações fotoacústicas (PA) utilizada para caracterizar a pele em função da amplitude do sinal observado in vivo. Participaram do estudo cinquenta e sete mulheres voluntárias que incialmente foram avaliadas e classificadas de acordo com o fototipo da pele (classificação de Fritzpatrick). Foram realizadas medidas nas regiões interna e externa de ambos os antebraços, após a limpeza do mesmo com álcool 70%. As voluntárias foram classificadas de acordo com o sinal fotoacústico, em seguida comparados com a classificação proposta recentemente por Baumann. A comparação entre o sinal PA das faces interna e externa do antebraço mostra uma diferença altamente significativa (p < 0,005), atribuída ao maior nível de pigmentação da pele da região continuamente expostos à radiação solar, demonstrando que a constituição do aspecto da pele é influenciada pelo nível de exposição ao sol. A comparação entre os fototipos foi realizada separadamente para as faces interna e externa do antebraço. Os resultados mostram que o nível (amplitude) do sinal PA para a parte interna do antebraço tende a seguir a classificação em fototipos, permitindo também a divisão de voluntários em dois grupos, conforme o nível de pigmentação, seguindo assim a classificação recentemente proposta por Baumann. Assim, a metodologia fotoacústica apresentada permite uma classificação objetiva, numérica, dos tipos de pele.

    Resumo em Inglês:

    The aim of the present work was to classify and identify skin phototypes through in vivo photoacoustic (PA) measurements. Fifty-seven female volunteers took part in the study, being clinically evaluated and classified according to skin phototype (Fitzpatrick classification). After cleaning the skin area to be measured, the PA signal level was obtained for the inner and outer faces of both forearms. Volunteers were then classified according to the respective PA signal amplitude; subsequently, this classification was compared to the phototype classification and to the recently proposed Baumann classification. Comparison between the PA signal of the inner and outer faces of the forearm shows a highly significant statistical difference (p < 0.005), attributed to the higher pigmentation level of the skin region continuously exposed to solar radiation, demonstrating that skin constitution and aspect are influenced by the level of sun exposure. Comparison among phototypes was performed separately for the inner and outer faces of the forearm. The results show that the PA signal level (amplitude) for the inner forearm tends to scale with skin phototype, also allowing the division of the volunteers in two groups, according to their pigmentation levels and also following the recent Baumann classification. In this way, the photoacoustic methodology presented allows an objective, numerical classification of the skin types.
  • Optogenética e estimulação óptica neural: estado atual e perspectivas Artigos Originais

    Krueger, Eddy; Manczak, Tiago; Wilson, Edwing Martin Holguin; Silva, Wilson José da; Nohama, Percy

    Resumo em Português:

    Ao longo dos últimos 50 anos, o uso da luz, em especial o laser, vem promovendo grandes avanços em diversas áreas da ciência e da tecnologia. Na última década o uso de estímulos ópticos no campo da biomédica tem despertado grande interesse no meio acadêmico e na indústria. Dois ramos que se destacam pelo seu crescimento são: a estimulação óptica direta e a optogenética. A primeira utiliza diferentes parâmetros da luz para adequar o efeito desejado na interação com o tecido biológico. A segunda faz uso de engenharia genética para tornar os tecidos biológicos sensíveis à luz. A estimulação neural por infravermelho (estimulação óptica direta) não necessita de contato direto com o tecido e apresenta maior seletividade especial se comparada à estimulação elétrica, mas tem a capacidade restrita de ativar (despolarizar) os neurônios. A optogenética, entretanto, pode ser utilizada para manipular o tecido neural tornando-o sensível à luz; sendo, então, possível despolarizar ou hiperpolarizar os neurônios codificados, assim como monitorar as ativações por meio de codificação de proteínas fluorescentes sensíveis à tensão elétrica. Tanto a técnica de estimulação óptica por infravermelho ou a técnica de optogenética, vêm sendo aplicadas apenas à modelos animais. Os resultados mostram, entretanto, que há grande viabilidade de aplicação da estimulação óptica em seres humanos. Futuramente, tais técnicas poderão substituir o atual padrão ouro para a ativação neural, a estimulação elétrica, em aplicações envolvendo doenças neurológicas específicas.

    Resumo em Inglês:

    Within the last 50 years the light and specially the laser has fomented great advances in several areas of science and technology. During the past decade the use of optical stimuli in the biomedical research field have been of great interest for both academy and industry. Two research branches that can be highlighted due to its growth are: direct optical stimulation and optogenetic. The first one uses different parameters of light to optimize the desired effect on the tissue interaction. The other branch works with genetic engineering technics to make cells sensitive to light. The neural stimulation by infrared (direct optical stimulation) does not require direct contact with the tissue and has higher spatial selectivity when compared to electrical stimulation, but it has restricted ability to activate (depolarize) neurons. The optogenetic, however, can be used to manipulate the neural tissue depolarizing or hyperpolarizing encoded neurons, as well as monitor activations by encoding fluorescent proteins sensitive to voltage. The stimulation by infrared optical or optogenetic, has been applied only to animal models although there is a great possibility for human applications. In the future, it may even replace existing techniques such as electrical brain stimulation to treat specific neurological diseases.
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