Resumo em Inglês:

INTRODUCTION: Persons affected by certain motor disabilities such as amyotrophic lateral sclerosis can evolve with important motor and speech difficulties in communication. A BCI (Brain Computer Interface) is a system that allows interaction between the human brain and a computer, permitting the user to control a communication channel through his or her brain activity. It is based on the analysis and processing of electroencephalographic (EEG) signals to generate control commands. The present study focuses on the subjects' capability to improve the way they learn to control a BCI system. METHODS: Two training procedures were compared: standard and progressive shaping response. Six volunteers participated in a reversal single-subject ABAC design. RESULTS: The study showed that both procedures are equally effective in producing a differential responding in the EEG signals, with no significant differences between them. Nevertheless, there were significant differences when distinguishing two neuronal responses (relax state and hand-movement imagination). Also, in the analysis of individual signals, an adaptive process for the shaping process and a lower error rate in the idle response appeared. CONCLUSION: Both proposed training procedures, standard and progressive shaping, are equally effective to achieve training of differential responses (imagination of hand/relax) in the interaction with a BCI.

Resumo em Português:

INTRODUÇÃO: A Tomografia por Impedância Elétrica (TIE) é um método de imageamento de baixo custo, não invasivo, portátil e livre de radiacão ionizante, que é capaz de mapear a distribuicão das propriedades elétricas de tecidos biológicos. Apesar da baixa resolucão das imagens reconstruídas, quando comparadas a outras técnicas de imageamento tomográfico, tem-se observado uma série de aplicacões clínicas nas quais a EIT é utilizada para monitorar a atividade de determinados tecidos do corpo humano. A maioria dos sistemas de EIT comerciais tem sido pautada no paradigma originalmente proposto de uma configuracão multiportas. Este trabalho apresenta um algoritmo de reconstrucão de imagem para um sistema alternativo de EIT que usa uma configuracão multiterminais. MÉTODOS: O algoritmo é baseado na associacão entre o plano tomográfico do volume condutor e um sistema eletrostático análogo. Para avaliar o algoritmo, imagens de EIT foram reconstruídas a partir de dados obtidos experimentalmente em tanque com solucão salina, sendo as mesmas quantificadas por meio de métricas estabelecidas para este propósito. RESULTADOS: Quantitativamente, as imagens reconstruídas com o algoritmo proposto apresentaram um erro de posicão de ±10%, resolucão e deformacão decrescentes do centro para a borda e oscilacão em torno de 60% do meio. CONCLUSÃO: Uma vez que o algoritmo não possui nenhum processo de filtragem, os resultados foram considerados satisfatórios e encorajadores para trabalhos futuros visando melhorias.

Resumo em Inglês:

INTRODUCTION: Electrical Impedance Tomography (EIT) is a low cost, non-invasive, portable and free of ionizing radiation method for imaging the distribution of the electric properties of biological tissues. Despite the low resolution of the reconstructed images when compared with other tomographic techniques, there is a range of clinical applications in which the EIT has been used to monitor the activity of certain body tissues. Most of commercial EIT systems are based on the original paradigm defined as a multiport configuration. This paper presents an algorithm developed to reconstruct images for an alternative multiterminal-based EIT system. METHODS: The algorithm is based on the association between the tomographic plane of the conductor volume and an analogous electrostatic system. To evaluate the algorithm, EIT images were reconstructed using data obtained experimentally in a saline solution tank, which were quantified by some metrics established for this purpose. RESULTS: Quantitatively, EIT images reconstructed by the proposed algorithm presented a position error around ±10%, resolution and shape deformation decreasing from center to the edge, and ringing around 60% of the medium. CONCLUSION: Taking into account that no filtering was used in the algorithm, the results can be considered satisfactory and encourage future works aiming further improvement.

Resumo em Inglês:

INTRODUCTION: Functional electrical stimulation (FES) may evoke movements in people with movement impairments due to neurological lesion. The mean value of electrical current or voltage during FES depends on the stimulatory profile parameters. To investigate the relationship between peak and mean amplitudes of the stimulator output voltage while causing a knee extension angle change from 90º to 40º to choose the best and safest profile to be applied in people who have suffered a spinal cord injury. METHODS: Healthy (N = 10) volunteers and those with spinal cord injuries (N = 10) participated in this study. Each FES profile (P1, P2, P3 and P4) had 1-kHz pulses (100 µs or 200 µs on and 900 µs or 800 µs off) with burst frequencies of 50 Hz (3 ms on and 17 ms off) or 70 Hz (3 ms on and 11 ms off) and peak amplitudes set between 53-125V for healthy volunteers and 68-198 V for volunteers with spinal cord injury. RESULTS: The highest mean amplitude were obtained using a FES profile with active/total pulse period of 200 us/1000 us and burst frequency of 3ms/14ms. The best results of mean amplitude were observed using a FES profile duty cycle of 10% for pulses (100 µs/1000 µs) and 15% for bursts (3 ms/20 ms). CONCLUSION: The FES profile (100 µs - 50 Hz) seems to be the most suitable for both groups, inasmuch as it presents smaller mean amplitudes and peak amplitudes similar to other FES profiles.

Resumo em Português:

INTRODUÇÃO: Sistemas de estimulacão elétrica funcional (FES) são usados na pràtica clínica para o fortalecimento muscular, assim como para a recuperacão e preservacão funcional dos músculos enfraquecidos. Porém, uma das dificuldades encontradas na sua aplicacão é a falta de padrões adequados para a realizacão de um movimento pré-estabelecido, uma vez que os parâmetros da estimulacão (frequência, intensidade de corrente e duracão do pulso) são variados heuristicamente. O presente trabalho investigou a influência dos paraêmetros da FES usada no estabelecimento da posicão angular e forca produzida na extensão de joelho. MÉTODOS: O procedimento experimental foi dividido em duas fases chamadas Fase I e Fase II. A amostra total do estudo foi composta por 41 voluntàrios saudàveis de ambos os sexos (27 na Fase I e 14 na Fase II). Durante a Fase I cada voluntàrio foi estimulado com 18 combinacões diferentes de parâmetros para a FES, com o objetivo de determinar um modelo capaz de prever o movimento realizado para cada padrão de estimulacão. RESULTADOS: As diferentes duracões de pulso aplicadas não resultaram em alteracões significativas nos movimentos produzidos. Dentre os valores de frequência investigados, 50 Hz foi escolhida para a Fase II, por ter apresentado maior diferenca estatisticamente significativa para os valores de intensidade de corrente avaliados. Durante a Fase II, a intensidade de corrente da FES foi ajustada segundo um modelo linear estabelecido durante a primeira fase e que considerou características antropométricas dos sujeitos; encontrando-se um coeficiente de correlação r = 0,798 entre o ângulo pré-estabelecido e o ângulo alcancado. CONCLUSÃO: Este trabalho apresenta um modelo para a determinação de parâmetros de FES que permitem estabelecer variações angulares da articulação do joelho associadas à eletroestimulação. Considerando a frequência e a duração de pulsos constantes, se estima, usando uma equação de primeira ordem e com coeficiente de correlação em torno de 0,72, a intensidade de corrente dependente da variação de angulação desejada

Resumo em Inglês:

INTRODUCTION: Functional electrical stimulation (FES) is used in clinical practice for muscle strengthening, as well as for functional recovery and preservation of weakened muscles. However, one of the problems in clinical application is the lack of adequate standards for determining the attainment of a predetermined movement, since the stimulation parameters are often adjusted heuristically. The present study investigated the influence of some parameters (frequency, current intensity and pulse duration) of the FES used to establish the joint angle and force produced in knee extension. METHODS: The experimental procedure was divided in two phases (Phase I and Phase II). The total sample included 41 healthy volunteers of both sexes (27 and 14 in Phase I and Phase II). During Phase I 18 profiles of FES were applied in the quadriceps muscle of subjects, changing the above-mentioned FES parameters. RESULTS: It was observed that the pulse duration of the electrical stimulation pulse did not exhibit significant relevance in the evoked movements. Among the discrete values of frequency investigated, the stimulation at 50 Hz was selected because it showed higher statistical significant difference considering the values of current intensity measured. During the Phase II, devoted to place the knee joint angle in a pre-determined value, the current intensity of the FES was adjusted according to the linear model established during the Phase I, which considered anthropometric characteristics of the subjects. In this Phase we found a correlation coefficient r = 0,798 between the pre-determined angle and the reached one. CONCLUSION: This paper presents a model for the determination of FES parameters for establishing angular variations of the knee associated with electrical stimulation. Considering frequency and pulse duration constants we estimate, using a first order equation and correlation coefficient of 0.72, the current intensity dependent of desired angle variation.

Resumo em Inglês:

INTRODUCTION: Low-intensity laser (LILT) and LED therapy are indicated in repairing surgical incisions, which occur in cardiac surgery. One major concern in this case is the presence of metallic wire used for sternal sutures, its temperature may rise while using a laser or LED. This study aimed to analyze the tensiometric properties of the skin tissue with longitudinal incision and metallic wire implant used for sternal suture irradiated with LILT and LED. METHODS: Twenty-five subjects (Rattus norvegicus) were submitted to thoracic incision with implantation of metallic wire, and subsequently divided into five groups: GI (control group); GII (laser group 6J/cm²); GIII (laser group 10J/cm²); GIV (LED group 6 J/cm²); and GV (LED 10J/cm²). Photobiomodulation was performed on a daily basis for eight consecutive days and the local temperature was measured before and after phototherapy. After euthanasia the tissues were subjected to tensiometric and histological analysis. RESULTS: All irradiated groups showed increase in break strength (p = 0.009), and decrease in tissue deformation strength compared with the control group (p = 0.03). CONCLUSION: Both LILT and LED can promote wound healing at the tested doses with increased tissue resistance, although its elasticity is reduced. The imprecision of the assessing instruments precluded an accurate measurement of a possible local tissue heating post irradiation and future studies are need to elucidate this effect.

Resumo em Português:

INTRODUÇÃO: A grande incidência de bactérias patogênicas resistentes tem incentivado a busca de uma alternativa viável para a inativação satisfatóriadas mesmas. A quimioterapia fotodinâmica antimicrobiana (PACT) é uma alternativa já encontrada que tem apresentado resultados satisfatórios na eliminação de células indesejadas. A Ftalocianina, por sua vez, tem sido apontada como um fármaco fotossensível eficaz na eliminação de tecido tumoral e na potencialização do processo cicatricial de feridas. Entretanto, se fez necessário iniciar a realização de testes para averiguar se essa substância também apresenta eficácia na eliminação de células bacterianas, considerando que estas frequentemente ocorrem em ferimentos. OBJETIVO: Este trabalho objetivou analisar se há uma ação satisfatória da PACT com a Ftalocianina Cloro-Alumínio (FC-ClAl) na inativação de bactérias, e se esta possível ação está relacionada apenas à eficácia do fármaco utilizado ou se há interferência da metodologia envolvida. MÉTODOS: Em biofilmes de P. aeruginosa e S. aureus realizou-se etapa única de aplicação da PACT/FC-ClAl com duas diferentes formulações. Foram feitas análises quantitativas através da contagem de UFC e medidas de absorbância em leitora de ELISA. A pré-lavagem da metodologia utilizada na PACT não mostrou ter interferência nos resultados finais dos experimentos. A redução de microrganismos nos grupos pós-lavagem só foi observada nos grupos experimentais com a P. aeruginosa que receberam os fármacos, apontando para uma ação da droga, e não da metodologia. CONCLUSÃO: Não houve diferenças estatísticas significativas entre os grupos experimentais com S. aureus. Foi possível também observar uma ação bactericida das substâncias testadas, encorajando a realização de análises mais detalhadas para averiguar se esse resultado se mantém com biofilmes mais maduros e se é mais eficaz com substâncias outras associadas à Ftalocianina Cloro-Alumínio.

Resumo em Inglês:

INTRODUCTION: The high incidence of resistant bacteria has encouraged the search for a viable alternative to satisfactory inactivation of these pathogens. The photodynamic antimicrobial chemotherapy (PACT) is an alternative already found that has shown satisfactory results to eliminate unwelcome cells. The Phthalocyanine, in turn, has been identified as a photosensitive drug effective for the tumor tissue elimination and the enhancement of the wounds healing process. Currently, it became necessary start some tests to check if this substance also has efficacy in the bacterial cells elimination, once these microorganisms often occur on open wounds. OBJECTIVE: This study aimed to analyze whether there is a satisfactory action of PACT with Chloro-Aluminum Phthalocyanine (FC-ClAl) in the bacteria inactivation, and if its possible action is related only to the effectiveness of the drug used or if there is interference of the methodology involved. METHODS: In biofilms of P. aeruginosa and S. aureus was carried out a single application of PACT/FC-ClAl with two different formulations. Quantitative analyzes were performed by counting CFU and absorbance measurements in ELISA reader. The results showed that the pre-washingused in the PACT methodology do not interfered in the final results of the experiments. The reduction of microorganisms in groups after washing was only observed in the experimental groups with P. aeruginosa that received the drugs, pointing to a drug action, and not to an interference of the methodology. CONCLUSION: There were no statistically significant differences between experimental groups with S. aureus. It was also possible to observe a bactericidal action of the used substance, encouraging more detailed analyzes to determine if this result holds with more mature biofilms and if it is more effective with other substances associated with Chloro-Aluminum Phthalocyanine.

Resumo em Inglês:

INTRODUCTION: The ability of staphylococci to produce biofilm is an important virulence mechanism that allows bacteria both to adhere and to live on artificial surfaces and to resist to the host immune factors and antibiotics. Staphylococcal infections have become increasingly difficult to treat due their antibiotic resistance. Therefore, there is a continuous need for new and effective treatment alternatives against staphylococcal infections. The main goal of this study was to test N-acetylcysteine (NAC) and vancomycin alone and in combination against S. epidermidis and S. aureus biofilms. METHODS: Biofilms were treated with NAC at minimum inhibitory concentration (MIC) and 10 × MIC concentrations and vancomycin at MIC and peak serum concentrations. RESULTS: The use of NAC 10 × MIC alone showed a significant antibactericidal effect, promoting a 4-5 log10 CFU/ mL reduction in biofilm cells. The combination of NAC 10 × MIC with vancomycin (independently of the concentration used) reduced significantly the number of biofilm cells for all strains evaluated (5-6 log10). CONCLUSION: N-acetylcysteine associated to vancomycin can be a potential therapeutic strategy in the treatment of infections associated to biofilms of S. epidermidis or S. aureus.

Resumo em Português:

INTRODUÇÃO: A terapia fotodinâmica (PDT) é uma modalidade terapêutica para o tratamento de doenças neoplásicas e não neoplásicas tendo como alvo a mitocôndria, organela que tem atraído maior atenção devido ao seu envolvimento direto no processo de morte celular. Inibindo a atividade mitocondrial é possível estudar outras organelas envolvidas no processo de morte celular. O objetivo deste estudo foi avaliar a importância da mitocôndria no processo de morte celular na linhagem celular M3, induzida após a fotossensibilização com Photosan3®. MÉTODOS: Para os experimentos foram utilizados os seguintes grupos: grupo controle I, células sem nenhum tratamento; grupo II PDT, células incubadas com Photosan3®; grupo III PDT, células incubadas com CsA e Photosan3®; grupo IV células tratadas somente com Estaurosporina (STS). Após a incubação com o fotossensibilizador os grupos II e III foram irradiados com diodo laser semicondutor (λ 670 nm). Todos os grupos foram incubados a 37 ºC em estufa com atmosfera de 5% de CO2, por 24 h e 48 h. No final destes períodos todos os grupos foram submetidos ao ensaio de citotoxicidade, pelo teste de MTT (brometo de 3-[4,5-dimetil-tiazol-2-il]-2,5-difeniltetrazólio) e corados com anexina V e iodeto de propídio para determinar a proporção de morte celular, sendo as análises realizadas por microscopia de fluorescência. RESULTADOS: Os resultados mostraram que as células realizaram apoptose por via independente de mitocôndria. A CsA apresentou-se eficiente na inativação da mitocôndria no processo apoptótico durante a fotossensibilização com Photosan3®. CONCLUSÃO: A associação de CsA e Photosan3® na terapia fotodinâmica demonstrou a presença de morte celular por apoptose independente da participação mitocondrial.

Resumo em Inglês:

INTRODUCTION: Photodynamic therapy (PDT) is a therapeutic modality for the treatment of neoplastic and non-neoplastic diseases. Mitochondria have attracted great attention due to their direct involvement in the cell death process. By inhibiting the mitochondrial activity, it is possible to study other organelles involved in the cell death process. The objective of this study was to evaluate the involvement of mitochondria in induced cell death process in M3 cell line after photosensitization with Photosan3®. METHODS: The experiments involved the following groups: control group I, cells with no treatment; group II PDT, cells incubated with Photosan3®; group III PDT, cells incubated with CsA and Photosan3®; group IV, cells treated only with treated only Staurosporine (STS). After incubation with the photosensitizer, the groups II and III were irradiated using a semiconductor laser diode (λ 670 nm). All groups were incubated at 37 ºC in an atmosphere of 5% CO2 for 24 and 48 h. After this period, all groups were subjected to the MTT (3 - [4,5-dimethyl-thiazol-2-yl] -2,5-diphenyltetrazolium bromide) cytotoxicity assay and labeled with Annexin V and Iodide Propidium to determine the rate of cell death. The analyses were performed by fluorescence microscopy. RESULTS: The results show that PDT Photosan leads to apoptosis of breast cell line M3 by a route independent of the mitochondria. CONCLUSION: The association of CsA and Photosan3® in photodynamic therapy showed the occurrence of cell death (apoptosis) independent of mitochondrial participation.

Resumo em Português:

INTRODUÇÃO: Estudos demonstram que laserterapia pode melhorar o desempenho muscular e retardar o processo de fadiga muscular. Contudo poucos estudos referem-se à quantificação do desempenho por meio da biofotometria. O objetivo desse estudo é verificar os possíveis efeitos da fototerapia em relação a atividade e fadiga muscular. MÉTODOS: Foi realizado um ensaio clínico duplo-cego controlado randomizado com sete indivíduos adultos, atletas universitárias de voleibol feminino, saudáveis. A atividade muscular foi quantificada por meio da eletromiografia e os saltos pela biofotometria. A laserterapia (830nm, 30mW, 11J /ponto e 22 segundos) foi realizada no músculo tríceps sural a cada 3 cm² totalizando uma média de 20 pontos. Empregou-se o teste de Kolmogorov-Smirnov para análise da distribuição dos dados. RESULTADOS: Após o teste de normalidade o teste t-Student foi aplicado, considerando-se um nível de significância de 5% (p < 0,05). Não foi observada influência do laser em relação às variáveis estudadas. CONCLUSÃO: Apesar de muitos estudos demostrarem a correlação da fototerapia com a atividade muscular e fadiga, este estudo não apontou qualquer correlacão da laserterapia com a atividade e fadiga muscular.

Resumo em Inglês:

INTRODUCTION: Studies show that laser therapy can increase muscle performance and delay the process of muscle fatigue. However, few studies have reported photogrammetry as a tool to analyze muscle performance. The objective of this study was to assess the possible effects of phototherapy in relation to activity and muscle fatigue. METHODS: We performed a crossover, randomized, double-blind, controlled trial with seven healthy female volleyball players. The muscle activities were quantified through electromyography, and jumps were quantified through photogrammetry Laser therapy (830 nm, 30 mW, 11 J per point and 22 seconds) was carried out on 3 cm² triceps surae muscle for an average of 20 points. The Kolmogorov-Smirnov test was used to analyze data distribution. RESULTS: After testing for normality, the Student t test was applied, considering a significance level of 5% (p <0.05). The laser had no effect with respect to the variables studied. Interestingly, a significant difference in motor recruitment values of the lateral gastrocnemius muscle was observed during plantarflexion movement. CONCLUSION: Although many studies have shown a correlation of phototherapy with muscle activity and fatigue, this study found no correlation of laser therapy with muscle activity or fatigue.

Resumo em Português:

INTRODUÇÃO: A Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) é uma doença neurodegenerativa, caracterizada por uma progressiva e fatal perda de neurônios motores do córtex cerebral, tronco encefálico e medula espinhal, mas que mantém preservada a atividade intelectual e cognitiva do paciente. Pacientes acometidos por essa doença irão invariavelmente necessitar do auxílio de ventiladores mecânicos. MÉTODOS: Foi utilizado um conjunto de hardware e software para realizar o monitoramento dos parâmetros respiratórios dos pacientes em leitos hospitalares como forma de auxiliar à equipe de saúde. O monitoramento desses parâmetros deu-se por meio de uma webcam, que capturava os valores exibidos na tela do ventilador mecânico, e do emprego de técnicas de visão computacional e Optical Character Recognition (OCR). Neste sentido, o sistema foi testado sob três condições de luminosidade diferentes para verificar a eficácia do mesmo. RESULTADOS: O sistema apresentou uma média geral de acertos de 94.90%. Além disso, quando a interferência luminosa foi mínima, o sistema obteve uma média geral de acertos de 97,76%. CONCLUSÃO: A adoção de um sistema computacional baseado em visão computacional para auxílio da equipe de saúde no monitoramento hospitalar de pacientes com ELA mostrou-se satisfatória. No entanto, a pesquisa mostrou que a adoção de um sistema com maior imunidade à interferências luminosas externas tende a apresentar melhores resultados.

Resumo em Inglês:

INTRODUCTION: Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disease characterized by a progressive and fatal loss of motor neurons in the cerebral cortex, brainstem and spinal cord. In spite of that, the patient's intellectual and cognitive activity remains preserved. Patients affected by this disease will invariably need the help of mechanical ventilators. METHODS: A set of hardware and software was used to perform the monitoring of respiratory parameters of patients in hospital beds as a means of assisting the healthcare team. The monitoring of these parameters was performed by a webcam that captured the values displayed on the screen of the ventilator, and the employment of computer vision techniques and Optical Character Recognition (OCR). In this sense, the system was tested under three different lighting conditions to verify its effectiveness. RESULTS:The system presented an overall average of 94.90% of correct answers. Furthermore, when the luminous interference was minimum, it achieved an overall average of success of 97.76%. CONCLUSION: The adoption of a computational system based on computer vision to aid the healthcare team in hospital monitoring of patients with ALS was satisfactory. However, the research has shown that the adoption of a system with greater immunity to external light interference tends to achieve better results.