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Submitted by Julia CTC/B (julia.vieira@uerj.br) on 2021-08-19T20:38:19Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Allan Danilo de Lima - 2020 - Completo.pdf: 1253998 bytes, checksum: 04b3e1ae92ec1d84e7e86b1e59f68333 (MD5) Made available in DSpace on 2021-08-19T20:38:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Allan Danilo de Lima - 2020 - Completo.pdf: 1253998 bytes, checksum: 04b3e1ae92ec1d84e7e86b1e59f68333 (MD5) Previous issue date: 2020-11-10 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES In this work, many machine learning classifiers are developed to assist the diagnosis of respiratory changes associated to sarcoidosis, based on results from the Forced Oscillation Technique (FOT), which is a non-invasive method used to assess pulmonary mechanics. In addition to accurate results, there is a special interest in their interpretability, so several forms of Genetic Programming are used since the classification is made with intelligible expressions. Its traditional tree form, grammar-based form, and also quantum-inspired linear (QILGP) are used. To check if interpretable results are com- petitive, they are compared to performance with K-Nearest Neighbors, Support Vector Machine, AdaBoost, Random Forest, LightGBM, XGBoost, and Logistic Regressor. To bring even more interpretability, the experiments are also performed with fuzzy features. The use of a feature selection technique and a synthetic oversampling technique is also tested. Besides using QILGP directly for classification, it is also tested to use it to build features to be used by other methods. The data used to feed the classifiers come from the FOT exams in 72 individuals, from which 25 were healthy and 47 were diagnosed with sarcoidosis. Among the latter, it was verified by spirometry that 24 showed normal con- ditions and 23 showed respiratory changes. The results achieved high accuracy (AUC ≥ 0.90) in the three analyzes performed (controls vs. individuals with sarcoidosis, controls vs. individuals with sarcoidosis and altered spirometry, and controls vs. individuals with sarcoidosis and normal spirometry). Nesta dissertação são desenvolvidos diversos classificadores baseados em aprendizado de máquina para auxiliar no diagnóstico de alterações respiratórias associadas à sarcoidose, a partir de resultados provenientes da Técnica de Oscilações Forçadas (do inglês Forced Oscillation Technique, ou FOT), que é um método não invasivo utilizado para avaliação da mecânica pulmonar. Além de resultados acurados, há especial interesse na interpretabilidade dos mesmos, portanto são utilizadas diversas formas de Programação Genética, devido à classificação ser feita por meio de expressões inteligíveis. É usada a sua forma tradicional em árvores, à orientada, à gramática e, também, a linear com inspiração quântica (PGLIQ). A fim de verificar se os resultados interpretáveis são competitivos, os mesmos são comparados ao desempenho com K-Vizinhos mais Próximos, Support Vector Machine, AdaBoost, Random Forest, LightGBM, XGBoost e Regressor Logístico. Para trazer ainda mais interpretabilidade, os experimentos também são realizados com atributos “fuzzificados”. Ainda é experimentado um método de seleção de atributos e outro de aumento sintético do conjunto de dados. Quanto à PGLIQ, além de utilizá-la diretamente para a classificação, também é experimentado usá-la para construir atributos a serem utilizados por outros métodos. Os dados utilizados para alimentar os classificadores são provenientes da execução da FOT em 72 indivíduos, sendo 25 saudáveis e 47 diagnosticados com sarcoidose. Nesses últimos, foi verificado pela espirometria que 24 apresentaram condições normais e 23 mostraram alterações respiratórias. Os resultados obtidos apresentam alta acurácia (AUC ≥ 0.90) nas três análises realizadas (controle × indivíduos com sarcoidose, controle × indivíduos com sarcoidose e espirometria alterada e controle × indivíduos com sarcoidose e espirometria normal).

Introdu??o: Detectar altera??es das vias a?reas ? muito importante para o manejo e diagn?stico de crian?as asm?ticas. Para a ado??o eficiente e custo-efetivo de op??es de tratamento direcionadas ? pr?tica cl?nica di?ria, biomarcadores confi?veis e bem definidos contribuem na identifica??o de fen?tipos e endotipos de asma com maior probabilidade de resposta. Nesse cen?rio, a t?cnica de oscila??es for?adas (FOT) ? um m?todo promissor na monitoriza??o e diagn?stico de doen?as respirat?rias. Objetivo: evidenciar par?metros da t?cnica de oscila??es for?adas (FOT) que possam ser utilizados como biomarcadores para o diagn?stico e monitoramento da asma. M?todos: estudo transversal, observacional com abordagem quantitativa. A amostra foi composta por crian?as e adolescentes com asma e controles saud?veis, entre 3 e 17 anos de idade, recrutados no Hospital S?o Lucas da Pontif?cia Universidade Cat?lica do Rio Grande do Sul (PUCRS). A antropometria, hist?ria cl?nica e medidas da imped?ncia respirat?ria foram obtidas em todos os participantes. O projeto foi aprovado pelo Comit? de ?tica em Pesquisa da institui??o de ensino sob parecer n?: 3.100.553 e o consentimento informado foi obtido de todos os participantes e seus respons?veis. Resultados: Foram recrutados 101 indiv?duos (61 do sexo masculino), sendo 38 portadores de asma (grupo Asma) e 63 controles sadios (grupo Controle). Nas medidas espectrais pr? broncodilatador observou-se que todas as vari?veis apresentam diferen?as significativas (p

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:19:56Z No. of bitstreams: 2 Noemi da Paixao Pinto_p1.pdf: 5225850 bytes, checksum: 0606ba5b8bc62e64ded3eb33992f694a (MD5) Noemi da Paixao Pinto_p2.pdf: 14559970 bytes, checksum: ed6da7f5cefe10de7f40082e5fd6cfe4 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T19:19:56Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Noemi da Paixao Pinto_p1.pdf: 5225850 bytes, checksum: 0606ba5b8bc62e64ded3eb33992f694a (MD5) Noemi da Paixao Pinto_p2.pdf: 14559970 bytes, checksum: ed6da7f5cefe10de7f40082e5fd6cfe4 (MD5) Previous issue date: 2018-05-15 When the cystic fibrosis studies began, it used to lead newborns to death after their first year of life. However, due to advances in treatment of cystic fibrosis, these patients have reached adulthood. Medical exams such as sweat test and spirometry, have been used as an attempt to diagnose the disease on its first stage, but these methods have not been efficient. Therefore, a new method is being studied to evaluate the mechanical properties of the respiratory system: the Forced Oscillation Technique (FOT). To prove the efficiency of this new technique, the present work proposes the use of machine learning algorithms to help the investigation and diagnosis of respiratory changes in cystic fibrosis. The data provided by FOT were used on the following algorithms: K Nearest Neighbor (K-NN), Radial Support Vector Machine (RSVM), Adaboost (ADAB) and Random Forest (RF). With the purpose of keeping a good accuracy and increase the interpretability of the results, this data was submitted to Bayesian Network synthesized by genetic algorithm (RBGAOT). From the experiments performed, the respiratory reactance provided by the FOT was the feature selection that presented the best individual performance (AUC=0.85). On the experiment with eight features, the RBGAOT had the best performance (AUC=0.88). When the methods of cross product and feature selection were applied, the K-NN and ADAB were the algorithms with the best results (AUC=0.89). The experiments realized showed that the use of machine learning algorithms increased the accuracy on the diagnosis of respiratory changes in cystic fibrosis. The inference about the networks constructed by RBGAOT generated an increase in the interpretability of the existing relation between the variables provided by the FOT. Quando começou a ser estudada, a fibrose cística levava recém-nascidos a óbito em seu primeiro ano de vida. Entretanto, devido a avanços no tratamento, esses pacientes têm chegado até a fase adulta. Exames como teste de suor e espirometria, vêm sendo usados na tentativa de detectar a doença em sua fase inicial, porém esses métodos não têm sido eficientes. Sendo assim, um novo método vem sendo estudado para avaliar as propriedades mecânicas do sistema respiratório: a técnica de oscilações forçadas (FOT). A fim de comprovar a eficácia dessa nova técnica, este trabalho propõe o uso de algoritmos de aprendizado de máquinas para auxiliar a investigação e diagnóstico de alterações respiratórias na fibrose cística. Os dados fornecidos pela FOT foram aplicados nos algoritmos: K Nearest Neighbor (K-NN), Radial Support Vector Machine (RSVM), Adaboost (ADAB) e Random Forest (RF). Com o objetivo de manter uma boa acurácia e aumentar a interpretabilidade dos resultados obtidos, esses dados também foram submetidos a um algoritmo de Redes Bayesianas sintetizadas com algoritmo genético (RBGAOT). Dos experimentos realizados, a reatância respiratória fornecida pela FOT, foi o atributo que apresentou melhor desempenho individual (AUC=0,85). No experimento com oito atributos o algoritmo RBGAOT apresentou melhor desempenho (AUC=0,88). Com a aplicação dos métodos produto cruzado e seleção de variáveis, o K-NN e ADAB foram os algoritmos que tiveram melhores resultados (AUC=0,89). Os experimentos realizados mostraram que o uso de algoritmos de aprendizado de máquina aumentou a acurácia no diagnóstico de alterações respiratórias da fibrose cística. Já a inferência sobre as redes construídas pelo RBGAOT gerou um aumento na interpretabilidade das relações existentes entre as variáveis fornecidas pela FOT.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T20:56:58Z No. of bitstreams: 1 Cirlene de Lima Marinho Dissertacao completa.pdf: 2467044 bytes, checksum: 13699b3dc9c507a5f29d4c5ae9f72b17 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T20:56:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cirlene de Lima Marinho Dissertacao completa.pdf: 2467044 bytes, checksum: 13699b3dc9c507a5f29d4c5ae9f72b17 (MD5) Previous issue date: 2016-02-24 The sickle cell anemia (SCA) is an inherited genetic disorder that results in the conversion of a concave shape hemoglobin (Hb A) to a shaped sickle (Hb S). Consequently, impairment occurs in various organs, particularly the lungs, which are frequently affected by this disease through the acute chest syndrome (ACS). Besides being the leading cause of death and the second leading cause of hospitalization in SCA, the ACS is correlated with cognitive impairment frame in these patients, resulted of stroke, caused by vaso-occlusion of capillaries that supply the brain. To investigate lung diseases, achieving the traditional pulmonary function tests is essential, however, in these patients, their implementations can be very difficult due to the limitation in understand the exam. The forced oscillation technique (FOT) can be a useful tool in the investigation of pulmonary abnormalities in this population, since their implementation is simple, requires no effort and is indicated in patients with cognitive impairment. Although this method presents a high potential in improving the respiratory evaluations, there are no studies, in particular in patients with SCA, published in this direction. In this context, the objectives of this research were: to deepen the understanding of the pathophysiology of ACS, analyze the potential of FOT in the early diagnosis of ventilatory mechanics changes and evaluate the functional capacity profile of this population. It was a controlled cross-sectional study. The patients underwent pulmonary function test, FOT and six-minute walk test (6MWT). From the control group (CG) were included 24 healthy subjects, and from the SCA group 45 patients completed all examinations, these latter were divided into two groups: SCA with normal spirometry (SCANS; n = 21) and SCA with abnormal spirometry (SCAAS; n = 24). When compared with CG, SCANS group showed smaller spirometry values, however without statistical significance. Opposite to reactive parameters, the resistance parameters of FOT showed significant increasing in their indexes and reduction of the resistance curve slope of respiratory system (S). This parameter, in this group, was considered suitable for diagnostic prediction. In SCAAS group, the predominance of respiratory pattern was restrictive, agreeing with the increasing of all resistance parameters and significance reduction of S. The reactive parameters showed significant reduction in average reactance (Xm), dynamic compliance of respiratory system (Cdyn,rs) and increasing of resonance frequency (fr). The total impedance of respiratory system (Z4Hz) showed increasing in both groups, however significative differences was just obtained in patients of SCAAS group. For diagnostic prediction, only total resistance parameters of respiratory system (R0), resistance in 4 Hertz (R4Hz), S, Cdyn,rs and Z4Hz exhibited diagnostic accuracy. Functional capacity was reduced significantly only in the SCAAS group, evidenced by short distance walked. A anemia falciforme (AF) é uma doença genética hereditária que resulta na conversão da hemoglobina (Hb) de uma forma côncava (Hb A) para uma forma em foice (Hb S). Como consequência, ocorre comprometimento em vários órgãos, sobretudo os pulmões, que são frequentemente acometidos nesta doença através da síndrome torácica aguda (STA). Além de ser a maior causa de óbito e a segunda maior causa de internação hospitalar na AF, a STA apresenta correlação com quadro de disfunção cognitiva nesses pacientes, resultante de acidente vascular cerebral provocado pela vaso-oclusão dos capilares que irrigam o cérebro. Para investigar as doenças pulmonares, a realização dos testes tradicionais de função pulmonar é fundamental; porém, nestes pacientes, sua execução pode ser muito dificultada devido a limitação em compreender o exame. A Técnica de Oscilações Forçadas (TOF) pode ser uma ferramenta útil na investigação de anormalidades pulmonares nessa população, uma vez que sua execução é simples, não requer esforço e é indicada em pacientes com deficiência cognitiva. Embora este método apresente elevado potencial em aprimorar as avaliações respiratórias, não existem trabalhos, em particular nos pacientes com AF, publicados neste sentido. Nesse contexto, os objetivos desta pesquisa foram: aprofundar o conhecimento sobre a fisiopatologia da STA, analisar o potencial da TOF em diagnosticar precocemente as alterações de mecânica ventilatória e avaliar o perfil da capacidade funcional dessa população. Trata-se de um estudo transversal controlado. Os pacientes foram submetidos aos testes de função pulmonar, TOF e teste de caminhada de seis minutos (TC6M). No grupo controle (GC), foram incluídos 24 indivíduos saudáveis e, no grupo AF 45 pacientes completaram todos os exames, sendo esses últimos divididos em dois grupos: AF com espirometria normal (AFEN; n=21) e AF com espirometria alterada (AFEA; n=24). Quando comparado com o GC, o grupo AFEN demonstrou valores menores nos testes de função pulmonar, porém sem significância estatística. Ao contrário dos parâmetros reativos, os parâmetros resistivos da TOF demonstraram elevação significativa dos seus índices e redução da inclinação da curva de resistência do sistema respiratório (S). Este parâmetro, nesse grupo, foi considerado com potencial uso para predição diagnóstica. No grupo AFEA, a predominância do padrão respiratório foi restritiva, concordando com a elevação de todos os parâmetros de resistência e redução significativa de S. Já os reativos demonstraram redução significativa de reatância média (Xm) e complacência dinâmica do sistema respiratório (CDin,sr), além da elevação da frequência de ressonância (fr) e impedância total do sistema respiratório ( Z4Hz ). Para predição diagnóstica, apenas os parâmetros resistência total do sistema respiratório (R0), resistência em 4 Hertz (R4Hz), S, CDin,sr e Z4Hz apresentaram potencial para acurácia diagnóstica. A capacidade funcional mostrou-se reduzida significativamente apenas no grupo com espirometria alterada, evidenciada pela menor distância percorrida.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T19:42:22Z No. of bitstreams: 1 Fernando Carlos Vetromille Ribeiro Dissertacao completa.pdf: 1062962 bytes, checksum: 5e439cbde8a9e12aaa722e4c317c20d5 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T19:42:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernando Carlos Vetromille Ribeiro Dissertacao completa.pdf: 1062962 bytes, checksum: 5e439cbde8a9e12aaa722e4c317c20d5 (MD5) Previous issue date: 2015-12-02 The forced oscillation technique (FOT) was first described by DuBois et al., in 1956, but was only recognized in medical practice in the 90s of the last century. However, so far, it is not completely standardized. This technique provides additional information about the ventilatory mechanics, being complementary to the other pulmonary function tests. Results are obtained requiring minimal cooperation through spontaneous breathing lasting from a few minutes. The survey provides respiratory impedance parameters for analysis of lung function, contributing data that facilitate the realization of respiratory function tests under conditions where traditional tests are not feasible. Most models to build equations of reference values for pulmonary function tests presupposes cross-sectional studies in individuals free of respiratory symptoms of any disease and nonsmokers. Strict methodological criteria require values obtained by trained operators using appropriate techniques and equipment in accordance with international standards. Furthermore, individuals studied to establish normal values should have similar characteristics to those of the reference population where equations are employed. There are already international benchmarks on grounds of sex, age and anthropometric characteristics, proposed in several international studies. In Brazil, there are no studies to define reference values for FOT. The main objective of this study was to establish reference values for FOT, using as dependent variables, among the various parameters of respiratory impedance, resistance at the intercept (R0), resistance at 6 Hz (R6), the mean reactance between 4 and 32 Hz (Xm) and dynamic compliance of the respiratory system (Cdyn). They evaluated 288 healthy subjects without respiratory symptoms and nonsmokers who came as volunteers to Biomedical Instrumentation Laboratory in State University of the Rio de Janeiro (UERJ). All subjects also underwent spirometry in order to avoid respiratory or allergic diseases. There was a statistically significant difference from all respiratory impedance parameters analyzed between men and women. Thus, different equations were derived for both genders. A multiple linear regression model using the independent variables age, height and weight was developed. The height showed the best correlation with all parameters being stronger for resistance. Age did not show significant result for the strength parameters in both genders, and only showed influence to Xm in women. The models were best fitted equations for R0 in logarithmic values and R6 in men and exponential equations for Cdyn values in men and women. Predicted values for FOT were obtained on a sample of the population and were expressed in equation form. A técnica de oscilações forçadas (TOF) foi descrita pela primeira vez por DuBois et al., em 1956, mas só foi reconhecida na prática médica na década de 90 do século passado. No entanto, até o momento, não está completamente padronizada. Esta técnica fornece informações adicionais a respeito da mecânica ventilatória, sendo complementar aos demais testes de função pulmonar. Os resultados são obtidos requerendo mínima cooperação através da respiração espontânea com duração de poucos minutos. O exame fornece parâmetros de impedância respiratória para análise da função pulmonar, contribuindo com dados que facilitam a realização de testes funcionais respiratórios em condições onde os exames tradicionais não são factíveis. A maioria dos modelos para construção de equações de valores de referência para os testes de função pulmonar pressupõe estudos transversais em indivíduos livres de sintomas respiratórios, de quaisquer doenças e não fumantes. Critérios metodológicos rígidos requerem valores obtidos por operadores treinados utilizando técnicas e equipamentos apropriados de acordo com padrões internacionais. Além disso, os indivíduos estudados, para estabelecer valores de normalidade, devem ter as características semelhantes àquelas da população onde as equações de referência serão empregadas. Já existem valores de referência internacionais em função de sexo, idade e características antropométricas, propostos em vários estudos internacionais. No Brasil, não existem estudos para definir valores de referência para a TOF. O objetivo principal do presente estudo foi estabelecer valores de referência para a TOF, usando como variáveis dependentes, dentre os vários parâmetros de impedância respiratória, a resistência no intercepto (R0), a resistência em 6 Hz (R6), a reatância média entre 4 e 32 Hz (Xm) e complacência dinâmica do sistema respiratório (Cdin). Foram avaliados 288 indivíduos saudáveis, sem sintomas respiratórios e não fumantes que compareceram como voluntários ao Laboratório de Instrumentação Biomédica da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ). Todos os indivíduos realizaram também uma espirometria a fim de afastar doenças respiratórias ou alérgicas. Houve diferença estatisticamente significativa em relação a todos os parâmetros de impedância respiratória analisados entre homens e mulheres. Desta forma, foram derivadas equações distintas para ambos os gêneros. Foi desenvolvido um modelo de regressão linear múltipla com a utilização das variáveis independentes idade, altura e peso. A altura demonstrou a melhor correlação com todos os parâmetros, sendo mais forte para resistência. A idade não demonstrou significância nos resultados para os parâmetros de resistência em ambos os gêneros, e somente demonstrou influência para Xm em mulheres. Os modelos se ajustaram melhor em equações logarítmicas para valores de R0 e R6 em homens e em equações exponenciais para valores de Cdin em homens e mulheres. Valores previstos para a TOF foram obtidos em amostra da população brasileira e foram expressos em forma de equação.

Modelos matemáticos são utilizados como ferramentas na avaliação da mecânica respiratória para a compreensão da fisiologia e patologias do sistema respiratório. A presente pesquisa visou avaliar, através da aplicação de modelos matemáticos, a mecânica respiratória em camundongos submetidos à metacolina. Deu-se ênfase no modelo linear de compartimento único e suas variantes não lineares. Camundongos C57BL/6 (n = 8) foram traqueostomizados, ventilados mecanicamente (flexiVent, SCIREQ, Canadá) e perturbações em volume foram aplicadas para a modelagem do sistema respiratório. O protocolo experimental foi elaborado de forma a se analisar a variação dos parâmetros respiratórios durante a aplicação do agente broncoativo e também se verificou a divisão do sinal quasi-senoidal em expirações e inspirações durante a técnica de oscilação forçada (FOT) com perturbação de frequência 2,5 Hz. Com base nisso, uma rotina computacional própria foi desenvolvida para a análise dos experimentos realizados no ventilador mecânico e foram pesquisadas as vantagens e desvantagens dos modelos matemáticos aplicados. Os resultados demonstraram um aumento no desvio padrão dos parâmetros do modelo linear unicompartimental e suas variantes não lineares após a aplicação do broncoconstritor. Acredita-se que esta grande variação nos parâmetros esteja relacionada com o enrijecimento do parênquima e da heterogeneidade da ventilação pulmonar após a utilização da droga. Devido à correlação dos parâmetros do modelo com a fisiologia ocorrer somente no modelo linear, acredita-se que este ainda é o mais indicado na avaliação da mecânica respiratória e as variantes não lineares seriam indicadas como opção em casos onde o modelo linear é incapaz de realizar ajustes adequados ou para informações complementares. Mathematical models are used as tools in the assessment of respiratory mechanics for the understanding of the physiology and pathologies of the respiratory system. This study aimed to assess the respiratory mechanics by applying mathematical models in mice subjected to challenges with methacholine. Emphasis was placed on linear single-compartment model and its nonlinear variants. C57BL/6 mice (n = 8) were tracheostomized, mechanically ventilated (flexiVent, SCIREQ, Canada) and disturbances in volume were applied to the modeling of the respiratory system. The experimental protocol was developed in order to analyze the variation of respiratory parameters during the application of the bronchoactive agent. The division of quasisinusoidal signal in expirations and inspirations during the forced oscillation technique (FOT) with frequency perturbation of 2.5 Hz was also observed. Based on that, a proper computational routine was developed in order to analyze the experiments in the mechanical ventilator and the advantages and disadvantages of the applied mathematical models. The results demonstrated an increase in the standard deviation of the linear single-compartment model and its nonlinear variants parameters after the application of bronchoconstrictor. It is believed that this large variation in the parameters relates to the parenchyma stiffening and to the heterogeneity of pulmonary ventilation after the use of the drug. Due to the fact that the correlation between the model parameters and the physiology occurred only in the linear model, it is believed that this is still the most suitable model in the assessment of respiratory mechanics. Nonlinear variations of the single-compartment model would be indicated only as an option, for example, in cases where the linear model is incapable of performing appropriate fits or when additional information about the respiratory system is required.

The use of forced oscillation technique (FOT) to study the mechanical properties of the respiratory system was proposed by Dubois (1956). This technique allows studying the mechanical behavior of the respiratory system, and from models, extracting features of pulmonary mechanics that would be barely noticeable by other methods. The object of this work was to build a portable device that uses the forced oscillation technique so that tests could be performed in locations with limited space. The device of TOF2 was remodeled from an early version called TOF1. Its components are integrated by replacing the set of equipment, power, signal generator, pressure transducers and data acquisition board with a single portable system. It was also developed a processing system for the collected data. In the validation process of TOF2 the pressure transducers were calibrated, the acquisition and data processing approach were defined, a standard resistance-inertance-compliance (RIC) model was built (analogue), and compared to the known value of impedance with the measured values in TOF2. The resulting procedure is analogous to that used in characterization of electric resistances. The reproducibility of the resistance measurements with TOF2 coupled to the analogue, along with the coherence function was greater than 95%, which indicates a good reliability. We conclude that the developed device, called TOF2, includes all the instrumentation needed to perform the measurements of a conventional TOF instrument, and meets the general recommendations for the design and implementation of the measurement system. O uso da Técnica de Oscilações Forçadas (TOF) no estudo das propriedades mecânicas do sistema respiratório foi proposto por DUBOIS (1956). Essa técnica permite estudar o comportamento mecânico do sistema respiratório e, a partir de modelos, extrair características da mecânica pulmonar que seriam pouco perceptíveis por outros métodos. O objeto deste trabalho foi a construção de um aparelho portátil que utiliza a técnica de oscilações forçadas para que os exames pudessem ser realizados em locais com pouco espaço. O aparelho da TOF2 foi remodelado a partir de uma versão inicial denominada TOF1. Seus componentes foram integrados substituindo o conjunto de aparelhos, fonte, gerador de sinais, transdutores de pressão e placa de aquisição de dados por um único sistema portátil. Foi desenvolvido também um sistema de processamento dos dados coletados. No processo de validação do TOF2 foram calibrados os transdutores de pressão, definidos a aquisição e o processamento dos dados, foi construído um modelo resistência-inertância-complacência (RIC) padrão (analogue) e comparou-se o valor de impedâncias conhecidas com os valores mensurados no TOF2. Os resultados foram compatíveis aos valores obtidos na caracterização das resistências. A reprodutibilidade das medidas de resistência com o TOF2 acoplado ao analogue, juntamente com a função de coerência foi superior a 95%,o que indica uma boa confiabilidade dos dados. Conclui-se que o aparelho desenvolvido, denominado TOF2, inclui toda a instrumentação necessária para realizar as medições convencionais de um aparelho TOF, e cumpre as recomendações gerais para a elaboração e implementação do sistema de medidas.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T20:57:25Z No. of bitstreams: 1 Paula Morisco de Sa Peleteiro Dissertacao completa.pdf: 1666014 bytes, checksum: e99767923c4612b50da1fa95849ab00d (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T20:57:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paula Morisco de Sa Peleteiro Dissertacao completa.pdf: 1666014 bytes, checksum: e99767923c4612b50da1fa95849ab00d (MD5) Previous issue date: 2011-03-30 The term silicosis is the name given to the pulmonary fibrosis caused by inhalation of dust containing crystalline silica. Is a typical occupational disease, chronic, incurable, starting in the peripheral airways and that can progress independently of the end of exposure. The pulmonary function tests, although not used as a diagnostic tool for silicosis, are widely employed to follow these individuals. Recent works suggests that the Forced Oscilation Technique (FOT) may be applied in the detection of early respiratory changes in silicosis. However, few studies have been analyzing the changes on respiratory mechanics associated with silicosis through the FOT. In this context, the aims of this study were (1) to analyze changes respiratory mechanics in subjects with silicosis with different degrees of obstruction by FOT, and (2) to evaluate the potential of the FOT to detect alterations in the lung function resulting from silicosis. This is a sectional study evaluation of prevalent cases, with the evaluation unit the individual. The examinations included measurement of FOT and spirometry. Sixty-seven volunteers were analyzed: 21 healthy subjects and 46 with silicosis. Spirometry was used to classify airway obstruction in the silicosis groups. This classification resulted in three categories: normal spirometric exam (n = 12); mild obstruction (n = 22); moderate or severe obstruction (n = 12.). All subjects performed FOT exam for the analysis of resistive and reactive properties of the respiratory system. The order of the examinations was FOT, followed by spirometry. Considering the groups classified according to the spirometry, the resistive and reactive the parameters and the impedance of the respiratory system at 4Hz (|Z4Hz|), have changed significantly with the progression of obstructive. The analysis of the diagnostic power of FOT parameters R0, Rm, and Rsr4 |Z4Hz| showed to be accurate to identify the changes of respiratory mechanics in silicosis patients with mild obstructive lung disease. To the moderate and severe obstructions, all the parameters analyzed showed adequate to identify these changes. In the analysis between the control and normal exam, no parameters of the FOT showed adequate measure to use to correctly identify these subjects. The FOT parameters adequately described the pathophysiological changes associated with silicosis and presented adequate accuracy for clinical use, indicating that this technique can be helpful in the evaluation respiratory mechanics in this disease. O termo silicose refere-se ao processo de fibrose pulmonar causado pela inalação de poeira contendo sílica. É uma doença ocupacional, incurável, que se inicia nas vias aéreas distais e pode progredir independente do término da exposição. Os testes de função pulmonar, apesar de não serem utilizados como ferramenta diagnóstica para silicose, são amplamente empregados para acompanhar longitudinalmente esses indivíduos. Estudos recentes sugerem que a Técnicas de Oscilações Forçadas (FOT) pode ser aplicada para detecção de alterações pulmonares precoces em indivíduos com silicose. Contudo, existem poucos estudos descrevendo as alterações de mecância respiratória associada com a silicose através da FOT. Neste contexto, os objetivos deste estudo são: (1) analisar as alterações de mecânica respiratória de indivíduos portadores de silicose com diferentes graus de obstrução e (2) avaliar a capacidade da FOT em detectar alterações na função pulmonar decorrentes da silicose. Trata-se de um estudo transversal controlado com avaliação de casos prevalentes, tendo como unidade de avaliação o indivíduo. Os exames realizados incluíram medidas de espirometria e FOT. Foi selecionado um total de 67 indivíduos, 46 portadores de silicose e 21 sadios, caracterizando o grupo controle. Os indivíduos com diagnóstico de silicose foram divididos em três grupos classificados de acordo com o nível de obstrução sugerido pela espirometria. Essa classificação resultou em três categorias: Indivíduos normais ao exame espirométrico (NE), n= 12; com distúrbio ventilatório obstrutivo leve (DVOL), n=22; com distúrbio ventilatório obstrutivo moderado ou acentuado (DVOMA), n= 12. Todos os indivíduos realizaram exames da FOT para análise das propriedades resistivas e reativas do sistema respiratório. Posteriormente aos exames da FOT os indivíduos foram submetidos à espirometria. Considerando os grupos divididos a partir da espirometria, os parâmetros resistivos e reativos e a impedância do sistema respiratório em 4Hz (Z4Hz) se modificaram significativamente com a progressão da distúrbio obstrutivo. Na análise do poder diagnóstico da FOT os parâmetros R0, Rm, Rsr4 e |Z4Hz| mostraram-se precisos para identificar as modificações de mecânica respiratória em pacientes com silicose apresentando distúrbio ventilatório obstrutivo leve. Para distúrbio ventilatório obstrutivo moderado e acentuado todos os parâmetros analisados apresentaram habilidade para identificar essas alterações. Na análise entre o grupo controle e normal ao exame, nenhum parâmetro da FOT apresentou valor de acurácia adequado para uso clínico. Esses resultados são coerentes com as alterações fisiopatológicas relacionadas à silicose, confirmando o potencial da FOT na avaliação das modificações de mecânica respiratória em doentes com silicose.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T19:40:43Z No. of bitstreams: 2 pre-textuais+rferencias.pdf: 205240 bytes, checksum: e406749c2c57b1cf0aec9b4103a09ebf (MD5) tese parte 1 16012011.pdf: 750544 bytes, checksum: c8e75ead454405adf279536833e816eb (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T19:40:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 pre-textuais+rferencias.pdf: 205240 bytes, checksum: e406749c2c57b1cf0aec9b4103a09ebf (MD5) tese parte 1 16012011.pdf: 750544 bytes, checksum: c8e75ead454405adf279536833e816eb (MD5) Previous issue date: 2010-06-23 Cystic fibrosis (CF) is an autosomal recessive disease more common in the white population, which leads to reduction in life expectancy. Pulmonary disease is the major cause of morbidity and mortality. The relevance of this study takes on a some factors: the drastic increase in median survival in the last 60 years in CF; the pulmonary pathophysiology remains not well understood; up to now there is no reported study using forced oscillation technique (FOT) exclusively in adults with CF. Thus the aims of this study are: to analyze the changes in respiratory mechanics in adults with CF by spirometry, plethysmography and FOT; correlate the results of FOT to the spirometric and plethysmographic data and evaluate the sensitivity and specificity of FOT in these individuals. This is a descriptive cross-sectional study enrolling two groups of individuals: control (n=23) and CF (n=27). The results were expressed by mean ± standard deviation. The techniques applied to evaluate the lung function were performed as follows: FOT, spirometry and plethysmography. The following parameters were evaluated by plethysmography: total lung capacity (TLC); functional residual capacity (FRC); residual volume (RV); FRC/TLC; RV/TLC; resistance airway (Rva) and specific airway conductance (SGva). On spirometry: first second forced expiratory volume (FEV1); forced vital capacity (FVC); forced expiratory flow between 25% and 75% of FVC (FEF25% - 75%) and the relations FEV1/ FVC (%) and FEF/FVC (%). In FOT: the resistance properties of the respiratory system - R0 (resistance at the intercept); medium resistance (Rm); slope of the linear resistance (S) and reactive properties: dynamic compliance of the respiratory system (Cdyn,sr); mean reactance (Xm); resonance frequency (fr) and impedance module at 4 Hz (|Zrs4Hz|). In the spirometry parameters, obstructive respiratory disease (ORD) with reduced FVC prevailed, with marked reduction in FEF25% - 75% in CF group (p

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T19:40:36Z No. of bitstreams: 2 Ingrid Almeida Miranda-parte permitida.pdf: 213255 bytes, checksum: d096755b7ccf67b93a4f34be9813d5a4 (MD5) Dissertacao Ingrid Almeida Miranda.pdf: 716948 bytes, checksum: 6a52d25db27e51446f84d07988898198 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T19:40:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Ingrid Almeida Miranda-parte permitida.pdf: 213255 bytes, checksum: d096755b7ccf67b93a4f34be9813d5a4 (MD5) Dissertacao Ingrid Almeida Miranda.pdf: 716948 bytes, checksum: 6a52d25db27e51446f84d07988898198 (MD5) Previous issue date: 2010-04-20 The increase of our knowledge about changes in respiratory mechanics and response to bronchodilator use in asthmatic children may contribute to a better understanding of this disease. The forced oscillation technique (FOT) has high potential in this sense, since it allows a detailed assessment of respiratory mechanics in asthmatic children. Thus, the objectives of this study are: (1) increase our understanding of the changes in respiratory mechanics of asthma in children, (2) investigate the clinical potential of FOT and (3) analyze the changes in respiratory mechanics resulting from bronchodilator response in asthmatic children. The present study examined 93 children, separated in the control group (n=31) and the asthmatic group divided according to the degree of airflow obstruction determined by spirometry in normal spirometry results (n=31) and with mild airway obstruction (n=31). Using the FOT we analyzed parameters related to the resistance of the respiratory system R0 (intercept resistance), Rm (resistance average) and S (slope of the resistance). R0 and Rm increased with airflow obstruction (p0.7). These values were higher than that observed in the identification of the normal to the spirometric exam group, which may be related to the higher modifications in the group of children with mild airway obstruction. The bronchodilator response was studied by observing the differences within the same group of children, measuring the changes in each group before and after bronchodilator use. The parameters related to the resistance, R0, Rm and S showed significant improvement indicating reduced resistance in control group (p

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T19:40:40Z No. of bitstreams: 1 Caio Vinicius Villalon e Tramont - dissertacao.pdf: 1875556 bytes, checksum: 7d0b2b0e4039c4d663ef9d1955ee82fd (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T19:40:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Caio Vinicius Villalon e Tramont - dissertacao.pdf: 1875556 bytes, checksum: 7d0b2b0e4039c4d663ef9d1955ee82fd (MD5) Previous issue date: 2009-06-30 The increase in the elderly percentage in the population occurs worldwide. To know the impact of the aging process, in this context, on the respiratory system, is crucial. The unawareness of the impact of aging, with different exposure degrees to pollution and the presence of commorbities introduces difficulty in the pneumopathies diagnosis make worsen the elderly s quality of life. The Forced Oscillation Technique (FOT) has as advantages a high application potential in elderly people, detailed analysis of the respiratory mechanics, plays complementary role and alternative in the impossibility to perform the traditional exams, as well. A comparative experimental study was done with the purpose of analyze the impact of aging in the respiratory system by FOT and spirometry between groups of different ages. Age is the independent variable and the dependent variables are the oscillometric parameters continuum regime resistance (R0), central airways resistance (Rm), slope of resistance (S), resonant frequency (fr), average reactance (Xm), dynamic compliance (Cdin,sr) and the spirometry parameters (FEV1, FVC, FEV1/CVF and FEF/FVC). Interviews, clinical examination, thoracic roentgenograms, mensuration of the respiratory mechanics by FOT and of the pulmonary function by spirometry were performed. 255 individuals aged from 20 to 86 years were interviewed. From these, 175 were excluded and the 80 remaining volunteers were analyzed and divided into six groups according to age (A: 20-29 years old; B: 30-39 years old; C: 40-49 years old; D: 50-59 years old; E: 60-69 years old; F: 70 or more years old). The Shapiro-Wilkins test was used in the analysis of the normality of the biometric data in each group. Oneway ANOVA was used in the comparison between groups and the Tukey HSD test was used in the comparison between the underlying classes. The analysis of the association between two variables was done initially between the oscilometric parameters, age and height. Multiple regressions between oscilometric parameters, age and height was performed in conjunction. Confounding analysis or effect modification over height and oscilometric parameters was done. The correction by the height factor was done when its analysis presented confounding factor. There were not changes in the resistive parameters R0 and Rm with age while the decrease seen in S is slight and not significant. In the reactive parameters, it was found that Cdin,sr and Xm decrease while fr increases with the aging process. All of these changes are significant. However, the decrease in Cdin,sr is not related to the aging process but with height, which was a confounding factor. It was found that the spirometric parameters FEV1, FVC and CVF presented a significant decrease and the index FEF/CVF presented a not significant decrease. Concluding, the resistance and the dynamic compliance of the respiratory system do not change while the homogeneity of the respiratory system decreases with the aging process. O crescimento do percentual de idosos na população ocorre mundialmente tornando necessário conhecer o impacto do processo de envelhecimento, neste contexto, do sistema respiratório. O desconhecimento do impacto do envelhecimento associado a diferentes graus de exposição a poluentes e a presença de comorbidade(s) dificulta a diagnose das pneumopatias acarretando aos idosos piora da qualidade de vida. São vantagens da Técnica de Oscilações Forçadas (FOT): alto potencial de aplicação em idosos, fácil realização, análise detalhada da mecânica respiratória, desempenho de papel complementar, bem como de alternativa na impossibilidade de realização dos exames tradicionais. Foi realizado um estudo experimental comparativo que objetivou investigar o impacto do envelhecimento no sistema respiratório pela FOT e pela espirometria entre grupos de diferentes faixas etárias, sendo a idade a variável independente e as variáveis dependentes, os parâmetros oscilométricos resistência em regime contínuo (R0) e das vias aéreas centrais (Rm), inclinação da resistência (S), frequência de ressonância (fr), reatância média (Xm), complacência dinâmica (Cdin,sr) e os parâmetros espirométricos (VEF1, CVF, VEF1/CVF e FEF/CVF). Foram realizados entrevista, exame clínico, radiografia torácica, avaliação da mecânica respiratória pela FOT e da função pulmonar pela espirometria. 255 indivíduos com idades entre 20 e 86 anos foram entrevistados. Destes, 175 foram excluídos, restando os 80 voluntários analisados, que foram divididos em 6 grupos de acordo com a faixa etária (A: 20 a 29 anos; B: 30 a 39 anos; C: 40 a 49 anos; D: 50 a 59 anos; E: 60 a 69 anos; F: 70 anos ou mais). Foram utilizados os testes de Shapiro-Wilkins, na avaliação da normalidade dos dados biométricos em cada grupo, Oneway ANOVA, na comparação entre os grupos, e Tukey HSD na comparação entre as classes subjacentes. A análise da associação entre duas variáveis foi realizada inicialmente pela regressão univariada entre os parâmetros oscilométricos, a idade e a altura. A regressão múltipla entre os parâmetros oscilométricos, idade e altura foi realizada em conjunto. Foi realizada a análise de confundimento ou modificação de efeito sobre o parâmetro altura na relação entre a idade e os parâmetros oscilométricos. A correção pelo fator altura foi realizada quando sua análise apresentava fator de confundimento. Quanto aos parâmetros resistivos, não foram observadas alterações em R0 e Rm com o envelhecimento enquanto que o declínio observado em S é discreto e não-significativo. Em relação aos parâmetros reativos, verificouse que Cdin,sr e Xm diminuem enquanto que fr aumenta com o processo de envelhecimento. Todas estas alterações são significativas. Todavia, a diminuição da Cdin,sr não apresenta relação com a idade e sim com a altura, que constituiu modificação do efeito. Nos demais parâmetros oscilométricos, a altura constituiu fator de confundimento. Quanto à espirometria, observou-se declínio significativo do VEF1, do VEF1/CVF e da CVF. O índice FEF/CVF apresentou declínio nãosignificativo. Concluindo, a resistência do sistema respiratório e a complacência dinâmica não se modificam enquanto a homogeneidade do sistema respiratório diminui com o processo de envelhecimento.

Vibroacoustic disease is a pathology caused by long occupational exposure to large pressure amplitude and low frequency noise. It is a systemic disease, with evolvement of respiratory structures. The exposure workers to this noise of textile industry may favour alterations in lung function. We studied 28 women working more than ten years in cotton-mill rooms to evaluate their lung function, including Spirometry, forced oscillation technique (I.O.S.) and Diffusion capacity. These results were compared with those of 30 women of similar ages not exposed to similar noise and not presenting respiratory disease.Statistical significance (P 10 anos) com amplitude elevada e baixa frequência, susceptível de causar doença vibro-acústica (DVA). Foram realizados testes da função respiratória, incluindo espirometria, oscilometria de impulso e estudo da Capacidade de difusão alvéolo-capilar pelo CO.Os resultados foram comparados com os de outra população de igual número de mulheres, do mesmo grupo etário, consideradas normais no aspecto respiratório, com cargos administrativos, não sujeitas a agressão acústica detectável.Realizou-se um estudo estatístico dos resultados obtidos comparando as duas populações, tendo sido calculado para cada um dos parâmetros, escolhidos a partir do estudo funcional respiratório, os valores médios, o desvio-padrão e o grau de significância (pÂ