Active cutaneous warming systems to prevent intraoperative hypothermia: a systematic review / Métodos ativos de aquecimento cutâneo para a prevenção de hipotermia no período intraoperatório: revisão sistemática / Métodos activos de calentamiento cutáneo para la prevención de hipotermia en el período intraoperatorio: revisión sistemática

This study analyzed the evidence available in the literature concerning the effectiveness of different active cutaneous warming systems to prevent intraoperative hypothermia. This is a systematic review with primary studies found in the following databases: CINAHL, EMBASE, Cochrane Register of Controlled Trials and Medline. The sample comprised 23 randomized controlled trials. There is evidence in the literature indicating that the circulating water garment system is the most effective in maintaining patient body temperature. These results can support nurses in the decision-making process concerning the implementation of effective measures to maintain normothermia, though the decision of health services concerning which system to choose should also take into account its cost-benefit status given the cost related to the acquisition of such systems.

O estudo teve como objetivo analisar as evidências disponíveis na literatura sobre a efetividade dos diferentes métodos ativos de aquecimento cutâneo, para a prevenção de hipotermia no período intraoperatório. Para tal, a revisão sistemática foi empregada como método de revisão. A busca por estudos primários foi realizada nas bases de dados CINAHL, EMBASE, Cochrane Register of Controlled Trials e MEDLINE. A amostra da revisão foi composta por 23 ensaios clínicos randomizados controlados. Na literatura, há evidências que indicam que o sistema de circulação de água aquecida é o método mais efetivo à manutenção da temperatura corporal. Os resultados evidenciados podem subsidiar a tomada de decisão do enfermeiro na implementação de medidas efetivas para a manutenção da temperatura corporal. Recomenda-se, entretanto, que a escolha do sistema em cada serviço de saúde seja também baseada na análise custo/benefício, devido aos custos relativos à aquisição dos sistemas investigados.

La finalidad del estudio fue analizar las evidencias disponibles en la literatura acerca de la efectividad de los diferentes métodos activos de calentamiento cutáneo para la prevención de hipotermia en el período intraoperatorio. Para esto, la revisión sistemática fue usada como método de revisión. La búsqueda de los estudios primarios fue efectuada en las bases de datos CINAHL, EMBASE, Cochrane Register of Controlled Trials y Medline. La muestra de la revisión abarcó 23 ensayos clínicos aleatorios controlados. La literatura ofrece evidencias que indican que el sistema de circulación de agua calentada es el método más efectivo en la manutención de la temperatura corporal. Los resultados evidenciados pueden subsidiar la toma de decisión del enfermero en la implementación de medidas efectivas para la manutención de la temperatura corporal. Sin embargo, considerando los costos de adquisición de los sistemas investigados, la elección del sistema en cada servicio de salud debería ser basada en el análisis de costo-beneficio.

Linear versus non-linear noninvasive temperature prediction in a homogeneous medium subjected to physiotherapeutic ultrasound / Comparação entre predição linear e não linear não-invasiva de temperatura num meio homogêneo sujeito a ultra-som de terapia

The lack of accurate time-spatial temperature estimators/predictors conditions the safe application of thermal therapies, such as hyperthermia. In this paper, a comparison between a linear and a non-linear class of models for non-invasive temperature prediction in a homogeneous medium, subjected to ultrasound at physiotherapeutic levels is presented. The linear models used were autoregressive with exogenous inputs (ARX) and the non-linear models were radial basis functions neural networks (RBFNN). In order to create and validate the models, an experiment was build to extract in vitro ultrasound RF-lines, as well as its correspondent temperature values. Then, features were extracted from the measured RF-lines and the models were trained and validated. For both the models, the best-fitted structures were selected using the multi-objective genetic algorithm (MOGA), given the enormous number of possible structures. The best RBFNN model presented a maximum absolute predictive error in the validation set five times less than the value presented by the best ARX model. In this work, the best RBFNN reached a maximum absolute error of 0.42 ºC, which is bellow the value pointed as a borderline between an appropriate and an undesired temperature estimator, which is 0.5 ºC. The average error was one order of magnitude less in the RBFNN case, and a less biased estimation was met. In addition, the best RBFNN needed less environmental information(inputs), given the capacity to non-linearly relate the information. The results obtained are encouraging, considering that coherent results should be obtained in a time-spatial modelling schema using RBFNN models.

A falta de estimadores de temperatura espaço-temporais que sejam precisos impede a aplicação segura das terapias térmicas, como por exemplo a hipertermia. Neste artigo é apresentada uma comparação entre uma classe de modelos lineares e uma classe de modelos não lineares, na predição não invasiva de temperatura num meio homogêneo, quando o mesmo é aquecido por ultra-som em níveis usados em fisioterapia. Os modelos lineares considerados foram do tipo auto-regressivo com entradas exógenas (ARX); a nível não-linear foram considerados redes neuronais RBF (RBFNN). Para treinar e validar os modelos foram recolhidas os ecos provenientes do meio, bem como os correspondentes valores de temperatura. Após a colheita de informação, foram extraídas características dos ecos medidos e posteriormente os modelos foram treinados e validados. Para ambas as classes de modelos, as melhores estruturas foram seleccionadas usando um algoritmo genético multi-objectivo (MOGA), devido ao número elevado de estruturas possíveis. O melhor modelo RBFNN apresentou um erro máximo absoluto cinco vezes inferior ao erro máximo absoluto apresentado pelo melhor modelo ARX. Neste trabalho, o melhor modelo RBFNN apresentou um erro máximo absolutode 0,42 ºC, valor este que é inferior ao limite (0,5 ºC) apresentado como sendo a fronteira entre um estimador desejado e um estimador indesejado. O erro médio cometido pelo melhor modelo neuronal é uma ordem de grandeza inferior ao erro médio apresentado pelo melhor modelo linear, obtendo-se deste modo uma estimação menos enviesada no caso das redes neuronais, com menos informação do ambiente (menos entradas) devido ao processamento não-linear dos dados de entrada. Os resultados obtidos são encorajadores, apontando no sentido de se obter bons resultados numa estimação espaço-temporal.

Modelagem computacional da biotransferência de calor no tratamento por hipertermia em tumores de duodeno através do método dos volumes finitos em malhas não estruturadas / Computational modeling of the bioheat transfer during the hypertermic treatment of duodenum tumors using an unstructured mesh finite volume method

Tumores de duodeno não-operáveis podem ser irradiados com fontes de laser por via endoscópica. Sua função é causar uma elevação de temperatura local a fim de destruir as células cancerígenas, sem, no entanto, causar dano térmico à região sadia circunvizinha. A exatidão do cálculo das temperaturas está ligada à utilização de métodos numéricos adequados. O presente trabalho apresenta a análise térmica de um procedimento terapêutico, onde um tumor de duodeno de 2 cm de diâmetro é aquecido por uma sonda de laser Nd:YAG, através da utilização do método dos volumes finitos (MVF) para solucionar a equação da biotransferência de calor em malhas bidimensionais triangulares não-estruturadas. É feita uma descrição detalhada do modelo físico-matemático pertinente e da função dano térmico. São apresentadas as propriedades termofísicas dos tecidos envolvidos, bem como a escolha dafonte de laser mais adequada à utilização no procedimento a ser simulado. Em seguida é descrita brevemente a formulação do método dos volumes finitos com estrutura de dados por arestas e apresentados os resultados obtidos da análise térmica dos tecidos.

Tumors that cannot be surgically removed could be irradiated using laser sources through endoscopic procedures. The idea is to increase the local temperature to kill the cancer cells without a thermal damage on the healthy tissues in the neighborhood. The accuracy of the estimated temperatures is directly related to the proper choice ofthe adopted numerical methods. In this work a computational tool using the finite volume method was developed, in order to obtain the approximate equations of the bioheat transfer equation using bidimensional unstructured triangular meshes. The analyzed problem consists of a duodenum tumor with 2 cm of diameter that is heated using a Nd:YAG laser probe. The following items will be described: the appropriate physical-mathematical model; the damage function; the thermo-physical properties of the tissues involved; as well as the choice of the best laser source to be used in the procedure to be simulated. Next, the edge based finite volume formulation is described and the results obtained from the tissue thermal analysis are presented.

The Induction of Hyperthermia in Rabbit Liver by means of Duplex Stainless Steel Thermoseeds

OBJECTIVE: To determine the heating characteristics of needle-shaped duplex stainless steel thermoseeds, and to evaluate their effectiveness in the induction of hyperthermia in rabbit liver. MATERIALS AND METHODS: Thermoseeds of the two different shapes, L-shaped for single doses of hyperthermia and I-shaped for in-vitro study and repeated hyperthermic induction, were prepared. For the in-vitro study, an I-shaped thermoseed 0.23 mm in diameter and 25 mm long was placed inside a plastic tube filled with water. Heat was applied for 30 minutes within an induction magnetic field, and during this time changes in temperature were recorded using three thermocouples. For the in-vivo study, fifteen New Zealand white rabbits were divided into five equal groups. An I-shaped or L-shaped thermoseed was inserted in each rabbit's liver, and then placed within the center of the magnetic induction coil during a 30-minute period of hyperthermia. The rabbits in the first group were sacrificed immediately after hyperthermia was induced once, while those in the other groups were sacrificed at 1, 3, and 7 days, respectively, also after one induction. The remaining three rabbits were sacrificed 4 days after three consecutive daily treatment sessions. The resected segments of liver were subsequently evaluated histopathologically for the extent of coagulation necrosis caused by heating of the thermoseed. RESULTS: The in-vitro study demonstrated that the temperature in the thermoseed, which was 25.9 degree C before heating and 54.8 degree C after heating, rose rapidly at first but progressively less rapidly as time elapsed. Light microscopic examination of the rabbits' livers revealed coagulation necrosis and infiltration by inflammatory cells around the insertion site of the thermoseed. The maximum diameter of coagulation necrosis was 2.81+/-1.68 mm, and this occurred in the rabbits that were sacrificed 7 days after heat induction. CONCLUSION: Needle-shaped duplex stainless steel thermoseeds show temperature-dependent-type heating characteristics, and in rabbit liver, induced coagulation necrosis of surrounding tissues after heat is applied for 30 minutes. These thermoseeds may thus be useful for the induction of interstitial hyperthermia.