Fractal evaluation in retinographies of individuals with different grades of diabetic retinopathy / Avaliação fractal de retinografias de indivíduos com diferentes graus de retinopatia diabética

ABSTRACT Purpose To evaluate the retinal blood vascular network of the retinographies of patients with different grades of diabetic retinopathy. Methods Ninety Retinographies (MESSIDOR database) were used, with different grades of diabetic retinopathy divided into 4 groups: no retinopathy (n=23), grade one (n=20), grade two (n=20) and grade three (n=27) diabetic retinopathy. The grades of diabetic retinopathy were classified according to the number of microaneurysms, number of hemorrhages and the presence of neovascularization. The images were skeletonized and quantified by fractal methods: dimension of box-counting (Dbc) and information (Dinf). Results The means of Dbc values of groups were around 1.25, without statistically significant difference in the dimension values between groups for whole retina. There was also no statistical difference in Dinf values between groups, whose means ranged between 1.294 ± 0.013 (group of grade 1) and 1.3 ± 0.017 (group of grade 3). The retinographies were divided into regions of equal areas. The fractal values of some retinal regions showed statistical differences, but these differences were not enough to show the sensitivity of fractal methods in identifying diabetic retinopathy. Conclusion The fractal methods were not able to identify the different grades of diabetic retinopathy in retinographies.

RESUMO Objetivo Avaliar a rede vascular sanguínea da retina a partir de retinografias de pacientes com diferentes graus de retinopatia diabética. Métodos Foram utilizadas 90 retinografias (banco de dados MESSIDOR), com diferentes graus de retinopatia diabética divididas em quatro grupos: sem retinopatia (n=23), retinopatia diabética de grau um (n=20), grau dois (n=20) e grau três (n=27). Os graus de retinopatia foram classificados conforme o número de microaneurismas, número de hemorragias e presença de neovascularização. As imagens foram esqueletizadas e quantificadas pelos métodos fractais: dimensão da contagem de caixas e informação. Resultados As médias dos valores das dimensões de contagem de caixas para todos os grupos foram próximas a 1,25, sem diferença estatisticamente significativa nos valores das dimensões entre os grupos para retina inteira. Também não houve diferença estatística nos valores da dimensão de informação entre os grupos, cujas médias variaram entre 1,294 ± 0,013 (grupo do grau 1) e 1,3 ± 0,017 (grupo do grau 3). As imagens retinianas foram divididas em regiões de áreas iguais. Os valores fractais de algumas regiões retinais mostraram diferenças estatísticas, mas estas não foram suficientes para mostrar a sensibilidade dos métodos fractais na identificação da retinopatia diabética. Conclusão Os métodos fractais não foram capazes de identificar os diferentes graus de retinopatia diabética em retinografias.

Fractal features of soil texture and physical attributes in indian dark earth under different uses in Western Amazon / Características fractais da textura e atributos físicos do solo em áreas com terra preta de índio sob diferentes usos na Amazônia Ocidental

Studying particle size distribution is important to understand soil structure and formation processes. This research aimed to assess the fractal dimension of soil texture in Indian Dark Earth (IDE) areas in southern Amazonas state under different land uses, as follows: two areas in the municipality of Apuí, one growing cocoa and the other coffee; a grassland area in the municipality of Manicoré; and a forest area in the municipality of Novo Aripuanã. A sampling grid containing 88 collection points (intersecting points on the grid) was established in each area, measuring 80 x 42 m for the cocoa and coffee-growing sites, and 80 x 56 m and 60 x 42 m for the grassland and forest areas, respectively. Soil samples were collected in soil core and as clumps at a depth of 0.0-0.20m to determine the structural physical properties and texture of the soil. The following physical attributes were assessed: texture (PSD), bulk density (BD), macroporosity (Macro), microporosity (Micro), total porosity (TP) and aggregate stability (GMD and WMD). The fractal dimension (D) of the soil texture was determined, followed by analysis of variance and comparison of the means using Tukey's test (p≤0.05). Pearson's correlation was applied to assess the correlation between variables. There was a significant difference between the IDEs studied, with a higher D value in the cocoa-growing area in relation to the other sites. Additionally, the larger the clay fraction, the higher the D value. Fractal dimension (D) showed a positive correlation with sand, clay, BD, Macro, GMD and WMD, and a negative correlation with silt, micro, TP. Based on the D values obtained, the ADE cultivated with cocoa showed superior quality in relation to the other areas studied.KEYWORDS: Fractal dimension. Soil physics. Soil use. INTRODUCTION Applications of fractal geometry in soil science have shown that soil exhibits fractal characteristics, being a porous medium having different particle compositions, with irregular shape and self-similar structure (TYLER; WHEATCRAFT, 1989; KRAVCHENKO; ZHANG, 1998). Fractal geometry, proposed and established by Mandelbrot (1982), is a method for describing systems with non-characteristic scales and self-similarity. In recent years, this theory has been used to quantitatively describe the particle size distribution of soil, attracting the interest of pedologists worldwide (DENG et al., 2017). Particle size distribution is one of the most important physical characteristics of soil because of its significant influence on water flow and soil erosion (XU; LI; LI, 2013). In this respect, broad and precise knowledge of particle size distribution is vital to understanding soil structures and formation, since it is closely related to soil erosion, organic matter content and moisture content (DU et al., 2017). Deng et al. (2017) studied the fractal features of soil particle size distribution and found an association between fractal dimensions and the physical and chemical properties of the soil analyzed, indicating that the lower the fractal dimension, the worse the soil physical and chemical properties. Recently, the fractal method was applied to estimate soil structure and proved to be an efficient tool in analyzing soil Received: 01/04/2019 Accepted: 30/01/2020

Estudar a distribuição do tamanho das partículas é importante para entender a estrutura do solo e os processos de formação. Esta pesquisa teve como objetivo avaliar a dimensão fractal da textura do solo em áreas de Terra Preta de Índio (TPI) no sul do Estado do Amazonas sob diferentes usos da terra: duas áreas no município de Apuí, uma com cultivo de cacau e outra de café; uma área de pastagem no município de Manicoré; e uma área florestal no município de Novo Aripuanã. Uma malha de amostragem contendo 88 pontos de coleta (pontos de interseção na grade) foi estabelecida em cada área, medindo 80 x 42 m para as áreas de cacau e café, e 80 x 56 m e 60 x 42 m para as áreas de pastagem e floresta, respectivamente. Amostras de solo foram coletadas em torrões a uma profundidade de 0,0-0,20 m para determinar as propriedades físicas estruturais e a textura do solo. Os seguintes atributos físicos foram avaliados: textura, densidade do solo (DS), macroporosidade (Macro), microporosidade (Micro), porosidade total (PT) e estabilidade de agregados (DMG e DMP). Determinou-se a dimensão fractal da textura do solo (D), seguida da análise de variância e comparação das médias pelo teste de Tukey (p≤0,05). A correlação de Pearson foi aplicada para avaliar a correlação entre as variáveis. Houve uma diferença significativa entre as TPIs estudadas, com um maior valor D na área de cultivo de cacau em relação aos outros locais. Além disso, quanto maior a fração argila, maior o valor de D. A dimensão fractal (D) apresentou correlação positiva com areia, argila, DS, Macro, DMG e DMP, e correlação negativa com silte, micro, PT. Com base nos valores de D obtidos, as TPIs cultivadas com cacau apresentaram qualidade superior em relação às demais áreas estudadas.PALAVRAS-CHAVES: Dimensão Fractal. Física do solo. Uso do solo. REFERENCES ALVARENGA, R. C.; FERNANDES, B.; SILVA, T. C. A.; RESENDE, M. Estabilidade de agregados de um Latossolo Roxo sob diferentes métodos de preparo do solo e de manejo da palha do milho. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v. 10, n. 2, p. 273-277, 1986.

Ley de Zipf/Mandelbrot y teoría de la probabilidad aplicadas a la caracterización de reacciones adversas a medicamentos en adultos mayores

Introducción. La ley de Zipf/Mandelbrot establece una auto-organización fractal de fenómenos como el lenguaje, el repertorio inmune B y T, la dinámica cardiaca fetal, entre otros. La teoría de la probabilidad ha permitido desarrollar predicciones en distintos campos de la medicina. Objetivo. Realizar una aplicación de la ley de Zipf/Mandelbrot y la teoría de probabilidad a la caracterización de reacciones adversas a medicamentos en pacientes adultos mayores. Materiales y métodos. Las tasas de incidencias de reacciones adversas a medicamentos (RAM) y problemas relacionados con medicamentos (PRM) en adultos mayores de 44 años en Bogotá, Colombia, de enero a diciembre de 2012 fueron analizadas mediante la ley Zipf-Mandelbrot, agrupando las edades por rangos cada 5 años. Adicionalmente, se evaluó la probabilidad del número de reportes de los 10 grupos farmacológicos que generan mayor número de RAM y PRM. Resultados. Las tasas de incidencia de RAM y PRM presentan un comportamiento fractal estadístico con dimensión fractal de 0,983 y un R2 de 0,8618. La probabilidad de los grupos farmacológicos varió entre 0,0383 para los anticonvulsivos e hipolipemiantes y 0,2743 para antibacterianos. Las probabilidades de los grupos farmacológicos evidencian diferencias de 10 en órdenes de magnitud respecto a la máxima probabilidad. Conclusión. La tasa de incidencia de RAM y PRM es caracterizada mediante la ley de Zipf/Mandelbrot; se encontró un comportamiento no equiprobable de la distribución de reportes por grupos farmacológicos, que podría evidenciar tendencias útiles en la vigilancia farmacológica.

Introduction. Zipf/Mandelbrot Law establishes a fractal auto-organization of phenomena such as language, the B and T immune repertoire and the fetal cardiac behavior, among other possible applications. Objective. The application of the probability theory has allowed the prediction of the cardiac behavior, epidemics and the union of peptides in molecular biology. Materials and methods. The adverse reactions rate to medications (ARM) and problems related to medications (PRM) in adults above 44 years of age in Bogotá, Colombia, from January to December, 2012, were analyzed by means of the Zipf- Mandelbrot law, separating the ages by ratios every 5 years. Additionally, the probability of the number of reports of the 19 pharmacological groups with higher ARM and PRM were assessed. Results. The ARM and PRM rates have a fractal statistic behavior with fractal dimension of 0,983 and a R2 of 0,8618. The probability of the pharmacological groups varied between 0,0383 for anticonvulsants and lipid-lowering medications and 0,2743 for anti-bacterial ones. The probabilities of the pharmacological groups show differences of 10 in magnitude orders in regard to the maximum probability. Conclusion. The incidence rate of RAM and PRM is characterized by Zipf/Mandelbrot law; It was found a not equiprobable behavior of the distribution of reports by pharmacological groups, which could show useful trends in pharmacological surveillance.

Introdução. A lei de Zipf/Mandelbrot estabelece uma auto-organização fractal de fenômenos como a linguagem, o repertório imune B e T, a dinâmica cardíaca fetal, entre outras aplicações. Objetivo. Aplicar a teoria da probabilidade há permitido desenvolver predições na dinâmica cardíaca, epidemias, e união de peptídeo em biologia molecular. Materiais e métodos. As taxas de incidências de reações adversas a medicamentos (RAM) e problemas relacionados com medicamentos (PRM) em adultos maiores de 44 anos em Bogotá, Colômbia, de Janeiro a dezembro de 2012 foram analisadas mediante a lei Zipf-Mandelbrot, agrupando as idades por faixa de cada 5 anos. Adicionalmente se avaliou a probabilidade do número de relatórios dos 10 grupos farmacológicos que geram maior número de RAM e PRM. Resultados. As taxas de incidência de RAM e PRM apresentam um comportamento fractal estatístico com dimensão fractal de 0,983 e um R2 de 0,8618. A probabilidade dos grupos farmacológicos variou entre 0,0383 para os anti-convulsivos e hipolipemiantes, e 0,2743 para antibacterianos. As probabilidades dos grupos farmacológicos evidenciam diferencias de 10 em ordens de magnitude com respeito à máxima probabilidade. Conclusão. A taxa de incidência de RAM e PRM avaliada em diferentes grupos de idade é caracterizada por um comportamento a escala de acordo com a lei de Zipf/Mandelbrot; se encontrou um comportamento não equiprovável da distribuição de relatórios por grupos farmacológicos. Este comportamento poderia evidenciar tendências úteis na vigilância farmacológica.

Chaotic analysis of heart rate dynamics after an exercise with flexible pole / Análise caótica da dinâmica da frequência cardíaca após exercício com barra flexível

INTRODUCTION: Exercises with a flexible pole have been applied in clinical practice for upper limb rehabilitation. Nevertheless, its acute effects on cardiac autonomic regulation are unclear. OBJECTIVE: To evaluate the acute effects of exercise with flexible pole on complex behavior of heart rate variability (HRV). METHOD: We investigated 32 healthy female volunteers aged between 18 and 25 years who performed a session of exercise with a flexible pole. HRV was analyzed 10 minutes before and 10 minutes immediately after the exercise. RESULTS: Exercises with a flexible pole did not significantly change time and frequency domain indices of HRV. Non-linear analysis of HRV through the Higuchi Fractal Dimension was not significantly changed during recovery from exercise compared to the control reading at rest. CONCLUSION: Exercises with the flexible pole were unable to acutely change chaotic behavior of heart rate dynamics. This is advantageous for assessments of levels of rehabilitative treatment required in such patients; and their susceptibility to dynamical diseases.

INTRODUÇÃO: Exercícios com uma barra flexível têm sido usados na prática clínica para a reabilitação do membro superior. No entanto, os seus efeitos agudos sobre a regulação autonômica cardíaca não estão bem esclarecidas. OBJETIVO: Avaliar os efeitos agudos do exercício com barra flexível sobre o comportamento complexo da variabilidade da frequência cardíaca (VFC). MÉTODO: Foram investigadas 32 voluntárias saudáveis com idades entre 18 e 25 anos que realizaram uma sessão de exercício com barra flexível. A VFC foi analisada 10 minutos antes e 10 minutos imediatamente depois do exercício. RESULTADOS: Os exercícios com a barra flexível não alteraram significativamente os domínios de tempo e frequência de VFC. Análise não-linear da VFC através da Dimensão Fractal Higuchi mostra que a mesma não foi significativamente alterada durante a recuperação do exercício em relação ao controle pré-exercício. CONCLUSÃO: O exercício com a barra flexível não alterou profundamente o comportamento caótico da dinâmica da frequência cardíaca. Isto é vantajoso para a avaliação de níveis de tratamento de reabilitação necessário em tais pacientes; e sua suscetibilidade a doenças dinâmicas.

Higuchi fractal dimension applied to RR intervals in children with Attention Deficit Hyperactivity Disorder

BACKGROUND: Attention deficit hyperactivity disorder (ADHD) is categorized by a lowered attention span, recklessness, and hyperactivity. Autonomic nervous system inequality has previously been studied using the same data by chaotic global techniques. We aim to compare the autonomic function of children with ADHD and controls by analyzing heart rate variability (HRV) METHODS: 28 children with ADHD (22 boys, mean age 10.0 years ± 1.9 years) and 28 controls (15 boys, mean age 9.9 years ± 1.8 years) rested in supine position with spontaneous breathing for 20 minutes. Heart rate was recorded beat by beat. HRV analysis was performed by Higuchi Fractal Dimension technique. RESULTS: ADHD promoted an increase in the Higuchi Fractal Dimension. The optimum value of Kmax was 10. CONCLUSION: ADHD significantly altered cardiac autonomic modulation as measured by the Higuchi fractal dimension of HRV. It can therefore be stated that ADHD has increased the complexity of the HRV signal through cardiac autonomic modulation.

INTRODUÇÃO: O transtorno de deficit de atenção e hiperatividade (TDAH) é caracterizado por um período reduzido de atenção, impulsividade e hiperatividade. O desequilíbrio na função do sistema nervoso autônomo (SNA) tem sido previamente estudado utilizando-se técnicas globais da teoria do caos. OBJETIVO: comparar a função autonômica de crianças com TDAH e controles por meio da análise da variabilidade da frequência cardíaca (VFC) MÉTODO: 28 crianças com TDAH (22 meninos, com média de idade de 10,0 anos ± 1,9 anos) e 28 controles (15 meninos, com média de idade de 9,9 anos ± 1,8 anos) permaneceram em decúbito dorsal, com respiração espontânea por 20 minutos. A frequência cardíaca foi registrada batimento a batimento e a análise da VFC foi realizada pela técnica de Dimensão Fractal Higuchi. RESULTADOS: TDAH promoveu um aumento na Dimensão Fractal Higuchi. O valor ideal de Kmax foi 10. CONCLUSÃO: O TDAH alterou significantemente a modulação autonômica cardíaca, como demonstrado pela Dimensão Fractal Higuchi da VFC. Assim, pode-se afirmar que crianças com TDAH apresentaram aumento das respostas caóticas neste tipo de análise da modulação autonômica cardíaca.

Crescimento vascular em membrana do saco vitelínico e desenvolvimento embrionário de codornas japonesas (Coturnix japonica) expostas a campo magnético de baixa frequência / Vascular growth in yolk sac membrane and embryonic development of Japanese quail (Coturnix japonica) exposed to low frequency magnetic field

O objetivo deste trabalho foi observar a influência do campo magnético (CM) de baixa frequência na membrana do saco vitelínico (MSV) e no desenvolvimento do embrião de codornas japonesas (Coturnix japonica) em 72 horas de incubação. Ovos fertilizados foram expostos a nove horas consecutivas de CM, sendo um grupo a partir das 48 horas e o outro a partir das 63 horas de incubação. A quantificação da vascularização da MSV foi determinada pela obtenção da dimensão fractal por meio dos métodos de box-counting e de dimensão de informação, enquanto o peso corporal e o percentual de comprimento cefálico dos embriões foram utilizados como parâmetros de desenvolvimento embrionário. O CM não causou diferenças significativas na densidade vascular da MSV nem no desenvolvimento embrionário, quando comparados ao grupo controle...

The aim of this study was to observe the influence of the low frequency magnetic field (MF) on the yolk sac membrane (YSM) and embryonic development of Japanese quail (Coturnix japonica) in 72 hours of incubation. Fertilized eggs were exposed to 9 consecutive hours of MF, with a group from 48 hours and the second group from 63 hours of incubation. The evaluation of YSM vascularization was determined by the fractal dimensions obtained through box-counting method and information dimension, while body weight of the embryo and percentage of cephalic length were used as parameters for embryo development. The MF caused no significant differences in vessel density in the YSM, nor in the embryonic development considering the body weight and percentage cephalic length, when were compared to the control group...

Evaluación del ffecto de la impregnación de plaino sobre las características ssuperficiales y estructurales de una zeolita y / Evauation of thee platinum impregnaion effect on the surface and sstructure features of a zeolite y / Avaliação do efeito da impregnação da platina sore as características superficiiais e estruturais de uma zeolita y

El presente artículo muestra la evaluación de los cambios texturales, superficiales y estructurales en una zeolita Y empleada en la síntesis de sólidos a base de platino soportado. Las características estructurales se analizaron mediante difracción de rayos X (DRX), y las propiedades texturales y morfológicas mediante fisiadsorción de nitrógeno a 77K y microscopía electrónica de barrido (SEM). Adicionalmente, se determinó la dimensión fractal y la distribución de potenciales de adsorción para todos los sólidos. Los resultados muestran que el proceso de síntesis induce la formación de microporosidad en los sólidos, conservando la estructura de la zeolita y sin ocasionar alteraciones topográficas o energéticas importantes sobre la superficie del soporte.

The present paper shows the evaluation of texture, surface and structure changes on a zeolite Y employed in the synthesis of solids based on supported platinum. The structure features were analyzed by X-ray diffraction (XRD) whereas the texture and morphologic properties were studied from nitrogen adsorption isotherms (77K) and scanning electron microscopy (SEM). In addition, fractal dimension and adsorption potential distribution were determinedall solids. The results show that the synthesis process induces the microporosity formation, maintaining the zeolite structure and without important topographic or energetic alterations on the surface.

O presente artigo mostra a avaliação das mudanças texturais, superficiais e estruturais em uma zeolita Y empregada na síntese de sólidos na base de platina suportada. As características estruturais foram analisadas mediante difração de raios X (DRX) e as propriedades texturais e morfológicas mediante fisiadsorção de nitrogênio a 77K e microscopia eletrônico de varredura (SEM). Adicionalmente se determinou a dimensão fractal e a distribuição dos potenciais de adsorção para todos os sólidos. Os resultados mostram que o processo da síntese induz a formação da microporosidade, conservando a estrutura da zeolita sem causar alterações topográficas ou energéticas importantes sobre a superfície de suporte.