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domingo, 31 de julho de 2016

Qual anatomia é ideal para sobreviver a colisões automotivas?

Um grupo australiano composto por uma escultora, um cirurgião especialista em traumatismos por colisões e um investigador de acidentes veiculares fizeram um interessante exercício sob encomenda da Comissão de Acidentes no Transporte (TAC) do estado de Victoria, Austrália, a respeito de como haveria de ser o corpo humano selecionado pelo trânsito.

Para eles, as modificações anatômicas envolveriam uma cabeça grande resultante de um crânio espessado e tecidos absorvedores de choque que protegeriam o cérebro de danos do impacto ligado diretamente ao tórax, sem pescoço; uma caixa torácica reforçada e alguns outros detalhes menores.

A especulação é interessante para desenvolver uma consciência a respeito dos perigos do trânsito. Mas creio que não para um dos objetivos declarados do projeto, segundo o diretor-executivo da TAC, Joe Calafiore, de ser um "lembrete para desenvolver um sistema de trânsito mais seguro que vai nos proteger quando tudo der errado". Isso porque a base científica das modificações na escultura - chamada de Graham - parecem-me um tanto frágeis.

Aparentemente as modificações foram feitas em cima das estruturas mais afetadas em uma colisão de carro - cabeça e tórax - e a solução apresentada foi reforçá-las.

Mas aumentar a massa de impacto tende a não ser uma boa ideia.

Uma massa corporal maior significa uma energia cinética maior, o que implica em uma força de impacto maior - ainda que tecidos moles como o adiposo possam fornecer algum amortecimento e tecidos ósseos mais densos possam ser mais resistentes - tende a forçar mais os sistemas de segurança como cintos e air bags.

Zhu e cols. (2006) analisaram a relação entre fatalidade em colisões e o índice de massa corporal (IMC) dos motoristas. Excetuando-se as situações de velocidade muito baixas, em que uma maior massa, tem um efeito protetor, quando maior o IMC, mais mortais são os acidentes. (Fig. 1)

Figura 1. Relação entre índice de massa corporal (IMC/BMC) em motoristas homens e fatalidade em colisões automotivas. Fonte: Zhu et al. 2006.

Cabe notar que a relação IMC maior, maior fatalidade não é observado entre as mulheres (Fig. 2).

Figura 2. Efeito do IMC/BMC na fatalidade em colisões automotivas para homens (Men) e mulheres (Women). Fonte: Zhu et al. 2006.

A diferença parece se dever à diferença de distribuição de massa - nos homens, ela tende a se concentrar na região superior (Zhu et al. 2010).

Oras, aumentar a massa na região superior é exatamente o resultado da proposta da equipe que produziu Graham.

Um boi almiscarado tem, entre espessura de chifre e do crânio, cerca de 13 cm de proteção do cérebro contra o impacto gerado em suas disputas a cabeçadas contra outros machos. São animais de até 410 kg batendo-se a 60 km/h. A resistência estimada do sistema chifre+crânio é de 12.858 N (Snively & Theodor 2011). Já um motorista de uns 75 kg em uma colisão 48 km/h enfrenta uma força de 14.274 N com cinto de segurança e de 107.059 N sem cinto. O aumento de massa pela espessura cranial (e do reforço das costelas) só piora o impacto e não deve gerar a resistência necessária.

Por outro lado, um relatório técnico de 2005 do Departamento de Transporte dos EUA, levantou a mortalidade em crianças e adolescentes em colisões veiculares. Para situação de uso de cintos e cadeiras de segurança em carros de passeio, as seguintes taxas foram encontradas por faixa etária por colisão:

0-3 anos: 20,1%; 4-7 anos: 13,6%; 8-15 anos: 18,4%; 16 ou mais anos: 36.9%.

De modo geral, quanto mais jovens, maiores as chances de sobrevivência em uma colisão. A idade correlaciona-se, entre outras coisas, com o tamanho corporal.

Somando-se com a observação da mortalidade de adultos relacionada ao IMC e à distribuição da massa, o melhor para sobreviver a um acidente seria uma massa *menor*.

Um menor tamanho corporal implica também em uma menor estatura. Em termos teóricos, o papel da altura do ocupante é mais complexo - especialmente para os motoristas. De um lado, pessoas mais baixas do que a média, tendem a puxar o banco mais para a frente, ficando mais perto da barra da direção e do para-brisas: aumentando a tendência de impacto cheio com esses obstáculos. De outro, pessoas mais altas têm um menor espaço de segurança até o teto. Além disso, tendem a ter a cabeça muito acima do ponto de contato com o cinto, o que as expõe a um maior efeito chicote - em que a cabeça é rapidamente sacudida para frente e para trás em movimento de grande amplitude - o que pode causar sérias lesões na coluna cervical (risco que, teoricamente, Graham, sem pescoço, não corre).

Na literatura há alguns dados que apontam tanto para um sentido - maior risco para os mais altos - quanto para outro - maior risco para os mais baixos. Mas parece haver uma tendência a haver um maior risco para os mais altos.

Howson et al. (2012) examinaram a relação a sobrevivência em capotagem e a altura do motorista. Motoristas com mais de 72 polegadas de altura (1,83m) apresentou uma maior taxa de fatalidade - provavelmente pelo menor espaço entre o topo da cabeça e o teto do veículo aumentando a probabilidade de impacto sobre a cabeça.

Chong et al. (2007) analisaram vários atributos dos ocupantes e incidência de fraturas nas extremidades inferiores e obtiveram uma taxa aumentada de fraturas no joelho, fêmur ou bacia (KTH) para pessoas com 1,70m ou mais. Fraturas KTH, tíbia ou fíbula (LL) e pé e calcanhar (FA) aumentam também com o peso.

Por outro lado, Welsh et al. (2003), em um relatório para o Departamento de Transporte do Reino Unido, encontraram um *maior* risco de ferimentos moderados (AIS 2+) entre motoristas com até 1,60m de altura.

Pode ser que haja e que eu não tenha encontrado, mas um estudo interessante seria ver a taxa de sobrevivência/fatalidade de motoristas anões em acidentes. Sendo tudo o mais igual, capaz deles terem uma perspectiva melhor do que pessoas de altura normal.

domingo, 24 de julho de 2016

Contra o método: uma pedra no meio do caminho*

Método vem do grego methodos 'perseguição, busca, sistema' (meta 'além, após' e hodos 'via, caminho'). É uma das principais seções de um artigo científico típico, onde é descrito idealmente todos os passos seguidos para se obter os dados reportados - e que, supostamente, se outras pessoas reproduzirem, deverão obter os mesmos resultados. O método é um dos pilares da ciência, na medida em que serve de garantia da reprodutibilidade dos dados e, portanto, da correção e honestidade destes.

Em função disso, exige-se a máxima transparência em relação à descrição do método. Porém, alguns casos têm vindo à tona de graves falhas na metodologia empregada que passaram despercebidas e, agora, afetam seriamente a credibilidade de milhares e milhares de artigos e lança sombra sobre suas respectivas áreas.

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'O que faremos amanhã à noite, Cérebro?' 'O mesmo que fazemos todas as noites, Pinky; tentar consertar o método.'
Apesar do imageamento por ressonância magnética funcional (fMRI) - em que se busca detectar regiões do cérebro em que há uma alteração no sinal de ressonância magnética dos núcleos de hidrogênio aumento do consumo de açúcares radiomarcados durante a realizações de determinadas tarefas**** - já ter um quarto de século com intenso uso em pesquisa e diagnóstico, o principal algoritmo estatístico de detecção de padrões usado nessa técnica nunca foi devidamente validado com testes comparativos com dados reais.

Eklund e cols. (2012) resolveram, então, colocar isso à prova e obtiveram um resultado muito ruim: até 70% (a depender dos ajustes utilizados nos programas) de falsos positivos foram obtidos na análise de 1.484 dados de repouso disponíveis publicamente em um bando de dados com o uso do pacote SPM - contra a taxa esperada de falsos positivos de 5% O mesmo grupo em.Eklund, Nichols e Knutsson (2016)** expandiu a análise incluindo os principais softwares utilizados nesse tipo de análise (além do SPM, também o FSL, o AFNI e o método de permutação não-paramétrica) e também foram obtidos taxa de falsos positivos muito acima do esperado. O problema provavelmente deve-se ao fato de os dados reais não seguirem uma distribuição teórica (gaussiana) como suposto nas análises estatísticas implementada nos softwares.

O achado deve afetar cerca de 40.000 artigos que utilizam a técnica de fMRI.

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Corretor celular
Em uma revisão, Hugues e cols. (2007), estimaram que 18% a 36% das linhagens celulares utilizadas em pesquisa estavam contaminadas ou eram objeto de erro de identificação.

Em 2012, foi formado o Comitê Internacional de Autenticação de Linhagens Celulares (ICLAC) para avaliar o perfil das linhagens celulares utilizadas em pesquisa. Mais de 400 linhagens estão catalogadas como contaminadas ou erroneamente identificadas.

Christopher Korch, um dos principais pesquisadores da área, estima que apenas com duas linhagens: HEp-2 e INT 407 (contaminadas há muito tempo e atualmente constituídas essencialmente por células HeLa), 7.125 artigos estão comprometidos.

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*Obs: Apenas um trocadilho com título da principal obra do filósofo Paul Feyrabend. Não é nenhum abono a ela - não que minha recomendação ou restrição conte alguma coisa. (Claro, também uma referência ao conhecido a abusado verso do poeta Carlos Drummond de Andrade.)
**via Rafael Garcia fb
***ht Stevens Rehen fb
****O leitor Ricardo, a quem agradeço, alertou nos comentários que a explicação original estava errada - ela se referia à técnica de PET scan.

quarta-feira, 13 de julho de 2016

Carros com faróis acesos durante o dia: o que a ciência tem a dizer?

No dia 23 de maio deste ano, foi sancionada a lei federal 13.290/2016 que modifica o Código de Trânsito Brasileiro, tornando obrigatório por veículos automotores o uso de luz baixa nas rodovias durante o dia.

Apesar de reclamações, a medida tem razão de ser. O efeito do uso do farol para aumentar a visibilidade dos veículos - e com isso diminuir colisões e atropelamentos - é estudado mais sistematicamente desde pelo menos a década de 1980. Os resultados indicam que a medida reduz os acidentes em algo como 3% a 7%.

Um relatório de 1997 para a Comissão de Transporte da Comunidade Européia concluiu:
"DRL as a road safety measure is often difficult to understand for the road user because he or she `knows' that with sufficient attention every road user can be seen in daylight. Nevertheless, the research reviewed shows that visual perception in daytime traffic is far from perfect and it is worse in conditions of low ambient illumination. In a striking example 8% of cars in an open field in broad daylight were not visible from relevant distances without the use of DRL. On shady roads or those with backgrounds which mask objects in the foreground the visibility and contrast of cars in popular colours is greatly reduced.
[...]
The psychological research reviewed shows that DRL does not only improve the visibility of motor vehicles in daytime, but also influences the timely peripheral perception of vehicles making conflicting movements. Moreover, cars with DRL are better identified as cars and their distances are estimated more safely compared to cars without DRL."
["O farol de rodagem diurna - daytime running lamp -, como medida de segurança rodoviária, frequentemente é difícil de ser compreendida pelos usuários de estradas porque ele ou ela 'sabe' que com atenção suficiente todo usuário de estradas podem ver sob a luz do dia. No entanto, a pesquisa revisada mostra que a percepção visual no tráfego diurno é longe de perfeita e piora em condições de baixa iluminação ambiente. Em um exemplo de destaque, 8% dos carros em um campo aberto em plena luz do dia não eram visíveis de distâncias relevantes sem o uso de DRL. Em estradas sombreadas ou em fundos que mascaram objetos à frente a visibilidade e o contaste dos carros em cores populares é grandemente reduzida.
[...]
A pesquisa psicológica revisada mostra que o DRL não apenas melhora a visibilidade dos veículos automotivos durante o dia, como também influencia a percepção periférica a tempo dos veículos em movimentos conflitantes. E mais, carros com DRL são mais bem identificados como carros e suas distâncias são estimadas com mais segurança em comparação a carros sem DRL."]

Somente nas rodovias federais brasileiras, em 2014, foram 8.227 mortes, das quais, 4.787 resultantes de colisão, e 26 mil feridos graves em acidentes, 13.511 em colisões. Em 2011, 62% dos acidentes nas rodovias deram-se entre as 6h e as 18h. Então, nas rodovias federais, algo entre 90 e 200 mortes e 250 e 600 feridos graves podem ser evitados por ano.

Em farol baixo, a lâmpada consome cerca de 55W. Se os cerca de 90 milhões de veículos do Brasil fossem, com a mudança na lei, obrigados a ficar com os faróis acesos por 12 horas/dia, isso significaria algo como 4,5 milhões de litros de gasolina a mais; algo como R$ 20 milhões de reais por ano. Grosso modo, entre R$ 90 mil e R$ 210 mil por morte evitada. Deal. (A relação é ainda melhor porque não são todos os veículos que trafegam pelas rodovias brasileiras, nem ficarão com 12 horas a mais de faróis baixos acesos por dia, e não foram computadas as mortes nas rodovias estaduais. Considerando valores mais realistas de 20 milhões de veículos e 3 horas a mais de uso de farol, os custos ficam entre R$ 5.000 e R$ 12.000 por morte evitada.)*,**

Um potencial efeito negativo é que o uso de farol aceso pelos carros pode levar à diminuição da percepção de motocicletas. Outro é o impacto ambiental causado pelo aumento do consumo de combustível**. Por outro lado, reduz significativamente os casos de atropelamento de pedestres.

*Upideite(13/jul/2016): O cálculo inicial considerava apenas uma lâmpada do conjunto. Naturalmente, os valores dobram contando com as duas lâmpadas. Mas, ainda assim, é um custo muito baixo por morte evitada.

**Upideite(14/jul/2016): Com um litro de gasolina (teor energético de 34,2 MJ/l), é possível se manter as duas lâmpadas (2 x 55W) acesas por cerca de 85 mil horas (cerca de 3.600 dias - quase dez anos). Ou seja, o gasto individual é insignificante.

A produção de CO2 na queima de gasolina é de cerca de 2,5 kg/l (~20 lb/gal). No cenário de 4,5 milhões de gasolinas extras consumidas por ano, teremos 11.250 tCO2 produzidos por ano. Em comparação, o total de emissão de equivalentes de CO2  no Brasil em 2013, foi de 32,27 bilhões de toneladas.

Upideite(12/ago/2016): Nos comentários, o leitor Paulo Zanotta faz uma pergunta pertinente a respeito do efeito da latitude. De fato, em latitudes mais baixas, com maior luminosidade, o efeito das DRLs é reduzido. No entanto, ele não é zerado (a menos exatamente sobre o equador). Koomstra (1993) encontrou uma equação relacionando latitude e efeito da DRL: 13,852*tan(latitude/57,294)^1,525 a partir da regressão com dados reais em vários países (Fig. 1). Isso significa que para uma latitude de 30° (aproximadamente correspondente à latitude de Porto Alegre), a redução esperada é de 5,99%; para 20° (aproximadamente do Rio de Janeiro e São Paulo), de 2,97%; para 10° (aproximadamente de Salvador), 0,98%; 5° (aproximadamente de Natal), 0,34%. Como a maior parte do tráfego se concentra nas regiões Sudeste e Sul, o valor de 3% utilizado na análise aqui no GR parece justificado.

Figura 1. Relação entre efeito redutor da DRL em acidentes automobilísticos e latitude local. Fonte: Koomstra 1993.

domingo, 10 de julho de 2016

Melhores canais de DC na internet - resultado: facebook, twitter e outras mídias sociais

Na postagem anterior, foram apresentados os resultados na categoria de blogues da votação dos melhores canais de divulgação científica na internet; seguem agora a tabulação para as categorias de perfis/páginas de facebook, de twitter e outras mídias sociais.

Nota-se um índice muito baixo de indicações: apenas 21/40 (52,5%) para facebook, 15/40 (37,5%) para twitter, e 4/40 (10% - sendo que a metade dos votos para sítios web, não propriamente para mídias sociais). Duas possibilidades não mutuamente excludentes para esse resultado são: 1) as pessoas ainda consomem pouco informações sobre ciências nessas mídias; 2) a ordem das questões desestimulou as respostas (eram os últimos itens no questionário).

Na próxima postagem, os dados para as categorias 'vlogs' e 'podcasts'.


domingo, 3 de julho de 2016

Melhores canais de DC na internet - resultado: blogues

Segue tabulado o resultado parcial (correspondentes à categoria de blogues) da pesquisa sobre os melhores canais de DC na internet.

Foram 40 respondentes válidos. Um total de 33 canais (independentes ou em portais) foram mencionados na categoria de blogues. Dois considero mais como podcasts (embora tenham blogues de apoio).

A coluna "total" apenas soma os votos totais para o blogue, sem atribuir nenhum peso. A coluna "pond." dá um resultado ponderado com peso 3 para o voto como "o melhor", 2 para o "segundo melhor" e 1 para o "terceiro melhor".

Agradeço a participação de todos. Mais tarde publico o resultado para outras categorias.*


*Upideite(10/jul/2016): Confira aqui o resultado para facebook, twitter e outras mídias sociais.

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