Temporal diffeomorphic free-form deformation: application to motion and strain estimation from 3D echocardiography

This paper presents a new registration algorithm, called Temporal Di eomorphic Free Form Deformation (TDFFD), and its application to motion and strain quanti cation from a sequence of 3D ultrasound (US) images. The originality of our approach resides in enforcing time consistency by representing the 4D velocity eld as the sum of continuous spatiotemporal B-Spline kernels. The spatiotemporal displacement eld is then recovered through forward Eulerian integration of the non-stationary velocity eld. The strain tensor iscomputed locally using the spatial derivatives of the reconstructed displacement eld. The energy functional considered in this paper weighs two terms: the image similarity and a regularization term. The image similarity metric is the sum of squared di erences between the intensities of each frame and a reference one. Any frame in the sequence can be chosen as reference. The regularization term is based on theincompressibility of myocardial tissue. TDFFD was compared to pairwise 3D FFD and 3D+t FFD, bothon displacement and velocity elds, on a set of synthetic 3D US images with di erent noise levels. TDFFDshowed increased robustness to noise compared to these two state-of-the-art algorithms. TDFFD also proved to be more resistant to a reduced temporal resolution when decimating this synthetic sequence. Finally, this synthetic dataset was used to determine optimal settings of the TDFFD algorithm. Subsequently, TDFFDwas applied to a database of cardiac 3D US images of the left ventricle acquired from 9 healthy volunteers and 13 patients treated by Cardiac Resynchronization Therapy (CRT). On healthy cases, uniform strain patterns were observed over all myocardial segments, as physiologically expected. On all CRT patients, theimprovement in synchrony of regional longitudinal strain correlated with CRT clinical outcome as quanti ed by the reduction of end-systolic left ventricular volume at follow-up (6 and 12 months), showing the potential of the proposed algorithm for the assessment of CRT.

Contractive metrics for a Boltzmann equation for granular gases: diffusive equilibriaThe Patterson-Sullivan embedding and minimal volume entropy for outer space

We quantify the long-time behavior of a system of (partially) inelastic particles in a stochastic thermostat by means of the contractivity of a suitable metric in the set of probability measures. Existence, uniqueness, boundedness of moments and regularity of a steady state are derived from this basic property. The solutions of the kinetic model are proved to converge exponentially as t→ ∞ to this diffusive equilibrium in this distance metrizing the weak convergence of measures. Then, we prove a uniform bound in time on Sobolev norms of the solution, provided the initial data has a finite norm in the corresponding Sobolev space. These results are then combined, using interpolation inequalities, to obtain exponential convergence to the diffusive equilibrium in the strong L¹-norm, as well as various Sobolev norms.

The Patterson-Sullivan embedding and minimal volume entropy for outer space

"Vegeu el resum a l'inici del document del fitxer adjunt."

Marx's analysis of the falling rate of profit on the first version of volume III of capital

The paper provides a description and analysis of the Hodgskin section of Theories of Surplus Value and the general law section of the first version of Volume III of Capital. It then considers Part III of Volume III, the evolution of Marx's thought and various interpretations of his theory in the light of this analysis. It is suggested that Marx thought that the rate of profit must fall and even in the 1870s hoped to be able to provide a demonstration of this. However the main conclusions are: 1. Marx's major attempt to show that the rate of profit must fall occurred in the general law section. 2. Part III does not contain a demonstration that the rate of profit must fall. 3. Marx was never able to demonstrate that the rate of profit must fall and he was aware of this.

Tetralogía de Fallot: rescate evolutivo del remodelado ventricular derecho tras la sustitución valvular pulmonar

La insuficiencia pulmonar después de la reparación de la Tetralogía de Fallot ocasiona una dilatación del ventrículo derecho, IT y/o empeoramiento de la CF. El momento de la cirugía viene marcado por la presencia de la clínica y/o dilatación ventrículo derecho. El motivo del presente estudio es realizar una revisión de los pacientes sometidos a sustitución valvular pulmonar, un seguimiento clínico y ecocardiográfico. MÉTODOS Desde enero 2003 a enero 2009, 33 pacientes fueron sometidos a una cirugía de sustitución valvular pulmonar. El 41 % de los pacientes fueron mujeres y el 59 % varones. La edad media de los pacientes fue de 31,3 años, ( 18 - 63 a ). La edad media de la primera intervención fue a los 3,8 años ( 6 meses – 28 años ). Sólo un paciente no había sido sometido a ningún tipo de intervención en la infancia, realizándose una cirugía paliativa – correctora a los 28 años. La indicación de intervención quirúrgica vino marcada por la presencia de clínica en 11 pacientes ( 37 %) y por dilatación VD, ( única o asintomática) en 18 pacientes ( 62%). RESULTADOS No hubo mortalidad operatoria con una estancia media post IQ de 15,21 días ( 9- 27 días). Se analizan los resultados quirúrgicos de estos pacientes a tres niveles: Clínica y tolerancia al esfuerzo en postoperatorio inmediato y tardío. Eventos arrítmicos en el postoperatorio inmediato y seguimiento y Parámetros ecocardiográficos en postoperatorio inmediato y tardío. (Dimensiones cavidades derechas y función contráctil del VD ( TAPSE )).En el seguimiento al año de la intervención ningún paciente presentaba clínica de IP. El 67 % de los pacientes fueron intervenidos manteniéndose asintomáticos con un 37% ( 11 pacientes ) de eventos arrítmicos pre cirugía ( 9 ; 31 % pacientes) fueron sometidos a ablación precirugía y 3 pacientes ( 10 %) requirieron implante de un dispositivo DAI. Después de la cirugía el 86 % de los pacientes, 24 pacientes, se mantenían en CF I; 3 pacientes ( 10 %) continuaron presentando eventos arrítmicos y un solo paciente requirió implante de DAI. El remodelado del VD al año y medio de seguimiento presentó una reducción del 11 % respecto al diámetro teledistólico precirugía ( DTDV x 54,43 ( 41-70 mm), postcirugía ( DTDV x 44,29 ( 32-61), p ≤ 0,01; sin encontrar diferencias significativas en la reducción del dTS pre/postcirugía. La función del VD ( TAPSE pre IQ 16,35 ( 13-229;postcirugía inmediata 15,54 ( 11-23) y al año 17,5. El gradiente medio es inferior al 15 mmHg en el 84 % de los pacientes portadores de válvula biológica. 11 pacientes ≤ 11 mmHg ( 44 %); 10 pacientes ≤ 15 mm Hg ( 40 %). CONCLUSIONES En este estudio realizado en el Hospital Vall d’Hebron, la sustitución valvular pulmonar en pacientes afectos de una Tetralogía de Fallot mejora los diámetros ventriculares, la función contráctil y por lo tanto la capacidad funcional de los mismos. En los pacientes sometidos a Estudio electrofisiológicos que no presentaron inducción de eventos arrítmicos ventriculares, no han presentado episodios arrítmicos tras la cirugía de sustitución valvular pulmonar. Todos los pacientes se mantienen en Clase funcional I tras la cirugía y libres de reintervención con un seguimiento medio de 16,9 ( 5-33 ) meses. Los factores de riesgo para presentar una peor evolución son un retraso en la corrección inicial de la TOF y por lo tanto aparición de enfermedad pulmonar por hipertensión vascular subyacente, edad avanzada en el momento del PVR, deterioro funcional preoperatorio con Clase Funcional según NYHA ( III- IV), o bien aparición de eventos arrítmicos.

High tidal volume ventilation affects neuronal activation in mechanically ventilated rats

Els malalts crítics presenten sovint seqüeles cognitives a llarg termini, l’aplicació de ventilació mecànica (VM) pot contribuir al seu desenvolupament. El principal objectiu del nostre estudi fou investigar l’efecte de dos patrons de ventilació (volum corrent elevat/baix) en l’activació neuronal (expressió de c-fos) en determinades àrees cerebrals en un model en rates. Després de 3 hores sota VM, es va trobar activació neuronal; la seva intensitat va ser superior al grup de volum corrent elevat, suggerint un efecte iatrogènic de la VM al cervell. Aquests resultats suggereixen que cal aprofundir en l’estudi del crosstalk cervell-pulmó en malalts crítics sota VM.

Aportaciones al Conocimiento sobre las Medidas Normales del Sistema Ventricular Cerebral Humano mediante Tomografía Computerizada

Hem fet un estudi retrospectiu de TC cranials de 511 adults sans, amb estudis considerats dins de la normalitat, i una anàlisi morfomètric del sistema ventricular i del còrtex cerebral. Hem distribuït els pacients per grups d'edat i sexe, i obtingut uns paràmetres estadístics per a cada un d'aquests grups. L'anàlisi va revelar uns valors sense diferències significatives quant al sexe, però apreciem una clara tendència a l'augment del diàmetre dels ventricles laterals i del tercer ventricle, en relació amb l'edat. La resta de paràmetres estudiats, no van presentar variacions importants.

Reproducibilidad electrocardiográfica de los criterios de hipertrofia ventricular izquierda

Avaluar la reproductibilitat dels criteris electrocardiogràfics d’hipertrófia ventricular esquerre. Tretze infermeres van practicar dos electrocardiogrames a 103 pacients hipertensos en menys de 10 dies. Dos investigadors van fer 2 lectures cegues de cadad electrocardiograma, evaluant els votatges de Cornell i Sokolow-Lyon. Observàrem coeficients de variabilitat similars (Cornell 14,81% i Sokolow-Lyon 13,34%). La majoria de la variabilitat es atribuïble a característiques del pacient (Cornell 77,55% y Sokolow-Lyon 80,48 %). Cap dels factors estudiats han resultat èsser predictors de variabilitat. La variabilitat dels criteris de voltatge fa que haguem de ser cautelosos al interpretar els resultats.

A new automated method versus continuous positive airway pressure method for measuring pressure-volume curves in patients with acute lung injury

Objective: To compare pressure–volume (P–V) curves obtained with the Galileo ventilator with those obtained with the CPAP method in patients with ALI or ARDS receiving mechanical ventilation. P–V curves were fitted to a sigmoidal equation with a mean R2 of 0.994 ± 0.003. Lower (LIP) and upper inflection (UIP), and deflation maximum curvature (PMC) points calculated from the fitted variables showed a good correlation between methods with high intraclass correlation coefficients. Bias and limits of agreement for LIP, UIP and PMC obtained with the two methods in the same patient were clinically acceptable.

Funció ventricular dreta en la sobrecàrrega de volum en malalts intervinguts de cardiopatia congènita: (Tetralogia de Fallot reparada: comparació Ecocardiograma i Ressonància Magnètica cardíaca)

L´ecocardiografia per a estimar volums i funció ventricular dreta en malalts amb Tetralogia de Fallot (TF) està limitada per la importància del tracte de sortida de ventricle dret (TSVD).Objectiu: comparar diferents paràmetres ecocardiogràfics amb la RMN en malalts amb TF i IP severa. Resultats: L´excursió de l´anell tricuspidi i el valor de la ona S per Doppler tissular no es correlacionen amb la FE de VD calculada per RMN (FEVD). L´àrea fraccional a l´eix curt mostra una tendència no significativa (p=0,07) a correlacionarse amb la FEVD. Conclusions: els paràmetres ecocardiogràfics que inclouen el TSVD mostren una tendència a correlacionarse amb la FEVD, al contrari dels paràmetres de l´anell tricuspidi.

Bilinear models for spatio-temporal point distribution analysis: application to extrapolation of left ventricular, biventricular and whole heart cardiac dynamics

In this work we describe the usage of bilinear statistical models as a means of factoring the shape variability into two components attributed to inter-subject variation and to the intrinsic dynamics of the human heart. We show that it is feasible to reconstruct the shape of the heart at discrete points in the cardiac cycle. Provided we are given a small number of shape instances representing the same heart atdifferent points in the same cycle, we can use the bilinearmodel to establish this. Using a temporal and a spatial alignment step in the preprocessing of the shapes, around half of the reconstruction errors were on the order of the axial image resolution of 2 mm, and over 90% was within 3.5 mm. From this, weconclude that the dynamics were indeed separated from theinter-subject variability in our dataset.

Characterization of myocardial deformation in patients with different etiologies of left ventricular hypertrophy by using strain distribution from Magnetic Resonance Imaging

Introducción y objetivos. Se ha señalado que, en la miocardiopatía hipertrófica (MCH), la desorganización de las fibras regionales da lugar a segmentos en los que la deformación es nula o está gravemente reducida, y que estos segmentos tienen una distribución no uniforme en el ventrículo izquierdo (VI). Esto contrasta con lo observado en otros tipos de hipertrofia como en el corazón de atleta o la hipertrofia ventricular izquierda hipertensiva (HVI-HT), en los que puede haber una deformación cardiaca anormal, pero nunca tan reducida como para que se observe ausencia de deformación. Así pues, proponemos el empleo de la distribución de los valores de strain para estudiar la deformación en la MCH. Métodos. Con el empleo de resonancia magnética marcada (tagged), reconstruimos la deformación sistólica del VI de 12 sujetos de control, 10 atletas, 12 pacientes con MCH y 10 pacientes con HVI-HT. La deformación se cuantificó con un algoritmo de registro no rígido y determinando los valores de strain sistólico máximo radial y circunferencial en 16 segmentos del VI. Resultados. Los pacientes con MCH presentaron unos valores medios de strain significativamente inferiores a los de los demás grupos. Sin embargo, aunque la deformación observada en los individuos sanos y en los pacientes con HVI-HT se concentraba alrededor del valor medio, en la MCH coexistían segmentos con contracción normal y segmentos con una deformación nula o significativamente reducida, con lo que se producía una mayor heterogeneidad de los valores de strain. Se observaron también algunos segmentos sin deformación incluso en ausencia de fibrosis o hipertrofia. Conclusiones. La distribución de strain caracteriza los patrones específicos de deformación miocárdica en pacientes con diferentes etiologías de la HVI. Los pacientes con MCH presentaron un valor medio de strain significativamente inferior, así como una mayor heterogeneidad de strain (en comparación con los controles, los atletas y los pacientes con HVI-HT), y tenían regiones sin deformación.

On the impact of leverage constraints on asset prices and trading volume

Researchers have used stylized facts on asset prices and trading volumein stock markets (in particular, the mean reversion of asset returnsand the correlations between trading volume, price changes and pricelevels) to support theories where agents are not rational expected utilitymaximizers. This paper shows that this empirical evidence is in factconsistent with a standard infite horizon perfect information expectedutility economy where some agents face leverage constraints similar tothose found in todays financial markets. In addition, and in sharpcontrast to the theories above, we explain some qualitative differencesthat are observed in the price-volume relation on stock and on futuresmarkets. We consider a continuous-time economy where agents maximize theintegral of their discounted utility from consumption under both budgetand leverage con-straints. Building on the work by Vila and Zariphopoulou(1997), we find a closed form solution, up to a negative constant, for theequilibrium prices and demands in the region of the state space where theconstraint is non-binding. We show that, at the equilibrium, stock holdingsvolatility as well as its ratio to stock price volatility are increasingfunctions of the stock price and interpret this finding in terms of theprice-volume relation.

Micropatterning of single endothelial cell shape reveals a tight coupling between nuclear volume in G1 and proliferation

Shape-dependent local differentials in cell proliferation are considered to be a major driving mechanism of structuring processes in vivo, such as embryogenesis, wound healing, and angiogenesis. However, the specific biophysical signaling by which changes in cell shape contribute to cell cycle regulation remains poorly understood. Here, we describe our study of the roles of nuclear volume and cytoskeletal mechanics in mediating shape control of proliferation in single endothelial cells. Micropatterned adhesive islands were used to independently control cell spreading and elongation. We show that, irrespective of elongation, nuclear volume and apparent chromatin decondensation of cells in G1 systematically increased with cell spreading and highly correlated with DNA synthesis (percent of cells in the S phase). In contrast, cell elongation dramatically affected the organization of the actin cytoskeleton, markedly reduced both cytoskeletal stiffness (measured dorsally with atomic force microscopy) and contractility (measured ventrally with traction microscopy), and increased mechanical anisotropy, without affecting either DNA synthesis or nuclear volume. Our results reveal that the nuclear volume in G1 is predictive of the proliferative status of single endothelial cells within a population, whereas cell stiffness and contractility are not. These findings show that the effects of cell mechanics in shape control of proliferation are far more complex than a linear or straightforward relationship. Our data are consistent with a mechanism by which spreading of cells in G1 partially enhances proliferation by inducing nuclear swelling and decreasing chromatin condensation, thereby rendering DNA more accessible to the replication machinery.