Biomechanical stability of a posterior-alone fixation technique after craniovertebral junction realignment.

OBJECTIVE: The aim of the current study was to investigate the biomechanical stability and fixation strength provided by a posterior approach reconstruction technique to realign the craniovertebral junction.¦METHODS: We tested seven human cadaver occipito-cervical spines (occiput-C4) by applying pure moments of ±1.5 Nm on a spine tester. Each specimen was tested in the following modes: 1) intact; 2) injured; 3) spacers alone at C1-C2 articulation (S); 4) spacers plus C1-C2 Posterior Instrumentation (S+PI); and 5) spacers plus C1-C2 posterior instrumentation plus midline wiring (S+PI+MLW). C1-C2 range of motion for each construct was obtained in flexion-extension, lateral bending, and axial rotation.¦RESULTS: In all the loading modes, S, S+PI, and S+PI+MLW constructs significantly reduced range of motion compared with the intact and injured condition (P < 0.05). There was no statistical difference between any of the three instrumentation constructs (P > 0.05).¦CONCLUSIONS: This study investigated the biomechanics of the posterior approach technique for realignment of the craniovertebral junction and also made comparisons with additional posterior fixations. The stand-alone spacers were stable in all three loading modes. Posterior instrumentation increased the stability as compared to stand-alone spacers. The third point of fixation, carried out by using midline wiring, increased the stability further. However, there was not much difference in the stability imparted with the midline wiring versus without. The present study highlights the biomechanics of this novel concept and reaffirms the view that distraction of the C1-C2 articular facets and direct articular joint atlantoaxial fixation would be an ideal method of management of basilar invagination.

The establishment of communication systems depends on the scale of competition

How communication systems emerge and remain stable is an important question in both cognitive science and evolutionary biology. For communication to arise, not only must individuals cooperate by signaling reliable information, but they must also coordinate and perpetuate signals. Most studies on the emergence of communication in humans typically consider scenarios where individuals implicitly share the same interests. Likewise, most studies on human cooperation consider scenarios where shared conventions of signals and meanings cannot be developed de novo. Here, we combined both approaches with an economic experiment where participants could develop a common language, but under different conditions fostering or hindering cooperation. Participants endeavored to acquire a resource through a learning task in a computer-based environment. After this task, participants had the option to transmit a signal (a color) to a fellow group member, who would subsequently play the same learning task. We varied the way participants competed with each other (either global scale or local scale) and the cost of transmitting a signal (either costly or noncostly) and tracked the way in which signals were used as communication among players. Under global competition, players signaled more often and more consistently, scored higher individual payoffs, and established shared associations of signals and meanings. In addition, costly signals were also more likely to be used under global competition; whereas under local competition, fewer signals were sent and no effective communication system was developed. Our results demonstrate that communication involves both a coordination and a cooperative dilemma and show the importance of studying language evolution under different conditions influencing human cooperation.

Stability of cognitive performance in children with mild intellectual disability.

AIM: Longitudinal studies that have examined cognitive performance in children with intellectual disability more than twice over the course of their development are scarce. We assessed population and individual stability of cognitive performance in a clinical sample of children with borderline to mild non-syndromic intellectual disability. METHOD: Thirty-six children (28 males, eight females; age range 3-19y) with borderline to mild intellectual disability (Full-scale IQ [FSIQ] 50-85) of unknown origin were examined in a retrospective clinical case series using linear mixed models including at least three assessments with standardized intelligence tests. RESULTS: Average cognitive performance remained remarkably stable over time (high population stability, drop of only 0.38 IQ points per year, standard error=0.39, p=0.325) whereas individual stability was at best moderate (intraclass correlation of 0.58), indicating that about 60% of the residual variation in FSIQ scores can be attributed to between-child variability. Neither sex nor socio-economic status had a statistically significant impact on FSIQ. INTERPRETATION: Although intellectual disability during childhood is a relatively stable phenomenon, individual stability of IQ is only moderate, likely to be caused by test-to-test reliability (e.g. level of child's cooperation, motivation, and attention). Therefore, clinical decisions and predictions should not rely on single IQ assessments, but should also consider adaptive functioning and previous developmental history.

A system to assess the stability of airborne nanoparticle agglomerates under aerodynamic shear

Stability of airborne nanoparticle agglomerates is important for occupational exposure and risk assessment in determining particle size distribution of nanomaterials. In this study, we developed an integrated method to test the stability of aerosols created using different types of nanomaterials. An aerosolization method, that resembles an industrial fluidized bed process, was used to aerosolize dry nanopowders. We produced aerosols with stable particle number concentrations and size distributions, which was important for the characterization of the aerosols' properties. Next, in order to test their potential for deagglomeration, a critical orifice was used to apply a range of shear forces to them. The mean particle size of tested aerosols became smaller, whereas the total number of particles generated grew. The fraction of particles in the lower size range increased, and the fraction in the upper size range decreased. The reproducibility and repeatability of the results were good. Transmission electron microscopy imaging showed that most of the nanoparticles were still agglomerated after passing through the orifice. However, primary particle geometry was very different. These results are encouraging for the use of our system for routine tests of the deagglomeration potential of nanomaterials. Furthermore, the particle concentrations and small quantities of raw materials used suggested that our system might also be able to serve as an alternative method to test dustiness in existing processes.

Stability of nanoparticle agglomerates under mechanical stress and its effects on their release into the air

L'exposition professionnelle aux nanomatériaux manufacturés dans l'air présente des risques potentiels pour la santé des travailleurs dans les secteurs de la nanotechnologie. Il est important de comprendre les scénarios de libération des aérosols de nanoparticules dans les processus et les activités associées à l'exposition humaine. Les mécanismes de libération, y compris les taux de libération et les propriétés physico-chimiques des nanoparticules, déterminent leurs comportements de transport ainsi que les effets biologiques néfastes. La distribution de taille des particules d'aérosols est l'un des paramètres les plus importants dans ces processus. La stabilité mécanique d'agglomérats de nanoparticules affecte leurs distributions de tailles. Les potentiels de désagglomération de ces agglomérats déterminent les possibilités de leur déformation sous énergies externes. Cela rend les changements possibles dans leur distribution de taille et de la concentration en nombre qui vont finalement modifier leurs risques d'exposition. Les conditions environnementales, telles que l'humidité relative, peuvent influencer les processus de désagglomération par l'adhérence de condensation capillaire de l'humidité. L'objectif général de cette thèse était d'évaluer les scénarios de libération des nanomatériaux manufacturés des processus et activités sur le lieu de travail. Les sous-objectifs étaient les suivants: 1. Etudier les potentiels de désagglomération des nanoparticules dans des conditions environnementales variées. 2. Etudier la libération des nano-objets à partir de nanocomposites polymères; 3. Evaluer la libération de nanoparticules sur le lieu de travail dans des situations concrètes. Nous avons comparé différents systèmes de laboratoire qui présentaient différents niveau d'énergie dans l'aérosolisation des poudres. Des nanopoudres de TiO2 avec des hydrophilicités de surface distinctes ont été testées. Un spectromètre à mobilité électrique (SMPS), un spectromètre à mobilité aérodynamique (APS) et un spectromètre optique (OPC) ont été utilisés pour mesurer la concentration de particules et la distribution de taille des particules. La microscopie électronique à transmission (TEM) a été utilisée pour l'analyse morphologique d'échantillons de particules dans l'air. Les propriétés des aérosols (distribution de taille et concentration en nombre) étaient différentes suivant la méthode employée. Les vitesses des flux d'air d'aérosolisation ont été utilisées pour estimer le niveau d'énergie dans ces systèmes, et il a été montré que les tailles modales des particules étaient inversement proportionnelles à la vitesse appliquée. En général, les particules hydrophiles ont des diamètres plus grands et des nombres inférieurs à ceux des particules hydrophobes. Toutefois, cela dépend aussi des méthodes utilisées. La vitesse de l'air peut donc être un paramètre efficace pour le classement de l'énergie des procédés pour des systèmes d'aérosolisation similaires. Nous avons développé un système laboratoire pour tester les potentiels de désagglomération des nanoparticules dans l'air en utilisant des orifices critiques et un humidificateur. Sa performance a été comparée à un système similaire dans un institut partenaire. Une variété de nanopoudres différentes a été testée. Le niveau d'énergie appliquée et l'humidité ont été modifiés. Le SMPS et l'OPC ont été utilisés pour mesurer la concentration de particules et la distribution de la taille. Un TEM a été utilisé pour l'analyse morphologique d'échantillons de particules dans l'air. Le diamètre moyen des particules a diminué et la concentration en nombre s'est accrue lorsque des énergies externes ont été appliquées. Le nombre de particules inférieures à 100 nm a été augmenté, et celui au-dessus de 350 nm réduits. Les conditions humides ont faits exactement le contraire, en particulier pour les petites particules. En outre, ils ont réduits les effets de la différence de pression due à l'orifice. Les résultats suggèrent que la désagglomération d'agglomérats de nanoparticules dans l'air est possible dans la gamme d'énergie appliquée. Cependant, l'atmosphère humide peut favoriser leur agglomération et améliorer leurs stabilités en réduisant la libération de nanoparticules dans l'environnement. Nous proposons d'utiliser notre système pour le test de routine des potentiels de désagglomération des nanomatériaux manufacturés et de les classer. Un tel classement faciliterait la priorisation de l'exposition et du risque encouru en fonction du niveau d'ENM. Un système de perçage automatique et un système de sciage manuel ont été développés pour étudier la libération de nanoparticules à partir de différents types de nanocomposites. La vitesse de perçage et taille de la mèche ont été modifiées dans les expériences. La distribution de taille des particules et leur concentration en nombre ont été mesurées par un SMPS et un miniature diffusion size classifier (DISCmini). Les distributions de nanoparticules dans les composites et les particules libérées ont été analysés par un TEM et un microscope électronique à balayage (SEM). Les tests de perçage ont libérés un plus grand nombre de particules que le sciage. Des vitesses de perçage plus rapide et les mèches plus grandes ont augmentés la génération de particules. Les charges de nanoparticules manufacturées dans les composites ne modifient pas leurs comportements de libération dans les expériences de perçage. Toutefois, le sciage différencie les niveaux de libération entre les composites et les échantillons blancs. De plus, les vapeurs de polymères ont été générées par la chaleur de sciage. La plupart des particules libérées sont des polymères contenant des nanoparticules ou sur leurs surface. Les résultats ont souligné l'importance du type de processus et paramètres pour déterminer la libération de nanoparticules de composites. Les émissions secondaires telles que les fumées polymères appellent à la nécessité d'évaluations de l'exposition et de risque pour de tels scénarios. Une revue systématique de la littérature sur le sujet de libérations de nanoparticules dans l'air dans les secteurs industriels et laboratoires de recherche a été effectuée. Des stratégies de recherche des informations pertinentes et de stockage ont été développées. Les mécanismes de libération, tels que la taille de particules d'aérosol et de leur concentration en nombre, ont été comparés pour différentes activités. La disponibilité de l'information contextuelle qui est pertinente pour l'estimation de l'exposition humaine a été évaluée. Il a été constaté que les données relatives à l'exposition ne sont pas toujours disponibles dans la littérature actuelle. Les propriétés des aérosols libérés semblent dépendre de la nature des activités. Des procédés à haute énergie ont tendance à générer des plus hauts niveaux de concentrations de particules dans les gammes de plus petite taille. Les résultats peuvent être utiles pour déterminer la priorité des procédés industriels pour l'évaluation les risques associés dans une approche à plusieurs niveaux. Pour l'évaluation de l'exposition, la disponibilité de l'information peut être améliorée par le développement d'une meilleure méthode de communication des données.