Survey estimation and marginal effects in Stata

Stata is a general purpose software package that has become popular among various disciplines such as epidemiology, economics, or social sciences. Users like Stata for its scientific approach, its robustness and reliability, and the ease with which its functionality can be extended by user written programs. In this talk I will first give a brief overview of the functionality of Stata and then discuss two specific features: survey estimation and predictive margins/marginal effects. Most surveys are based on complex samples that contain multiple sampling stages, are stratified or clustered, and feature unequal selection probabilities. Standard estimators can produce misleading results in such samples unless the peculiarities of the sampling plan are taken into account. Stata offers survey statistics for complex samples for a wide variety of estimators and supports several variance estimation procedures such as linearization, jackknife, and balanced repeated replication (see Kreuter and Valliant, 2007, Stata Journal 7: 1-21). In the talk I will illustrate these features using applied examples and I will also show how user written commands can be adapted to support complex samples. Complex can also be the models we fit to our data, making it difficult to interpret them, especially in case of nonlinear or non-additive models (Mood, 2010, European Sociological Review 26: 67-82). Stata provides a number of highly useful commands to make results of such models accessible by computing and displaying predictive margins and marginal effects. In my talk I will discuss these commands provide various examples demonstrating their use.

Fully automatic segmentation of AP pelvis X-rays via random forest regression with efficient feature selection and hierarchical sparse shape composition

In clinical practice, traditional X-ray radiography is widely used, and knowledge of landmarks and contours in anteroposterior (AP) pelvis X-rays is invaluable for computer aided diagnosis, hip surgery planning and image-guided interventions. This paper presents a fully automatic approach for landmark detection and shape segmentation of both pelvis and femur in conventional AP X-ray images. Our approach is based on the framework of landmark detection via Random Forest (RF) regression and shape regularization via hierarchical sparse shape composition. We propose a visual feature FL-HoG (Flexible- Level Histogram of Oriented Gradients) and a feature selection algorithm based on trace radio optimization to improve the robustness and the efficacy of RF-based landmark detection. The landmark detection result is then used in a hierarchical sparse shape composition framework for shape regularization. Finally, the extracted shape contour is fine-tuned by a post-processing step based on low level image features. The experimental results demonstrate that our feature selection algorithm reduces the feature dimension in a factor of 40 and improves both training and test efficiency. Further experiments conducted on 436 clinical AP pelvis X-rays show that our approach achieves an average point-to-curve error around 1.2 mm for femur and 1.9 mm for pelvis.

Differential diagnosis of CT focal liver lesions using texture features, feature selection and ensemble driven classifiers

The aim of the present study is to define an optimally performing computer-aided diagnosis (CAD) architecture for the classification of liver tissue from non-enhanced computed tomography (CT) images into normal liver (C1), hepatic cyst (C2), hemangioma (C3), and hepatocellular carcinoma (C4). To this end, various CAD architectures, based on texture features and ensembles of classifiers (ECs), are comparatively assessed.

Swiss Alps Jungfrau Aletsch UNESCO World Heritage Site - The state of this World Heritage region as a starting point for regional monitoring

The UNESCO listing as World Heritage Site confirms the outstanding qualities of the high-mountain region around the Great Aletsch Glacier. The region of the World Heritage Site now faces the responsibility to make these qualities visible and to preserve them for future generations. Consequently the qualities of the site must not be regarded in isolation but in the context of the entire region with its dynamics and developments. Regional monitoring is the observation and evaluation of temporal changes in target variables. It is thus an obligation towards UNESCO, who demands regular reports about the state of the listed World Heritage assets. It also allows statements about sustainable regional development and can be the basis for early recognition of threats to the outstanding qualities. Monitoring programmes face three major challenges: first, great care must be taken in defining the target qualities to be monitored or the monitoring would remain vague. Secondly, the selection of ideal indicators to describe these qualities is impeded by inadequate data quality and availability, compromises are inevitable. Thirdly, there is always an element of insecurity in the interpretation of the results as to what influences and determines the changes in the target qualities. The first survey of the monitoring programme confirmed the exceptional qualities of the region and also highlighted problematic issues.

In vitro selection of Haemonchus contortus for benzimidazole resistance reveals a mutation at amino acid 198 of beta-tubulin

Benzimidazoles were the first broad-spectrum anthelmintics and are still in use today against gastro-intestinal nematodes of ruminants such as Haemonchus contortus. Benzimidazoles block the polymerization of nematode microtubules. However, their efficacy is jeopardized by the spread of drug-resistant parasites that carry point mutations in beta-tubulin. Here we use a novel in vitro selection-in vivo propagation protocol to breed drug-resistant H. contortus. After 8 generations of selection with thiabendazole an in vitro resistance factor of 1000 was reached that was also relevant in vivo in infected sheep. The same procedure carried out with ivermectin produced only a moderate resistance phenotype that was not apparent in sheep. Cloning and sequencing of the beta-tubulin genes from the thiabendazole-resistant H. contortus mutants revealed all of the isotype 1 alleles, and part of the isotype 2 alleles, to carry the mutation glutamate(198) to alanine (E198A). An allele-specific PCR was developed, which may be helpful in monitoring the prevalence of alanine(198) encoding alleles in the beta-tubulin isotype 1 gene pool of H. contortus in the field.

Schmiede ─ Heiligtum ─ Wassermühle. Cham-Hagendorn (Kanton Zug) in römischer Zeit. Ausgrabungen 1944/45 und 2003/04

1944/1945 wurde in Cham-Hagendorn eine Wassermühle ausgegraben, die dank ihrer aussergewöhnlich guten Holzerhaltung seit langem einen prominenten Platz in der Forschung einnimmt. 2003 und 2004 konnte die Kantonsarchäologie Zug den Platz erneut archäologisch untersuchen. Dabei wurden nicht nur weitere Reste der Wassermühle, sondern auch Spuren älterer und jüngerer Anlagen geborgen: eine ältere und eine jüngere Schmiedewerkstatt (Horizont 1a/Horizont 3) sowie ein zweiphasiges Heiligtum (Horizonte 1a/1b). All diese Anlagen lassen sich nun in das in den neuen Grabungen erkannte stratigraphische Gerüst einhängen (s. Beil. 2). Dank der Holzerhaltung können die meisten Phasen dendrochronologisch datiert werden (s. Abb. 4.1/1a): Horizont 1a mit Schlagdaten zwischen 162(?)/173 und 200 n. Chr., Horizont 1b um 215/218 n. Chr. und Horizont 2 um 231 n. Chr. Ferner konnten in den neuen Grabungen Proben für mikromorphologische und archäobotanische Untersuchungen entnommen werden (Kap. 2.2; 3.11). In der vorliegenden Publikation werden der Befund und die Baustrukturen vorgelegt, (Kap. 2), desgleichen sämtliche stratifizierten Funde und eine umfassende Auswahl der 1944/1945 geborgenen Funde (Kap. 3). Dank anpassender Fragmente, sog. Passscherben, lassen sich diese zum Teil nachträglich in die Schichtenabfolge einbinden. Die mikromorphologischen und die archäobotanischen Untersuchungen (Kap. 2.2; 3.11) zeigen, dass der Fundplatz in römischer Zeit inmitten einer stark vom Wald und dem Fluss Lorze geprägten Landschaft lag. In unmittelbarer Nähe können weder eine Siedlung noch einzelne Wohnbauten gelegen haben. Die demnach nur gewerblich und sakral genutzten Anlagen standen an einem Bach, der vermutlich mit jenem Bach identisch ist, der noch heute das Groppenmoos entwässert und bei Cham-Hagendorn in die Lorze mündet (s. Abb. 2.4/1). Der antike Bach führte wiederholt Hochwasser ─ insgesamt sind fünf grössere Überschwemmungsphasen auszumachen (Kap. 2.2; 2.4). Wohl anlässlich eines Seehochstandes durch ein Überschwappen der Lorze in den Bach ausgelöst, müssen diese Überschwemmungen eine enorme Gewalt entwickelt haben, der die einzelnen Anlagen zum Opfer fielen. Wie die Untersuchung der Siedlungslandschaft römischer Zeit rund um den Zugersee wahrscheinlich macht (Kap. 6 mit Abb. 6.2/2), dürften die Anlagen von Cham-Hagendorn zu einer in Cham-Heiligkreuz vermuteten Villa gehören, einem von fünf grösseren Landgütern in diesem Gebiet. Hinweise auf Vorgängeranlagen fehlen, mit denen die vereinzelten Funde des 1. Jh. n. Chr. (Kap. 4.5) in Verbindung gebracht werden könnten. Diese dürften eher von einer der Überschwemmungen bachaufwärts weggerissen und nach Cham-Hagendorn eingeschwemmt worden sein. Die Nutzung des Fundplatzes (Horizont 1a; s. Beil. 6) setzte um 170 n. Chr. mit einer Schmiedewerkstatt ein (Kap. 2.5.1). Der Fundanfall, insbesondere die Schmiedeschlacken (Kap. 3.9) belegen, dass hier nur hin und wieder Geräte hergestellt und repariert wurden (Kap. 5.2). Diese Werkstatt war vermutlich schon aufgelassen und dem Verfall preisgegeben, als man 200 n. Chr. (Kap. 4.2.4) auf einer Insel zwischen dem Bach und einem Lorzearm ein Heiligtum errichtete (Kap. 5.3). Beleg für den sakralen Status dieser Insel ist in erster Linie mindestens ein eigens gepflanzter Pfirsichbaum, nachgewiesen mit Pollen, einem Holz und über 400 Pfirsichsteinen (Kap. 3.11). Die im Bach verlaufende Grenze zwischen dem sakralen Platz und der profanen Umgebung markierte man zusätzlich mit einer Pfahlreihe (Kap. 2.5.3). In diese war ein schmaler Langbau integriert (Kap. 2.5.2), der an die oft an Temenosmauern antiker Heiligtümer angebauten Portiken erinnert und wohl auch die gleiche Funktion wie diese gehabt hatte, nämlich das Aufbewahren von Weihegaben und Kultgerät (Kap. 5.3). Das reiche Fundmaterial, das sich in den Schichten der ersten Überschwemmung fand (s. Abb. 5./5), die um 205/210 n. Chr. dieses Heiligtum zerstört hatte, insbesondere die zahlreiche Keramik (Kap. 3.2.4), und die zum Teil auffallend wertvollen Kleinfunde (Kap. 3.3.3), dürften zum grössten Teil einst in diesem Langbau untergebracht gewesen sein. Ein als Glockenklöppel interpretiertes, stratifiziertes Objekt spricht dafür, dass die fünf grossen, 1944/1945 als Stapel aufgefundenen Eisenglocken vielleicht auch dem Heiligtum zuzuweisen sind (Kap. 3.4). In diesen Kontext passen zudem die überdurchschnittlich häufig kalzinierten Tierknochen (Kap. 3.10). Nach der Überschwemmung befestigte man für 215 n. Chr. (Kap. 4.2.4) das unterspülte Bachufer mit einer Uferverbauung (Kap. 2.6.1). Mit dem Bau eines weiteren, im Bach stehenden Langbaus (Kap. 2.6.2) stellte man 218 n. Chr. das Heiligtum auf der Insel in ähnlicher Form wieder her (Horizont 1b; s. Beil. 7). Von der Pfahlreihe, die wiederum die sakrale Insel von der profanen Umgebung abgrenzte, blieben indes nur wenige Pfähle erhalten. Dennoch ist der sakrale Charakter der Anlage gesichert. Ausser dem immer noch blühenden Pfirsichbaum ist es ein vor dem Langbau aufgestelltes Ensemble von mindestens 23 Terrakottafigurinen (s. Abb. 3.6/1), elf Veneres, zehn Matres, einem Jugendlichen in Kapuzenmantel und einem kindlichen Risus (Kap. 3.6; s. auch Kap. 2.6.3). In den Sedimenten der zweiten Überschwemmung, der diese Anlage um 225/230 n. Chr. zum Opfer gefallen war, fanden sich wiederum zahlreiche Keramikgefässe (Kap. 3.2.4) und zum Teil wertvolle Kleinfunde wie eine Glasperle mit Goldfolie (Kap. 3.8.2) und eine Fibel aus Silber (Kap. 3.3.3), die wohl ursprünglich im Langbau untergebracht waren (Kap. 5.3.2 mit Abb. 5/7). Weitere Funde mit sicherem oder möglichem sakralem Charakter finden sich unter den 1944/1945 geborgenen Funden (s. Abb. 5/8), etwa ein silberner Fingerring mit Merkurinschrift, ein silberner Lunula-Anhänger, eine silberne Kasserolle (Kap. 3.3.3), eine Glasflasche mit Schlangenfadenauflage (Kap. 3.8.2) und einige Bergkristalle (Kap. 3.8.4). Im Bereich der Terrakotten kamen ferner mehrere Münzen (Kap. 3.7) zum Vorschein, die vielleicht dort niedergelegt worden waren. Nach der zweiten Überschwemmung errichtete man um 231 n. Chr. am Bach eine Wassermühle (Horizont 2; Kap. 2.7; Beil. 8; Abb. 2.7/49). Ob das Heiligtum auf der Insel wieder aufgebaut oder aufgelassen wurde, muss mangels Hinweisen offen bleiben. Für den abgehobenen Zuflusskanal der Wassermühle verwendete man mehrere stehen gebliebene Pfähle der vorangegangenen Anlagen der Horizonte 1a und 1b. Obwohl die Wassermühle den 28 jährlichen Überschwemmungshorizonten (Kap. 2.2) und den Funden (Kap. 4.3.2; 4.4.4; 45) zufolge nur bis um 260 n. Chr., während gut einer Generation, bestand, musste sie mindestens zweimal erneuert werden – nachgewiesen sind drei Wasserräder, drei Mühlsteinpaare und vermutlich drei Podeste, auf denen jeweils das Mahlwerk ruhte. Grund für diese Umbauten war wohl der weiche, instabile Untergrund, der zu Verschiebungen geführt hatte, so dass das Zusammenspiel von Wellbaum bzw. Sternnabe und Übersetzungsrad nicht mehr funktionierte und das ganze System zerbrach. Die Analyse von Pollen aus dem Gehhorizont hat als Mahlgut Getreide vom Weizentyp nachgewiesen (Kap. 3.11.4). Das Abzeichen eines Benefiziariers (Kap. 3.3.2 mit Abb. 3.3/23,B71) könnte dafür sprechen, dass das verarbeitete Getreide zumindest zum Teil für das römische Militär bestimmt war (s. auch Kap. 6.2.3). Ein im Horizont 2 gefundener Schreibgriffel und weitere stili sowie eine Waage für das Wägen bis zu 35-40 kg schweren Waren aus dem Fundbestand von 1944/1945 könnten davon zeugen, dass das Getreide zu wägen und zu registrieren war (Kap. 3.4.2). Kurz nach 260 n. Chr. fiel die Wassermühle einem weiteren Hochwasser zum Opfer. Für den folgenden Horizont 3 (Beil. 9) brachte man einen Kiesboden ein und errichtete ein kleines Gebäude (Kap. 2.8). Hier war wohl wiederum eine Schmiede untergebracht, wie die zahlreichen Kalottenschlacken belegen (Kap. 3.9), die im Umfeld der kleinen Baus zum Vorschein kamen. Aufgrund der Funde (Kap. 4.4.4; 4.5) kann diese Werkstatt nur kurze Zeit bestanden haben, höchstens bis um 270 n. Chr., bevor sie einem weiteren Hochwasser zum Opfer fiel. Von der jüngsten Anlage, die wohl noch in römische Zeit datiert (Horizont 4; Beil. 10), war lediglich eine Konstruktion aus grossen Steinplatten zu fassen (Kap. 2.9.1). Wozu sie diente, muss offen bleiben. Auch der geringe Fundanfall spricht dafür, dass die Nutzung des Platzes, zumindest für die römische Zeit, allmählich ein Ende fand (Kap. 4.5). Zu den jüngsten Strukturen gehören mehrere Gruben (Kap. 2.9.2), die vielleicht der Lehmentnahme dienten. Mangels Funden bleibt ihre Datierung indes ungewiss. Insbesondere wissen wir nicht, ob sie noch in römische Zeit datieren oder jünger sind. Spätestens mit der fünften Überschwemmung, die zur endgültigen Verlandung führte und wohl schon in die frühe Neuzeit zu setzen ist, wurde der Platz aufgelassen und erst mit dem Bau der bestehenden Fensterfabrik Baumgartner wieder besetzt.

Performance of HBsAg point-of-care tests for detection of diagnostic escape-variants in clinical samples

BACKGROUND Hepatitis B viruses (HBV) harboring mutations in the a-determinant of the Hepatitis B surface antigen (HBsAg) are associated with reduced reactivity of HBsAg assays. OBJECTIVES To evaluate the sensitivity and specificity of three HBsAg point-of-care tests for the detection of HBsAg of viruses harboring HBsAg mutations. STUDY DESIGN A selection of 50 clinical plasma samples containing HBV with HBsAg mutations was used to evaluate the performance of three HBsAg point-of-care tests (Vikia(®), bioMérieux, Marcy-L'Étoile, France. Alere Determine HBsAg™, Iverness Biomedical Innovations, Köln, Germany. Quick Profile™, LumiQuick Diagnostics, California, USA) and compared to the ARCHITECT HBsAg Qualitative(®) assay (Abbott Laboratories, Sligo, Ireland). RESULTS The sensitivity of the point-of-care tests ranged from 98% to 100%. The only false-negative result occurred using the Quick Profile™ assay with a virus harboring a D144A mutation. CONCLUSIONS The evaluated point-of-care tests revealed an excellent sensitivity in detecting HBV samples harboring HBsAg mutations.

SOP: Parallel surrogate global optimization with Pareto center selection for computationally expensive single objective problems

This paper presents a parallel surrogate-based global optimization method for computationally expensive objective functions that is more effective for larger numbers of processors. To reach this goal, we integrated concepts from multi-objective optimization and tabu search into, single objective, surrogate optimization. Our proposed derivative-free algorithm, called SOP, uses non-dominated sorting of points for which the expensive function has been previously evaluated. The two objectives are the expensive function value of the point and the minimum distance of the point to previously evaluated points. Based on the results of non-dominated sorting, P points from the sorted fronts are selected as centers from which many candidate points are generated by random perturbations. Based on surrogate approximation, the best candidate point is subsequently selected for expensive evaluation for each of the P centers, with simultaneous computation on P processors. Centers that previously did not generate good solutions are tabu with a given tenure. We show almost sure convergence of this algorithm under some conditions. The performance of SOP is compared with two RBF based methods. The test results show that SOP is an efficient method that can reduce time required to find a good near optimal solution. In a number of cases the efficiency of SOP is so good that SOP with 8 processors found an accurate answer in less wall-clock time than the other algorithms did with 32 processors.