Outcome study of real-time MR-guided cervical periradicular injection therapy in an open 1.0 Tesla MRI system

PURPOSE To evaluate the accuracy, safety, and efficacy of cervical nerve root injection therapy using magnetic resonance guidance in an open 1.0 T MRI system. METHODS Between September 2009 and April 2012, a total of 21 patients (9 men, 12 women; mean age 47.1 ± 11.1 years) underwent MR-guided cervical periradicular injection for cervical radicular pain in an open 1.0 T system. An interactive proton density-weighted turbo spin echo (PDw TSE) sequence was used for real-time guidance of the MR-compatible 20-gauge injection needle. Clinical outcome was evaluated on a verbal numeric rating scale (VNRS) before injection therapy (baseline) and at 1 week and 1, 3, and 6 months during follow-up. RESULTS All procedures were technically successful and there were no major complications. The mean preinterventional VNRS score was 7.42 and exhibited a statistically significant decrease (P < 0.001) at all follow-up time points: 3.86 ± 1.53 at 1 week, 3.21 ± 2.19 at 1 month, 2.58 ± 2.54 at 3 months, and 2.76 ± 2.63 at 6 months. At 6 months, 14.3 % of the patients reported complete resolution of radicular pain and 38.1 % each had either significant (4-8 VNRS score points) or mild (1-3 VNRS score points) relief of pain; 9.5 % experienced no pain relief. CONCLUSION Magnetic resonance fluoroscopy-guided periradicular cervical spine injection is an accurate, safe, and efficacious treatment option for patients with cervical radicular pain. The technique may be a promising alternative to fluoroscopy- or CT-guided injections of the cervical spine, especially in young patients and in patients requiring repeat injections.

Efficient Unit Root Tests of real Exchange Rates in the Post-Bretton Woods Era

We apply the efficient unit-roots tests of Elliott, Rothenberg, and Stock (1996), and Elliott (1998) to twenty-one real exchange rates using monthly data of the G-7 countries from the post-Bretton Woods floating exchange rate period. Our results indicate that, for eighteen out of the twenty-one real exchange rates, the null hypothesis of a unit root can be rejected at the 10% significance level or better using the Elliot et al (1996) DF-GLS test. The unit-root null hypothesis is also rejected for one additional real exchange rate when we allow for one endogenously determined break in the time series of the real exchange rate as in Perron (1997). In all, we find favorable evidence to support long-run purchasing power parity in nineteen out of twenty-one real exchange rates. Second, we find no strong evidence to suggest that the use of non-U.S. dollar-based real exchange rates tend to produce more favorable result for long-run PPP than the use of U.S. dollar-based real exchange rates as Lothian (1998) has concluded.

Comparison of multiple comparison methods for identifying differential gene expression in simulated and real papillary thyroid cancer microarray data

The difficulty of detecting differential gene expression in microarray data has existed for many years. Several correction procedures try to avoid the family-wise error rate in multiple comparison process, including the Bonferroni and Sidak single-step p-value adjustments, Holm's step-down correction method, and Benjamini and Hochberg's false discovery rate (FDR) correction procedure. Each multiple comparison technique has its advantages and weaknesses. We studied each multiple comparison method through numerical studies (simulations) and applied the methods to the real exploratory DNA microarray data, which detect of molecular signatures in papillary thyroid cancer (PTC) patients. According to our results of simulation studies, Benjamini and Hochberg step-up FDR controlling procedure is the best process among these multiple comparison methods and we discovered 1277 potential biomarkers among 54675 probe sets after applying the Benjamini and Hochberg's method to PTC microarray data.^

New methods for quantification and analysis of quantitative real-time polymerase chain reaction data

Quantitative real-time polymerase chain reaction (qPCR) is a sensitive gene quantitation method that has been widely used in the biological and biomedical fields. The currently used methods for PCR data analysis, including the threshold cycle (CT) method, linear and non-linear model fitting methods, all require subtracting background fluorescence. However, the removal of background fluorescence is usually inaccurate, and therefore can distort results. Here, we propose a new method, the taking-difference linear regression method, to overcome this limitation. Briefly, for each two consecutive PCR cycles, we subtracted the fluorescence in the former cycle from that in the later cycle, transforming the n cycle raw data into n-1 cycle data. Then linear regression was applied to the natural logarithm of the transformed data. Finally, amplification efficiencies and the initial DNA molecular numbers were calculated for each PCR run. To evaluate this new method, we compared it in terms of accuracy and precision with the original linear regression method with three background corrections, being the mean of cycles 1-3, the mean of cycles 3-7, and the minimum. Three criteria, including threshold identification, max R2, and max slope, were employed to search for target data points. Considering that PCR data are time series data, we also applied linear mixed models. Collectively, when the threshold identification criterion was applied and when the linear mixed model was adopted, the taking-difference linear regression method was superior as it gave an accurate estimation of initial DNA amount and a reasonable estimation of PCR amplification efficiencies. When the criteria of max R2 and max slope were used, the original linear regression method gave an accurate estimation of initial DNA amount. Overall, the taking-difference linear regression method avoids the error in subtracting an unknown background and thus it is theoretically more accurate and reliable. This method is easy to perform and the taking-difference strategy can be extended to all current methods for qPCR data analysis.^

A Structure of Problem Solving Methods for Real Time Decision Support in Traffic Control

This article describes a knowledge-based application in the domain of road traffic management that we have developed following a knowledge modeling approach and the notion of problem-solving method. The article presents first a domain-independent model for real-time decision support as a structured collection of problem solving methods. Then, it is described how this general model is used to develop an operational version for the domain of traffic management. For this purpose, a particular knowledge modeling tool, called KSM (Knowledge Structure Manager), was applied. Finally, the article shows an application developed for a traffic network of the city of Madrid and it is compared with a second application developed for a different traffic area of the city of Barcelona.

Isolation of recombinant antibody fragments (scFv) by phage display technology for detection of almond allergens in food products

Tree nut allergies are considered an important health issue in developed countries. To comply with the regulations on food labeling, reliable allergen detection methods are required. In this work we isolated almond-specific recombinant antibody fragments (scFv) from a commercial phage display library bypassing the use of live animals, hence being consistent with the latest policies on animal welfare. To this end an iterative selection procedure employing the Tomlinson I phage display library and a crude almond protein extract was carried out. Two different almond-specific scFv (named PD1F6 and PD2C9) were isolated after two rounds of biopanning, and an indirect phage ELISA was implemented to detect the presence of almond protein in foodstuffs. The isolated scFvs demonstrated to be highly specific and allowed detection of 40 ng mL?1 and 100 ng mL?1 of raw and roasted almond protein, respectively. The practical detection limit of the assay in almond spiked food products was 0.1 mg g?1 (110e120 ppm). The developed indirect phage ELISA was validated by analysis of 92 commercial food products, showing good correlation with the results obtained by a previously developed real-time PCR method for the detection of almond in foodstuffs. The selected phage clones can be affinity maturated to improve their sensitivity and genetically engineered to be employed in different assay formats.

Impact of artifact correction methods on R-R interbeat signals to quantifying heart rate variability (HRV) according to linear and nonlinear methods.

In the analysis of heart rate variability (HRV) are used temporal series that contains the distances between successive heartbeats in order to assess autonomic regulation of the cardiovascular system. These series are obtained from the electrocardiogram (ECG) signal analysis, which can be affected by different types of artifacts leading to incorrect interpretations in the analysis of the HRV signals. Classic approach to deal with these artifacts implies the use of correction methods, some of them based on interpolation, substitution or statistical techniques. However, there are few studies that shows the accuracy and performance of these correction methods on real HRV signals. This study aims to determine the performance of some linear and non-linear correction methods on HRV signals with induced artefacts by quantification of its linear and nonlinear HRV parameters. As part of the methodology, ECG signals of rats measured using the technique of telemetry were used to generate real heart rate variability signals without any error. In these series were simulated missing points (beats) in different quantities in order to emulate a real experimental situation as accurately as possible. In order to compare recovering efficiency, deletion (DEL), linear interpolation (LI), cubic spline interpolation (CI), moving average window (MAW) and nonlinear predictive interpolation (NPI) were used as correction methods for the series with induced artifacts. The accuracy of each correction method was known through the results obtained after the measurement of the mean value of the series (AVNN), standard deviation (SDNN), root mean square error of the differences between successive heartbeats (RMSSD), Lomb\'s periodogram (LSP), Detrended Fluctuation Analysis (DFA), multiscale entropy (MSE) and symbolic dynamics (SD) on each HRV signal with and without artifacts. The results show that, at low levels of missing points the performance of all correction techniques are very similar with very close values for each HRV parameter. However, at higher levels of losses only the NPI method allows to obtain HRV parameters with low error values and low quantity of significant differences in comparison to the values calculated for the same signals without the presence of missing points.

Genetic assignment methods for the direct, real-time estimation of migration rate: a simulation-based exploration of accuracy and power

Genetic assignment methods use genotype likelihoods to draw inference about where individuals were or were not born, potentially allowing direct, real-time estimates of dispersal. We used simulated data sets to test the power and accuracy of Monte Carlo resampling methods in generating statistical thresholds for identifying F-0 immigrants in populations with ongoing gene flow, and hence for providing direct, real-time estimates of migration rates. The identification of accurate critical values required that resampling methods preserved the linkage disequilibrium deriving from recent generations of immigrants and reflected the sampling variance present in the data set being analysed. A novel Monte Carlo resampling method taking into account these aspects was proposed and its efficiency was evaluated. Power and error were relatively insensitive to the frequency assumed for missing alleles. Power to identify F-0 immigrants was improved by using large sample size (up to about 50 individuals) and by sampling all populations from which migrants may have originated. A combination of plotting genotype likelihoods and calculating mean genotype likelihood ratios (D-LR) appeared to be an effective way to predict whether F-0 immigrants could be identified for a particular pair of populations using a given set of markers.

Asparinins, asparosides, curillins, curillosides and shavatarins: structural clarification with the isolation of shatavarin V, a new steroidal saponin from the root of Asparagus racemosus

A new steroidal saponin, shatavarin V, (3-O-{[alpha-L-rhamnopyranosy](1-2)][beta-D-glucopyranosyl(1 -> 4)]-beta-D-glucopyranosyl}-(25S)-5 beta-spirostan-3 beta-ol), was isolated from the roots of Asparagus racemosus by RP-HPLC, and its structure determined by 1D and 2D NMR studies. This data permits clarification of the structures reported for several known saponins: asparinins A and B; asparosides A and B; curillin H; curillosides G and H and shavatarins I and IV. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Practical methods of tracking of nonstationary time series applied to real-world data

In this paper, we discuss some practical implications for implementing adaptable network algorithms applied to non-stationary time series problems. Two real world data sets, containing electricity load demands and foreign exchange market prices, are used to test several different methods, ranging from linear models with fixed parameters, to non-linear models which adapt both parameters and model order on-line. Training with the extended Kalman filter, we demonstrate that the dynamic model-order increment procedure of the resource allocating RBF network (RAN) is highly sensitive to the parameters of the novelty criterion. We investigate the use of system noise for increasing the plasticity of the Kalman filter training algorithm, and discuss the consequences for on-line model order selection. The results of our experiments show that there are advantages to be gained in tracking real world non-stationary data through the use of more complex adaptive models.

Using the Simulation Modeling Methods for the Designing Real-Time Integrated Expert Systems

Certain theoretical and methodological problems of designing real-time dynamical expert systems, which belong to the class of the most complex integrated expert systems, are discussed. Primary attention is given to the problems of designing subsystems for modeling the external environment in the case where the environment is represented by complex engineering systems. A specific approach to designing simulation models for complex engineering systems is proposed and examples of the application of this approach based on the G2 (Gensym Corp.) tool system are described.

Optimization models and methods for real-time transportation planning in forestry

Lors du transport du bois de la forêt vers les usines, de nombreux événements imprévus peuvent se produire, événements qui perturbent les trajets prévus (par exemple, en raison des conditions météo, des feux de forêt, de la présence de nouveaux chargements, etc.). Lorsque de tels événements ne sont connus que durant un trajet, le camion qui accomplit ce trajet doit être détourné vers un chemin alternatif. En l’absence d’informations sur un tel chemin, le chauffeur du camion est susceptible de choisir un chemin alternatif inutilement long ou pire, qui est lui-même "fermé" suite à un événement imprévu. Il est donc essentiel de fournir aux chauffeurs des informations en temps réel, en particulier des suggestions de chemins alternatifs lorsqu’une route prévue s’avère impraticable. Les possibilités de recours en cas d’imprévus dépendent des caractéristiques de la chaîne logistique étudiée comme la présence de camions auto-chargeurs et la politique de gestion du transport. Nous présentons trois articles traitant de contextes d’application différents ainsi que des modèles et des méthodes de résolution adaptés à chacun des contextes. Dans le premier article, les chauffeurs de camion disposent de l’ensemble du plan hebdomadaire de la semaine en cours. Dans ce contexte, tous les efforts doivent être faits pour minimiser les changements apportés au plan initial. Bien que la flotte de camions soit homogène, il y a un ordre de priorité des chauffeurs. Les plus prioritaires obtiennent les volumes de travail les plus importants. Minimiser les changements dans leurs plans est également une priorité. Étant donné que les conséquences des événements imprévus sur le plan de transport sont essentiellement des annulations et/ou des retards de certains voyages, l’approche proposée traite d’abord l’annulation et le retard d’un seul voyage, puis elle est généralisée pour traiter des événements plus complexes. Dans cette ap- proche, nous essayons de re-planifier les voyages impactés durant la même semaine de telle sorte qu’une chargeuse soit libre au moment de l’arrivée du camion à la fois au site forestier et à l’usine. De cette façon, les voyages des autres camions ne seront pas mo- difiés. Cette approche fournit aux répartiteurs des plans alternatifs en quelques secondes. De meilleures solutions pourraient être obtenues si le répartiteur était autorisé à apporter plus de modifications au plan initial. Dans le second article, nous considérons un contexte où un seul voyage à la fois est communiqué aux chauffeurs. Le répartiteur attend jusqu’à ce que le chauffeur termine son voyage avant de lui révéler le prochain voyage. Ce contexte est plus souple et offre plus de possibilités de recours en cas d’imprévus. En plus, le problème hebdomadaire peut être divisé en des problèmes quotidiens, puisque la demande est quotidienne et les usines sont ouvertes pendant des périodes limitées durant la journée. Nous utilisons un modèle de programmation mathématique basé sur un réseau espace-temps pour réagir aux perturbations. Bien que ces dernières puissent avoir des effets différents sur le plan de transport initial, une caractéristique clé du modèle proposé est qu’il reste valable pour traiter tous les imprévus, quelle que soit leur nature. En effet, l’impact de ces événements est capturé dans le réseau espace-temps et dans les paramètres d’entrée plutôt que dans le modèle lui-même. Le modèle est résolu pour la journée en cours chaque fois qu’un événement imprévu est révélé. Dans le dernier article, la flotte de camions est hétérogène, comprenant des camions avec des chargeuses à bord. La configuration des routes de ces camions est différente de celle des camions réguliers, car ils ne doivent pas être synchronisés avec les chargeuses. Nous utilisons un modèle mathématique où les colonnes peuvent être facilement et naturellement interprétées comme des itinéraires de camions. Nous résolvons ce modèle en utilisant la génération de colonnes. Dans un premier temps, nous relaxons l’intégralité des variables de décision et nous considérons seulement un sous-ensemble des itinéraires réalisables. Les itinéraires avec un potentiel d’amélioration de la solution courante sont ajoutés au modèle de manière itérative. Un réseau espace-temps est utilisé à la fois pour représenter les impacts des événements imprévus et pour générer ces itinéraires. La solution obtenue est généralement fractionnaire et un algorithme de branch-and-price est utilisé pour trouver des solutions entières. Plusieurs scénarios de perturbation ont été développés pour tester l’approche proposée sur des études de cas provenant de l’industrie forestière canadienne et les résultats numériques sont présentés pour les trois contextes.

Optimization models and methods for real-time transportation planning in forestry

Lors du transport du bois de la forêt vers les usines, de nombreux événements imprévus peuvent se produire, événements qui perturbent les trajets prévus (par exemple, en raison des conditions météo, des feux de forêt, de la présence de nouveaux chargements, etc.). Lorsque de tels événements ne sont connus que durant un trajet, le camion qui accomplit ce trajet doit être détourné vers un chemin alternatif. En l’absence d’informations sur un tel chemin, le chauffeur du camion est susceptible de choisir un chemin alternatif inutilement long ou pire, qui est lui-même "fermé" suite à un événement imprévu. Il est donc essentiel de fournir aux chauffeurs des informations en temps réel, en particulier des suggestions de chemins alternatifs lorsqu’une route prévue s’avère impraticable. Les possibilités de recours en cas d’imprévus dépendent des caractéristiques de la chaîne logistique étudiée comme la présence de camions auto-chargeurs et la politique de gestion du transport. Nous présentons trois articles traitant de contextes d’application différents ainsi que des modèles et des méthodes de résolution adaptés à chacun des contextes. Dans le premier article, les chauffeurs de camion disposent de l’ensemble du plan hebdomadaire de la semaine en cours. Dans ce contexte, tous les efforts doivent être faits pour minimiser les changements apportés au plan initial. Bien que la flotte de camions soit homogène, il y a un ordre de priorité des chauffeurs. Les plus prioritaires obtiennent les volumes de travail les plus importants. Minimiser les changements dans leurs plans est également une priorité. Étant donné que les conséquences des événements imprévus sur le plan de transport sont essentiellement des annulations et/ou des retards de certains voyages, l’approche proposée traite d’abord l’annulation et le retard d’un seul voyage, puis elle est généralisée pour traiter des événements plus complexes. Dans cette ap- proche, nous essayons de re-planifier les voyages impactés durant la même semaine de telle sorte qu’une chargeuse soit libre au moment de l’arrivée du camion à la fois au site forestier et à l’usine. De cette façon, les voyages des autres camions ne seront pas mo- difiés. Cette approche fournit aux répartiteurs des plans alternatifs en quelques secondes. De meilleures solutions pourraient être obtenues si le répartiteur était autorisé à apporter plus de modifications au plan initial. Dans le second article, nous considérons un contexte où un seul voyage à la fois est communiqué aux chauffeurs. Le répartiteur attend jusqu’à ce que le chauffeur termine son voyage avant de lui révéler le prochain voyage. Ce contexte est plus souple et offre plus de possibilités de recours en cas d’imprévus. En plus, le problème hebdomadaire peut être divisé en des problèmes quotidiens, puisque la demande est quotidienne et les usines sont ouvertes pendant des périodes limitées durant la journée. Nous utilisons un modèle de programmation mathématique basé sur un réseau espace-temps pour réagir aux perturbations. Bien que ces dernières puissent avoir des effets différents sur le plan de transport initial, une caractéristique clé du modèle proposé est qu’il reste valable pour traiter tous les imprévus, quelle que soit leur nature. En effet, l’impact de ces événements est capturé dans le réseau espace-temps et dans les paramètres d’entrée plutôt que dans le modèle lui-même. Le modèle est résolu pour la journée en cours chaque fois qu’un événement imprévu est révélé. Dans le dernier article, la flotte de camions est hétérogène, comprenant des camions avec des chargeuses à bord. La configuration des routes de ces camions est différente de celle des camions réguliers, car ils ne doivent pas être synchronisés avec les chargeuses. Nous utilisons un modèle mathématique où les colonnes peuvent être facilement et naturellement interprétées comme des itinéraires de camions. Nous résolvons ce modèle en utilisant la génération de colonnes. Dans un premier temps, nous relaxons l’intégralité des variables de décision et nous considérons seulement un sous-ensemble des itinéraires réalisables. Les itinéraires avec un potentiel d’amélioration de la solution courante sont ajoutés au modèle de manière itérative. Un réseau espace-temps est utilisé à la fois pour représenter les impacts des événements imprévus et pour générer ces itinéraires. La solution obtenue est généralement fractionnaire et un algorithme de branch-and-price est utilisé pour trouver des solutions entières. Plusieurs scénarios de perturbation ont été développés pour tester l’approche proposée sur des études de cas provenant de l’industrie forestière canadienne et les résultats numériques sont présentés pour les trois contextes.