Nanoscale reinforced orthopaedic bone cement with graphene oxide - a possible solution to aseptic loosening of cemented hip implants? Preliminary results of an ongoing study

Hip replacement surgery is amongst the most common orthopaedic operations performed in the UK. Aseptic loosening is responsible for 40% of hip revision procedures. Aseptic loosening is a result of cement mantle fatigue. The aim of the current study is to analyse the effect of nanoscale Graphene Oxide (GO) on the mechanical properties of orthopaedic bone cement. Study Design A experimental thermal and mechanical analysis was conducted in a laboratory set up conforming to international standards for bone cement testing according to ISO 5583. Testing was performed on control cement samples of Colacryl bone cement, and additional samples reinforced with variable wt% of Graphene Oxide containing composites – 0.1%, 0.25%, 0.5% and 1.0% GO loading. Pilot Data Porosity demonstrated a linear relationship with increasing wt% loading compared to control (p<0.001). Thermal characterisation demonstrated maximal temperature during polymerization, and generated exotherm were inversely proportional to w%t loading (p<0.05) Fatigue strength performed on the control and 0.1 and 0.25%wt loadings of GO demonstrate increased average cycles to failure compared to control specimens. A right shift of the Weibull curve was demonstrated for both wt% available currently. Logistic regression analysis for failure demonstrated significant increases in number of cycles to failure for both specimens compared to a control (p<0.001). Forward Plan Early results convey positive benefits at low wt% loadings of GO containing bone cement. Study completion and further analysis is required in order to elude to the optimum w%t of GO which conveys the greatest mechanical advantage.

Métodos probabilísticos e estatísticos na gestão de fogos florestais

Tese de doutoramento, Estatística e Investigação Operacional (Probabilidades e Estatística), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014

Environmental risk factors for the initial acquisition of Pseudomonas aeruginosa in young children with cystic fibrosis

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2013

A probabilistic methodology for distributed generation location in isolated electrical service area

Distributed generation unlike centralized electrical generation aims to generate electrical energy on small scale as near as possible to load centers, interchanging electric power with the network. This work presents a probabilistic methodology conceived to assist the electric system planning engineers in the selection of the distributed generation location, taking into account the hourly load changes or the daily load cycle. The hourly load centers, for each of the different hourly load scenarios, are calculated deterministically. These location points, properly weighted according to their load magnitude, are used to calculate the best fit probability distribution. This distribution is used to determine the maximum likelihood perimeter of the area where each source distributed generation point should preferably be located by the planning engineers. This takes into account, for example, the availability and the cost of the land lots, which are factors of special relevance in urban areas, as well as several obstacles important for the final selection of the candidates of the distributed generation points. The proposed methodology has been applied to a real case, assuming three different bivariate probability distributions: the Gaussian distribution, a bivariate version of Freund’s exponential distribution and the Weibull probability distribution. The methodology algorithm has been programmed in MATLAB. Results are presented and discussed for the application of the methodology to a realistic case and demonstrate the ability of the proposed methodology for efficiently handling the determination of the best location of the distributed generation and their corresponding distribution networks.

Wind resource modelling in complex terrain using different mesoscale–microscale coupling techniques

Wind resource evaluation in two sites located in Portugal was performed using the mesoscale modelling system Weather Research and Forecasting (WRF) and the wind resource analysis tool commonly used within the wind power industry, the Wind Atlas Analysis and Application Program (WAsP) microscale model. Wind measurement campaigns were conducted in the selected sites, allowing for a comparison between in situ measurements and simulated wind, in terms of flow characteristics and energy yields estimates. Three different methodologies were tested, aiming to provide an overview of the benefits and limitations of these methodologies for wind resource estimation. In the first methodology the mesoscale model acts like “virtual” wind measuring stations, where wind data was computed by WRF for both sites and inserted directly as input in WAsP. In the second approach, the same procedure was followed but here the terrain influences induced by the mesoscale model low resolution terrain data were removed from the simulated wind data. In the third methodology, the simulated wind data is extracted at the top of the planetary boundary layer height for both sites, aiming to assess if the use of geostrophic winds (which, by definition, are not influenced by the local terrain) can bring any improvement in the models performance. The obtained results for the abovementioned methodologies were compared with those resulting from in situ measurements, in terms of mean wind speed, Weibull probability density function parameters and production estimates, considering the installation of one wind turbine in each site. Results showed that the second tested approach is the one that produces values closest to the measured ones, and fairly acceptable deviations were found using this coupling technique in terms of estimated annual production. However, mesoscale output should not be used directly in wind farm sitting projects, mainly due to the mesoscale model terrain data poor resolution. Instead, the use of mesoscale output in microscale models should be seen as a valid alternative to in situ data mainly for preliminary wind resource assessments, although the application of mesoscale and microscale coupling in areas with complex topography should be done with extreme caution.

Simulaatiopeli menetelmänä siirtää ikääntyvien hiljaista tietoa. Case: Salon Seudun Osuuspankki

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, miten simulaatiopeli soveltuu ikääntyvien työntekijöiden hiljaisen tiedon esille tuomiseen ja tiedon siirtämiseen. case - tapauksena tutkimuksessa käytettiin Salon Seudun Osuuspankissapelattua simulaatiopeliä ja tutkimustulokset perustuvat peliin osallistuneiden ko. pankin työntekijöiden näkemyksiin ja mielipiteisiin. Tutkimuksessa selvitettiin miten osallistujat kokevat simulaatiopelin tilanteena, mitkä ovat simulaatiopelin heikkoudet ja vahvuudet hiljaisen tiedon siirrossa sekä millä tavalla simulaatiopeliä tulisi käyttää siirrettäessä hiljaista tietoa. Lisäksi selvitettiin mitä hiljainen tieto pankkityössä on. Tutkimus toteutettiin teemahaastatteluin marraskuussa 2004. Tutkimuksen tuloksena selvisi, että simulaatiopeliä ei nähdä kovin käyttökelpoisena, itsenäisenä hiljaisen tiedon siirron menetelmänä. Merkittävimpinä syinä tähän on simulaatiopelin keinotekoisuus, epäaitous sekä tilanteen jännittävyys. Simulaatiopelin vahvuudeksi hiljaisen tiedon siirrossa koetaan sen erinomainen havainnollistava voima. Simulaatiopeliä voitaisiinkin kokeilla apuna hiljaisen tiedon siirrossa osana pidempää tiedon siirron prosessia.

Statistiques appliquées en chirurgie cardiaque adulte : analyses de survie et applications du “propensity score”

L'objectif principal de ce travail est d’étudier en profondeur certaines techniques biostatistiques avancées en recherche évaluative en chirurgie cardiaque adulte. Les études ont été conçues pour intégrer les concepts d'analyse de survie, analyse de régression avec “propensity score”, et analyse de coûts. Le premier manuscrit évalue la survie après la réparation chirurgicale de la dissection aigüe de l’aorte ascendante. Les analyses statistiques utilisées comprennent : analyses de survie avec régression paramétrique des phases de risque et d'autres méthodes paramétriques (exponentielle, Weibull), semi-paramétriques (Cox) ou non-paramétriques (Kaplan-Meier) ; survie comparée à une cohorte appariée pour l’âge, le sexe et la race utilisant des tables de statistiques de survie gouvernementales ; modèles de régression avec “bootstrapping” et “multinomial logit model”. L'étude a démontrée que la survie s'est améliorée sur 25 ans en lien avec des changements dans les techniques chirurgicales et d’imagerie diagnostique. Le second manuscrit est axé sur les résultats des pontages coronariens isolés chez des patients ayant des antécédents d'intervention coronarienne percutanée. Les analyses statistiques utilisées comprennent : modèles de régression avec “propensity score” ; algorithme complexe d'appariement (1:3) ; analyses statistiques appropriées pour les groupes appariés (différences standardisées, “generalized estimating equations”, modèle de Cox stratifié). L'étude a démontrée que l’intervention coronarienne percutanée subie 14 jours ou plus avant la chirurgie de pontages coronariens n'est pas associée à des résultats négatifs à court ou long terme. Le troisième manuscrit évalue les conséquences financières et les changements démographiques survenant pour un centre hospitalier universitaire suite à la mise en place d'un programme de chirurgie cardiaque satellite. Les analyses statistiques utilisées comprennent : modèles de régression multivariée “two-way” ANOVA (logistique, linéaire ou ordinale) ; “propensity score” ; analyses de coûts avec modèles paramétriques Log-Normal. Des modèles d’analyse de « survie » ont également été explorés, utilisant les «coûts» au lieu du « temps » comme variable dépendante, et ont menés à des conclusions similaires. L'étude a démontrée que, après la mise en place du programme satellite, moins de patients de faible complexité étaient référés de la région du programme satellite au centre hospitalier universitaire, avec une augmentation de la charge de travail infirmier et des coûts.

Indirect Bonding Method: in vitro Comparison of the Shear Bond Strength between Metallic Orthodontic Brackets and Different Porcelain Surface Preparations

Introduction : La force d’adhésion à l'interface métal-céramique avec les résines auto-polymérisantes destinées au collage indirect des boîtiers orthodontiques n'a pas été évaluée à ce jour et un protocole clinique basé sur la littérature scientifique est inexistant. Objectifs : 1) Comparer la force de cisaillement maximale entre des boîtiers métalliques et des surfaces en porcelaine préparées selon différentes méthodes; 2) Suggérer un protocole clinique efficace et prévisible. Matériel et méthodes : Quatre-vingt-dix disques en leucite (6 groupes; n = 15/groupe) ont été préparés selon 6 combinaisons de traitements de surface : mécaniques (+ / - fraisage pour créer les rugosités) et chimiques (acide fluorhydrique, apprêt, silane). Des bases en résine composite Transbond XT (3M Unitek, Monrovia, California) faites sur mesure ont été collées avec le système de résine adhésive auto-polymérisante Sondhi A + B Rapid Set (3M Unitek, Monrovia, California). Les échantillons ont été préservés (H2O/24hrs), thermocyclés (500 cycles) et testés en cisaillement (Instron, Norwood, Massachusetts). Des mesures d’Index d’adhésif résiduel (IAR) ont été compilées. Des tests ANOVAs ont été réalisés sur les rangs étant donné que les données suivaient une distribution anormale et ont été ajustés selon Tukey. Un Kruskall-Wallis, U-Mann Whitney par comparaison pairée et une analyse de Weibull ont aussi été réalisés. Résultats : Les médianes des groupes varient entre 17.0 MPa (- fraisage + acide fluorhydrique) à 26.7 MPa (- fraisage + acide fluorhydrique + silane). Le fraisage en surface ne semble pas affecter l’adhésion. La combinaison chimique (- fraisage + silane + apprêt) a démontré des forces de cisaillement significativement plus élevées que le traitement avec (- fraisage + acide fluorhydrique), p<0,05, tout en possédant des forces similaires au protocole typiquement suggéré à l’acide fluorhydrique suivi d’une application de silane, l’équivalence de (- fraisage + acide fluorhydrique + silane). Les mesures d’IAR sont significativement plus basses dans le groupe (- fraisage + acide fluorhydrique) en comparaison avec celles des 5 autres groupes, avec p<0,05. Malheureusement, ces 5 groupes ont des taux de fracture élévés de 80 à 100% suite à la décimentation des boîtiers. Conclusion : Toutes les combinaisons de traitement de surface testées offrent une force d’adhésion cliniquement suffisante pour accomplir les mouvements dentaires en orthodontie. Une application de silane suivie d’un apprêt est forte intéressante, car elle est simple à appliquer cliniquement tout en permettant une excellente adhésion. Il faut cependant avertir les patients qu’il y a un risque de fracture des restorations en céramique lorsque vient le moment d’enlever les broches. Si la priorité est de diminuer le risque d’endommager la porcelaine, un mordançage seul à l’acide hydrofluorique sera suffisant.

Évaluation de la modélisation et des prévisions de la vitesse du vent menant à l'estimation de la production d'énergie annuelle d'une turbine éolienne

Suite à un stage avec la compagnie Hatch, nous possédons des jeux de données composés de séries chronologiques de vitesses de vent mesurées à divers sites dans le monde, sur plusieurs années. Les ingénieurs éoliens de la compagnie Hatch utilisent ces jeux de données conjointement aux banques de données d’Environnement Canada pour évaluer le potentiel éolien afin de savoir s’il vaut la peine d’installer des éoliennes à ces endroits. Depuis quelques années, des compagnies offrent des simulations méso-échelle de vitesses de vent, basées sur divers indices environnementaux de l’endroit à évaluer. Les ingénieurs éoliens veulent savoir s’il vaut la peine de payer pour ces données simulées, donc si celles-ci peuvent être utiles lors de l’estimation de la production d’énergie éolienne et si elles pourraient être utilisées lors de la prévision de la vitesse du vent long terme. De plus, comme l’on possède des données mesurées de vitesses de vent, l’on en profitera pour tester à partir de diverses méthodes statistiques différentes étapes de l’estimation de la production d’énergie. L’on verra les méthodes d’extrapolation de la vitesse du vent à la hauteur d’une turbine éolienne et l’on évaluera ces méthodes à l’aide de l’erreur quadratique moyenne. Aussi, on étudiera la modélisation de la vitesse du vent par la distributionWeibull et la variation de la distribution de la vitesse dans le temps. Finalement, l’on verra à partir de la validation croisée et du bootstrap si l’utilisation de données méso-échelle est préférable à celle de données des stations de référence, en plus de tester un modèle où les deux types de données sont utilisées pour prédire la vitesse du vent. Nous testerons la méthodologie globale présentement utilisée par les ingénieurs éoliens pour l’estimation de la production d’énergie d’un point de vue statistique, puis tenterons de proposer des changements à cette méthodologie, qui pourraient améliorer l’estimation de la production d’énergie annuelle.

Characterization of Probability Distributions Using the Residual Entropy Function

The present study on the characterization of probability distributions using the residual entropy function. The concept of entropy is extensively used in literature as a quantitative measure of uncertainty associated with a random phenomenon. The commonly used life time models in reliability Theory are exponential distribution, Pareto distribution, Beta distribution, Weibull distribution and gamma distribution. Several characterization theorems are obtained for the above models using reliability concepts such as failure rate, mean residual life function, vitality function, variance residual life function etc. Most of the works on characterization of distributions in the reliability context centers around the failure rate or the residual life function. The important aspect of interest in the study of entropy is that of locating distributions for which the shannon’s entropy is maximum subject to certain restrictions on the underlying random variable. The geometric vitality function and examine its properties. It is established that the geometric vitality function determines the distribution uniquely. The problem of averaging the residual entropy function is examined, and also the truncated form version of entropies of higher order are defined. In this study it is established that the residual entropy function determines the distribution uniquely and that the constancy of the same is characteristics to the geometric distribution

A Study on the Reversed Lack of Memory Property and its Generalizations

In this thesis, the concept of reversed lack of memory property and its generalizations is studied.We we generalize this property which involves operations different than the ”addition”. In particular an associative, binary operator ” * ” is considered. The univariate reversed lack of memory property is generalized using the binary operator and a class of probability distributions which include Type 3 extreme value, power function, reflected Weibull and negative Pareto distributions are characterized (Asha and Rejeesh (2009)). We also define the almost reversed lack of memory property and considered the distributions with reversed periodic hazard rate under the binary operation. Further, we give a bivariate extension of the generalized reversed lack of memory property and characterize a class of bivariate distributions which include the characterized extension (CE) model of Roy (2002a) apart from the bivariate reflected Weibull and power function distributions. We proved the equality of local proportionality of the reversed hazard rate and generalized reversed lack of memory property. Study of uncertainty is a subject of interest common to reliability, survival analysis, actuary, economics, business and many other fields. However, in many realistic situations, uncertainty is not necessarily related to the future but can also refer to the past. Recently, Di Crescenzo and Longobardi (2009) introduced a new measure of information called dynamic cumulative entropy. Dynamic cumulative entropy is suitable to measure information when uncertainty is related to the past, a dual concept of the cumulative residual entropy which relates to uncertainty of the future lifetime of a system. We redefine this measure in the whole real line and study its properties. We also discuss the implications of generalized reversed lack of memory property on dynamic cumulative entropy and past entropy.In this study, we extend the idea of reversed lack of memory property to the discrete set up. Here we investigate the discrete class of distributions characterized by the discrete reversed lack of memory property. The concept is extended to the bivariate case and bivariate distributions characterized by this property are also presented. The implication of this property on discrete reversed hazard rate, mean past life, and discrete past entropy are also investigated.

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Unimodality of wave amplitude in the northern Hemisphere

A novel statistic for local wave amplitude of the 500-hPa geopotential height field is introduced. The statistic uses a Hilbert transform to define a longitudinal wave envelope and dynamical latitude weighting to define the latitudes of interest. Here it is used to detect the existence, or otherwise, of multimodality in its distribution function. The empirical distribution function for the 1960-2000 period is close to a Weibull distribution with shape parameters between 2 and 3. There is substantial interdecadal variability but no apparent local multimodality or bimodality. The zonally averaged wave amplitude, akin to the more usual wave amplitude index, is close to being normally distributed. This is consistent with the central limit theorem, which applies to the construction of the wave amplitude index. For the period 1960-70 it is found that there is apparent bimodality in this index. However, the different amplitudes are realized at different longitudes, so there is no bimodality at any single longitude. As a corollary, it is found that many commonly used statistics to detect multimodality in atmospheric fields potentially satisfy the assumptions underlying the central limit theorem and therefore can only show approximately normal distributions. The author concludes that these techniques may therefore be suboptimal to detect any multimodality.

A parametric model for the interval censored survival times of Acacia mangium plantation in a spacing trial

Survival times for the Acacia mangium plantation in the Segaliud Lokan Project, Sabah, East Malaysia were analysed based on 20 permanent sample plots (PSPs) established in 1988 as a spacing experiment. The PSPs were established following a complete randomized block design with five levels of spacing randomly assigned to units within four blocks at different sites. The survival times of trees in years are of interest. Since the inventories were only conducted annually, the actual survival time for each tree was not observed. Hence, the data set comprises censored survival times. Initial analysis of the survival of the Acacia mangium plantation suggested there is block by spacing interaction; a Weibull model gives a reasonable fit to the replicate survival times within each PSP; but a standard Weibull regression model is inappropriate because the shape parameter differs between PSPs. In this paper we investigate the form of the non-constant Weibull shape parameter. Parsimonious models for the Weibull survival times have been derived using maximum likelihood methods. The factor selection for the parameters is based on a backward elimination procedure. The models are compared using likelihood ratio statistics. The results suggest that both Weibull parameters depend on spacing and block.