A coupling technique for non-matching finite element meshes

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

The putative Leishmania telomerase RNA (leishTER) undergoes trans-splicing and contains a conserved template sequence

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Ridge-based fingerprint matching using hough transform

Despite the efficacy of minutia-based fingerprint matching techniques for good-quality images captured by optical sensors, minutia-based techniques do not often perform so well on poor-quality images or fingerprint images captured by small solid-state sensors. Solid-state fingerprint sensors are being increasingly deployed in a wide range of applications for user authentication purposes. Therefore, it is necessary to develop new fingerprint-matching techniques that utilize other features to deal with fingerprint images captured by solid-state sensors. This paper presents a new fingerprint matching technique based on fingerprint ridge features. This technique was assessed on the MSU-VERIDICOM database, which consists of fingerprint impressions obtained from 160 users (4 impressions per finger) using a solid-state sensor. The combination of ridge-based matching scores computed by the proposed ridge-based technique with minutia-based matching scores leads to a reduction of the false non-match rate by approximately 1.7% at a false match rate of 0.1%. © 2005 IEEE.

Automated peritoneal dialysis is associated with better survival rates compared to continuous ambulatory peritoneal dialysis: a propensity score matching analysis

The impact of peritoneal dialysis modality on patient survival and peritonitis rates is not fully understood, and no large-scale randomized clinical trial (RCT) is available. In the absence of a RCT, the use of an advanced matching procedure to reduce selection bias in large cohort studies may be the best approach. The aim of this study is to compare automated peritoneal dialysis (APD) and continuous ambulatory peritoneal dialysis (CAPD) according to peritonitis risk, technique failure and patient survival in a large nation-wide PD cohort. This is a prospective cohort study that included all incident PD patients with at least 90 days of PD recruited in the BRAZPD study. All patients who were treated exclusively with either APD or CAPD were matched for 15 different covariates using a propensity score calculated with the nearest neighbor method. Clinical outcomes analyzed were overall mortality, technique failure and time to first peritonitis. For all analysis we also adjusted the curves for the presence of competing risks with the Fine and Gray analysis. After the matching procedure, 2,890 patients were included in the analysis (1,445 in each group). Baseline characteristics were similar for all covariates including: age, diabetes, BMI, Center-experience, coronary artery disease, cancer, literacy, hypertension, race, previous HD, gender, pre-dialysis care, family income, peripheral artery disease and year of starting PD. Mortality rate was higher in CAPD patients (SHR1.44 CI95%1.21-1.71) compared to APD, but no difference was observed for technique failure (SHR0.83 CI95%0.69-1.02) nor for time till the first peritonitis episode (SHR0.96 CI95%0.93-1.11). In the first large PD cohort study with groups balanced for several covariates using propensity score matching, PD modality was not associated with differences in neither time to first peritonitis nor in technique failure. Nevertheless, patient survival was significantly better in APD patients.

Screen-Sized PDFs in Sans Serif Type: Template and Files

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A Spatial Propensity Score Matching Evaluation of the Social Impacts of Sugarcane Growing on Municipalities in Brazil

The expansion of sugarcane growing in Brazil, spurred particularly by increased demand for ethanol, has triggered the need to evaluate the economic, social, and environmental impacts of this process, both on the country as a whole and on the growing regions. Even though the balance of costs and benefits is positive from an overall standpoint, this may not be so in specific producing regions, due to negative externalities. The objective of this paper is to estimate the effect of growing sugarcane on the human development index (HDI) and its sub-indices in cane producing regions. In the literature on matching effects, this is interpreted as the effect of the treatment on the treated. Location effects are controlled by spatial econometric techniques, giving rise to the spatial propensity score matching model. The authors analyze 424 minimum comparable areas (MCAs) in the treatment group, compared with 907 MCAs in the control group. The results suggest that the presence of sugarcane growing in these areas is not relevant to determine their social conditions, whether for better or worse. It is thus likely that public policies, especially those focused directly on improving education, health, and income generation/distribution, have much more noticeable effects on the municipal HDI.

Tailored Therapy: Matching the Method to the Patient

Clinicians frequently have to decide when dialysis should be initiated and which modality should be used to support kidney function in critically ill patients with acute kidney injury. In most instances, these decisions are made based on the consideration of a variety of factors including patient condition, available resources and prevailing local practice experience. There is a wide variation worldwide in how these factors influence the timing of initiation and the utilization of various modalities. In this article, we review the therapeutic goals of renal support and the relative advantages and shortcomings of different dialysis techniques. We describe strategies for matching the timing of initiation to the choice of modality to individualize renal support in intensive care unit patients. Copyright (C) 2012 S. Karger AG, Basel

Propensity score matching approach to test the association of income inequality and mortality in Sao Paulo, Brazil

Background Support for the adverse effect of high income inequality on population health has come from studies that focus on larger areas, such as the US states, while studies at smaller geographical areas (eg, neighbourhoods) have found mixed results. Methods We used propensity score matching to examine the relationship between income inequality and mortality rates across 96 neighbourhoods (distritos) of the municipality of Sao Paulo, Brazil. Results Prior to matching, higher income inequality distritos (Gini >= 0.25) had slightly lower overall mortality rates (2.23 per 10 000, 95% CI -23.92 to 19.46) compared to lower income inequality areas (Gini <0.25). After propensity score matching, higher inequality was associated with a statistically significant higher mortality rate (41.58 per 10 000, 95% CI 8.85 to 73.3). Conclusion In Sao Paulo, the more egalitarian communities are among some of the poorest, with the worst health profiles. Propensity score matching was used to avoid inappropriate comparisons between the health status of unequal (but wealthy) neighbourhoods versus equal (but poor) neighbourhoods. Our methods suggest that, with proper accounting of heterogeneity between areas, income inequality is associated with worse population health in Sao Paulo.

Solvable model for template coexistence in protocells

Compartmentalization of self-replicating molecules (templates) in protocells is a necessary step towards the evolution of modern cells. However, coexistence between distinct template types inside a protocell can be achieved only if there is a selective pressure favoring protocells with a mixed template composition. Here we study analytically a group selection model for the coexistence between two template types using the diffusion approximation of population genetics. The model combines competition at the template and protocell levels as well as genetic drift inside protocells. At the steady state, we find a continuous phase transition separating the coexistence and segregation regimes, with the order parameter vanishing linearly with the distance to the critical point. In addition, we derive explicit analytical expressions for the critical steadystate probability density of protocell compositions.

Assessment of candidemia-attributable mortality in critically ill patients using propensity score matching analysis

[EN] Introduction: Candidemia in critically ill patients is usually a severe and life-threatening condition with a high crude mortality. Very few studies have focused on the impact of candidemia on ICU patient outcome and attributable mortality still remains controversial. This study was carried out to determine the attributable mortality of ICU-acquired candidemia in critically ill patients using propensity score matching analysis. Methods: A prospective observational study was conducted of all consecutive non-neutropenic adult patients admitted for at least seven days to 36 ICUs in Spain, France, and Argentina between April 2006 and June 2007. The probability of developing candidemia was estimated using a multivariate logistic regression model. Each patient with ICU-acquired candidemia was matched with two control patients with the nearest available Mahalanobis metric matching within the calipers defined by the propensity score. Standardized differences tests (SDT) for each variable before and after matching were calculated. Attributable mortality was determined by a modified Poisson regression model adjusted by those variables that still presented certain misalignments defined as a SDT > 10%. Results: Thirty-eight candidemias were diagnosed in 1,107 patients (34.3 episodes/1,000 ICU patients). Patients with and without candidemia had an ICU crude mortality of 52.6% versus 20.6% (P < 0.001) and a crude hospital mortality of 55.3% versus 29.6% (P = 0.01), respectively. In the propensity matched analysis, the corresponding figures were 51.4% versus 37.1% (P = 0.222) and 54.3% versus 50% (P = 0.680). After controlling residual confusion by the Poisson regression model, the relative risk (RR) of ICU- and hospital-attributable mortality from candidemia was RR 1.298 (95% confidence interval (CI) 0.88 to 1.98) and RR 1.096 (95% CI 0.68 to 1.69), respectively. Conclusions: ICU-acquired candidemia in critically ill patients is not associated with an increase in either ICU or hospital mortality.

3-D reconstruction of the human skeleton during motion

L’analisi del movimento umano ha come obiettivo la descrizione del movimento assoluto e relativo dei segmenti ossei del soggetto e, ove richiesto, dei relativi tessuti molli durante l’esecuzione di esercizi fisici. La bioingegneria mette a disposizione dell’analisi del movimento gli strumenti ed i metodi necessari per una valutazione quantitativa di efficacia, funzione e/o qualità del movimento umano, consentendo al clinico l’analisi di aspetti non individuabili con gli esami tradizionali. Tali valutazioni possono essere di ausilio all’analisi clinica di pazienti e, specialmente con riferimento a problemi ortopedici, richiedono una elevata accuratezza e precisione perché il loro uso sia valido. Il miglioramento della affidabilità dell’analisi del movimento ha quindi un impatto positivo sia sulla metodologia utilizzata, sia sulle ricadute cliniche della stessa. Per perseguire gli obiettivi scientifici descritti, è necessario effettuare una stima precisa ed accurata della posizione e orientamento nello spazio dei segmenti ossei in esame durante l’esecuzione di un qualsiasi atto motorio. Tale descrizione può essere ottenuta mediante la definizione di un modello della porzione del corpo sotto analisi e la misura di due tipi di informazione: una relativa al movimento ed una alla morfologia. L’obiettivo è quindi stimare il vettore posizione e la matrice di orientamento necessari a descrivere la collocazione nello spazio virtuale 3D di un osso utilizzando le posizioni di punti, definiti sulla superficie cutanea ottenute attraverso la stereofotogrammetria. Le traiettorie dei marker, così ottenute, vengono utilizzate per la ricostruzione della posizione e dell’orientamento istantaneo di un sistema di assi solidale con il segmento sotto esame (sistema tecnico) (Cappozzo et al. 2005). Tali traiettorie e conseguentemente i sistemi tecnici, sono affetti da due tipi di errore, uno associato allo strumento di misura e l’altro associato alla presenza di tessuti molli interposti tra osso e cute. La propagazione di quest’ultimo ai risultati finali è molto più distruttiva rispetto a quella dell’errore strumentale che è facilmente minimizzabile attraverso semplici tecniche di filtraggio (Chiari et al. 2005). In letteratura è stato evidenziato che l’errore dovuto alla deformabilità dei tessuti molli durante l’analisi del movimento umano provoca inaccuratezze tali da mettere a rischio l’utilizzabilità dei risultati. A tal proposito Andriacchi scrive: “attualmente, uno dei fattori critici che rallentano il progresso negli studi del movimento umano è la misura del movimento scheletrico partendo dai marcatori posti sulla cute” (Andriacchi et al. 2000). Relativamente alla morfologia, essa può essere acquisita, ad esempio, attraverso l’utilizzazione di tecniche per bioimmagini. Queste vengono fornite con riferimento a sistemi di assi locali in generale diversi dai sistemi tecnici. Per integrare i dati relativi al movimento con i dati morfologici occorre determinare l’operatore che consente la trasformazione tra questi due sistemi di assi (matrice di registrazione) e di conseguenza è fondamentale l’individuazione di particolari terne di riferimento, dette terne anatomiche. L’identificazione di queste terne richiede la localizzazione sul segmento osseo di particolari punti notevoli, detti repere anatomici, rispetto ad un sistema di riferimento solidale con l’osso sotto esame. Tale operazione prende il nome di calibrazione anatomica. Nella maggior parte dei laboratori di analisi del movimento viene implementata una calibrazione anatomica a “bassa risoluzione” che prevede la descrizione della morfologia dell’osso a partire dall’informazione relativa alla posizione di alcuni repere corrispondenti a prominenze ossee individuabili tramite palpazione. Attraverso la stereofotogrammetria è quindi possibile registrare la posizione di questi repere rispetto ad un sistema tecnico. Un diverso approccio di calibrazione anatomica può essere realizzato avvalendosi delle tecniche ad “alta risoluzione”, ovvero attraverso l’uso di bioimmagini. In questo caso è necessario disporre di una rappresentazione digitale dell’osso in un sistema di riferimento morfologico e localizzare i repere d’interesse attraverso palpazione in ambiente virtuale (Benedetti et al. 1994 ; Van Sint Jan et al. 2002; Van Sint Jan et al. 2003). Un simile approccio è difficilmente applicabile nella maggior parte dei laboratori di analisi del movimento, in quanto normalmente non si dispone della strumentazione necessaria per ottenere le bioimmagini; inoltre è noto che tale strumentazione in alcuni casi può essere invasiva. Per entrambe le calibrazioni anatomiche rimane da tenere in considerazione che, generalmente, i repere anatomici sono dei punti definiti arbitrariamente all’interno di un’area più vasta e irregolare che i manuali di anatomia definiscono essere il repere anatomico. L’identificazione dei repere attraverso una loro descrizione verbale è quindi povera in precisione e la difficoltà nella loro identificazione tramite palpazione manuale, a causa della presenza dei tessuti molli interposti, genera errori sia in precisione che in accuratezza. Tali errori si propagano alla stima della cinematica e della dinamica articolare (Ramakrishnan et al. 1991; Della Croce et al. 1999). Della Croce (Della Croce et al. 1999) ha inoltre evidenziato che gli errori che influenzano la collocazione nello spazio delle terne anatomiche non dipendono soltanto dalla precisione con cui vengono identificati i repere anatomici, ma anche dalle regole che si utilizzano per definire le terne. E’ infine necessario evidenziare che la palpazione manuale richiede tempo e può essere effettuata esclusivamente da personale altamente specializzato, risultando quindi molto onerosa (Simon 2004). La presente tesi prende lo spunto dai problemi sopra elencati e ha come obiettivo quello di migliorare la qualità delle informazioni necessarie alla ricostruzione della cinematica 3D dei segmenti ossei in esame affrontando i problemi posti dall’artefatto di tessuto molle e le limitazioni intrinseche nelle attuali procedure di calibrazione anatomica. I problemi sono stati affrontati sia mediante procedure di elaborazione dei dati, sia apportando modifiche ai protocolli sperimentali che consentano di conseguire tale obiettivo. Per quanto riguarda l’artefatto da tessuto molle, si è affrontato l’obiettivo di sviluppare un metodo di stima che fosse specifico per il soggetto e per l’atto motorio in esame e, conseguentemente, di elaborare un metodo che ne consentisse la minimizzazione. Il metodo di stima è non invasivo, non impone restrizione al movimento dei tessuti molli, utilizza la sola misura stereofotogrammetrica ed è basato sul principio della media correlata. Le prestazioni del metodo sono state valutate su dati ottenuti mediante una misura 3D stereofotogrammetrica e fluoroscopica sincrona (Stagni et al. 2005), (Stagni et al. 2005). La coerenza dei risultati raggiunti attraverso i due differenti metodi permette di considerare ragionevoli le stime dell’artefatto ottenute con il nuovo metodo. Tale metodo fornisce informazioni sull’artefatto di pelle in differenti porzioni della coscia del soggetto e durante diversi compiti motori, può quindi essere utilizzato come base per un piazzamento ottimo dei marcatori. Lo si è quindi utilizzato come punto di partenza per elaborare un metodo di compensazione dell’errore dovuto all’artefatto di pelle che lo modella come combinazione lineare degli angoli articolari di anca e ginocchio. Il metodo di compensazione è stato validato attraverso una procedura di simulazione sviluppata ad-hoc. Relativamente alla calibrazione anatomica si è ritenuto prioritario affrontare il problema associato all’identificazione dei repere anatomici perseguendo i seguenti obiettivi: 1. migliorare la precisione nell’identificazione dei repere e, di conseguenza, la ripetibilità dell’identificazione delle terne anatomiche e della cinematica articolare, 2. diminuire il tempo richiesto, 3. permettere che la procedura di identificazione possa essere eseguita anche da personale non specializzato. Il perseguimento di tali obiettivi ha portato alla implementazione dei seguenti metodi: • Inizialmente è stata sviluppata una procedura di palpazione virtuale automatica. Dato un osso digitale, la procedura identifica automaticamente i punti di repere più significativi, nella maniera più precisa possibile e senza l'ausilio di un operatore esperto, sulla base delle informazioni ricavabili da un osso digitale di riferimento (template), preliminarmente palpato manualmente. • E’ stato poi condotto uno studio volto ad indagare i fattori metodologici che influenzano le prestazioni del metodo funzionale nell’individuazione del centro articolare d’anca, come prerequisito fondamentale per migliorare la procedura di calibrazione anatomica. A tale scopo sono stati confrontati diversi algoritmi, diversi cluster di marcatori ed è stata valutata la prestazione del metodo in presenza di compensazione dell’artefatto di pelle. • E’stato infine proposto un metodo alternativo di calibrazione anatomica basato sull’individuazione di un insieme di punti non etichettati, giacenti sulla superficie dell’osso e ricostruiti rispetto ad un TF (UP-CAST). A partire dalla posizione di questi punti, misurati su pelvi coscia e gamba, la morfologia del relativo segmento osseo è stata stimata senza identificare i repere, bensì effettuando un’operazione di matching dei punti misurati con un modello digitale dell’osso in esame. La procedura di individuazione dei punti è stata eseguita da personale non specializzato nell’individuazione dei repere anatomici. Ai soggetti in esame è stato richiesto di effettuare dei cicli di cammino in modo tale da poter indagare gli effetti della nuova procedura di calibrazione anatomica sulla determinazione della cinematica articolare. I risultati ottenuti hanno mostrato, per quel che riguarda la identificazione dei repere, che il metodo proposto migliora sia la precisione inter- che intraoperatore, rispetto alla palpazione convenzionale (Della Croce et al. 1999). E’ stato inoltre riscontrato un notevole miglioramento, rispetto ad altri protocolli (Charlton et al. 2004; Schwartz et al. 2004), nella ripetibilità della cinematica 3D di anca e ginocchio. Bisogna inoltre evidenziare che il protocollo è stato applicato da operatori non specializzati nell’identificazione dei repere anatomici. Grazie a questo miglioramento, la presenza di diversi operatori nel laboratorio non genera una riduzione di ripetibilità. Infine, il tempo richiesto per la procedura è drasticamente diminuito. Per una analisi che include la pelvi e i due arti inferiori, ad esempio, l’identificazione dei 16 repere caratteristici usando la calibrazione convenzionale richiede circa 15 minuti, mentre col nuovo metodo tra i 5 e i 10 minuti.

Zylindrische Polymakromonomere als Template für die Herstellung von Nanostrukturen

Mit dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass Polymakromonomere als vielseitige Template zur Herstellung von nanostrukturierten Materialien eingesetzt werden können. Als Polymakromonomere bezeichnet man spezielle Polymerarchitekturen, bei denen jede Wiederholungseinheit der Hauptkette eine Seitenkette trägt. Die sterischen Wechselwirkungen zwischen den Seitenketten bewirken, dass Polymakromonomere nicht geknäult sondern wurmförmig gestreckt vorliegen. Auf Oberflächen scheiden sich die Polymakromonomere als zylindrische Strukturen ab, weshalb sie sich als Template für die Präparation von eindimensionalen Nanostrukturen eignen. So konnten, durch Reduktion von Metallsalzen an kationischen oder anionischen Polymakromonomeren, metallische Nanodrähte hergestellt werden. Hierzu wurde ein neuartiges Verfahren entwickelt, bei dem das Metallsalz elektrochemisch reduziert wird. Die Templatwirkung der Polymakromonomere zeigte sich dabei besonders eindrucksvoll. Denn obwohl mit überschüssigem Metallsalz gearbeitet wurde, fand die Nukleation und das Wachstum nur innerhalb der Polymerstruktur statt. Mit Hilfe der hochauflösenden TEM konnte belegt werden, dass durchgängige und kristalline Strukturen vorliegen.Für das Arbeiten in Lösung wurden amphipolare Kern-Schale Polymakromonomere hergestellt. Diese Systeme konnten für die Synthese von Polypyrrol in Lösung eingesetzt werden. Dabei gelang es eine Methode zu entwickelt, bei der das leitfähige Polymer nur im Kernbereich des Templats gebildet wird.

Investigations of cooperative interactions in template induced crystallization processes and kinetic studies of nucleation and growth by small-angle neutron scattering

Zusammenfassung Um zu einem besseren Verständnis des Prozesses der Biomineralisation zu gelangen, muss das Zusammenwirken der verschiedenen Typen biologischer Makromoleküle, die am Keimbildungs- und Wachstumsprozess der Minerale beteiligt sind, berücksichtigt werden. In dieser Arbeit wird ein neues Modellsystem eingeführt, das aus einem SAM (self-assembled monolayer) mit verschiedenen Funktionalitäten und unterschiedlichen, gelösten Makromolekülen besteht. Es konnte gezeigt werden, dass die Kristallisation von Vaterit (CaCO3) sowie Strontianit (SrCO3) Nanodrähten der Präsenz von Polyacrylat in Kooperation mit einer COOH-funktionalisierten SAM-Oberfläche zugeschrieben werden kann. Die Kombination bestehend aus einer polaren SAM-Oberfläche und Polyacrylat fungiert als Grenzfläche für die Struktur dirigierende Kristallisation von Nanodraht-Kristallen. Weiter konnte gezeigt werden, dass die Phasenselektion von CaCO3 durch die kooperative Wechselwirkung zwischen einer SAM-Oberfläche und einem daran adsorbierten hb-Polyglycerol kontrolliert wird. Auch die Funktionalität einer SAM-Oberfläche in Gegenwart von Carboxymethyl-cellulose übt einen entscheidenden Einfluss auf die Phasenselektion des entstehenden Produktes aus. In der vorliegenden Arbeit wurden Untersuchungen an CaCO3 zur homogenen Keimbildung, zur Nukleation in Gegenwart eines Proteins sowie auf Kolloiden, die als Template fungieren, mittels Kleinwinkel-Neutronenstreuung durchgeführt. Die homogene Kristallisation in wässriger Lösung stellte sich als ein mehrstufiger Prozess heraus. In Gegenwart des Eiweißproteins Ovalbumin konnten drei Phasen identifiziert werden, darunter eine anfänglich vorhandene amorphe sowie zwei kristalline Phasen.

A novel map-matching procedure for low-sampling GPS data with applications to traffic flow analysis

An extensive sample (2%) of private vehicles in Italy are equipped with a GPS device that periodically measures their position and dynamical state for insurance purposes. Having access to this type of data allows to develop theoretical and practical applications of great interest: the real-time reconstruction of traffic state in a certain region, the development of accurate models of vehicle dynamics, the study of the cognitive dynamics of drivers. In order for these applications to be possible, we first need to develop the ability to reconstruct the paths taken by vehicles on the road network from the raw GPS data. In fact, these data are affected by positioning errors and they are often very distanced from each other (~2 Km). For these reasons, the task of path identification is not straightforward. This thesis describes the approach we followed to reliably identify vehicle paths from this kind of low-sampling data. The problem of matching data with roads is solved with a bayesian approach of maximum likelihood. While the identification of the path taken between two consecutive GPS measures is performed with a specifically developed optimal routing algorithm, based on A* algorithm. The procedure was applied on an off-line urban data sample and proved to be robust and accurate. Future developments will extend the procedure to real-time execution and nation-wide coverage.