Impulse-response function of splanchnic circulation with model-independent constraints: theory and experimental validation

Modeling physiological processes using tracer kinetic methods requires knowledge of the time course of the tracer concentration in blood supplying the organ. For liver studies, however, inaccessibility of the portal vein makes direct measurement of the hepatic dual-input function impossible in humans. We want to develop a method to predict the portal venous time-activity curve from measurements of an arterial time-activity curve. An impulse-response function based on a continuous distribution of washout constants is developed and validated for the gut. Experiments with simultaneous blood sampling in aorta and portal vein were made in 13 anesthetized pigs following inhalation of intravascular [O-15] CO or injections of diffusible 3-O[ C-11] methylglucose (MG). The parameters of the impulse-response function have a physiological interpretation in terms of the distribution of washout constants and are mathematically equivalent to the mean transit time ( T) and standard deviation of transit times. The results include estimates of mean transit times from the aorta to the portal vein in pigs: (T) over bar = 0.35 +/- 0.05 min for CO and 1.7 +/- 0.1 min for MG. The prediction of the portal venous time-activity curve benefits from constraining the regression fits by parameters estimated independently. This is strong evidence for the physiological relevance of the impulse-response function, which includes asymptotically, and thereby justifies kinetically, a useful and simple power law. Similarity between our parameter estimates in pigs and parameter estimates in normal humans suggests that the proposed model can be adapted for use in humans.

One-dimensional quantum walk with unitary noise

The effect of unitary noise on the discrete one-dimensional quantum walk is studied using computer simulations. For the noiseless quantum walk, starting at the origin (n=0) at time t=0, the position distribution P-t(n) at time t is very different from the Gaussian distribution obtained for the classical random walk. Furthermore, its standard deviation, sigma(t) scales as sigma(t)similar tot, unlike the classical random walk for which sigma(t)similar toroott. It is shown that when the quantum walk is exposed to unitary noise, it exhibits a crossover from quantum behavior for short times to classical-like behavior for long times. The crossover time is found to be Tsimilar toalpha(-2), where alpha is the standard deviation of the noise.

Mean anisotropy of homogeneous Gaussian random fields and anisotropic norms of linear translation-invariant operators on multidimensional integer lattices

Sensitivity of output of a linear operator to its input can be quantified in various ways. In Control Theory, the input is usually interpreted as disturbance and the output is to be minimized in some sense. In stochastic worst-case design settings, the disturbance is considered random with imprecisely known probability distribution. The prior set of probability measures can be chosen so as to quantify how far the disturbance deviates from the white-noise hypothesis of Linear Quadratic Gaussian control. Such deviation can be measured by the minimal Kullback-Leibler informational divergence from the Gaussian distributions with zero mean and scalar covariance matrices. The resulting anisotropy functional is defined for finite power random vectors. Originally, anisotropy was introduced for directionally generic random vectors as the relative entropy of the normalized vector with respect to the uniform distribution on the unit sphere. The associated a-anisotropic norm of a matrix is then its maximum root mean square or average energy gain with respect to finite power or directionally generic inputs whose anisotropy is bounded above by a≥0. We give a systematic comparison of the anisotropy functionals and the associated norms. These are considered for unboundedly growing fragments of homogeneous Gaussian random fields on multidimensional integer lattice to yield mean anisotropy. Correspondingly, the anisotropic norms of finite matrices are extended to bounded linear translation invariant operators over such fields.

Effect of changing data collection parameters on statistical motor unit number estimates

The effect of number of samples and selection of data for analysis on the calculation of surface motor unit potential (SMUP) size in the statistical method of motor unit number estimates (MUNE) was determined in 10 normal subjects and 10 with amyotrophic lateral sclerosis (ALS). We recorded 500 sequential compound muscle action potentials (CMAPs) at three different stable stimulus intensities (10–50% of maximal CMAP). Estimated mean SMUP sizes were calculated using Poisson statistical assumptions from the variance of 500 sequential CMAP obtained at each stimulus intensity. The results with the 500 data points were compared with smaller subsets from the same data set. The results using a range of 50–80% of the 500 data points were compared with the full 500. The effect of restricting analysis to data between 5–20% of the CMAP and to standard deviation limits was also assessed. No differences in mean SMUP size were found with stimulus intensity or use of different ranges of data. Consistency was improved with a greater sample number. Data within 5% of CMAP size gave both increased consistency and reduced mean SMUP size in many subjects, but excluded valid responses present at that stimulus intensity. These changes were more prominent in ALS patients in whom the presence of isolated SMUP responses was a striking difference from normal subjects. Noise, spurious data, and large SMUP limited the Poisson assumptions. When these factors are considered, consistent statistical MUNE can be calculated from a continuous sequence of data points. A 2 to 2.5 SD or 10% window are reasonable methods of limiting data for analysis. Muscle Nerve 27: 320–331, 2003

An advanced method for eliminating impacts from frequency deviations in power system signal processing

Frequency deviation is a common problem for power system signal processing. Many power system measurements are carried out in a fixed sampling rate assuming the system operates in its nominal frequency (50 or 60 Hz). However, the actual frequency may deviate from the normal value from time to time due to various reasons such as disturbances and subsequent system transients. Measurement of signals based on a fixed sampling rate may introduce errors under such situations. In order to achieve high precision signal measurement appropriate algorithms need to be employed to reduce the impact from frequency deviation in the power system data acquisition process. This paper proposes an advanced algorithm to enhance Fourier transform for power system signal processing. The algorithm is able to effectively correct frequency deviation under fixed sampling rate. Accurate measurement of power system signals is essential for the secure and reliable operation of power systems. The algorithm is readily applicable to such occasions where signal processing is affected by frequency deviation. Both mathematical proof and numerical simulation are given in this paper to illustrate robustness and effectiveness of the proposed algorithm. Crown Copyright (C) 2003 Published by Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Anomalous water absorption in porous materials

The absorption of fluid by unsaturated, rigid porous materials may be characterized by the sorptivity. This is a simple parameter to determine and is increasingly being used as a measure of a material's resistance to exposure to fluids (especially moisture and reactive solutes) in aggressive environments. The complete isothermal absorption process is described by a nonlinear diffusion equation, with the hydraulic diffusivity being a strongly nonlinear function of the degree of saturation of the material. This diffusivity can be estimated from the sorptivity test. In a typical test the cumulative absorption is proportional to the square root of time. However, a number of researchers have observed deviation from this behaviour when the infiltrating fluid is water and there is some potential for chemo-mechanical interaction with the material. In that case the current interpretation of the test and estimation of the hydraulic diffusivity is no longer appropriate. Kuntz and Lavallee (2001) discuss the anomalous behaviour and propose a non-Darcian model as a more appropriate physical description. We present an alternative Darcian explanation and theory that retrieves the earlier advantages of the simple sorptivity test in providing parametric information about the material's hydraulic properties and allowing simple predictive formulae for the wetting profile to be generated.

Unraveling the barriers to reconceptualization of the problem in chronic pain: The actual and perceived ability of patients and health professionals to understand the neurophysiology

To identify why reconceptualization of the problem is difficult in chronic pain, this study aimed to evaluate whether (1) health professionals and patients can understand currently accurate information about the neurophysiology of pain and (2) health professionals accurately estimate the ability of patients to understand the neurophysiology of pain. Knowledge tests were completed by 276 patients with chronic pain and 288 professionals either before (untrained) or after (trained) education about the neurophysiology of pain. Professionals estimated typical patient performance on the test. Untrained participants performed poorly (mean +/- standard deviation, 55% +/- 19% and 29% +/- 12% for professionals and patients, respectively), compared to their trained counterparts (78% +/- 21% and 61% +/- 19%, respectively). The estimated patient score (46% +/- 18%) was less than the actual patient score (P < .005). The results suggest that professionals and patients can understand the neurophysiology of pain but professionals underestimate patients' ability to understand. The implications are that (1) a poor knowledge of currently accurate information about pain and (2) the underestimation of patients' ability to understand currently accurate information about pain represent barriers to reconceptualization of the problem in chronic pain within the clinical and lay arenas. (C) 2003 by the American Pain Society.

Efeito da geometria dos dentes da serra de fita na produção de madeira serrada de eucalipto

O objetivo deste trabalho foi determinar o efeito dos parâmetros que compõem os dentes de serra de fita na produção e qualidade da madeira serrada de eucalipto. Analisou-se o efeito de dois passos de dentes (57,15 mm e passo variado: 50,8 - 50,8 - 50,39 - 50,71 - 60,03 - 60,35 mm), de dois ângulos de ataque (26 e 270) e de duas alturas (22 e 25,4 mm) em duas classes diamétricas (25 a 34 cm e 35 e 47 cm) de clones de híbridos Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla com 15 anos de idade. Não houve ganho de qualidade quando se trabalhou com passo variado. As lâminas de serra que possuíam ângulo de ataque de 270 e passo único tanto com altura do dente de 22 mm quanto com 25,4 mm geraram desvios acima da espessura-meta. A menor variação em torno da espessura-meta foi obtida quando se utilizaram lâminas de serra de ângulo de ataque de 270 e altura do dente de 25,4 mm. O maior desvio ocorreu quando o desdobro foi efetuado com passo variado e ângulo de ataque de 260. A utilização de passo variado, de modo geral, foi o que apresentou maiores desvios na espessura das tábuas em relação à espessura desejada.

Variação do teor de umidade e da densidade básica na madeira de sete espécies de eucalipto

As variações de umidade e da densidade do lenho das árvores são as principais causas dos defeitos de secagem, como o empenamento e fendilhamento das peças de madeira. Os tipos de madeira presentes em um tronco estão relacionados com as variações dessas duas importantes propriedades físicas. Os gradientes de umidade e da densidade da madeira de sete espécies de eucalipto foram avaliados nas direções radial e longitudinal do tronco de árvores recém-abatidas. Os resultados apontaram uma maior homogeneidade de distribuição de umidade dentro das árvores de E. paniculata e E. citriodora, indicada pelos coeficientes de variação e desvio-padrão. O diferencial de umidade da madeira nas regiões internas do tronco de E. paniculata e E. citriodora foi de 20% e de E. urophylla e E. grandis, de 80%. A densidade básica da madeira aumentou na direção radial do tronco, e cada espécie de eucalipto apresentou um modelo de variação.

Cenários de mudanças climáticas para a América do Sul : impacto no zoneamento agroclimático da cana-de-açúcar

O Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) através do seu Quarto Relatório de Avaliação das Mudanças Climáticas Globais (IPCC-AR4), publicado em 2007, atribui as emissões de gases de efeito estufa como a principal causa do aumento médio das temperaturas e alerta para uma elevação entre 1,8 ºC e 6,4 ºC até 2100, podendo modificar assim a aptidão climática para as culturas agrícolas em diversas regiões do planeta. Diante disso, existe a necessidade de substituição dos combustíveis fósseis por fontes renováveis e limpas de energia, como o etanol. A cana-de-açúcar apresenta-se, portanto, como uma cultura estratégica na produção do etanol. O presente trabalho teve como objetivos: 1) avaliar o desempenho dos Modelos Climáticos Globais (MCGs) do IPCC-AR4 na simulação de dados climáticos de temperatura do ar e precipitação pluviométrica para o período anual e mensal; 2) elaborar o zoneamento agroclimático da cana-de-açúcar para a América do Sul considerando o clima referência e o futuro para as décadas de 2020, 2050 e 2080 em função do cenário de emissão A1B considerado pessimista e que usa um equilíbrio entre todas as fontes de energia. Para a avaliação do desempenho dos MCGs, foram utilizados dados climáticos médios mensais observados de precipitação e temperatura do ar provenientes do Climatic Research Unit (CRU) e dados simulados oriundos dos 22 MCGs do IPCC (cenário 20c3m) compreendidos entre o período de 1961-1990, além do Multimodel (ensemble) – MM que é a média da combinação dos dados de todos os modelos. O desempenho dos MCGs foi avaliado pelos índices estatísticos: desvio padrão, correlação, raiz quadrada da média do quadrado das diferenças centralizadas e o “bias” dos dados simulados com os observados, que foram representados no diagrama de Taylor. Para a etapa da elaboração do zoneamento agroclimático procedeu-se o cálculo dos balanços hídricos (referência e futuros) da cultura, pelo método de Thornthwaite & Mather (1955). Para o cenário referência, utilizaram-se dados das médias mensais da precipitação e temperatura provenientes do CRU, enquanto que para as projeções futuras, dados provenientes das anomalias do Multimodel (ensemble) – MM para as décadas de 2020, 2050 e 2080, que foram ajustados, obtendo-se assim as projeções futuras para cada período analisado. Baseado nos mapas temáticos reclassificados de deficiência hídrica anual, temperatura média anual, excedente hídrico anual e no índice de satisfação das necessidades de água (ISNA), realizou-se uma sobreposição dessas informações obtendo assim, os mapas finais do zoneamento agroclimático da cana-de-açúcar. Posteriormente ao zoneamento, realizou-se a análise das transições (ganhos, perdas e persistências) entre as classes de aptidão climática da cultura. Os resultados mostram que o Multimodel (ensemble) – MM para o período mensal apresenta o melhor desempenho entre os modelos analisados. As áreas inaptas correspondem a maior parte da América do Sul e uma expressiva transição entre as classes de aptidão climática da cultura.

Modelagem e simulação de um secador intermitente de fluxos contracorrentes para frutos do cafeeiro

Este trabalho foi realizado com o objetivo de desenvolver um modelo computacional para simular a secagem de frutos café em um secador intermitente de fluxos contracorrente, empregando a linguagem de simulação EXTEND™ e o Modelo de Thompson (THOMPSON; PEART; FOSTER, 1968). Para validação do modelo desenvolvido foram utilizados dados experimentais obtidos por Silva (1991), em que foram empregados três níveis de temperatura do ar de secagem de 60, 80 e 100 °C. O modelo desenvolvido foi validado, sendo constatados desvios absolutos de 1,8% b.u e 1,1 kg e erros relativos de 11% e 1,6% na previsão dos parâmetros teor de água final e consumo de lenha, respectivamente. O modelo validado foi empregado na condução de experimentos tipo comparação de cenários. O primeiro experimento refere a alterações do ciclo operacional em que foram alterados os tempos de movimentação e de parada do fluxo da massa de grãos. E o segundo refere à alteração da configuração do secador quanto às alturas das câmaras de secagem e descanso. O ciclo operacional com os tempos de movimentação de um minuto e de parada de dezesseis minutos, para a temperatura do ar de secagem de 100 °C, proporcionou o melhor desempenho, sendo constatado tempo secagem de 12,3 h, consumo de lenha de 109,5 kg, consumo específico de energia de 7660 kJ.kg-1 de água evaporada, e capacidade de secagem de 87,86 kg.h-1. Quanto à configuração do secador, o melhor desempenho ocorreu para altura da câmara de secagem de 2,3 m usando a temperatura do ar de secagem de 100 °C, em que foram simulados tempo de secagem de 12,0 h, consumo de lenha de 106,5 kg, consumo específico de energia, de 7433 kJ.kg-1 de água evaporada, e capacidade de secagem de 90 kg.h-1. Desse modo, na condução da secagem de frutos de café em um secador intermitente de fluxos contracorrentes é recomendado o ciclo operacional com tempos de movimentação de um minuto e o de parada de dezesseis minutos, e não empregar a câmara de descanso. Essa conclusão está fundamentada em índices de desempenho do secador. Ressalta-se que não foram simulados os impactos nos parâmetros de qualidade.

Eventos de vida em mulheres com diagnóstico de câncer de mama

Introdução: A relação entre eventos de vida e o surgimento e progressão do câncer de mama tem sido investigada por alguns estudos. Objetivo: Identificar os eventos de vida ocorridos em mulheres com diagnóstico de câncer de mama, examinar o tempo transcorrido entre o evento e o diagnóstico, examinar a associação entre a sobrecarga ocasionada pelo evento no momento da ocorrência e após o diagnóstico e examinar a associação entre metástase e eventos de vida pós diagnóstico de câncer de mama. Metodologia: Estudo transversal realizado no Hospital Santa Rita de Cássia, Vitória – ES. Compõe-se a amostra por 300 mulheres. Coletaram-se os dados no período de setembro a dezembro de 2014. Utilizou-se o instrumento Life Events Units – LEU/VAS que se baseia na Escala de Avaliação de Reajustamento Social de Holmes e Rahe, que no Brasil foi adaptada por Vasconcellos. Utilizou-se o Pacote Estatístico para Ciências Sociais (SPSS), versão 20.0, para calcular a frequência, média, mediana, desvio padrão e aplicar os testes não paramétrico de Wilcoxon e qui-quadrado. Resultados: A média de idade foi de 53 anos. Predominou-se mulheres de raça/cor não branca (65%), com menos de 8 anos de estudo (64%) e casadas (54%). Identificou-se que a maioria da amostra relatou pelo menos um evento de vida (99,3%). O principal evento de vida relatado foi morte de alguém na família. As medianas do tempo transcorrido entre os eventos de vida mais relatados e o diagnóstico de câncer de mama variaram de 5 a 15 anos. Observou-se diferença significante (p< 0,05) entre a sobrecarga ocasionada pelos eventos de vida nos dois momentos examinados. Em relação à metástase, 31,7% das que tiveram recidivas relataram um ou mais eventos de vida (p= 0,001). Quando considerado o tempo transcorrido entre o diagnóstico e o surgimento da metástase nas 46 mulheres, observou-se uma mediana de 18,0 meses. Conclusão: Os resultados deste estudo são potencialmente importantes, pois dão suporte a uma possível interação entre eventos de vida pós diagnóstico de câncer de mama e metástase. Estudos futuros são necessários para melhor compreensão desta relação.

The ICT use in the implementation of Directive 2011/24/EU

This article has as main objective to evaluate the role of information and communication technologies (ICTs), in particular the eHealth (electronic health), in the implementation of the directive 2011/24/EU, of the European Parliament and of the Council of March 9th, on the exercise of patients' rights in cross-border healthcare within Member States of European Union. Being currently underway the deadline for transposition of the Directive, it is important to analyze the probable results for national health systems. Innovatively, the Directive specifically proposes the implementation of a European network of eHealth in the provision of cross-border healthcare. Within ICT, we focus on telemedicine as a key tool for the implementation, on a context of public budgets constrains. In this context, it is assumed that the EU will support and promote cooperation and the exchange of scientific information between member states within the framework of a voluntary network composed by the national authorities responsible for health (or eHealth). We apply the S.W.O.T. (strengths and weaknesses, opportunities and threats) analysis to forecast the main points that should be focused on deeper research. We discuss the technological, economic and social aspects of the use of ICT on the implementation of the directive. It is thus important to evaluate the context of ICT by S.W.O.T. tool to define strategies to sensitize policy-makers, health managers, and citizens, in order to be able to turn threats into opportunities and mitigating the weaknesses in the implementation of the Directive and to promote a better healthcare access for citizens, ensuring safe, effective healthcare and with different quality.

Application to quantify fetal lung branching on rat explants

Recently, regulating mechanisms of branching morphogenesis of fetal lung rat explants have been an essential tool for molecular research. The development of accurate and reliable segmentation techniques may be essential to improve research outcomes. This work presents an image processing method to measure the perimeter and area of lung branches on fetal rat explants. The algorithm starts by reducing the noise corrupting the image with a pre-processing stage. The outcome is input to a watershed operation that automatically segments the image into primitive regions. Then, an image pixel is selected within the lung explant epithelial, allowing a region growing between neighbouring watershed regions. This growing process is controlled by a statistical distribution of each region. When compared with manual segmentation, the results show the same tendency for lung development. High similarities were harder to obtain in the last two days of culture, due to the increased number of peripheral airway buds and complexity of lung architecture. However, using semiautomatic measurements, the standard deviation was lower and the results between independent researchers were more coherent

Application to quantify fetal lung branching on rat explant

Recently, regulating mechanisms of branching morphogenesis of fetal lung rat explants have been an essential tool for molecular research. The development of accurate and reliable segmentation techniques may be essential to improve research outcomes. This work presents an image processing method to measure the perimeter and area of lung branches on fetal rat explants. The algorithm starts by reducing the noise corrupting the image with a pre-processing stage. The outcome is input to a watershed operation that automatically segments the image into primitive regions. Then, an image pixel is selected within the lung explant epithelial, allowing a region growing between neighbouring watershed regions. This growing process is controlled by a statistical distribution of each region. When compared with manual segmentation, the results show the same tendency for lung development. High similarities were harder to obtain in the last two days of culture, due to the increased number of peripheral airway buds and complexity of lung architecture. However, using semiautomatic measurements, the standard deviation was lower and the results between independent researchers were more coherent.