Application of Computational Fluid Dynamics in Modeling Blood Flow in Human Thoracic Aorta

The aim of this study was to simulate blood flow in thoracic human aorta and understand the role of flow dynamics in the initialization and localization of atherosclerotic plaque in human thoracic aorta. The blood flow dynamics in idealized and realistic models of human thoracic aorta were numerically simulated in three idealized and two realistic thoracic aorta models. The idealized models of thoracic aorta were reconstructed with measurements available from literature, and the realistic models of thoracic aorta were constructed by image processing Computed Tomographic (CT) images. The CT images were made available by South Karelia Central Hospital in Lappeenranta. The reconstruction of thoracic aorta consisted of operations, such as contrast adjustment, image segmentations, and 3D surface rendering. Additional design operations were performed to make the aorta model compatible for the numerical method based computer code. The image processing and design operations were performed with specialized medical image processing software. Pulsatile pressure and velocity boundary conditions were deployed as inlet boundary conditions. The blood flow was assumed homogeneous and incompressible. The blood was assumed to be a Newtonian fluid. The simulations with idealized models of thoracic aorta were carried out with Finite Element Method based computer code, while the simulations with realistic models of thoracic aorta were carried out with Finite Volume Method based computer code. Simulations were carried out for four cardiac cycles. The distribution of flow, pressure and Wall Shear Stress (WSS) observed during the fourth cardiac cycle were extensively analyzed. The aim of carrying out the simulations with idealized model was to get an estimate of flow dynamics in a realistic aorta model. The motive behind the choice of three aorta models with distinct features was to understand the dependence of flow dynamics on aorta anatomy. Highly disturbed and nonuniform distribution of velocity and WSS was observed in aortic arch, near brachiocephalic, left common artery, and left subclavian artery. On the other hand, the WSS profiles at the roots of branches show significant differences with geometry variation of aorta and branches. The comparison of instantaneous WSS profiles revealed that the model with straight branching arteries had relatively lower WSS compared to that in the aorta model with curved branches. In addition to this, significant differences were observed in the spatial and temporal profiles of WSS, flow, and pressure. The study with idealized model was extended to study blood flow in thoracic aorta under the effects of hypertension and hypotension. One of the idealized aorta models was modified along with the boundary conditions to mimic the thoracic aorta under the effects of hypertension and hypotension. The results of simulations with realistic models extracted from CT scans demonstrated more realistic flow dynamics than that in the idealized models. During systole, the velocity in ascending aorta was skewed towards the outer wall of aortic arch. The flow develops secondary flow patterns as it moves downstream towards aortic arch. Unlike idealized models, the distribution of flow was nonplanar and heavily guided by the artery anatomy. Flow cavitation was observed in the aorta model which was imaged giving longer branches. This could not be properly observed in the model with imaging containing a shorter length for aortic branches. The flow circulation was also observed in the inner wall of the aortic arch. However, during the diastole, the flow profiles were almost flat and regular due the acceleration of flow at the inlet. The flow profiles were weakly turbulent during the flow reversal. The complex flow patterns caused a non-uniform distribution of WSS. High WSS was distributed at the junction of branches and aortic arch. Low WSS was distributed at the proximal part of the junction, while intermedium WSS was distributed in the distal part of the junction. The pulsatile nature of the inflow caused oscillating WSS at the branch entry region and inner curvature of aortic arch. Based on the WSS distribution in the realistic model, one of the aorta models was altered to induce artificial atherosclerotic plaque at the branch entry region and inner curvature of aortic arch. Atherosclerotic plaque causing 50% blockage of lumen was introduced in brachiocephalic artery, common carotid artery, left subclavian artery, and aortic arch. The aim of this part of the study was first to study the effect of stenosis on flow and WSS distribution, understand the effect of shape of atherosclerotic plaque on flow and WSS distribution, and finally to investigate the effect of lumen blockage severity on flow and WSS distributions. The results revealed that the distribution of WSS is significantly affected by plaque with mere 50% stenosis. The asymmetric shape of stenosis causes higher WSS in branching arteries than in the cases with symmetric plaque. The flow dynamics within thoracic aorta models has been extensively studied and reported here. The effects of pressure and arterial anatomy on the flow dynamic were investigated. The distribution of complex flow and WSS is correlated with the localization of atherosclerosis. With the available results we can conclude that the thoracic aorta, with complex anatomy is the most vulnerable artery for the localization and development of atherosclerosis. The flow dynamics and arterial anatomy play a role in the localization of atherosclerosis. The patient specific image based models can be used to diagnose the locations in the aorta vulnerable to the development of arterial diseases such as atherosclerosis.

Alterações na paisagem e sequestro de carbono na freguesia de deilão, nordeste de Portugal

Estimaram-se estoques de carbono ao nível da paisagem ao longo dos últimos 48 anos na freguesia de Deilão (4.197 ha), Distrito de Bragança, Nordeste de Portugal, com o objectivo de analisar a dinâmica do carbono sequestrado numa paisagem em transformação. Construíram-se cartas de uso do solo com base em coberturas aerofotográficas de 1958, 1968, 1980, 1992 e 2006. A classificação do uso do solo foi baseada no sistema COS2005 (Instituto Geográfico Português), sendo a estrutura da paisagem descrita por métricas da paisagem. A biomassa viva e a folhada, bem como os estoques de carbono foram estimados com base em equações de biomassa e carbono e em dados de inventários. A freguesia de Deilão apresentava sinais de abandono, com redução da área agrícola e aumento da área florestal. O carbono sequestrado aumentou de 20.572 tC em 1958 para 75.449 tC em 2006, alteração essa que corresponde a um incremento de 267% durante o período de tempo considerado. Corresponde também a uma taxa média anual de sequestro de 0,27 tC/ha/ano à escala da paisagem. As alterações recentes da paisagem na freguesia de Deilão são acompanhadas pelo aumento muito significativo do carbono fixado na paisagem.

Viabilidade técnica e econômica da produção de ervilha (Pisum sativum L.) cultivada sob diferentes lâminas de irrigação

Realizou-se, com o presente trabalho, uma avaliação técnica e econômica da produção de ervilha (Pisum satiums L.) em função de lâminas de irrigação. O experimento foi instalado em casa de vegetação, com delineamento inteiramente casualizado (DIC), com cinco tratamentos de reposição de água no solo (50; 75; 100; 125 e 150% da capacidade de campo) e quatro repetições. O momento de irrigar foi definido quando a tensão média da água no solo, obtida nos tensiômetros instalados na parcela com 100% de reposição de água, atingiu 15 kPa. Concluiu-se que a produção da cultura e o número de vagens por planta foram afetados pelo déficit e pelo excesso hídrico aplicados pelos tratamentos. A máxima produtividade obtida foi igual a 4.197 kg ha-1 com a aplicação de 188,4 mm de água, e a lâmina ótima econômica foi estimada em 187,4 mm; a eficiência no uso da água máxima foi de 27,23 kg ha¹ mm-1, para uma lâmina de 86,25 mm.

Potential of biogas production from swine manure supplemented with glycerine waste

In this study, was studied the biogas generation from swine manure, using residual glycerine supplementation. The biogas production by digestion occurred in the anaerobic batch system under mesophilic conditions (35°C), with a hydraulic retention time of 48 days. The experiment was performed with 48 samples divided into four groups, from these, one was kept as a control (without glycerin) and the other three groups were respectively supplemented with residual glycerine in the percentage of 3%, 6% and 9% of the total volume of the samples. The volume of biogas was controlled by an automated system for reading in laboratory scale and the quality of the biogas (CH4) measured from a specific sensor. The results showed that the residual glycerine has high potential for biogas production, with increases of 124.95%, 156.98% and 197.83% in the groups 3%, 6% and 9%, respectively, relative to the sample control. However, very high organic loads can compromise the process of digestion affecting the quality of the biogas generated in relation to methane.

Fanikulttuurien tutkimuksen mahdollisuuksia

Kirja-arvio

Volumetria hepática computadorizada como método de avaliação e acompanhamento da regeneração hepática após hepatectomia parcial em suínos

OBJETIVO: O estudo analisou a volumetria hepática por tomografia axial computadorizada, através de um programa informatizado semi-automático de aquisição e processamento de imagens digitalizadas, como parâmetro de acompanhamento da regeneração hepática em suínos, após hepatectomia parcial. MÉTODO: Doze suínos fêmeas, da raça Landrace, jovens, foram distribuídos em 3 grupos, conforme tempo de observação após o procedimento cirúrgico: 5(G5), 10(10) ou 15(G15) dias. Todos foram submetidos à hepatectomia parcial e, posteriormente, após acompanhamento, sacrificados, procedendo-se a retirada do fígado regenerado. A peça da hepatectomia e o fígado regenerado foram pesados e submetidos à realização da tomografia e aferição do volume através do software HEPATO®. Para análise estatística foram utilizados os testes não-paramétricos de Kruskal-Wallis e Wilcoxon. Valores de p<0,05 indicaram significância estatística. RESULTADOS: O peso do fígado regenerado foi de: G5=434,5g, G10=449,25g e G15=486,5 g), p=0,592. A regeneração hepática a partir do peso do fígado foi de 83,58% (G5), 94,95% (G10) e 101,63% (G15), p=0,197. O volume do fígado regenerado foi de 403,58 cm² (G5), 450,88 cm² (G10) e 458,93 cm² (G15), p=0,941. A regeneração hepática a partir do volume do fígado foi de 74,25% (G5), 88% (G10) e 100% (G15), p=0,326. Não houve diferença estatística significativa entre os parâmetros. CONCLUSÃO: A avaliação volumétrica por tomografia computadorizada, utilizando um programa informatizado semi-automático de aquisição e processamento de imagens digitalizadas, é método fidedigno para avaliação e acompanhamento da regeneração hepática em suínos, após hepatectomia parcial.

Electrocoagulation in the treatment of industrial waters and wastewaters

Chemical coagulation is commonly used in raw water and wastewater treatment plants for the destabilisation of pollutants so that they can be removed in the subsequent separation processes. The most commonly used coagulation chemicals are aluminium and iron metal salts. Electrocoagulation technology has also been proposed for the treatment of raw waters and wastewaters. With this technology, metal cations are produced on the electrodes via electrolysis and these cations form various hydroxides in the water depending on the water pH. In addition to this main reaction, several side reactions, such as hydrogen bubble formation and the reduction of metals on cathodes, also take place in the cell. In this research, the applications of electrocoagulation were investigated in raw water treatment and wastewater applications. The surface water used in this research contained high concentrations of natural organic matter (NOM). The effect of the main parameters – current density, initial pH, electric charge per volume, temperature and electrolysis cell construction – on NOM removal were investigated. In the wastewater treatment studies, the removal of malodorous sulphides and toxic compounds from the wastewaters and debarking effluents were studied. Also, the main parameters of the treatment, such as initial pH and current density, were investigated. Aluminium electrodes were selected for the raw water treatment, whereas wastewaters and debarking effluent were treated with iron electrodes. According to results of this study, aluminium is more suitable electrode material for electrocoagulation applications because it produces Al(III) species. Metal ions and hydroxides produced by iron electrodes are less effective in the destabilisation of pollutants because iron electrodes produce more soluble and less charged Fe(II) species. However, Fe(II) can be effective in some special applications, such as sulphide removal. The resulting metal concentration is the main parameter affecting destabilisation of pollutants. Current density, treatment time, temperature and electrolysis cell construction affect the dissolution of electrodes and hence also the removal of pollutants. However, it seems that these parameters have minimal significance in the destabilization of the pollutants besides this effect (in the studied range of parameters). Initial pH and final pH have an effect on the dissolution of electrodes, but they also define what aluminium or iron species are formed in the solution and have an effect on the ζ-potential of all charged species in the solution. According to the results of this study, destabilisation mechanisms of pollutants by electrocoagulation and chemical coagulation are similar. Optimum DOC removal and low residual aluminium can be obtained simultaneously with electrocoagulation, which may be a significant benefit of electrocoagulation in surface water treatment compared to chemical coagulation. Surface water treatment with electrocoagulation can produce high quality water, which could be used as potable water or fresh water for industrial applications. In wastewater treatment applications, electrocoagulation can be used to precipitate malodorous sulphides to prevent their release into air. Technology seems to be able to remove some toxic pollutants from wastewater and could be used as pretreatment prior to treatment at a biological wastewater treatment plant. However, a thorough economic and ecological comparison of chemical coagulation and electrocoagulation is recommended, because these methods seem to be similar in pollutant destabilisation mechanisms, metal consumption and removal efficiency in most applications.

Application of capillary electrophoretic methods for determining carbohydrates and aliphatic carboxylic acids formed during wood processing

Knowledge of the behaviour of cellulose, hemicelluloses, and lignin during wood and pulp processing is essential for understanding and controlling the processes. Determination of monosaccharide composition gives information about the structural polysaccharide composition of wood material and helps when determining the quality of fibrous products. In addition, monitoring of the acidic degradation products gives information of the extent of degradation of lignin and polysaccharides. This work describes two capillary electrophoretic methods developed for the analysis of monosaccharides and for the determination of aliphatic carboxylic acids from alkaline oxidation solutions of lignin and wood. Capillary electrophoresis (CE), in its many variants is an alternative separation technique to chromatographic methods. In capillary zone electrophoresis (CZE) the fused silica capillary is filled with an electrolyte solution. An applied voltage generates a field across the capillary. The movement of the ions under electric field is based on the charge and hydrodynamic radius of ions. Carbohydrates contain hydroxyl groups that are ionised only in strongly alkaline conditions. After ionisation, the structures are suitable for electrophoretic analysis and identification through either indirect UV detection or electrochemical detection. The current work presents a new capillary zone electrophoretic method, relying on in-capillary reaction and direct UV detection at the wavelength of 270 nm. The method has been used for the simultaneous separation of neutral carbohydrates, including mono- and disaccharides and sugar alcohols. The in-capillary reaction produces negatively charged and UV-absorbing compounds. The optimised method was applied to real samples. The methodology is fast since no other sample preparation, except dilution, is required. A new method for aliphatic carboxylic acids in highly alkaline process liquids was developed. The goal was to develop a method for the simultaneous analysis of the dicarboxylic acids, hydroxy acids and volatile acids that are oxidation and degradation products of lignin and wood polysaccharides. The CZE method was applied to three process cases. First, the fate of lignin under alkaline oxidation conditions was monitored by determining the level of carboxylic acids from process solutions. In the second application, the degradation of spruce wood using alkaline and catalysed alkaline oxidation were compared by determining carboxylic acids from the process solutions. In addition, the effectiveness of membrane filtration and preparative liquid chromatography in the enrichment of hydroxy acids from black liquor was evaluated, by analysing the effluents with capillary electrophoresis.

Determinação Ultra-sonográfica do Índice do Líquido Amniótico em Grávidas Normais, da 12ª à 42ª Semana de Gravidez

Objetivo: determinar o índice do líquido amniótico (ILA) por ultra-sonografia em gestações normais e construir uma curva de normalidade para o ILA da 12ª à 42ª semana de gravidez. Métodos: foram realizadas 471 medidas do ILA, em 256 gestantes sem intercorrências clínicas maternas ou fetais. Em gestações acima de 20 semanas calculava-se a soma dos maiores diâmetros verticais dos bolsões de líquido amniótico (LA) em quatro quadrantes nos quais era dividido o útero. Naquelas gestações com 20 semanas ou menos o útero era dividido em duas metades. A soma era calculada por meio das medidas obtidas dos maiores diâmetros verticais medidos nessas duas metades. O resultado da soma foi expresso em centímetros. Resultados: o ILA foi medido (471 medidas) e os resultados foram estratificados e agrupados por intervalos gestacionais (2 em 2 semanas), à exceção da 12ª que foi analisada isoladamente. De uma média de 4,7 cm (limites 3,8-5,9 para o 5º e o 95º percentil) na 12ª semana gestacional, o ILA cresceu progressivamente até a média máxima de 14,7 cm na 32ª semana (limites: 7,0-24,9 cm). Apresentou valores estáveis, em platô, da 21ª até a 40ª semana, inclusive. Após, os valores do ILA diminuíram acentuadamente. O ponto de corte do ILA foi verificado na 21ª semana de gestação. O incremento percentual do ILA verificado na 32ª semana foi de 197,7% em relação à 12ª semana e no final da gestação foi de 2,9% em relação à semana tomada como referência. Conclusão: o ILA apresentou variações no decorrer da gestação. Cresceu progressivamente até a 21ª semana, apresentando, após, valores em platô até a 40ª semana. Depois dessa semana, o ILA diminuiu acentuadamente. O pico máximo do ILA ocorreu na 32ª semana. Ao se estabelecer uma curva de normalidade para o ILA, em nosso meio, facilita-se a detecção de alterações e, com isso, um melhor acompanhamento e condução da gravidez.

Lapin läänin yleiset kirjastot vuonna 2009

Lapin yleisissä kirjastoissa tilastoitiin asiakaskäyntejä lähes 1,9 miljoonaa vuonna 2009. Käyntejä kertyi 10,19 asukasta kohden, mikä on lähes neljä prosenttia vähemmän kuin edellisenä vuonna. Verkkokäyntejä kirjastojen verkkopalveluihin tehtiin myös lähes 1,9 miljoonaa. Kirjastoista lainattiin aineistoja reilut 3,3 miljoonaa kappaletta, mikä tekee 18,19 asukasta kohden. Lainausmäärät laskivat noin neljä prosenttia edellisestä vuodesta. Kirjastoautoista lainattiin 15,5 prosenttia kaikista kirjastolainoista. Lapin yleisissä kirjastoissa tehtiin 175, 87 henkilötyövuotta, joista 78 prosenttia oli kirjastoammatillisia. Kirjaston palkkaama henkilöstö osallistui täydennyskoulutuksiin keskimäärin 4,4 kertaa vuodessa, mikä on vielä hieman vähemmän kuin vähimmäistavoitteena oleva kuusi täydennyskoulutuspäivää vuodessa. Lapin yleisten kirjastojen toimintamenot kasvoivat vain 0,1 prosenttia vuodesta 2008 vuoteen 2009. Kirjastojen toimintamenot olivat 1 prosentti Lapin kuntien toimintamenoista. Kirjastojen toimintamenot asukasta kohden olivat 58,61 euroa vuonna 2009.

Kuljetusavustusanomus … täydennysmaidon kuljetuksesta

21 x 29 cm

Ansökan om transportbidrag för transport av kompletteringsmjölk …

21 x 29 cm

Baixa escolaridade como fator limitante para o combate à anemia entre gestantes

OBJETIVOS: avaliar o impacto sobre os níveis de hemoglobina entre gestantes submetidas à suplementação com sulfato ferroso e orientações alimentares. MÉTODOS: foram avaliadas 197 gestantes acompanhadas no pré-natal de uma unidade de saúde. O grupo intervenção foi composto por 105 gestantes com idade gestacional inicial entre a 14ª e a 20ª semana de gravidez, as quais receberam prescrição de 60 mg de ferro elementar por dia, por meio de sulfato ferroso, orientações alimentares e dosagem de hemoglobina realizada com fotômetro portátil. A partir de 34 semanas gestacionais esse grupo foi reavaliado quanto à hemoglobina e realizado consumo alimentar de freqüência semiquantitativo. O grupo controle foi avaliado transversalmente e era formado por 92 gestantes com idade gestacional superior a 34 semanas. Considerou-se anemia quando a hemoglobina foi inferior a 11 g/dL As gestantes de ambos os grupos foram pesadas e medidas, sendo o diagnóstico nutricional determinado pelo IMC pré-gestacional. Foi realizada análise multivariada por meio de regressão logística utilizando modelo hierárquico. RESULTADOS: a prevalência de anemia ao final do terceiro trimestre, no grupo intervenção, foi de 31,6%, e no grupo controle, 26,1% (p=0,43). O uso do suplemento de ferro foi referido por 65% das gestantes do grupo intervenção, sendo que 67,7% interromperam o uso em algum momento. Os motivos principais foram: esquecimento (43,2%) e enjôo e/ou vômito (27,2%). Gestantes com escolaridade inferior a 8 anos de estudo apresentaram 3 vezes mais risco na ocorrência de anemia no terceiro trimestre. CONCLUSÕES: o uso de sulfato ferroso não mostrou-se associado à menor prevalência de anemia. Os resultados sugerem que são necessárias mudanças estruturais nas condições socioeconômicas para se modificar o quadro atual quanto à anemia ferropriva.

Influência do índice de massa corpórea, porcentagem de gordura corporal e idade da menarca sobre a capacidade aeróbia (VO2 máx) de alunas do ensino fundamental

OBJETIVO: Identificar e relacionar a composição corporal, baseada na porcentagem de gordura corporal e o índice de massa corpórea (IMC), e a idade da menarca, com a capacidade aeróbia, utilizando-se os valores de VO2 máximo indireto, de estudantes do segundo ciclo do ensino fundamental. MÉTODOS: Foram avaliadas 197 meninas com média de idade de 13,0±1,2 anos, estudantes de duas escolas estaduais de Atibaia-SP. Para estimar a porcentagem de gordura corporal, foi realizada uma avaliação de dobras cutâneas utilizando-se o protocolo de Slaughter para meninas adolescentes. Já o índice de massa corpórea (IMC), medido em quilogramas por metro quadrado (kg/m2), seguiu as recomendações da Organização Mundial da Saúde (OMS). Para a avaliação aeróbia, foi utilizado o teste de corrida proposto por Léger, determinando o volume de oxigênio máximo de forma indireta (VO2 máx). Para a análise estatística, foi utilizada a regressão linear de Pearson, o teste t de Student e a análise multivariada. RESULTADOS: 22,3% das meninas apresentaram sobrepeso e 3,5% obesidade, de acordo com o IMC. Na amostra estudada, 140 (71,1%) adolescentes relataram a ocorrência de menarca. A média de idade da menarca foi de 12,0±1,0 anos. A média de idade de menarca para o grupo com IMC normal foi significativamente maior (12,2±0,9 anos) do que nas estudantes com sobrepeso ou obesidade (11,6±1,0 anos). A média do VO2 máx indireto foi de 39,6±3,7 mL/kg/min, variando de 30,3 a 50,5 mL/kg/min. O avanço da idade cronológica e a precocidade da menarca correlacionaram-se positivamente com os menores valores de VO2 máx. CONCLUSÕES: Meninas com maiores valores de IMC e percentual de gordura corporal apresentaram menores valores de VO2 máx. A precocidade da menarca e o avanço da idade cronológica foram os fatores mais importantes para a redução da capacidade aeróbia. A idade da menarca foi mais elevada em meninas com IMC adequado quando comparadas com as meninas com sobrepeso ou obesidade.