Materiali Compositi a Matrice Cementizia per i Rinforzi Strutturali

L’utilizzo degli FRP (Fiber Reinforced Polymer) nel campo dell’ingegneria civile riguarda essenzialmente il settore del restauro delle strutture degradate o danneggiate e quello dell’adeguamento statico delle strutture edificate in zona sismica; in questi settori è evidente la difficoltà operativa alla quale si va in contro se si volessero utilizzare tecniche di intervento che sfruttano materiali tradizionali. I motivi per cui è opportuno intervenire con sistemi compositi fibrosi sono: • l’estrema leggerezza del rinforzo, da cui ne deriva un incremento pressoché nullo delle masse sismiche ed allo stesso tempo un considerevole aumento della duttilità strutturale; • messa in opera senza l’ausilio di particolari attrezzature da un numero limitato di operatori, da cui un minore costo della mano d’opera; • posizionamento in tempi brevi e spesso senza interrompere l’esercizio della struttura. Il parametro principale che definisce le caratteristiche di un rinforzo fibroso non è la resistenza a trazione, che risulta essere ben al di sopra dei tassi di lavoro cui sono soggette le fibre, bensì il modulo elastico, di fatti, più tale valore è elevato maggiore sarà il contributo irrigidente che il rinforzo potrà fornire all’elemento strutturale sul quale è applicato. Generalmente per il rinforzo di strutture in c.a. si preferiscono fibre sia con resistenza a trazione medio-alta (>2000 MPa) che con modulo elastico medio-alto (E=170-250 GPa), mentre per il recupero degli edifici in muratura o con struttura in legno si scelgono fibre con modulo di elasticità più basso (E≤80 GPa) tipo quelle aramidiche che meglio si accordano con la rigidezza propria del supporto rinforzato. In questo contesto, ormai ampliamente ben disposto nei confronti dei compositi, si affacciano ora nuove generazioni di rinforzi. A gli ormai “classici” FRP, realizzati con fibre di carbonio o fibre di vetro accoppiate a matrici organiche (resine epossidiche), si affiancano gli FRCM (Fiber Reinforced Cementitious Matrix), i TRM (Textile Reinforced Mortars) e gli SRG (Steel Reinforced Grout) che sfruttano sia le eccezionali proprietà di fibre di nuova concezione come quelle in PBO (Poliparafenilenbenzobisoxazolo), sia un materiale come l’acciaio, che, per quanto comune nel campo dell’edilizia, viene caratterizzato da lavorazioni innovative che ne migliorano le prestazioni meccaniche. Tutte queste nuove tipologie di compositi, nonostante siano state annoverate con nomenclature così differenti, sono però accomunate dell’elemento che ne permette il funzionamento e l’adesione al supporto: la matrice cementizia

I rifiuti da apparecchiature elettriche ed elettroniche (RAEE) - Aspetti tecnico-gestionali e ambientali

I RAEE (Rifiuti da Apparecchiature Elettriche ed Elettroniche) costituiscono un problema prioritario a livello europeo per quanto riguarda la loro raccolta, stoccaggio, trattamento, recupero e smaltimento, essenzialmente per i seguenti tre motivi: Il primo riguarda le sostanze pericolose contenute nei RAEE. Tali sostanze, nel caso non siano trattate in modo opportuno, possono provocare danni alla salute dell’uomo e all’ambiente. Il secondo è relativo alla vertiginosa crescita relativa al volume di RAEE prodotti annualmente. La crescita è dovuta alla continua e inesorabile commercializzazione di prodotti elettronici nuovi (è sufficiente pensare alle televisioni, ai cellulari, ai computer, …) e con caratteristiche performanti sempre migliori oltre all’accorciamento del ciclo di vita di queste apparecchiature elettriche ed elettroniche (che sempre più spesso vengono sostituiti non a causa del loro malfunzionamento, ma per il limitato livello di performance garantito). Il terzo (ed ultimo) motivo è legato all’ambito economico in quanto, un corretto trattamento dei RAEE, può portare al recupero di materie prime secondarie (alluminio, ferro, acciaio, plastiche, …) da utilizzare per la realizzazione di nuove apparecchiature. Queste materie prime secondarie possono anche essere vendute generando profitti considerevoli in ragione del valore di mercato di esse che risulta essere in costante crescita. Questo meccanismo ha portato a sviluppare un vasto quadro normativo che regolamenta tutto l’ambito dei RAEE dalla raccolta fino al recupero di materiali o al loro smaltimento in discarica. È importante inoltre sottolineare come lo smaltimento in discarica sia da considerarsi come una sorta di ‘ultima spiaggia’, in quanto è una pratica piuttosto inquinante. Per soddisfare le richieste della direttiva l’obiettivo dev’essere quello di commercializzare prodotti che garantiscano un minor impatto ambientale concentrandosi sul processo produttivo, sull’utilizzo di materiali ‘environmentally friendly’ e sulla gestione consona del fine vita. La Direttiva a livello europeo (emanata nel 2002) ha imposto ai Paesi la raccolta differenziata dei RAEE e ha definito anche un obiettivo di raccolta per tutti i suoi Stati Membri, ovvero 4 kg di RAEE raccolti annualmente da ogni abitante. Come riportato di seguito diversi paesi hanno raggiunto l’obiettivo sopra menzionato (l’Italia vi è riuscita nel 2010), ma esistono anche casi di paesi che devono necessariamente migliorare il proprio sistema di raccolta e gestione dei RAEE. Più precisamente in Italia la gestione dei RAEE è regolamentata dal Decreto Legislativo 151/2005 discusso approfonditamente in seguito ed entrato in funzione a partire dal 1° Gennaio 2008. Il sistema italiano è basato sulla ‘multi consortilità’, ovvero esistono diversi Sistemi Collettivi che sono responsabili della gestione dei RAEE per conto dei produttori che aderiscono ad essi. Un altro punto chiave è la responsabilità dei produttori, che si devono impegnare a realizzare prodotti durevoli e che possano essere recuperati o riciclati facilmente. I produttori sono coordinati dal Centro di Coordinamento RAEE (CDC RAEE) che applica e fa rispettare le regole in modo da rendere uniforme la gestione dei RAEE su tutto il territorio italiano. Il documento che segue sarà strutturato in quattro parti. La prima parte è relativa all’inquadramento normativo della tematica dei RAEE sia a livello europeo (con l’analisi della direttiva ROHS 2 sulle sostanze pericolose contenute nei RAEE e la Direttiva RAEE), sia a livello italiano (con un’ampia discussione sul Decreto Legislativo 151/2005 e Accordi di Programma realizzati fra i soggetti coinvolti). La seconda parte tratta invece il sistema di gestione dei RAEE descrivendo tutte le fasi principali come la raccolta, il trasporto e raggruppamento, il trattamento preliminare, lo smontaggio, il riciclaggio e il recupero, il ricondizionamento, il reimpiego e la riparazione. La terza definisce una panoramica delle principali metodologie di smaltimento dei 5 raggruppamenti di RAEE (R1, R2, R3, R4, R5). La quarta ed ultima parte riporta i risultati a livello italiano, europeo ed extra-europeo nella raccolta dei RAEE, avvalendosi dei report annuali redatti dai principali sistemi di gestione dei vari paesi considerati.

I Responsori della Settimana Santa del Ms 443 dell'Accademia Filarmonica di Bologna

La tesi è dedicata allo studio dei Responsori della Settimana Santa contenuti nel volume manoscritto Musica per la Settimana Santa conservato presso l’Accademia Filarmonica di di Bologna: (I-Baf FA1 443), che la tradizione storiografica fino ad alcuni anni fa attribuiva interamente ad Alessandro Scarlatti. Il volume raccoglie un ampio repertorio di brani musicali appartenenti a generi destinati ai periodi liturgici della Quaresima e del Triduo pasquale. Il lavoro è dedicato ai responsori considerati innanzitutto come progetto compositivo a sé stante e come fonte di rilievo nell’ambito della musica sacra e del genere responsoriale in particolare. Lo studio è suddiviso in due parti: la prima riguarda le ricerche codicologiche sul volume, del quale si riassume anche la storia con nuove ricerche sulla sua acquisizione da parte dell’Accademia Filarmonica. Viene poi esaminato il contesto storico-liturgico della musica per la Settimana Santa e si prendono in esame gli aspetti stilistici del repertorio responsoriale polifonico italiano dalla metà del ‘500 allla prima metà del ’700, in particolare nell’ambito del cosiddetto «stile osservato» del tempo. Nel terzo ed ultimo capitolo della prima parte vengono analizzati nella forma e nello stile i responsori del Ms 443 di Bologna, tenendo conto della teoria musicale e delle consuetudini contrappuntistiche in vigore tra la fine del sec. XVII e l’inizio del sec. XVIII. Nelle rispettive appendici ai capitoli si dànno le Tavole esplicative, con dati di natura codicologica, tecnico-musicale e testuale liturgica e gli elenchi dettagliati delle fonti responsoriali polifoniche rintracciate, manoscritte e a stampa. La seconda parte del lavoro presenta l’edizione critica della musica, con annessa la sua riproduzione in facsimile su CD. Nell’apparato critico la sezione dei Testi restituisce l’edizione filologica dei testi liturgici intonati.

Studio numerico e sperimentale delle miscele di aggregati per i conglomerati bituminosi

I crescenti volumi di traffico che interessano le pavimentazioni stradali causano sollecitazioni tensionali di notevole entità che provocano danni permanenti alla sovrastruttura. Tali danni ne riducono la vita utile e comportano elevati costi di manutenzione. Il conglomerato bituminoso è un materiale multifase composto da inerti, bitume e vuoti d'aria. Le proprietà fisiche e le prestazioni della miscela dipendono dalle caratteristiche dell'aggregato, del legante e dalla loro interazione. L’approccio tradizionalmente utilizzato per la modellazione numerica del conglomerato bituminoso si basa su uno studio macroscopico della sua risposta meccanica attraverso modelli costitutivi al continuo che, per loro natura, non considerano la mutua interazione tra le fasi eterogenee che lo compongono ed utilizzano schematizzazioni omogenee equivalenti. Nell’ottica di un’evoluzione di tali metodologie è necessario superare questa semplificazione, considerando il carattere discreto del sistema ed adottando un approccio di tipo microscopico, che consenta di rappresentare i reali processi fisico-meccanici dai quali dipende la risposta macroscopica d’insieme. Nel presente lavoro, dopo una rassegna generale dei principali metodi numerici tradizionalmente impiegati per lo studio del conglomerato bituminoso, viene approfondita la teoria degli Elementi Discreti Particellari (DEM-P), che schematizza il materiale granulare come un insieme di particelle indipendenti che interagiscono tra loro nei punti di reciproco contatto secondo appropriate leggi costitutive. Viene valutata l’influenza della forma e delle dimensioni dell’aggregato sulle caratteristiche macroscopiche (tensione deviatorica massima) e microscopiche (forze di contatto normali e tangenziali, numero di contatti, indice dei vuoti, porosità, addensamento, angolo di attrito interno) della miscela. Ciò è reso possibile dal confronto tra risultati numerici e sperimentali di test triassiali condotti su provini costituiti da tre diverse miscele formate da sfere ed elementi di forma generica.

High precision swept volume approximation with conservative error bounds

In technical design processes in the automotive industry, digital prototypes rapidly gain importance, because they allow for a detection of design errors in early development stages. The technical design process includes the computation of swept volumes for maintainability analysis and clearance checks. The swept volume is very useful, for example, to identify problem areas where a safety distance might not be kept. With the explicit construction of the swept volume an engineer gets evidence on how the shape of components that come too close have to be modified.rnIn this thesis a concept for the approximation of the outer boundary of a swept volume is developed. For safety reasons, it is essential that the approximation is conservative, i.e., that the swept volume is completely enclosed by the approximation. On the other hand, one wishes to approximate the swept volume as precisely as possible. In this work, we will show, that the one-sided Hausdorff distance is the adequate measure for the error of the approximation, when the intended usage is clearance checks, continuous collision detection and maintainability analysis in CAD. We present two implementations that apply the concept and generate a manifold triangle mesh that approximates the outer boundary of a swept volume. Both algorithms are two-phased: a sweeping phase which generates a conservative voxelization of the swept volume, and the actual mesh generation which is based on restricted Delaunay refinement. This approach ensures a high precision of the approximation while respecting conservativeness.rnThe benchmarks for our test are amongst others real world scenarios that come from the automotive industry.rnFurther, we introduce a method to relate parts of an already computed swept volume boundary to those triangles of the generator, that come closest during the sweep. We use this to verify as well as to colorize meshes resulting from our implementations.

IMEX finite volume methods for the shallow water equations

Die Flachwassergleichungen (SWE) sind ein hyperbolisches System von Bilanzgleichungen, die adäquate Approximationen an groß-skalige Strömungen der Ozeane, Flüsse und der Atmosphäre liefern. Dabei werden Masse und Impuls erhalten. Wir unterscheiden zwei charakteristische Geschwindigkeiten: die Advektionsgeschwindigkeit, d.h. die Geschwindigkeit des Massentransports, und die Geschwindigkeit von Schwerewellen, d.h. die Geschwindigkeit der Oberflächenwellen, die Energie und Impuls tragen. Die Froude-Zahl ist eine Kennzahl und ist durch das Verhältnis der Referenzadvektionsgeschwindigkeit zu der Referenzgeschwindigkeit der Schwerewellen gegeben. Für die oben genannten Anwendungen ist sie typischerweise sehr klein, z.B. 0.01. Zeit-explizite Finite-Volume-Verfahren werden am öftersten zur numerischen Berechnung hyperbolischer Bilanzgleichungen benutzt. Daher muss die CFL-Stabilitätsbedingung eingehalten werden und das Zeitinkrement ist ungefähr proportional zu der Froude-Zahl. Deswegen entsteht bei kleinen Froude-Zahlen, etwa kleiner als 0.2, ein hoher Rechenaufwand. Ferner sind die numerischen Lösungen dissipativ. Es ist allgemein bekannt, dass die Lösungen der SWE gegen die Lösungen der Seegleichungen/ Froude-Zahl Null SWE für Froude-Zahl gegen Null konvergieren, falls adäquate Bedingungen erfüllt sind. In diesem Grenzwertprozess ändern die Gleichungen ihren Typ von hyperbolisch zu hyperbolisch.-elliptisch. Ferner kann bei kleinen Froude-Zahlen die Konvergenzordnung sinken oder das numerische Verfahren zusammenbrechen. Insbesondere wurde bei zeit-expliziten Verfahren falsches asymptotisches Verhalten (bzgl. der Froude-Zahl) beobachtet, das diese Effekte verursachen könnte.Ozeanographische und atmosphärische Strömungen sind typischerweise kleine Störungen eines unterliegenden Equilibriumzustandes. Wir möchten, dass numerische Verfahren für Bilanzgleichungen gewisse Equilibriumzustände exakt erhalten, sonst können künstliche Strömungen vom Verfahren erzeugt werden. Daher ist die Quelltermapproximation essentiell. Numerische Verfahren die Equilibriumzustände erhalten heißen ausbalanciert.rnrnIn der vorliegenden Arbeit spalten wir die SWE in einen steifen, linearen und einen nicht-steifen Teil, um die starke Einschränkung der Zeitschritte durch die CFL-Bedingung zu umgehen. Der steife Teil wird implizit und der nicht-steife explizit approximiert. Dazu verwenden wir IMEX (implicit-explicit) Runge-Kutta und IMEX Mehrschritt-Zeitdiskretisierungen. Die Raumdiskretisierung erfolgt mittels der Finite-Volumen-Methode. Der steife Teil wird mit Hilfe von finiter Differenzen oder au eine acht mehrdimensional Art und Weise approximniert. Zur mehrdimensionalen Approximation verwenden wir approximative Evolutionsoperatoren, die alle unendlich viele Informationsausbreitungsrichtungen berücksichtigen. Die expliziten Terme werden mit gewöhnlichen numerischen Flüssen approximiert. Daher erhalten wir eine Stabilitätsbedingung analog zu einer rein advektiven Strömung, d.h. das Zeitinkrement vergrößert um den Faktor Kehrwert der Froude-Zahl. Die in dieser Arbeit hergeleiteten Verfahren sind asymptotisch erhaltend und ausbalanciert. Die asymptotischer Erhaltung stellt sicher, dass numerische Lösung das "korrekte" asymptotische Verhalten bezüglich kleiner Froude-Zahlen besitzt. Wir präsentieren Verfahren erster und zweiter Ordnung. Numerische Resultate bestätigen die Konvergenzordnung, so wie Stabilität, Ausbalanciertheit und die asymptotische Erhaltung. Insbesondere beobachten wir bei machen Verfahren, dass die Konvergenzordnung fast unabhängig von der Froude-Zahl ist.

No(i)rthern Ireland: Crime fiction and the northern-irish scene. Proposed translation into italian of two short stories from "belfast noir"

The present thesis aims at proving the importance of cultural and literary contexts in the practice of translation: I shall show that, in the case of Northern Irish crime fiction, knowledge of both Northern Irish history and culture as well as of the genre of crime fiction are essential prerequisites for the production of a “responsible” translation. I will therefore offer a brief overview of the history of crime and detective fiction and its main subgenres; some of the most important authors and works will be presented as well, in an analysis that goes from the early years of the genre to the second half of the 20th century. I will then move the focus to Northern Ireland, its culture and its history, and particular attention will be paid to fiction writing in Ireland and Northern Ireland, with a focus on the peculiar phenomenon of “Troubles Trash”. I will tackle the topic of Northern Irish literature and present the contemporary scene of Northern Irish crime fiction; the volume from which the texts for the translation have been taken will be presented, namely Belfast Noir. Subsequently the focus will move on the theoretical framework within which the translations were produced: I will present a literary review of the most significative developments in Translation Studies, with particular attention to the “cultural turn” that has characterised this subject since the 1960s. I will then highlight the phenomenon of “realia” in translation and analyse the approaches of different scholars to the translation of culture-bound references. The final part represents the culmination and practical application of all that was presented in the previous sections: I will discuss the translation of culture-bound references according to the strategies presented in Chapter 4, referring to the proposed translations of two stories. Such analysis aims to show that not only expert linguistic knowledge, but also cultural awareness and a wide literary background are needed in order to make conscious choices in translation.

Studio del metodo "systolic volume balance" per la stima non invasiva della portata media cardiaca

La portata media cardiaca, (cardiac output “CO”) è un parametro essenziale per una buona gestione dei pazienti o per il monitoraggio degli stessi durante la loro permanenza nell’unità di terapia intensiva. La stesura di questo elaborato prende spunto sull’articolo di Theodore G. Papaioannou, Orestis Vardoulis, and Nikos Stergiopulos dal titolo “ The “systolic volume balance” method for the non invasive estimation of cardiac output based on pressure wave analysis” pubblicato sulla rivista American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology nel Marzo 2012. Nel sopracitato articolo si propone un metodo per il monitoraggio potenzialmente non invasivo della portata media cardiaca, basato su principi fisici ed emodinamici, che usa l’analisi della forma d’onda di pressione e un metodo non invasivo di calibrazione e trova la sua espressione ultima nell’equazione Qsvb=(C*PPao)/(T-(Psm,aorta*ts)/Pm). Questa formula è stata validata dagli autori, con buoni risultati, solo su un modello distribuito della circolazione sistemica e non è ancora stato validato in vivo. Questo elaborato si pone come obiettivo quello di un’analisi critica di questa formula per la stima della portata media cardiaca Qsvb. La formula proposta nell'articolo verrà verificata nel caso in cui la circolazione sistemica sia approssimata con modelli di tipo windkessel. Dallo studio svolto emerge il fatto che la formula porta risultati con errori trascurabili solo se si approssima la circolazione sistemica con il modello windkessel classico a due elementi (WK2) e la portata aortica con un’onda rettangolare. Approssimando la circolazione sistemica con il modello windkessel a tre elementi (WK3), o descrivendo la portata aortica con un’onda triangolare si ottengono risultati con errori non più trascurabili che variano dal 7%-9% nel caso del WK2 con portata aortica approssimata con onda triangolare ad errori più ampi del 20% nei i casi del WK3 per entrambe le approssimazioni della portata aortica.

Sviluppo di un sistema di misura ottico per la valutazione accurata del volume ematico durante il trattamento emodialitico.

L’insufficienza renale cronica è una malattia di grande impatto sulla sanità pubblica. Il punto di approdo per la maggior parte dei pazienti, alternativo al trapianto renale, è il trattamento dialitico che rappresenta una cura ad alto costo sia sociale che economico. Il rene artificiale è il dispositivo attraverso il quale si effettua la terapia, ed è frutto di un costante sviluppo che mira a sostituire la funzione renale in quanto sottosistema dell’organismo umano. Per questo è sempre più importante dotarlo di un adeguato set di sensori che permettano di monitorare l’efficacia del trattamento. L’emodialisi prevede la rimozione dei liquidi in eccesso accumulati nel periodo che intercorre tra due trattamenti successivi, per questo un parametro molto importante da monitorare è la variazione relativa del volume ematico (RBV, Relative Blood Volume Variation). A questo scopo gli attuali dispositivi per dialisi in commercio utilizzano tecnologie ad ultrasuoni o ottiche: è stata però recentemente evidenziata la sensibilità indesiderata di questa seconda tecnica ai cambiamenti di osmolarità del sangue sotto analisi. Lo studio presentato in questa tesi è volto a migliorare l’accuratezza con la quale effettuare la stima del RBV nel corso del trattamento dialitico, attraverso un sistema di misura ottico sperimentale. Il prototipo realizzato prevede di aumentare le informazioni raccolte sia aumentando la distribuzione spaziale dei sensori ottici che allargando la banda di lunghezze d’onda alla quale i dati vengono acquisiti. La stima del RBV è gestita attraverso algoritmi basati sulle combinazioni lineari, sulle reti neurali e su modelli autoregressivi.

Compression hosiery for occupational leg symptoms and leg volume: a randomized crossover trial in a cohort of hairdressers

OBJECTIVE: Occupational leg symptoms are highly prevalent in the general population and impair the psychic state of health. We investigated hairdressers, a cohort exposed to prolonged standing during work, in a randomized crossover trial. We hypothesized that hairdressers wearing low-strength compression hosiery would benefit from less leg volume increase and discomfort. METHODS: One hundred and eight hairdressers were randomized to wear medical compression stockings (MCS; 15-20 mmHg) in a crossover study. The effect of MCS on symptoms and on lower leg volume was compared with no compression treatment. Symptoms were assessed with a comprehensive questionnaire, categorized using factor analysis with varimax rotation and correlated with leg volume changes. RESULTS: Wearing MCS reduced the symptom score for pain and feelings of swelling (range 0-4) by an average of 0.22 (12%, P < 0.001). Sleep disturbance, feeling of unattractive legs and depressiveness improved with MCS compared with no MCS. Subjects initially obliged to refrain from wearing stockings showed a significant decrease of pain and feelings of swelling as well (by 0.10 [6%], P = 0.015). Wearing MCS was associated with a decrease of lower leg volume by an average of 19 mL (P < 0.001), with preference in older hairdressers (P < 0.001). The effects of wearing MCS on symptoms and on leg volume were not correlated with each other. CONCLUSIONS: Individuals working in a standing profession experience leg pain, feelings of swelling, heaviness and various other disturbing feelings. These symptoms can be alleviated by wearing low-strength MCS.

Tidal volume single breath washout of two tracer gases--a practical and promising lung function test

Background Small airway disease frequently occurs in chronic lung diseases and may cause ventilation inhomogeneity (VI), which can be assessed by washout tests of inert tracer gas. Using two tracer gases with unequal molar mass (MM) and diffusivity increases specificity for VI in different lung zones. Currently washout tests are underutilised due to the time and effort required for measurements. The aim of this study was to develop and validate a simple technique for a new tidal single breath washout test (SBW) of sulfur hexafluoride (SF6) and helium (He) using an ultrasonic flowmeter (USFM). Methods The tracer gas mixture contained 5% SF6 and 26.3% He, had similar total MM as air, and was applied for a single tidal breath in 13 healthy adults. The USFM measured MM, which was then plotted against expired volume. USFM and mass spectrometer signals were compared in six subjects performing three SBW. Repeatability and reproducibility of SBW, i.e., area under the MM curve (AUC), were determined in seven subjects performing three SBW 24 hours apart. Results USFM reliably measured MM during all SBW tests (n = 60). MM from USFM reflected SF6 and He washout patterns measured by mass spectrometer. USFM signals were highly associated with mass spectrometer signals, e.g., for MM, linear regression r-squared was 0.98. Intra-subject coefficient of variation of AUC was 6.8%, and coefficient of repeatability was 11.8%. Conclusion The USFM accurately measured relative changes in SF6 and He washout. SBW tests were repeatable and reproducible in healthy adults. We have developed a fast, reliable, and straightforward USFM based SBW method, which provides valid information on SF6 and He washout patterns during tidal breathing.

Myocardial blood volume and coronary resistance during and after coronary angioplasty

Animal experiments have shown that the coronary circulation is pressure distensible, i.e., myocardial blood volume (MBV) increases with perfusion pressure. In humans, however, corresponding measurements are lacking so far. We sought to quantify parameters reflecting coronary distensibility such as MBV and coronary resistance (CR) during and after coronary angioplasty. Thirty patients with stable coronary artery disease underwent simultaneous coronary perfusion pressure assessment and myocardial contrast echocardiography (MCE) of 37 coronary arteries and their territories during and after angioplasty. MCE yielded MBV and myocardial blood flow (MBF; in ml · min(-1) · g(-1)). Complete data sets were obtained in 32 coronary arteries and their territories from 26 patients. During angioplasty, perfusion pressure, i.e., coronary occlusive pressure, and MBV varied between 9 and 57 mmHg (26.9 ± 11.9 mmHg) and between 1.2 and 14.5 ml/100 g (6.7 ± 3.7 ml/100 g), respectively. After successful angioplasty, perfusion pressure and MBV increased significantly (P < 0.001 for both) and varied between 64 and 118 mmHg (93.5 ± 12.8 mmHg) and between 3.7 and 17.3 ml/100 g (9.8 ± 3.4 ml/100 g), respectively. Mean MBF increased from 31 ± 20 ml · min(-1) · g(-1) during coronary occlusion, reflecting collateral flow, to 121 ± 33 ml · min(-1) · g(-1) (P < 0.01), whereas mean CR, i.e., the ratio of perfusion pressure and MBF, decreased by 20% (P < 0.001). In conclusion, the human coronary circulation is pressure distensible. MCE allows for the quantification of CR and MBV in humans.

Influence of fluid and volume state on PaO(2) oscillations in mechanically ventilated pigs

ABSTRACT Varying pulmonary shunt fractions during the respiratory cycle cause oxygen oscillations during mechanical ventilation. In artificially damaged lungs, cyclical recruitment of atelectasis is responsible for varying shunt according to published evidence. We introduce a complimentary hypothesis that cyclically varying shunt in healthy lungs is caused by cyclical redistribution of pulmonary perfusion. Administration of crystalloid or colloid infusions would decrease oxygen oscillations if our hypothesis was right. Therefore, n = 14 mechanically ventilated healthy pigs were investigated in 2 groups: crystalloid (fluid) versus no-fluid administration. Additional volume interventions (colloid infusion, blood withdrawal) were carried out in each pig. Intra-aortal PaO(2) oscillations were recorded using fluorescence quenching technique. Phase shift of oxygen oscillations during altered inspiratory to expiratory (I:E) ventilation ratio and electrical impedance tomography (EIT) served as control methods to exclude that recruitment of atelectasis is responsible for oxygen oscillations. In hypovolemia relevant oxygen oscillations could be recorded. Fluid and volume state changed PaO(2) oscillations according to our hypothesis. Fluid administration led to a mean decline of 105.3 mmHg of the PaO(2) oscillations amplitude (P < 0.001). The difference of the amplitudes between colloid administration and blood withdrawal was 62.4 mmHg in pigs not having received fluids (P = 0.0059). Fluid and volume state also changed the oscillation phase during altered I:E ratio. EIT excluded changes of regional ventilation (i.e., recruitment of atelectasis) to be responsible for these oscillations. In healthy pigs, cyclical redistribution of pulmonary perfusion can explain the size of respiratory-dependent PaO(2) oscillations.

Pitfalls when examining gap junction hemichannels: interference from volume-regulated anion channels

Human HeLa cells transfected with mouse connexin45 were used to explore the experimental conditions suitable to measure currents carried by gap junction hemichannels. Experiments were performed with a voltage-clamp technique and whole-cell recording. Lowering [Ca(2+)](o) from 2 mM to 20 nM evoked an extra current, I (m), putatively carried by Cx45 hemichannels. However, the variability of I (m) (size, voltage sensitivity, kinetics) suggested the involvement of other channels. The finding that growth medium in the incubator increased the osmolarity with time implied that volume-regulated anion channels (VRAC) may participate. This assumption was reinforced by the following observations. On the one hand, keeping [Ca(2+)](o) normal while the osmolarity of the extracellular solution was reduced from 310 to 290 mOsm yielded a current characteristic of VRAC; I (VRAC) activated/deactivated at negative/positive voltage, giving rise to the conductance functions g (VRAC,inst)=f(V (m)) (inst: instantaneous; V (m): membrane potential) and g (VRAC,ss)=f(V (m)) (ss: steady state). Moreover, it was reversibly inhibited by mibefradil, a Cl(-)channel blocker (binding constant K (d)=38 microM, Hill coefficient n=12), but not by the gap junction channel blocker 18alpha-glycyrrhetinic acid. On the other hand, minimizing the osmotic imbalance while [Ca(2+)](o) was reduced led to a current typical for Cx45 hemichannels; I (hc) activated/deactivated at positive/negative voltage. Furthermore, it was reversibly inhibited by 18alpha-glycyrrhetinic acid or palmitoleic acid, but not by mibefradil. Computations based on g (VRAC,ss)=f(V (m)) and g (hc,ss)=f(V (m)) indicated that the concomitant operation of both currents results in a bell-shaped conductance-voltage relationship. The functional implications of the data presented are discussed. Conceivably, VRAC and hemichannels are involved in a common signaling pathway.