A Monte Carlo-Based Fiber Tracking Algorithm using Diffusion Tensor MRI

Diffusion tensor magnetic resonance imaging, which measures directional information of water diffusion in the brain, has emerged as a powerful tool for human brain studies. In this paper, we introduce a new Monte Carlo-based fiber tracking approach to estimate brain connectivity. One of the main characteristics of this approach is that all parameters of the algorithm are automatically determined at each point using the entropy of the eigenvalues of the diffusion tensor. Experimental results show the good performance of the proposed approach

Correlation of diffusion tensor tractography and intraoperative macrostimulation during deep brain stimulation for Parkinson disease.

Object The purpose of this study was to investigate whether diffusion tensor imaging (DTI) of the corticospinal tract (CST) is a reliable surrogate for intraoperative macrostimulation through the deep brain stimulation (DBS) leads. The authors hypothesized that the distance on MRI from the DBS lead to the CST as determined by DTI would correlate with intraoperative motor thresholds from macrostimulations through the same DBS lead. Methods The authors retrospectively reviewed pre- and postoperative MRI studies and intraoperative macrostimulation recordings in 17 patients with Parkinson disease (PD) treated by DBS stimulation. Preoperative DTI tractography of the CST was coregistered with postoperative MRI studies showing the position of the DBS leads. The shortest distance and the angle from each contact of each DBS lead to the CST was automatically calculated using software-based analysis. The distance measurements calculated for each contact were evaluated with respect to the intraoperative voltage thresholds that elicited a motor response at each contact. Results There was a nonsignificant trend for voltage thresholds to increase when the distances between the DBS leads and the CST increased. There was a significant correlation between the angle and the voltage, but the correlation was weak (coefficient of correlation [R] = 0.36). Conclusions Caution needs to be exercised when using DTI tractography information to guide DBS lead placement in patients with PD. Further studies are needed to compare DTI tractography measurements with other approaches such as microelectrode recordings and conventional intraoperative MRI-guided placement of DBS leads.

Processos de Difusão. Uma aplica ção nos Seguros

Na presente disserta c~ao estudamos alguns exemplos cl assicos de processos estoc asticos e suas propriedades dando especial destaque ao movimento Browniano (ou processo de Wiener) e processos derivados deste. Analisamos uma aplica c~ao nos Seguros onde e proposta a modela c~ao das indemniza c~oes agregadas por um processo de difus~ao por saltos. Com base na transformada conjunta de Laplace da distribui c~ao do processo de difus~ao por saltos e o seu processo integrado, estimamos as indemniza c~oes agregadas acumuladas quando o montante das indemniza c~oes segue uma mistura de duas distribui c~oes exponenciais. Partindo de uma aplica c~ao num erica, comparamos os resultados dos valores m edios e da variabilidade das indemniza c~oes agregadas quando sujeitas a uma taxa de juros determin stica e uma taxa de juros estoc astica, e para diferentes valores dos par^ametros daquela mistura

PORTELA um modelo na difusão da periferia: estudo do desenvolvimento da urbanização da Portela da autoria do arquitecto Fernando Silva

A Urbanização da Portela (1960-1979) da autoria do arquitecto Fernando Silva (1914- 1983) tornou-se um paradigma no contexto da criação urbanística das periferias dos anos 60, do século XX, em Portugal. A carência habitacional que existia na época proporcionou a dinamização de um plano apoiado na interpretação da Carta de Atenas (1933) e numa Cultura Arquitectónica Moderna. Possibilitou através de uma resposta rápida e eficaz dar solução às urgências habitacionais existentes devido ao êxodo rural - sinal do progresso de uma expansão industrial - ao fim da Guerra Colonial (1961-1974) e à chegada das comunidades que viviam nas ex-colónias. O modelo adoptado na Portela, com base essencialmente racionalista, tomou como base a criação de uma zona central definida por um parque urbano e uma zona comercial e de serviços. Os edifícios destinados a habitação foram colocados segundo as directrizes da Carta de Atenas, seguindo também o paradigma de reprodução socialista, como se praticava nos países da Europa Oriental. A unidade do conjunto foi sempre um princípio fundamental para a concretização do projecto e levou o arquitecto a seguir o seu desenvolvimento com enorme cuidado. Foi criado um Regulamento da Urbanização que pretendia garantir que os diversos construtores seguissem as qualidades funcionais, técnicas e estéticas do conjunto, garantindo assim a continuidade de uma linguagem arquitectónica.

Fluxo de massa e difusão de enxofre para raízes de milho em solos ácidos de Minas Gerais

Com o objetivo de avaliar a contribuição do fluxo de massa e da difusão no transporte de enxofre à superfície das raízes de milho, desenvolveu-se um ensaio em casa de vegetação, entre dezembro de 1991 e janeiro de 1992, utilizando-se amostras superficiais (0-20 cm) de três solos ácidos dos municípios mineiros de Viçosa, Paracatu e Lassance. Essas amostras apresentavam, respectivamente, 5,0, 1,2 e 1,4 mg dm-3 de S disponível, obtidos pelo extrator Ca(H2PO4)2, 500 mg L-1 de P em HOAc 2 mol L-1. O experimento correspondeu a um fatorial 3 x 5, sendo três solos e cinco doses de enxofre (0, 20, 40, 80 e 160 mg dm-3), estando os tratamentos dispostos em blocos casualizados, com quatro repetições. A umidade, controlada pelo uso de um tensiômetro por vaso, foi mantida próxima a -10 kPa durante todo o ensaio. Colhido o experimento, determinaram-se as concentrações de enxofre na planta e na solução do solo. A contribuição do fluxo de massa foi determinada, multiplicando-se a concentração de enxofre no extrato da pasta de saturação pelo volume de água transpirada pela planta. O enxofre transportado por difusão foi calculado, subtraindo-se do enxofre total acumulado na planta o valor correspondente ao enxofre transportado por fluxo de massa. O fluxo de massa foi o principal mecanismo de transporte de enxofre para a superfície radicular do milho. Quando a concentração de enxofre na solução do solo foi alta, esse mecanismo supriu quantidades de enxofre superiores às absorvidas pela planta. A contribuição da difusão para o suprimento de enxofre ocorreu, apenas, em baixa concentração desse nutriente na solução do solo.

Contribuição dos mecanismos de fluxo de massa e de difusão para o suprimento de K, Ca e Mg a plantas de arroz

O transporte de nutriente até à superfície das raízes pode ocorrer por fluxo de massa ou por fluxo de massa e difusão, dependendo da atividade do nutriente na solução do solo e da exigência nutricional da planta. Objetivou-se verificar a contribuição dos mecanismos de fluxo de massa e de difusão para o suprimento de potássio, de cálcio e de magnésio a plantas de arroz, em experimento realizado em casa de vegetação. Aplicaram-se em amostra de Latossolo Variação Una, os seguintes tratamentos: Na2CO3, K2CO3, CaCO3 e MgCO3. Aos 75 dias da semeadura, as plantas de arroz foram colhidas e determinadas as quantidades de potássio, de cálcio e de magnésio nelas acumuladas, bem como a concentração desses nutrientes na solução do solo. Essas concentrações, multiplicadas pelo volume de água transpirado, foram usadas para calcular o suprimento por fluxo de massa. A difusão foi estimada por diferença entre a quantidade do nutriente acumulado no vegetal e a transportada por fluxo de massa. Verificou-se que o potássio foi transportado predominantemente por difusão, exceto no tratamento com K2CO3, que gerou altos teores de K na solução de solo, tornando o fluxo de massa suficiente para atender à demanda das plantas. O cálcio e o magnésio foram transportados por fluxo de massa. Segundo os resultados, a difusão foi o principal mecanismo de transporte de potássio nas condições do experimento; todavia, o fluxo de massa pode satisfazer isoladamente a demanda nutricional da planta, quando a concentração de potássio na solução do solo for muito elevada.

Fator de retardamento e coeficiente de dispersão-difusão para o crômio (III) em solos muito intemperizados, influenciados pelo pH, textura e matéria orgânica

O objetivo principal deste trabalho foi analisar a variação dos fatores de retardamento (R) e dos coeficientes de dispersão-difusão (D) para o crômio (III) em dois solos muito intemperizados, considerando diferentes atributos edáficos: textura, pH e matéria orgânica. Utilizaram-se amostras dos horizontes A e B com diferença marcante no teor de matéria orgânica de dois solos coletados no estado de São Paulo: Latossolo Vermelho eutroférrico textura argilosa (LVe) e Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico textura média (LVd). A alteração do pH das amostras do horizonte superficial foi realizada com adição de carbonato de cálcio para elevar a saturação por bases a 70%. Foram realizados experimentos de adsorção em condições estáticas e de lixiviação em colunas de solo, utilizando a teoria do deslocamento miscível. Os Rs obtidos para o LVe foram maiores em comparação aos obtidos para o LVd. O aumento do pH do solo propiciado pela adição de carbonato de cálcio resultou em aumento no R. No LVe, a presença significativa de ácidos fúlvicos na matéria orgânica propiciou um R menor no horizonte superficial em relação ao subsuperficial. Não foi evidenciada relação nítida entre D e os diferentes solos, níveis de calagem e horizontes.

Eluição de Magnésio, Cálcio e Potássio de acordo com o tempo de difusão em colunas com agregados de um Latossolo Vermelho distrófico típico

O transporte de nutrientes até às raízes é essencialmente efetuado por fluxo de massa e difusão. À medida que os nutrientes presentes na solução móvel ou de interagregados vão-se exaurindo, eles se movimentam por difusão do interior para a superfície dos agregados. Com o objetivo de determinar a quantidade de Mg, Ca e K no efluente de colunas com agregados de um Latossolo Vermelho distrófico típico, em resposta ao tempo de difusão, realizou-se um experimento utilizando água destilada como eluente. Os tratamentos corresponderam a um arranjo fatorial 4 x 5, sendo quatro classes de agregados (2,0-1,0; 1,0-0,5; 0,5-0,25; e 0,25-0,105 mm) e cinco tempos de difusão (0, 1, 2, 4 e 6 dias). As colunas receberam um volume de água destilada igual a 10 vezes o seu volume de poros, recolhendo-se cinco frações de dois volumes de poros de efluente nos intervalos indicados para cada tempo de difusão. Os agregados menores liberaram mais Mg, Ca e K para a solução nos espaços interagregados que os maiores. A quantidade de Mg, Ca e K eluída aumentou com o tempo de difusão, a partir da segunda fração analisada.

Importância do fluxo de massa e difusão no suprimento de potássio ao algodoeiro como variável de água e potássio no solo

A deficiência tardia de potássio na cultura do algodoeiro tem ocorrido com freqüência nas regiões do cerrado brasileiro. Um dos motivos poderia ser atribuído à baixa disponibilidade de água nessa época. Assim, procurou-se quantificar a contribuição da difusão e do fluxo de massa no suprimento de K às raízes do algodoeiro de acordo com a disponibilidade do nutriente e de água. Para tanto, realizou-se um experimento em vasos em casa de vegetação, utilizando amostras da camada arável (0-20 cm) de um Latossolo Vermelho típico, com 330 mg kg-1 de argila. O experimento constou de duas doses de potássio (15 e 121 mg dm-3 ), na forma de KCl, e quatro conteúdos de água (-0,03; -0,1; -0,5 e -1,0 MPa). As plantas foram colhidas aos 53 dias da emergência. A difusão foi o principal mecanismo de transporte de K no solo, variando de 72 a 96 % do total absorvido pelo algodoeiro. A influência do conteúdo de água do solo sobre os mecanismos de transporte de K foi maior em solos com maior concentração deste nutriente, razão por que o fluxo de massa cresce em importância em solos mais secos.

Thalamic connectivity in patients with essential tremor treated with MR imaging-guided focused ultrasound: in vivo fiber tracking by using diffusion-tensor MR imaging.

PURPOSE: To use diffusion-tensor (DT) magnetic resonance (MR) imaging in patients with essential tremor who were treated with transcranial MR imaging-guided focused ultrasound lesion inducement to identify the structural connectivity of the ventralis intermedius nucleus of the thalamus and determine how DT imaging changes correlated with tremor changes after lesion inducement. MATERIALS AND METHODS: With institutional review board approval, and with prospective informed consent, 15 patients with medication-refractory essential tremor were enrolled in a HIPAA-compliant pilot study and were treated with transcranial MR imaging-guided focused ultrasound surgery targeting the ventralis intermedius nucleus of the thalamus contralateral to their dominant hand. Fourteen patients were ultimately included. DT MR imaging studies at 3.0 T were performed preoperatively and 24 hours, 1 week, 1 month, and 3 months after the procedure. Fractional anisotropy (FA) maps were calculated from the DT imaging data sets for all time points in all patients. Voxels where FA consistently decreased over time were identified, and FA change in these voxels was correlated with clinical changes in tremor over the same period by using Pearson correlation. RESULTS: Ipsilateral brain structures that showed prespecified negative correlation values of FA over time of -0.5 or less included the pre- and postcentral subcortical white matter in the hand knob area; the region of the corticospinal tract in the centrum semiovale, in the posterior limb of the internal capsule, and in the cerebral peduncle; the thalamus; the region of the red nucleus; the location of the central tegmental tract; and the region of the inferior olive. The contralateral middle cerebellar peduncle and bilateral portions of the superior vermis also showed persistent decrease in FA over time. There was strong correlation between decrease in FA and clinical improvement in hand tremor 3 months after lesion inducement (P < .001). CONCLUSION: DT MR imaging after MR imaging-guided focused ultrasound thalamotomy depicts changes in specific brain structures. The magnitude of the DT imaging changes after thalamic lesion inducement correlates with the degree of clinical improvement in essential tremor.

Diffusion tensor imaging shows structural remodeling of stroke mirror region: results from a pilot study.

Background: The role of the non-injured hemisphere in stroke recovery is poorly understood. In this pilot study, we sought to explore the presence of structural changes detectable by diffusion tensor imaging (DTI) in the contralesional hemispheres of patients who recovered well from ischemic stroke. Methods: We analyzed serial DTI data from 16 stroke patients who had moderate initial neurological deficits (NIHSS scores 3-12) and good functional outcome at 3-6 months (NIHSS score 0 or modified Rankin Score ≤1). We segmented the brain tissue in gray and white matter (GM and WM) and measured the apparent diffusion coefficient (ADC) and fractional anisotropy in the infarct, in the contralesional infarct mirror region as well as in concentrically expanding regions around them. Results: We found that GM and WM ADC significantly increased in the infarct region (p < 0.01) from acute to chronic time points, whereas in the infarct mirror region, GM and WM ADC increased (p < 0.01) and WM fractional anisotropy decreased (p < 0.05). No significant changes were detected in other regions. Conclusion: DTI-based metrics are sensitive to regional structural changes in the contralesional hemisphere during stroke recovery. Prospective studies in larger cohorts with varying levels of recovery are needed to confirm our findings.

Distribution of single-particle strength due to short-range and tensor correlations

The distribution of single-particle strength in nuclear matter is calculated for a realistic nucleon-nucleon interaction. The influence of the short-range repulsion and the tensor component of the nuclear force on the spectral functions is to move approximately 13% of the total strength for all single-particle states beyond 100 MeV into the particle domain. This result is related to the abundantly observed quenching phenomena in nuclei which include the reduction of spectroscopic factors observed in (e,ep) reactions and the missing strength in low energy response functions.

Lagrangian and Hamiltonian BRST structures of the antysimmetric tensor gauge theory

We study the Becchi-Rouet-Stora-Tyutin (BRST) structure of a self-interacting antisymmetric tensor gauge field, which has an on-shell null-vector gauge transformation. The Batalin-Vilkovisky covariant general formalism is briefly reviewed, and the issue of on-shell nilpotency of the BRST transformation is elucidated. We establish the connection between the covariant and the canonical BRST formalisms for our particular theory. Finally, we point out the similarities and differences with Wittens string field theory.

Random mixtures with orientational order, and the anisotropic resistivity tensor of high Tc superconductors

By generalizing effective-medium theory to the case of orientationally ordered but positionally disordered two component mixtures, it is shown that the anisotropic dielectric tensor of oxide superconductors can be extracted from microwave measurements on oriented crystallites of YBa2Cu3O7¿x embedded in epoxy. Surprisingly, this technique appears to be the only one which can access the resistivity perpendicular to the copper¿oxide planes in crystallites that are too small for depositing electrodes. This possibility arises in part because the real part of the dielectric constant of oxide superconductors has a large magnitude. The validity of the effective-medium approach for orientationally ordered mixtures is corroborated by simulations on two¿dimensional anisotropic random resistor networks. Analysis of the experimental data suggests that the zero-temperature limit of the finite frequency resistivity does not vanish along the c axis, a result which would simply the existence of states at the Fermi surface, even in the superconducting state

Collineations of a symmetric 2-covariant tensor: Ricci collineations

The infinitesimal transformations that leave invariant a two-covariant symmetric tensor are studied. The interest of these symmetry transformations lays in the fact that this class of tensors includes the energy-momentum and Ricci tensors. We find that in most cases the class of infinitesimal generators of these transformations is a finite dimensional Lie algebra, but in some cases exhibiting a higher degree of degeneracy, this class is infinite dimensional and may fail to be a Lie algebra. As an application, we study the Ricci collineations of a type B warped spacetime.