A Sequential Algorithm for the Rigorous Design of Thermally Coupled Distillation Sequences

A sequential design method is presented for the design of thermally coupled distillation sequences. The algorithm starts by selecting a set of sequences in the space of basic configurations in which the internal structure of condensers and reboilers is explicitly taken into account and extended with the possibility of including divided wall columns (DWC). This first stage is based on separation tasks (except by the DWCs) and therefore it does not provide an actual sequence of columns. In the second stage the best arrangement in N-1 actual columns is performed taking into account operability and mechanical constraints. Finally, for a set of candidate sequences the algorithm try to reduce the number of total columns by considering Kaibel columns, elimination of transfer blocks or columns with vertical partitions. An example illustrate the different steps of the sequential algorithm.

Eosinophilic heart: Marked left ventricular wall thickening and myocardial dysfunction improving with corticosteroid therapy

We report a case of a 34-year-old male with acute severe heart failure associated with marked concentric left ventricular wall thickening and biopsy evidence of eosinophilic myocardial infiltrate. This appears to be an unusual description of this degree of concentric myocardial thickening in eosinophilic myocarditis coupled with Doppler tissue echocardiography. Following high-dose corticosteroid treatment, wall thickness, systolic and diastolic left ventricular function normalized and the patient experienced a dramatic clinical improvement. (ECHOCARDIOGRAPHY, Volume 20, May 2003).

Multigradient field-active contour model for multilayer boundary detection of ultrasound rectal wall image

Extraction and reconstruction of rectal wall structures from an ultrasound image is helpful for surgeons in rectal clinical diagnosis and 3-D reconstruction of rectal structures from ultrasound images. The primary task is to extract the boundary of the muscular layers on the rectal wall. However, due to the low SNR from ultrasound imaging and the thin muscular layer structure of the rectum, this boundary detection task remains a challenge. An active contour model is an effective high-level model, which has been used successfully to aid the tasks of object representation and recognition in many image-processing applications. We present a novel multigradient field active contour algorithm with an extended ability for multiple-object detection, which overcomes some limitations of ordinary active contour models—"snakes." The core part in the algorithm is the proposal of multigradient vector fields, which are used to replace image forces in kinetic function for alternative constraints on the deformation of active contour, thereby partially solving the initialization limitation of active contour for rectal wall boundary detection. An adaptive expanding force is also added to the model to help the active contour go through the homogenous region in the image. The efficacy of the model is explained and tested on the boundary detection of a ring-shaped image, a synthetic image, and an ultrasound image. The experimental results show that the proposed multigradient field-active contour is feasible for multilayer boundary detection of rectal wall

Evaluation of resynchronization of contractile function following biventricular pacing using colour tissue Doppler imaging

Biventdcular (BV) pacing is evaluated as an alternative treatment for patients with dilated cardiomyppathy (both ischemic and non-ischemic) and end-stage heart failure. Colour tissue Doppler imaging using echocardiography allows noninvasive, quantitative assessment of radial motion in the long-axis with measurement of peak systolic velocity timing. The aim of the present study was to evaluate quantitatively, the systolic performance of the left ventricle and the resynchrenization of contraction (before vs after implantation). Patients and methods: 25 patients with dilated cardiomyopathy (11 ischemic), NYHA class III or IV, QRS duration >120 ms received a biventricular pacemaker. Routine 2D echo and colour tissue Doppler imaging were performed before and within 1 week following implantation. LVEF was assessed using the biplane Sampson's method.Peak systolic velocity (PSV) and time to PSV (TPV) were assessed in 4 regions (basal anterior, inferior, lateral and septal). By averaging the TPV from all 4 regions, a synchronization index was dedved from these measurements. Reaults: LVEF improved by 9±9% following pacing; 17 patients improved LVEF 5% or more. The change in PSV in the septal and lateral regions related significantly to the change in LVEF (r=0.74, r=0.62).The change in synchronization index before vs after pacing (as a measurement of REsynchronization) was related to the change in LVEF (y=120x+5.6, r=0.79, P

Formation of droplets from the liquid wall film passing through the inlet port of a spark ignition engine

The available literature has been surveyed to determine the parameters affecting fuelling requirements of spark ignition engines and their relation to engine performance and emissions. Theories and experiment relating to two phase and multi-component flows have also been examined and the techniques employed in the measurement of droplet sizes and liquid wall films have been reviewed. Following preliminary steady flow visualisation experiments to examine the trajectories of droplets discharging from the valve port an extensive practical investigation of the spectrum of droplet sizes formed by the break up of the wall film has produced results which have been correlated in terms of the important fuel and airflow parameters. It is concluded that the Sauter mean diameter of droplets formed by the break up of the wall film will vary between 70 and 150 m, depending on the operating conditions of the engine. The spectra of droplet sizes measured show that a significant proportion of the total mass of the wall film breaks into drops which will be too large to burn completely and, by comparison with measurements of unburned hydrocarbon emissions from engines supplied with a homogeneous mixture of air and gaseous hydrocarbons, it is concluded that the droplets from the wall film are likely to increase emissions by 50%.

Neurophysiological evaluation of convergent afferents innervating the human esophagus and area of referred pain on the anterior chest wall

Noxious stimuli in the esophagus cause pain that is referred to the anterior chest wall because of convergence of visceral and somatic afferents within the spinal cord. We sought to characterize the neurophysiological responses of these convergent spinal pain pathways in humans by studying 12 healthy subjects over three visits (V1, V2, and V3). Esophageal pain thresholds (Eso-PT) were assessed by electrical stimulation and anterior chest wall pain thresholds (ACW-PT) by use of a contact heat thermode. Esophageal evoked potentials (EEP) were recorded from the vertex following 200 electrical stimuli, and anterior chest wall evoked potentials (ACWEP) were recorded following 40 heat pulses. The fear of pain questionnaire (FPQ) was administered on V1. Statistical data are shown as point estimates of difference +/- 95% confidence interval. Pain thresholds increased between V1 and V3 [Eso-PT: V1-V3 = -17.9 mA (-27.9, -7.9) P < 0.001; ACW-PT: V1-V3 = -3.38 degrees C (-5.33, -1.42) P = 0.001]. The morphology of cortical responses from both sites was consistent and equivalent [P1, N1, P2, N2 complex, where P1 and P2 are is the first and second positive (downward) components of the CEP waveform, respectively, and N1 and N2 are the first and second negative (upward) components, respectively], indicating activation of similar cortical networks. For EEP, N1 and P2 latencies decreased between V1 and V3 [N1: V1-V3 = 13.7 (1.8, 25.4) P = 0.02; P2: V1-V3 = 32.5 (11.7, 53.2) P = 0.003], whereas amplitudes did not differ. For ACWEP, P2 latency increased between V1 and V3 [-35.9 (-60, -11.8) P = 0.005] and amplitudes decreased [P1-N1: V1-V3 = 5.4 (2.4, 8.4) P = 0.01; P2-N2: 6.8 (3.4, 10.3) P < 0.001]. The mean P1 latency of EEP over three visits was 126.6 ms and that of ACWEP was 101.6 ms, reflecting afferent transmission via Adelta fibers. There was a significant negative correlation between FPQ scores and Eso-PT on V1 (r = -0.57, P = 0.05). These data provide the first neurophysiological evidence of convergent esophageal and somatic pain pathways in humans.

Evolutionary Technique of Shorter Route Determination of Fire Brigade Following to Fire Place with the Optimized Space of Search

In this paper the technique of shorter route determination of fire engine to the fire place on time minimization criterion with the use of evolutionary modeling is offered. The algorithm of its realization on the base of complete and optimized space of search of possible decisions is explored. The aspects of goal function forming and program realization of method having a special purpose are considered. Experimental verification is executed and the results of comparative analysis with the expert conclusions are considered.

A new algorithm for the relationship between vision and ametropia

Refraction simulators used for undergraduate training at Aston University did not realistically reflect variations in the relationship between vision and ametropia. This was because they used an algorithm, taken from the research literature, that strictly only applied to myopes or older hyperopes and did not factor in age and pupil diameter. The aim of this study was to generate new algorithms that overcame these limitations. Clinical data were collected from the healthy right eyes of 873 white subjects aged between 20 and 70 years. Vision and refractive error were recorded along with age and pupil diameter. Re-examination of 34 subjects enabled the calculation of coefficients of repeatability. The study population was slightly biased towards females and included many contact lens wearers. Sex and contact lens wear were, therefore, recorded in order to determine whether these might influence the findings. In addition, iris colour and cylinder axis orientation were recorded as these might also be influential. A novel Blur Sensitivity Ratio (BSR) was derived by dividing vision (expressed as minimum angle of resolution) by refractive error (expressed as a scalar vector, U). Alteration of the scalar vector, to account for additional vision reduction due to oblique cylinder axes, was not found to be useful. Decision tree analysis showed that sex, contact lens wear, iris colour and cylinder axis orientation did not influence the BSR. The following algorithms arose from two stepwise multiple linear regressions: BSR (myopes) = 1.13 + (0.24 x pupil diameter) + (0.14 x U) BSR (hyperopes) = (0.11 x pupil diameter) + (0.03 x age) - 0.22 These algorithms together accounted for 84% of the observed variance. They showed that pupil diameter influenced vision in both forms of ametropia. They also showed the age-related decline in the ability to accommodate in order to overcome reduced vision in hyperopia.

The Perturbed Generalized Tikhonov's Algorithm

We work on the research of a zero of a maximal monotone operator on a real Hilbert space. Following the recent progress made in the context of the proximal point algorithm devoted to this problem, we introduce simultaneously a variable metric and a kind of relaxation in the perturbed Tikhonov’s algorithm studied by P. Tossings. So, we are led to work in the context of the variational convergence theory.

Weighted ICP Algorithm for Alignment of Stars from Scanned Astronomical Photographic Plates

ACM Computing Classification System (1998): I.2.8, I.2.10, I.5.1, J.2.

Parallel Algorithm for the Local Variations Method

Димитър С. Илиев, Станимир Д. Илиев - Актуално е изследването на поведението на течен менискус в околността на хетерогенна стена. До сега няма получено числено решение за формата на менискуса около стена, която е с хаотична хетерогенност. В настоящата статия е разработен алгоритъм за метода на локалните вариации, който може да се използва на многопроцесорни системи. С този метод е получен за първи път профила на равновесен течен менискус около вертикална стена с хаотична хетерогенност.

Customization of the design of antenna using genetic algorithm and finite-difference time-domain technique

Antenna design is an iterative process in which structures are analyzed and changed to comply with certain performance parameters required. The classic approach starts with analyzing a "known" structure, obtaining the value of its performance parameter and changing this structure until the "target" value is achieved. This process relies on having an initial structure, which follows some known or "intuitive" patterns already familiar to the designer. The purpose of this research was to develop a method of designing UWB antennas. What is new in this proposal is that the design process is reversed: the designer will start with the target performance parameter and obtain a structure as the result of the design process. This method provided a new way to replicate and optimize existing performance parameters. The base of the method was the use of a Genetic Algorithm (GA) adapted to the format of the chromosome that will be evaluated by the Electromagnetic (EM) solver. For the electromagnetic study we used XFDTD™ program, based in the Finite-Difference Time-Domain technique. The programming portion of the method was created under the MatLab environment, which serves as the interface for converting chromosomes, file formats and transferring of data between the XFDTD™ and GA. A high level of customization had to be written into the code to work with the specific files generated by the XFDTD™ program. Two types of cost functions were evaluated; the first one seeking broadband performance within the UWB band, and the second one searching for curve replication of a reference geometry. The performance of the method was evaluated considering the speed provided by the computer resources used. Balance between accuracy, data file size and speed of execution was achieved by defining parameters in the GA code as well as changing the internal parameters of the XFDTD™ projects. The results showed that the GA produced geometries that were analyzed by the XFDTD™ program and changed following the search criteria until reaching the target value of the cost function. Results also showed how the parameters can change the search criteria and influence the running of the code to provide a variety of geometries.

Identification of patients at risk of poor outcomes following hip or knee arthroplasty

Les arthroplasties totales de la hanche (ATH) et du genou (ATG) sont souvent offertes aux patients atteints de dégénérescence articulaire sévère. Bien qu’efficace chez la majorité des patients, ces interventions mènent à des résultats sous-optimaux dans de nombreux cas. Il demeure difficile d’identifier les patients à risque de résultats sous-optimaux à l’heure actuelle. L’identification de ces patients avant la chirurgie pourrait permettre d’optimiser la gamme de soins et de services offerts et de possiblement améliorer les résultats de leur chirurgie. Ce mémoire a comme objectifs : 1) de réaliser une revue systématique des déterminants associés à la douleur et aux incapacités fonctionnelles rapportées par les patients à moyen-terme suivant ces deux types d’arthroplastie et 2) de développer des modèles de prédiction clinique permettant l’identification des patients à risque de mauvais résultats en terme de douleur et d’incapacités fonctionnelles suivant l’ATH et l’ATG. Une revue systématique de la littérature identifiant les déterminants de la douleur et de la fonction suivant l’ATH et l’ATG a été réalisée dans quatre bases de données jusqu’en avril 2015 et octobre 2014, respectivement. Afin de développer un algorithme de prédiction pouvant identifier les patients à risque de résultats sous-optimaux, nous avons aussi utilisé des données rétrospectives provenant de 265 patients ayant subi une ATH à l’Hôpital Maisonneuve-Rosemont (HMR) de 2004 à 2010. Finalement, des données prospectives sur 141 patients recrutés au moment de leur inclusion sur une liste d’attente pour une ATG dans trois hôpitaux universitaires à Québec, Canada et suivis jusqu’à six mois après la chirurgie ont permis l’élaboration d’une règle de prédiction clinique permettant l’identification des patients à risque de mauvais résultats en terme de douleur et d’incapacités fonctionnelles. Vingt-deux (22) études d’une qualité méthodologique moyenne à excellente ont été incluses dans la revue. Les principaux déterminants de douleur et d’incapacités fonctionnelles après l’ATH incluaient: le niveau préopératoire de douleur et de fonction, un indice de la masse corporelle plus élevé, des comorbidités médicales plus importantes, un état de santé générale diminué, une scolarité plus faible, une arthrose radiographique moins sévère et la présence d’arthrose à la hanche controlatérale. Trente-quatre (34) études évaluant les déterminants de douleur et d’incapacités fonctionnelles après l’ATG avec une qualité méthodologique moyenne à excellente ont été évaluées et les déterminants suivant ont été identifiés: le niveau préopératoire de douleur et de fonction, des comorbidités médicales plus importantes, un état de santé générale diminué, un plus grands niveau d’anxiété et/ou de symptômes dépressifs, la présence de douleur au dos, plus de pensées catastrophiques ou un faible niveau socioéconomique. Pour la création d’une règle de prédiction clinique, un algorithme préliminaire composé de l’âge, du sexe, de l’indice de masse corporelle ainsi que de trois questions du WOMAC préopératoire a permis l’identification des patients à risque de résultats chirurgicaux sous-optimaux (pire quartile du WOMAC postopératoire et percevant leur hanche opérée comme artificielle avec des limitations fonctionnelles mineures ou majeures) à une durée moyenne ±écart type de 446±171 jours après une ATH avec une sensibilité de 75.0% (95% IC: 59.8 – 85.8), une spécificité de 77.8% (95% IC: 71.9 – 82.7) et un rapport de vraisemblance positif de 3.38 (98% IC: 2.49 – 4.57). Une règle de prédiction clinique formée de cinq items du questionnaire WOMAC préopratoire a permis l’identification des patients en attente d’une ATG à risque de mauvais résultats (pire quintile du WOMAC postopératoire) six mois après l’ATG avec une sensibilité de 82.1 % (95% IC: 66.7 – 95.8), une spécificité de 71.7% (95% IC: 62.8 – 79.8) et un rapport de vraisemblance positif de 2.9 (95% IC: 1.8 – 4.7). Les résultats de ce mémoire ont permis d’identifier, à partir de la littérature, une liste de déterminants de douleur et d’incapacités fonctionnelles après l’ATH et l’ATG avec le plus haut niveau d’évidence à ce jour. De plus, deux modèles de prédiction avec de très bonnes capacités prédictives ont été développés afin d’identifier les patients à risque de mauvais résultats chirurgicaux après l’ATH et l’ATG. L’identification de ces patients avant la chirurgie pourrait permettre d’optimiser leur prise en charge et de possiblement améliorer les résultats de leur chirurgie.

Identification of patients at risk of poor outcomes following hip or knee arthroplasty

Les arthroplasties totales de la hanche (ATH) et du genou (ATG) sont souvent offertes aux patients atteints de dégénérescence articulaire sévère. Bien qu’efficace chez la majorité des patients, ces interventions mènent à des résultats sous-optimaux dans de nombreux cas. Il demeure difficile d’identifier les patients à risque de résultats sous-optimaux à l’heure actuelle. L’identification de ces patients avant la chirurgie pourrait permettre d’optimiser la gamme de soins et de services offerts et de possiblement améliorer les résultats de leur chirurgie. Ce mémoire a comme objectifs : 1) de réaliser une revue systématique des déterminants associés à la douleur et aux incapacités fonctionnelles rapportées par les patients à moyen-terme suivant ces deux types d’arthroplastie et 2) de développer des modèles de prédiction clinique permettant l’identification des patients à risque de mauvais résultats en terme de douleur et d’incapacités fonctionnelles suivant l’ATH et l’ATG. Une revue systématique de la littérature identifiant les déterminants de la douleur et de la fonction suivant l’ATH et l’ATG a été réalisée dans quatre bases de données jusqu’en avril 2015 et octobre 2014, respectivement. Afin de développer un algorithme de prédiction pouvant identifier les patients à risque de résultats sous-optimaux, nous avons aussi utilisé des données rétrospectives provenant de 265 patients ayant subi une ATH à l’Hôpital Maisonneuve-Rosemont (HMR) de 2004 à 2010. Finalement, des données prospectives sur 141 patients recrutés au moment de leur inclusion sur une liste d’attente pour une ATG dans trois hôpitaux universitaires à Québec, Canada et suivis jusqu’à six mois après la chirurgie ont permis l’élaboration d’une règle de prédiction clinique permettant l’identification des patients à risque de mauvais résultats en terme de douleur et d’incapacités fonctionnelles. Vingt-deux (22) études d’une qualité méthodologique moyenne à excellente ont été incluses dans la revue. Les principaux déterminants de douleur et d’incapacités fonctionnelles après l’ATH incluaient: le niveau préopératoire de douleur et de fonction, un indice de la masse corporelle plus élevé, des comorbidités médicales plus importantes, un état de santé générale diminué, une scolarité plus faible, une arthrose radiographique moins sévère et la présence d’arthrose à la hanche controlatérale. Trente-quatre (34) études évaluant les déterminants de douleur et d’incapacités fonctionnelles après l’ATG avec une qualité méthodologique moyenne à excellente ont été évaluées et les déterminants suivant ont été identifiés: le niveau préopératoire de douleur et de fonction, des comorbidités médicales plus importantes, un état de santé générale diminué, un plus grands niveau d’anxiété et/ou de symptômes dépressifs, la présence de douleur au dos, plus de pensées catastrophiques ou un faible niveau socioéconomique. Pour la création d’une règle de prédiction clinique, un algorithme préliminaire composé de l’âge, du sexe, de l’indice de masse corporelle ainsi que de trois questions du WOMAC préopératoire a permis l’identification des patients à risque de résultats chirurgicaux sous-optimaux (pire quartile du WOMAC postopératoire et percevant leur hanche opérée comme artificielle avec des limitations fonctionnelles mineures ou majeures) à une durée moyenne ±écart type de 446±171 jours après une ATH avec une sensibilité de 75.0% (95% IC: 59.8 – 85.8), une spécificité de 77.8% (95% IC: 71.9 – 82.7) et un rapport de vraisemblance positif de 3.38 (98% IC: 2.49 – 4.57). Une règle de prédiction clinique formée de cinq items du questionnaire WOMAC préopratoire a permis l’identification des patients en attente d’une ATG à risque de mauvais résultats (pire quintile du WOMAC postopératoire) six mois après l’ATG avec une sensibilité de 82.1 % (95% IC: 66.7 – 95.8), une spécificité de 71.7% (95% IC: 62.8 – 79.8) et un rapport de vraisemblance positif de 2.9 (95% IC: 1.8 – 4.7). Les résultats de ce mémoire ont permis d’identifier, à partir de la littérature, une liste de déterminants de douleur et d’incapacités fonctionnelles après l’ATH et l’ATG avec le plus haut niveau d’évidence à ce jour. De plus, deux modèles de prédiction avec de très bonnes capacités prédictives ont été développés afin d’identifier les patients à risque de mauvais résultats chirurgicaux après l’ATH et l’ATG. L’identification de ces patients avant la chirurgie pourrait permettre d’optimiser leur prise en charge et de possiblement améliorer les résultats de leur chirurgie.

Development of numerical methodologies to predict the liquid fuel sprays - wall interaction to optimize the mixing process of direct injection spark ignition engines

Nowadays the development of new Internal Combustion Engines is mainly driven by the need to reduce tailpipe emissions of pollutants, Green-House Gases and avoid the fossil fuels wasting. The design of dimension and shape of the combustion chamber together with the implementation of different injection strategies e.g., injection timing, spray targeting, higher injection pressure, play a key role in the accomplishment of the aforementioned targets. As far as the match between the fuel injection and evaporation and the combustion chamber shape is concerned, the assessment of the interaction between the liquid fuel spray and the engine walls in gasoline direct injection engines is crucial. The use of numerical simulations is an acknowledged technique to support the study of new technological solutions such as the design of new gasoline blends and of tailored injection strategies to pursue the target mixture formation. The current simulation framework lacks a well-defined best practice for the liquid fuel spray interaction simulation, which is a complex multi-physics problem. This thesis deals with the development of robust methodologies to approach the numerical simulation of the liquid fuel spray interaction with walls and lubricants. The accomplishment of this task was divided into three tasks: i) setup and validation of spray-wall impingement three-dimensional CFD spray simulations; ii) development of a one-dimensional model describing the liquid fuel – lubricant oil interaction; iii) development of a machine learning based algorithm aimed to define which mixture of known pure components mimics the physical behaviour of the real gasoline for the simulation of the liquid fuel spray interaction.