Assessing microvascular function with breathing maneuvers : an oxygenation-sensitive CMR study

Ce projet illustre cinq études, mettant l'emphase sur le développement d'une nouvelle approche diagnostique cardiovasculaire afin d'évaluer le niveau d’oxygène contenu dans le myocarde ainsi que sa fonction microvasculaire. En combinant une séquence de résonance magnétique cardiovasculaire (RMC) pouvant détecter le niveau d’oxygène (OS), des manœuvres respiratoires ainsi que des analyses de gaz artériels peuvent être utilisés comme procédure non invasive destinée à induire une réponse vasoactive afin d’évaluer la réserve d'oxygénation, une mesure clé de la fonction vasculaire. Le nombre de tests diagnostiques cardiaques prescrits ainsi que les interventions, sont en pleine expansion. L'imagerie et tests non invasifs sont souvent effectués avant l’utilisation de procédures invasives. L'imagerie cardiaque permet d’évaluer la présence ou absence de sténoses coronaires, un important facteur économique dans notre système de soins de santé. Les techniques d'imagerie non invasives fournissent de l’information précise afin d’identifier la présence et l’emplacement du déficit de perfusion chez les patients présentant des symptômes d'ischémie myocardique. Néanmoins, plusieurs techniques actuelles requièrent la nécessité de radiation, d’agents de contraste ou traceurs, sans oublier des protocoles de stress pharmacologiques ou physiques. L’imagerie RMC peut identifier une sténose coronaire significative sans radiation. De nouvelles tendances d’utilisation de RMC visent à développer des techniques diagnostiques qui ne requièrent aucun facteur de stress pharmacologiques ou d’agents de contraste. L'objectif principal de ce projet était de développer et tester une nouvelle technique diagnostique afin d’évaluer la fonction vasculaire coronarienne en utilisant l' OS-RMC, en combinaison avec des manœuvres respiratoires comme stimulus vasoactif. Ensuite, les objectifs, secondaires étaient d’utilisés l’OS-RMC pour évaluer l'oxygénation du myocarde et la réponse coronaire en présence de gaz artériels altérés. Suite aux manœuvres respiratoires la réponse vasculaire a été validée chez un modèle animal pour ensuite être utilisé chez deux volontaires sains et finalement dans une population de patients atteints de maladies cardiovasculaires. Chez le modèle animal, les manœuvres respiratoires ont pu induire un changement significatif, mesuré intrusivement par débit sanguin coronaire. Il a été démontré qu’en présence d'une sténose coronarienne hémodynamiquement significative, l’OS-RMC pouvait détecter un déficit en oxygène du myocarde. Chez l’homme sain, l'application de cette technique en comparaison avec l'adénosine (l’agent standard) pour induire une vasodilatation coronarienne et les manœuvres respiratoires ont pu induire une réponse plus significative en oxygénation dans un myocarde sain. Finalement, nous avons utilisé les manœuvres respiratoires parmi un groupe de patients atteint de maladies coronariennes. Leurs myocardes étant altérées par une sténose coronaire, en conséquence modifiant ainsi leur réponse en oxygénation. Par la suite nous avons évalué les effets des gaz artériels sanguins sur l'oxygénation du myocarde. Ils démontrent que la réponse coronarienne est atténuée au cours de l’hyperoxie, suite à un stimuli d’apnée. Ce phénomène provoque une réduction globale du débit sanguin coronaire et un déficit d'oxygénation dans le modèle animal ayant une sténose lorsqu’un supplément en oxygène est donné. En conclusion, ce travail a permis d'améliorer notre compréhension des nouvelles techniques diagnostiques en imagerie cardiovasculaire. Par ailleurs, nous avons démontré que la combinaison de manœuvres respiratoires et l’imagerie OS-RMC peut fournir une méthode non-invasive et rentable pour évaluer la fonction vasculaire coronarienne régionale et globale.

Assessing microvascular function with breathing maneuvers : an oxygenation-sensitive CMR study

Ce projet illustre cinq études, mettant l'emphase sur le développement d'une nouvelle approche diagnostique cardiovasculaire afin d'évaluer le niveau d’oxygène contenu dans le myocarde ainsi que sa fonction microvasculaire. En combinant une séquence de résonance magnétique cardiovasculaire (RMC) pouvant détecter le niveau d’oxygène (OS), des manœuvres respiratoires ainsi que des analyses de gaz artériels peuvent être utilisés comme procédure non invasive destinée à induire une réponse vasoactive afin d’évaluer la réserve d'oxygénation, une mesure clé de la fonction vasculaire. Le nombre de tests diagnostiques cardiaques prescrits ainsi que les interventions, sont en pleine expansion. L'imagerie et tests non invasifs sont souvent effectués avant l’utilisation de procédures invasives. L'imagerie cardiaque permet d’évaluer la présence ou absence de sténoses coronaires, un important facteur économique dans notre système de soins de santé. Les techniques d'imagerie non invasives fournissent de l’information précise afin d’identifier la présence et l’emplacement du déficit de perfusion chez les patients présentant des symptômes d'ischémie myocardique. Néanmoins, plusieurs techniques actuelles requièrent la nécessité de radiation, d’agents de contraste ou traceurs, sans oublier des protocoles de stress pharmacologiques ou physiques. L’imagerie RMC peut identifier une sténose coronaire significative sans radiation. De nouvelles tendances d’utilisation de RMC visent à développer des techniques diagnostiques qui ne requièrent aucun facteur de stress pharmacologiques ou d’agents de contraste. L'objectif principal de ce projet était de développer et tester une nouvelle technique diagnostique afin d’évaluer la fonction vasculaire coronarienne en utilisant l' OS-RMC, en combinaison avec des manœuvres respiratoires comme stimulus vasoactif. Ensuite, les objectifs, secondaires étaient d’utilisés l’OS-RMC pour évaluer l'oxygénation du myocarde et la réponse coronaire en présence de gaz artériels altérés. Suite aux manœuvres respiratoires la réponse vasculaire a été validée chez un modèle animal pour ensuite être utilisé chez deux volontaires sains et finalement dans une population de patients atteints de maladies cardiovasculaires. Chez le modèle animal, les manœuvres respiratoires ont pu induire un changement significatif, mesuré intrusivement par débit sanguin coronaire. Il a été démontré qu’en présence d'une sténose coronarienne hémodynamiquement significative, l’OS-RMC pouvait détecter un déficit en oxygène du myocarde. Chez l’homme sain, l'application de cette technique en comparaison avec l'adénosine (l’agent standard) pour induire une vasodilatation coronarienne et les manœuvres respiratoires ont pu induire une réponse plus significative en oxygénation dans un myocarde sain. Finalement, nous avons utilisé les manœuvres respiratoires parmi un groupe de patients atteint de maladies coronariennes. Leurs myocardes étant altérées par une sténose coronaire, en conséquence modifiant ainsi leur réponse en oxygénation. Par la suite nous avons évalué les effets des gaz artériels sanguins sur l'oxygénation du myocarde. Ils démontrent que la réponse coronarienne est atténuée au cours de l’hyperoxie, suite à un stimuli d’apnée. Ce phénomène provoque une réduction globale du débit sanguin coronaire et un déficit d'oxygénation dans le modèle animal ayant une sténose lorsqu’un supplément en oxygène est donné. En conclusion, ce travail a permis d'améliorer notre compréhension des nouvelles techniques diagnostiques en imagerie cardiovasculaire. Par ailleurs, nous avons démontré que la combinaison de manœuvres respiratoires et l’imagerie OS-RMC peut fournir une méthode non-invasive et rentable pour évaluer la fonction vasculaire coronarienne régionale et globale.

Oxygenation-sensitive cardiovascular magnetic resonance imaging (OS-CMR) : potential confounding factors in use of OS-CMR

La résonance magnétique cardiovasculaire sensible à l'oxygénation (OS-CMR) est devenue une modalité d'imagerie diagnostique pour la surveillance de changements dans l'oxygénation du myocarde. Cette technique offre un grand potentiel en tant qu'outil diagnostic primaire pour les maladies cardiovasculaires, en particulier la détection non-invasive d'ischémie. Par contre, il existe plusieurs facteurs potentiellement confondants de cette technique, quelques-uns d'ordre méthodologique comme les paramètres de séquençage et d'autres de nature physiologiques qui sont peut compris. En raison des effets causés par le contenu tissulaire d'eau, l'état d'hydratation peut avoir un impact sur l'intensité du signal. Ceci est un des aspects physiologiques en particulier dont nous voulions quantifier l'effet confondant par la manipulation de l'état d'hydratation chez des humains et l'observation des changements de l'intensité du signal dans des images OS-CMR. Méthodes: In vitro: Du sang artériel et veineux de huit porcs a été utilisé pour évaluer la dilution en série du sang et son effet correspondant sur l'intensité du signal de la séquence OS. In vivo: Vingt-deux volontaires en santé ont subi OS-CMR. Les concentrations d'hémoglobine (Hb) ont été mesurées au niveau de base et immédiatement après une l'infusion cristalloïde rapide de 1000 mL de solution Lactate Ringer's (LRS). Les images OS-CMR ont été prises dans une vue mid-ventriculaire court axe. L'intensité du signal myocardique a été mesurée durant une rétention respiratoire volontaire maximale, suite à une période d'hyperventilation de 60 secondes. Les changements dans l'intensité du signal entre le début et la fin de la rétention de la respiration ont été exprimés relativement au niveau de base (% de changement). Résultats: L'infusion a résulté en une diminution significative de l'Hb mesurée (142.5±3.3 vs. 128.8±3.3 g/L; p<0.001), alors que l'IS a augmenté de 3.2±1.2% entre les images du niveau de base en normo- et hypervolémie (p<0.05). L'IS d'hyperventilation ainsi que les changements d'IS induits par l'apnée ont été attenués après hémodilution (p<0.05). L'évaluation quantitative T2* a démontré une corrélation négative entre le temps de T2* et la concentration d'hémoglobine (r=-0.46, p<0.005). Conclusions: Il existe plusieurs éléments confondants de la technique OS-CMR qui requièrent de l'attention et de l'optimisation pour une future implémentation clinique à grande échelle. Le statut d'hydratation en particulier pourrait être un élément confondant dans l'imagerie OS-CMR. L'hypervolémie mène à une augmentation en IS au niveau de base et atténue la réponse IS durant des manoeuvres de respiration vasoactives. Cette atténuation de l'intensité du signal devrait être tenue en compte et corrigée dans l'évaluation clinique d'images OS-CMR.

Determination of particle concentration in the breathing zone for four different types of office ventilation systems

Many factors affect the airflow patterns, thermal comfort, contaminant removal efficiency and indoor air quality at individual workstations in office buildings. In this study, four ventilation systems were used in a test chamber designed to represent an area of a typical office building floor and reproduce the real characteristics of a modern office space. Measurements of particle concentration and thermal parameters (temperature and velocity) were carried out for each of the following types of ventilation systems: a) conventional air distribution system with ceiling supply and return; b) conventional air distribution system with ceiling supply and return near the floor; c) underfloor air distribution system; and d) split system. The measurements aimed to analyse the particle removal efficiency in the breathing zone and the impact of particle concentration on an individual at the workstation. The efficiency of the ventilation system was analysed by measuring particle size and concentration, ventilation effectiveness and the Indoor/Outdoor ratio. Each ventilation system showed different airflow patterns and the efficiency of each ventilation system in the removal of the particles in the breathing zone showed no correlation with particle size and the various methods of analyses used.

Development of accident modification factors on intersection crash maneuvers

In order to estimate the safety impact of roadway interventions engineers need to collect, analyze, and interpret the results of carefully implemented data collection efforts. The intent of these studies is to develop Accident Modification Factors (AMF's), which are used to predict the safety impact of various road safety features at other locations or in upon future enhancements. Models are typically estimated to estimate AMF's for total crashes, but can and should be estimated for crash outcomes as well. This paper first describes data collected with the intent estimate AMF's for rural intersections in the state of Georgia within the United Sates. Modeling results of crash prediction models for the crash outcomes: angle, head-on, rear-end, sideswipe (same direction and opposite direction) and pedestrian-involved crashes are then presented and discussed. The analysis reveals that factors such as the Annual Average Daily Traffic (AADT), the presence of turning lanes, and the number of driveways have a positive association with each type of crash, while the median width and the presence of lighting are negatively associated with crashes. The model covariates are related to crash outcome in different ways, suggesting that crash outcomes are associated with different pre-crash conditions.

Vision based control for fixed wing UAVs inspecting locally linear infrastructure using skid-to-turn maneuvers

The following paper proposes a novel application of Skid-to-Turn maneuvers for fixed wing Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) inspecting locally linear infrastructure. Fixed wing UAVs, following the design of manned aircraft, commonly employ Bank-to-Turn ma- neuvers to change heading and thus direction of travel. Whilst effective, banking an aircraft during the inspection of ground based features hinders data collection, with body fixed sen- sors angled away from the direction of turn and a panning motion induced through roll rate that can reduce data quality. By adopting Skid-to-Turn maneuvers, the aircraft can change heading whilst maintaining wings level flight, thus allowing body fixed sensors to main- tain a downward facing orientation. An Image-Based Visual Servo controller is developed to directly control the position of features as captured by onboard inspection sensors. This improves on the indirect approach taken by other tracking controllers where a course over ground directly above the feature is assumed to capture it centered in the field of view. Performance of the proposed controller is compared against that of a Bank-to-Turn tracking controller driven by GPS derived cross track error in a simulation environment developed to replicate the field of view of a body fixed camera.

Understanding nonsense : breathing life into shibboleths and killing critical thought in higher education

In this paper, I focus on the growing "nonsense industry" which is most apparent in the writing typical of business, government departments, and the financial press. This writing, like technical writing, is characterised by heavy reliance on grammatical metaphor. It endows shibboleths - for instance, "globalisation"; "efficiencies"; "competition"; "modernisation"; "consumer sentiment"; "reform"; and so on - with anthropomorphic qualities. These anthropomorphic artefacts of technocratised language are then presented as having immutable powers over people. Thus they become banal public excuses for negligent practices in both business and government.

Vision based control for fixed wing UAVs inspecting locally linear infrastructure using skid-to-turn maneuvers

The following paper proposes a novel application of Skid-to-Turn maneuvers for fixed wing Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) inspecting locally linear infrastructure. Fixed wing UAVs, following the design of manned aircraft, traditionally employ Bank-to-Turn maneuvers to change heading and thus direction of travel. Commonly overlooked is the effect these maneuvers have on downward facing body fixed sensors, which as a result of bank, point away from the feature during turns. By adopting Skid-to-Turn maneuvers, the aircraft is able change heading whilst maintaining wings level flight, thus allowing body fixed sensors to maintain a downward facing orientation. Eliminating roll also helps to improve data quality, as sensors are no longer subjected to the swinging motion induced as they pivot about an axis perpendicular to their line of sight. Traditional tracking controllers that apply an indirect approach of capturing ground based data by flying directly overhead can also see the feature off center due to steady state pitch and roll required to stay on course. An Image Based Visual Servo controller is developed to address this issue, allowing features to be directly tracked within the image plane. Performance of the proposed controller is tested against that of a Bank-to-Turn tracking controller driven by GPS derived cross track error in a simulation environment developed to simulate the field of view of a body fixed camera.

Lung health care for Aboriginal and Torres Strait Islander Queenslanders : breathing easy is not so easy

Objectives In Aboriginal and Torres Strait Islander peoples in Queensland, to (a) determine the disease burden of common chronic lung diseases and (b) identify areas of need with respect to lung health services. Methods Literature reviews and analyses of hospitalisation and mortality data were used to describe disease epidemiology and available programs and services. Key stakeholder interviews and an online survey of health professionals were used to evaluate lung health services across the state and to identify services, needs and gaps. Results Morbidity and mortality from respiratory diseases in the Indigenous population is substantially higher than the non-Indigenous population across all age groups and regions. There are inadequate clinical services and resources to address disease prevention, detection, intervention and management in an evidence-based and culturally acceptable fashion. There is a lack of culturally appropriate educational resources and management programs, insufficient access to appropriately engaged Indigenous health professionals, a lack of multi-disciplinary specialist outreach teams, fragmented information systems and inadequate coordination of care. Conclusions Major initiatives are required at all levels of the healthcare system to adequately address service provision for Indigenous Queenslanders with lung diseases, including high quality research to investigate the causes for poor lung health, which are likely to be multifactorial.

Fuzzy logic to evaluate driving maneuvers: An integrated approach to improve training

Driver training is one of the interventions aimed at mitigating the number of crashes that involve novice drivers. Our failure to understand what is really important for learners, in terms of risky driving, is one of the many drawbacks restraining us to build better training programs. Currently, there is a need to develop and evaluate Advanced Driving Assistance Systems that could comprehensively assess driving competencies. The aim of this paper is to present a novel Intelligent Driver Training System (IDTS) that analyses crash risks for a given driving situation, providing avenues for improvement and personalisation of driver training programs. The analysis takes into account numerous variables acquired synchronously from the Driver, the Vehicle and the Environment (DVE). The system then segments out the manoeuvres within a drive. This paper further presents the usage of fuzzy set theory to develop the safety inference rules for each manoeuvre executed during the drive. This paper presents a framework and its associated prototype that can be used to comprehensively view and assess complex driving manoeuvres and then provide a comprehensive analysis of the drive used to give feedback to novice drivers.

Walking and talking with living texts: Breathing life against static standardisation

Current educational reform, policy and public discourse emphasise standardisation of testing, curricula and professional practice, yet the landscape of literacy practices today is fluid, interactive, multimodal, ever-changing, adaptive and collaborative. How then can English and literacy educators negotiate these conflicting terrains? The nature of today’s literacy practices is reflected in a concept of living texts which refers to experienced events and encounters that offer meaning-making that is fluid, interactive and changing. Literacy learning possibilities with living texts are described and discussed by the authors who independently investigated the place of living texts across two distinctly different learning contexts: a young people’s community arts project and a co-taught multiliteracies project in a high school. In the community arts project, young people created living texts as guided walks of urban spaces that adapt and change to varying audiences. In the multiliteracies project, two parents and a teacher created interactive spaces through co-teaching and cogenerative dialoguing. These spaces generate living texts that yield a purposefully connected curriculum rich in community-relevant and culturally significant texts. These two studies are shared with a view of bringing living texts into literacy education to loosen rigidity in standardisation.

A Jacobian-Based Algorithm for Planning Attitude Maneuvers Using Forward and Reverse Rotations

Algorithms for planning quasistatic attitude maneuvers based on the Jacobian of the forward kinematic mapping of fully-reversed (FR) sequences of rotations are proposed in this paper. An FR sequence of rotations is a series of finite rotations that consists of initial rotations about the axes of a body-fixed coordinate frame and subsequent rotations that undo these initial rotations. Unlike the Jacobian of conventional systems such as a robot manipulator, the Jacobian of the system manipulated through FR rotations is a null matrix at the identity, which leads to a total breakdown of the traditional Jacobian formulation. Therefore, the Jacobian algorithm is reformulated and implemented so as to synthesize an FR sequence for a desired rotational displacement. The Jacobian-based algorithm presented in this paper identifies particular six-rotation FR sequences that synthesize desired orientations. We developed the single-step and the multiple-step Jacobian methods to accomplish a given task using six-rotation FR sequences. The single-step Jacobian method identifies a specific FR sequence for a given desired orientation and the multiple-step Jacobian algorithm synthesizes physically feasible FR rotations on an optimal path. A comparison with existing algorithms verifies the fast convergence ability of the Jacobian-based algorithm. Unlike closed-form solutions to the inverse kinematics problem, the Jacobian-based algorithm determines the most efficient FR sequence that yields a desired rotational displacement through a simple and inexpensive numerical calculation. The procedure presented here is useful for those motion planning problems wherein the Jacobian is singular or null.

Nonlinear Control Design for an Air-breathing Engine with State Estimation

A nonlinear control design approach is presented in this paper for a challenging application problem of ensuring robust performance of an air-breathing engine operating at supersonic speed. The primary objective of control design is to ensure that the engine produces the required thrust that tracks the commanded thrust as closely as possible by appropriate regulation of the fuel flow rate. However, since the engine operates in the supersonic range, an important secondary objective is to ensure an optimal location of the shock in the intake for maximum pressure recovery with a sufficient margin. This is manipulated by varying the throat area of the nozzle. The nonlinear dynamic inversion technique has been successfully used to achieve both of the above objectives. In this problem, since the process is faster than the actuators, independent control designs have also been carried out for the actuators as well to assure the satisfactory performance of the system. Moreover, an extended Kalman Filter based state estimation design has been carried out both to filter out the process and sensor noises as well as to make the control design operate based on output feedback. Promising simulation results indicate that the proposed control design approach is quite successful in obtaining robust performance of the air-breathing system.