Functional Skills Support Programme: Developing functional skills in design and technology

This booklet is part of "... a series of 11 booklets which helps schools to implement functional skills across the curriculum. The booklets illustrate how functional skills can be applied and developed in different subjects and contexts, supporting achievement at Key Stage 3 and Key Stage 4. Each booklet contains an introduction to functional skills for subject teachers, three practical planning examples with links to related websites and resources, a process for planning and a list of additional resources to support the teaching and learning of functional skills." - The National Strategies website

"It's all in my head now" Readiness for return to sport after anterior cruciate ligament reconstruction

Bakgrunn: Det er utfordrende for klinikere å avgjøre om pasienter er klare for å returnere til idrett etter en korsbåndsoperasjon. Grunnen til dette er uklarhet knyttet til hvilke tester og kriterier som bør utgjøre grunnlaget for avgjørelsen. I tillegg til funksjonelle tester, har evaluering av psykologisk beredskap for å returnere til idrett blitt foreslått som en komponent i vurderingen. Videre er det uklart om undersøkelse av knelaksitet bør vektlegges. Få studier har prospektivt undersøkt prediktiv validitet av psykologisk beredskap, funksjonelle tester og knelaksitet etter korsbåndsoperasjon. Formål: Å undersøke prediktiv validitet av et retur-til-idrett testbatteri, som inkluderer psykologisk og fysisk beredskap, for retur til idrett og risiko for nye kneskader etter korsbåndsoperasjon. Et tilleggsmål var å utforske forholdet mellom de fysiske testene og spørreskjemaene, spesielt forholdet mellom knelaksitet og psykologisk beredskap. Metoder: I denne prospektive studien ble ACL–Return to Sport after Injury Scale (ACL-RSI-skala) oversatt fra engelsk til norsk. Deretter ble måleegenskapene til det norske skjemaet undersøkt. Ni til 12 måneder etter korsbåndsrekonstruksjon ble 197 pasienter inkludert. De fylte ut ACL-RSI-skala og spørreskjema som målte relaterte konstrukt. I tillegg gjennomførte 146 pasienter hoppetester og 142 pasienter styrketester av lårmuskulatur. Sekstien pasienter fylte ut ACL-RSI-skala to ganger med èn ukes mellomrom. For å undersøke prediktiv verdi av den kombinerte retur-til-idrett vurderingen (psykologisk og fysisk beredskap), ble 129 pasienter fra samme kohort fulgt opp to år etter operasjon. Retur til samme nivå og type idrett som før operasjonen (ja/nei) og nye kneskader ble registrert. Pasienter som hadde gjennomgått klinisk undersøkelse og som hadde fylt ut ACL-RSI-skala (N=132) ble inkludert i analysene for å undersøke assosiasjon mellom psykologisk beredskap og knelaksitet samt prediktiv verdi av knelaksitet. Klinisk undersøkelse av knelaksitet bestod av Lachman test, instrumentert måling av knelaksitet (KT-1000) og Pivot Shift test. Resultater: Artikkel I: ACL-RSI-skala hadde gode målegenskaper. Faktoranalyse indikerte at èn underliggende dimensjon kunne beskrive svarene. Intern konsistens (α 0.95) og test-retest reliabilitet (ICC 0.94) var god og målefeilen var liten (SEM 5.7). Seks av syv hypoteser, som utgjorde grunnlaget for å bedømme konstruktvaliditet, ble bekreftet. Artikkel II: Førtito prosent av pasientene hadde returnert til idretten sin to år etter operasjon. Høyere ACL-RSI skår (OR=1.03) og høyere alder (OR=1.05) predikerte retur til idrett. En ACL-RSI skår på ˂47 identifiserte pasienter som stod i risiko for å ikke returnere (area under the curve 0.69) med 85% sensitivitet og 45% spesifisitet. De funksjonelle testene predikerte ikke retur til idrett. Ingen av de 29 pasientene som bestod alle kriteriene i testbatteriet fikk en ny kneskade innen to år etter operasjon, sammenlignet med 13 kneskader blant de som ikke bestod kriteriene (P=0.037). Artikkel III: Det var en liten, men statistisk signifikant assosiasjon mellom psykologisk beredskap for retur til idrett og knelaksitet (Lachman test og KT-1000 måling). Høyere ACL-RSI skår (OR=1.04), mindre knelaksitet (KT-1000 måling, OR=0.79) og høyere alder (OR=1.07) predikerte evne til å returnere til idrett med en forklart varians på 33%. Konklusjoner: ACL-RSI-skala har gode måleegenskaper. Høyere alder, psykologisk beredskap og mindre knelaksitet predikerer pasienters evne til å returnere til idrett to år etter en korsbåndsoperasjon. De funksjonelle testene hadde ikke prediktiv verdi for retur, men funnet av at ingen av pasientene som bestod kriteriene i testbatteriet skadet seg på nytt frem til to års kontrollen er interessant. Dette indikerer at funksjonelle tester kan ha prediktiv verdi for risiko for kneskade. Det var en liten sammenheng mellom mindre knelaksitet og bedre psykologisk beredskap for å returnere til idrett. Implikasjoner: Evaluering av psykologisk beredskap og knelaksitet bør inngå i en retur-til-idrett vurdering fordi disse faktorene er informative om pasienters evne til å returnere til idrett etter en korsbåndsoperasjon. Studiene ga indikasjoner på at de funksjonelle testene kan være informative om pasientenes risiko for å skade kneet sitt på nytt, men videre arbeid trengs for å undersøke dette.Background: Deciding when patients are ready for returning to sport after an ACL injury is challenging because the evidence for which tests and criteria to include in the return-to-sport assessment is unclear. Inclusion of psychological readiness evaluation has been suggested and the role of knee laxity measures in these assessments is unclear. Few studies have prospectively examined the predictive validity of psychological readiness, physical tests and clinical tests for knee laxity for success after ACL reconstruction. Purpose: To examine the predictive validity of return-to-sport assessment for ability to return to pre-injury level of sport and risk of further knee injuries after ACL reconstruction when evaluation of psychological and physical readiness were combined. Further, to explore the relationship between the tests and questionnaires included in the test battery, especially the association between knee laxity and psychological readiness. Methods: In this prospective cohort study, The ACL-Return to Sport after Injury (ACL-RSI) scale was translated into Norwegian (ACL-RSI-No) before the measurement properties were examined. Nine to 12 months after reconstruction, 197 patients completed the ACL-RSI-No and questionnaires hypothesized to measure related constructs. One hundred and forty-six patients completed single-legged hop tests and 142 patients completed knee extension and flexion strength tests. Sixty-one patients completed the ACL-RSI-No twice with a one-week interval. Face and structural validity, internal consistency, test-retest reliability, measurement error and construct validity were examined. To examine predictive validity of the return-to-sport assessment including psychological readiness evaluation, 129 patients from the same cohort were followed-up at two years after surgery. Return to sport (yes/no) and knee injuries were registered. To examine the predictive ability of knee laxity measures and the relationship between knee laxity and psychological readiness, patients from the cohort who had undergone evaluation of psychological readiness and knee laxity nine to twelve months after surgery were included (N=132). The knee laxity measures included The Lachman test, instrumented knee laxity (KT-1000) and the Pivot Shift test. Results: Paper I: The ACL-RSI-No had good measurement properties with factor analyses indicating that one underlying construct determined the responses. Internal consistency (α 0.95) and test-retest reliability (ICC 0.94) were high and measurement error was low (SEM 5.7). Six of seven hypotheses were confirmed when examining construct validity. Paper II: Forty-two percent of the patients returned to pre-injury level of sports two years after surgery. Higher ACL-RSI scores (OR=1.03) and older age (OR=1.05) predicted ability to return. An ACL-RSI score of ˂47 identified patients at risk of not returning to sport (area under the curve 0.69) with 85% sensitivity and 45% specificity. None of the functional tests predicted ability to return. However, none of the 29 patients who passed the return-to-sport criteria sustained a new knee injury during follow-up, compared to the 13 knee injured in the group of non-passers (P=0.037). Paper III: There were small, but statistically significant associations between the Lachman test and the KT-1000 measurements and the ACL-RSI. There was no relationship between the Pivot Shift test and the ACL-RSI. Higher psychological readiness (OR=1.04), less knee laxity measured with the KT-1000 (OR=0.79) and older age (OR=1.07) predicted ability to return to sport with an explained variance of 33%. Conclusions: The ACL-RSI-No had good measurement properties. Older age, higher psychological readiness and less knee laxity predicted ability to return to pre-injury level of sports two years after surgery. None of the patients who passed the return-to-sport criteria sustained a new knee injury during follow-up. There was a statistically significant, but small association between knee laxity and psychological readiness. Implications: Evaluation of psychological readiness and knee laxity should be incorporated into return-to-sport assessments because they provide information about the patient’s ability to return to sport. The functional tests did not predict ability to return to sport, but the finding that none of the patients who passed the return-to-sport criteria suffered a new knee injury indicates that functional tests may be informative about risk of future knee injury. Further studies are needed to determine whether this is the case. Patients who have less knee laxity feel more mentally prepared for sport resumption.Doktorgradsavhandlin

Pedagogic approaches to using technology for learning: literature review

This literature review is intended to address and support teaching qualifications and CPD through identifying new and emerging pedagogies; "determining what constitutes effective use of technology in teaching and learning; looking at new developments in teacher training qualifications to ensure that they are at the cutting edge of learning theory and classroom practice and making suggestions as to how teachers can continually update their skills." - Page 4

Smart grids: smart meters and non intrusive load monitoring

El objetivo de este proyecto consiste en sintetizar los conceptos generales de las redes inteligentes (Smart Grids), los cambios que se prevén en la red eléctrica y las principales tecnologías que apoyaran el desarrollo de las mismas. Una Smart Grid es una sistema que permite la comunicación bidireccional entre el consumidor final y las compañías eléctricas, de forma que la información proporcionada por los consumidores pueda ser utilizada por las compañías eléctricas para permitir una operación mas eficiente de las red eléctrica, así como ofrecer nuevos servicios a los clientes. El desarrollo de las Smart Grids es esencial si la comunidad global quiere alcanzar objetivos comunes de seguridad energética, desarrollo económico y mitigación del cambio climático. Para ello, se están desarrollando e implementando nuevas tecnologías como los medidores inteligentes (Smart Meters) y nuevas técnicas de medida de consumo eléctrico como la monitorización no intrusiva (Non Intrusive Load Monitoring). Los Smart Meters son medidores de electricidad, agua o gas que recopilan de forma automática los datos de medida y los envían a las compañías eléctricas permitiendo a estas tener una mejor visión de la distribución eléctrica y proporcionan a sus clientes un mayor conocimiento de su propio consumo. La monitorización no intrusiva es una técnica que detecta los eventos de aparatos eléctricos analizando la demanda total de la carga. Esto es posible debido a que los aparatos presentan características especiales en los momentos de conexión y desconexión consistentes en cambios tanto positivos como negativos en las potencias activa y reactiva. Como dichas características son únicas en cada dispositivo, es posible reconocer el perfil de cada uno de ellos pudiendo saber que dispositivos se están encendiendo o apagando, así como el consumo eléctrico de cada uno de ellos. Esto es lo que ofrece la tecnología Plugwise, que mediante el uso de sus dispositivos permite monitorizar y controlar el consumo eléctrico de una vivienda, oficina o empresa y poder ver los resultados en nuestro propio Smartphone o PC. El uso de tecnología Plugwise en combinación con un Smart Meter permite que tanto clientes como compañías eléctricas sean conscientes de cuanto, como y donde se consume la electricidad

Comprehensive Assessment and Investigation of Knee Joint Functionality in ACL Reconstructed Subjects - Course of performance capacities from Pre- to Six Months Post-ACL Reconstruction

Das vordere Kreuzband hat eine wichtige Funktion für die Kniegelenksstabilität. Daher führt ein Riss des vorderen Kreuzbandes zu schwerwiegenden Beeinträchtigungen für den menschlichen Bewegungsapparat dar, insbesondere durch eine starke Reduktion der Kniegelenksstabilität und Kniegelenksfunktionalität. Dies geht einher mit einer potentiellen lang andauernden Reduzierung des Aktivitätsmaßes in alltäglichen und sportlichen Bewegungen führen kann. Im Jahr 2016 lag die Inzidenzrate in Deutschland bei etwa 42 pro 100.000 Einwohner. Weiterhin wurde in den letzten Jahrzehnten eine Zunahme von vorderen Kreuzbandrupturen bei Freizeitsportlern festgestellt. Im Verletzungsszenario des vorderen Kreuzbandes können weitere biologische Strukturen des Kniegelenks (Menisken, Seitenbänder, Gelenkknorpel) begleitend verletzt oder stark beeinträchtigt werden. So führen Verletzungen des vorderen Kreuzbandes zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Kniegelenkhomöostase. Diese soll durch die operative Rekonstruktion und die nachfolgende Rehabilitation wiederhergestellt werden. Obwohl sich die Rekonstruktionstechniken in den letzten Jahren stark verbessert haben, kann nicht gewährleistet werden, dass die verletzten Personen wieder einen beschwerdefreien Alltag erlangen und das sportliche Niveau von vor der Verletzung erreichen können. Zusätzlich spielt das lebenszeitlich frühere Auftreten von degenerativen Gelenkerkrankungen, (z.B. Gonarthrose) bei den kreuzbandverletzten Personen eine gewichtige Rolle für die zukünftige Lebensqualität und das prospektive Aktivitätsniveau. Kreuzbandverletzte Personen erfahren postoperativ ein Rehabilitationsprogramm, das auf die Wiedergewinnung der Kniegelenkstabilität und Kniegelenksfunktionalität abzielt. Bei der Rückkehr auf ein sportliches Aktivitätsniveau bilden derzeit zumeist die Zeitdauer seit der operativen Rekonstruktion und die Kniefunktionalität in klinischen Tests (z.B. Lachman-Test) die entscheidenden Kriterien. Diese Kriterien bergen allerdings das das Risiko, dass die Funktionalität des Kniegelenks nicht umfassend genug gemessen wird, da so kaum Informationen über die Kniegelenksfunktionalität in alltäglichen und sportlichen Bewegungen erhoben werden. Die Notwendigkeit von aktivitätsspezifischen funktionellen Tests sowie die Kombination verschiedener funktioneller Tests, zur Bestimmung der Kniegelenksfunktionalität wurde hinreichend beschrieben. So hat sich die Bestimmung der dynamischen Funktionalität über Einbeinweitsprünge seit den 1980er Jahren etabliert. Diese Tests werden allerdings nicht standardisiert im klinischen und rehabilitativen Bereich eingesetzt. Obwohl Einbeinweitsprünge eine anspruchsvolle sport-spezifische Bewegung darstellen, scheint es aber auf Basis dieser Tests alleine nicht ausreichend zu sein, eine adäquate funktionale Einschätzung für eine Rückkehr in den Sport zu geben. Die Kniegelenkstabilität und Kniefunktionalität werden durch zahlreiche Faktoren in einem komplexen Gefüge bestimmt. Zudem bestehen vielschichtige Anpassungsmöglichkeiten des Bewegungsapparats auf Grund muskuloskeletaler Einschränkungen. Um diesen komplexen Anforderungen gerecht zu werden, sollte daher eine funktionelle Testbatterie den Anspruch der Ganzheitlichkeit haben und mehrfach über den Rehabilitationsverlauf durchgeführt werden. Einmalige Messungen der Kniegelenksfunktionalität zum Zeitpunkt des potenziellen Wiedereintritts in den Sport erscheint nicht ausreichend. Stattdessen können durch wiederholtes umfassendes funktionelles Testen, wichtige Daten erhoben werden, die ein breiteres Bild über den Status der Kniegelenksfunktionalität liefern. In Bezug zu den erhobenen funktionellen Defiziten, kann dann das Rehabilitationsprogramm spezifisch angepasst werden. So kann der frühzeitigen Manifestierung muskuloskeletaler Dysbalancen entgegengewirkt und die Personen besser auf die Rückkehr in den Sport vorbereitet werden. Die gesamte Dissertation umfasst neun Hauptkapitel. Kapitel 1 enthält ein Vorwort sowie einen Überblick der Dissertation. In Kapitel 2 ist der gesamte theoretische Hintergrund der Dissertation durch die Aufarbeitung des gegenwärtigen Forschungsstandes dargestellt. Darin sind alle wichtigen anatomischen Zusammenhänge sowie die weitreichenden Konsequenzen, die durch vordere Kreuzbandverletzungen entstehen können, beschrieben. Weiterhin, sind der gegenwärtige Stand des funktionellen Testens sowie gängige Konzepte zur Rückkehr in den Sport nach vorderen Kreuzbandverletzungen kurz beschrieben. Aus den abgeleiteten Forschungslücken, wird in Kapitel das Ziel dieser Dissertation motiviert und spezifisch dargestellt. Darin werden die Hauptforschungsfragen in die Synthese der theoretischen Grundlagen aus Kapitel 2 eingebettet. In Kapitel 3 wird abschließend durch eine Darstellung aller Studien, die durchgeführt wurden, um das Ziel der Dissertation zu erreichen, nämlich die Kniegelenksfunktionalität von kreuzbandverletzten Probanden über den Rehabilitationsverlauf zu analysieren. Das folgende Kapitel 4 beinhaltet die gesamte Methodik dieser Haupt-Studie. In dieser Haupt-Studie wurde mit kreuzbandverletzten Probanden eine umfassende funktionelle Testbatterie an vier Testzeitpunkten durchgeführt. T1 wurde vor der Rekonstruktion durchgeführt. T2 sieben Wochen, T3 drei Monate und T4 sechs Monate nach der Rekonstruktion. Um den Anspruch der Ganzheitlichkeit der Testbatterie zu gewährleisten wurde die Kniegelenksfunktionalität bei klinischen Tests (passives Bewegungsausmaß in Knieflexion und Knieextension, Umfangsmessungen am Bein), bei Alltagsbewegungen (Gehen in der Ebene, Gehen mit Unebenheiten, Treppen Gehen und Kurven Gehen) und bei sport-spezifischen Tests (unilaterale und bilaterale Sprungtests, isometrische Krafttests) gemessen und analysiert. Neben kinematischen und kinetischen Parametern, lag ein besonderes Augenmerk bei der Untersuchung der Kniegelenksfunktionalität auf dem Seitigkeitsverhältnis der Beine (Bein-Symmetrie-Index). Zudem wurden standardisierte Fragebögen/Scores eingesetzt (Knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score und Tegner Activity Score), um die selbsteingeschätzte Funktionalität und den Einfluss der Kniegelenkverletzung auf den Alltag und die Lebensqualität der Probanden sowie das gegenwärtige Aktivitätsniveau zu erfassen. Auf Basis der erhobenen Parameter der Testbatterie wurde die Funktionalität des Kniegelenks in intraindividuellen Analysen über den Untersuchungszeitraum bis sechs Monate nach der Kreuzbandrekonstruktion analysiert. Zusätzlich wurden die Ergebnisse der kreuzbandverletzten Probanden an T4 mit anthropometrisch gemachten Kontrollprobanden verglichen. Da die Reproduzierbarkeit des Kurven Gehens bisher noch nicht in der Literatur beschrieben war, wurde dies in einer methodischen Vorstudie, die Teil dieser Arbeit ist (Kapitel 5), überprüft. Darin konnte, an Hand der Faktoren Lokomotionsstrategie, Bodenkontaktzeiten und medio-lateraler sowie vertikaler Bodenreaktionskraft, bestätigt werden, dass die Lokomotion des Kurven Gehens bei Gesunden über den Tagesverlauf reproduzierbar ausgeführt wird. Auf Grund dieser Ergebnisse wurde das Kurvengehen als weitere zu untersuchende Alltagsbewegung in die Testbatterie der Haupt-Studie eingeschlossen. Ausgewählte Ergebnisse der Haupt-Studie, die Einklang in diese Dissertation fanden, sind in Kapitel 6 und 7 beschrieben und dargestellt. Kapitel 6 beinhaltet dabei die Aufarbeitung der klinischen Tests, der sport-spezifischen Tests sowie die Ergebnisse der Fragebögen/Scores. Darin zeigte sich bei den meisten analysierten Parametern der sport-spezifischen Tests ein einheitliches Muster der Kniegelenksfunktionalität über den Untersuchungszeitraum. Zunächst wurde eine starke Reduktion der Funktionalität von T1, vor der Rekonstruktion, zu T2, sieben Wochen nach der Rekonstruktion, festgestellt. Daraufhin verbesserte sich die Funktionalität in den meisten Parametern bis sechs Monate (T4) nach der Kreuzbandrekonstruktion. Jedoch wurde im Mittel das Funktionalitätsniveau der gesunden Kontrollgruppe nicht erreicht. Dieser Verlauf der Funktionalität zeigte sich auch in den klinischen Tests, in der selbsteingeschätzten Kniegelenksfunktion und im Aktivitätsniveau. Aus diesen Ergebnissen wurde geschlossen, dass die kreuzbandverletzten Personen dieser Studie das Niveau der gemachten Kontrollgruppe nicht erreichten und demnach auch nicht ihr Vorverletzungsniveau. Zusätzlich wurde eine große Varianz der Ergebnisse festgestellt, was zusätzlich für einen sehr individuellen Heilungs- und Rehabilitationsprozess spricht. Die Ergebnisse und Schlussfolgerungen der Analyse der funktionellen Tests wurden durch die deskriptive Analyse des Kurvengehens gestützt (Kapitel 7). Darin wurden in der Hälfte der Kurvengehbedingungen, Tendenzen kinematischer und kinetischer Anpassungen festgestellt. Die kinematischen Anpassungen prägten sich hauptsächlich durch eine erhöhte Knieflexion über die Standphase aus. Die kinetischen Anpassungen zeigten uneinheitlich, eine Über- oder Unterbelastung des verletzten und nicht verletzten Beines, sowohl frühzeitig nach der Rekonstruktion (T2), als auch mittel- (T3) und längerfristig (T4), im Vergleich zu der gesunden Kontrollgruppe. Die Ergebnisse dieser Studien werden in einer allgemeinen Diskussion (Kapitel 8) zusammengeführt und vor dem Hintergrund der vollen Wiederherstellung der Kniegelenksfunktion, des Rückkehrs in den Sport auf das Vorverletzungsniveau und möglicher Manifestationen jener Anpassung- und Kompensationsmechanismen diskutiert. Darin wurde geschlossen, dass die durchgeführten Analysen bestätigten, dass kreuzbandverletzte Personen ein breit gefächertes Defizit der Kniegelenksfunktionalität auch noch sechs Monate nach der Rekonstruktion zeigen. Dies prägte sich auf mehreren Ebenen aus, da neben biomechanischen Defiziten in Alltags- und Sportbewegungen auch persönliche Defizite gefunden wurden, manifestiert in einer reduzierten Lebensqualität. Diese Diskussion führt schließlich zu den Schlussfolgerungen und praktischen Implikationen dieser Dissertation. Darin wurde festgehalten, dass auf Grund der Komplexität der reduzierten Funktionalität, eine generelle Freigabe von Personen mit vorderen Kreuzbandverletzungen in den Sport nach sechs Monaten nicht generalisiert empfohlen werden sollte. Aus diesem Grund gilt es, Rehabilitationsprogramme stets weiter zu verbessern. Durch die standardisierte Erhebung der Kniegelenksfunktionalität über den Rehabilitationsverlauf, könnten daher wichtige Erkenntnisse gewonnen werden und so die Rehabilitationsprogramme, entsprechend individueller funktioneller Defizite, adaptiert werden. Zusätzlich kann auf Basis von Funktionalitätstests ein besseres Maß für den Wiedereintritt in den Sport gefunden werden. Abschließend könnten frühzeitig Manifestationen funktioneller Adaptationen, die zu muskuloskeletalen Dysbalancen führen können, erkannt und behandelt werden. Dies könnte helfen dem lebenszeitlich früheren Beginn degenerativer Gelenkerkrankungen frühzeitig entgegenzuarbeiten. Daher liefert diese Dissertation umfassende Erkenntnisse über den Verlauf der Kniegelenksfunktionalität über den Rehabilitationszeitraum und damit einen wichtigen Beitrag zur generellen Verbesserung von Rehabilitationsprogrammen nach Kreuzbandrupturen und deren operativen Rekonstruktionen

Late Pleistocene climate and proboscidean paleoecology in North America: Insights from stable isotope compositions of skeletal remains

This thesis uses the carbon, nitrogen, and oxygen isotope compositions of mammoth (Mammuthus) and mastodon (Mammut) skeletal remains to reconstruct paleoclimate and paleoecology in Late Pleistocene North America. Analytical methods, sampling strategies, environmental adaptations and seasonal behaviors of proboscideans were investigated. Reliable and reproducible results are crucial for a study of this nature. A persistent methodological problem in the isotope analysis of structural carbonate in bioapatite was solved by reacting bioapatite under “sealed vessel” conditions. Growth rate determinations are critical for designing sampling strategies and interpreting results. Histological and isotopic measurements demonstrated variations in enamel growth rates within and among teeth. Sequentially sampling through the enamel thickness can resolve shorter-term (weekly) isotopic variations, and sampling along the tooth height (especially on the inner enamel surface) can resolve longer-term (monthly or yearly) variations. Proboscideans adapted to the conditions of their local environments. Clovis-age mammoths in Arizona sought out C4 grasslands that “greened up” as a result of summer rainfall. In C3-dominated environments (Great Lakes and Western Canada), seasonal variations were larger in mastodons than mammoths, possibly because the latter exploited a greater number of microhabitats, averaging plant and drinking water isotopic compositions. Mammoths and mastodons occupied different environmental niches, but both consumed a wide range of resources and regional differences were evident. Woolly mammoths in Old Crow delayed the initiation of weaning relative to modern elephants, perhaps as a defensive adaptation to the increased predation risk and decreased food quality/quantity during long hours of winter darkness at this high latitude location. Potential consequences of delayed weaning, such as longer inter-birth intervals and greater maternal energy investments, may have increased the population’s vulnerability to climatic stress or human hunting. Isotope results for Clovis mammoths in the San Pedro Valley are consistent with a relatively warm and dry climate, but do not indicate severe drought. Regional differences in δ13C values of proboscideans from C3-dominated environments were minimal, but variations in δ15N may be related to spruce abundances and/or aridity. Latitudinal variations in proboscidean δ18O values correlate well with modern meteoric water isotope compositions, which indicates their potential for reconstructing past paleoclimatic conditions

Multichannel analysis of normal and continuous adventitious respiratory sounds for the assessment of pulmonary function in respiratory diseases

Premi extraordinari doctorat UPC curs 2015-2016, àmbit d’Enginyeria IndustrialRespiratory sounds (RS) are produced by turbulent airflows through the airways and are inhomogeneously transmitted through different media to the chest surface, where they can be recorded in a non-invasive way. Due to their mechanical nature and airflow dependence, RS are affected by respiratory diseases that alter the mechanical properties of the respiratory system. Therefore, RS provide useful clinical information about the respiratory system structure and functioning. Recent advances in sensors and signal processing techniques have made RS analysis a more objective and sensitive tool for measuring pulmonary function. However, RS analysis is still rarely used in clinical practice. Lack of a standard methodology for recording and processing RS has led to several different approaches to RS analysis, with some methodological issues that could limit the potential of RS analysis in clinical practice (i.e., measurements with a low number of sensors, no controlled airflows, constant airflows, or forced expiratory manoeuvres, the lack of a co-analysis of different types of RS, or the use of inaccurate techniques for processing RS signals). In this thesis, we propose a novel integrated approach to RS analysis that includes a multichannel recording of RS using a maximum of five microphones placed over the trachea and the chest surface, which allows RS to be analysed at the most commonly reported lung regions, without requiring a large number of sensors. Our approach also includes a progressive respiratory manoeuvres with variable airflow, which allows RS to be analysed depending on airflow. Dual RS analyses of both normal RS and continuous adventitious sounds (CAS) are also proposed. Normal RS are analysed through the RS intensity–airflow curves, whereas CAS are analysed through a customised Hilbert spectrum (HS), adapted to RS signal characteristics. The proposed HS represents a step forward in the analysis of CAS. Using HS allows CAS to be fully characterised with regard to duration, mean frequency, and intensity. Further, the high temporal and frequency resolutions, and the high concentrations of energy of this improved version of HS, allow CAS to be more accurately characterised with our HS than by using spectrogram, which has been the most widely used technique for CAS analysis. Our approach to RS analysis was put into clinical practice by launching two studies in the Pulmonary Function Testing Laboratory of the Germans Trias i Pujol University Hospital for assessing pulmonary function in patients with unilateral phrenic paralysis (UPP), and bronchodilator response (BDR) in patients with asthma. RS and airflow signals were recorded in 10 patients with UPP, 50 patients with asthma, and 20 healthy participants. The analysis of RS intensity–airflow curves proved to be a successful method to detect UPP, since we found significant differences between these curves at the posterior base of the lungs in all patients whereas no differences were found in the healthy participants. To the best of our knowledge, this is the first study that uses a quantitative analysis of RS for assessing UPP. Regarding asthma, we found appreciable changes in the RS intensity–airflow curves and CAS features after bronchodilation in patients with negative BDR in spirometry. Therefore, we suggest that the combined analysis of RS intensity–airflow curves and CAS features—including number, duration, mean frequency, and intensity—seems to be a promising technique for assessing BDR and improving the stratification of BDR levels, particularly among patients with negative BDR in spirometry. The novel approach to RS analysis developed in this thesis provides a sensitive tool to obtain objective and complementary information about pulmonary function in a simple and non-invasive way. Together with spirometry, this approach to RS analysis could have a direct clinical application for improving the assessment of pulmonary function in patients with respiratory diseases.Los sonidos respiratorios (SR) se generan con el paso del flujo de aire a través de las vías respiratorias y se transmiten de forma no homogénea hasta la superficie torácica. Dada su naturaleza mecánica, los SR se ven afectados en gran medida por enfermedades que alteran las propiedades mecánicas del sistema respiratorio. Por lo tanto, los SR proporcionan información clínica relevante sobre la estructura y el funcionamiento del sistema respiratorio. La falta de una metodología estándar para el registro y procesado de los SR ha dado lugar a la aparición de diferentes estrategias de análisis de SR con ciertas limitaciones metodológicas que podrían haber restringido el potencial y el uso de esta técnica en la práctica clínica (medidas con pocos sensores, flujos no controlados o constantes y/o maniobras forzadas, análisis no combinado de distintos tipos de SR o uso de técnicas poco precisas para el procesado de los SR). En esta tesis proponemos un método innovador e integrado de análisis de SR que incluye el registro multicanal de SR mediante un máximo de cinco micrófonos colocados sobre la tráquea yla superficie torácica, los cuales permiten analizar los SR en las principales regiones pulmonares sin utilizar un número elevado de sensores . Nuestro método también incluye una maniobra respiratoria progresiva con flujo variable que permite analizar los SR en función del flujo respiratorio. También proponemos el análisis combinado de los SR normales y los sonidos adventicios continuos (SAC), mediante las curvas intensidad-flujo y un espectro de Hilbert (EH) adaptado a las características de los SR, respectivamente. El EH propuesto representa un avance importante en el análisis de los SAC, pues permite su completa caracterización en términos de duración, frecuencia media e intensidad. Además, la alta resolución temporal y frecuencial y la alta concentración de energía de esta versión mejorada del EH permiten caracterizar los SAC de forma más precisa que utilizando el espectrograma, el cual ha sido la técnica más utilizada para el análisis de SAC en estudios previos. Nuestro método de análisis de SR se trasladó a la práctica clínica a través de dos estudios que se iniciaron en el laboratorio de pruebas funcionales del hospital Germans Trias i Pujol, para la evaluación de la función pulmonar en pacientes con parálisis frénica unilateral (PFU) y la respuesta broncodilatadora (RBD) en pacientes con asma. Las señales de SR y flujo respiratorio se registraron en 10 pacientes con PFU, 50 pacientes con asma y 20 controles sanos. El análisis de las curvas intensidad-flujo resultó ser un método apropiado para detectar la PFU , pues encontramos diferencias significativas entre las curvas intensidad-flujo de las bases posteriores de los pulmones en todos los pacientes , mientras que en los controles sanos no encontramos diferencias significativas. Hasta donde sabemos, este es el primer estudio que utiliza el análisis cuantitativo de los SR para evaluar la PFU. En cuanto al asma, encontramos cambios relevantes en las curvas intensidad-flujo yen las características de los SAC tras la broncodilatación en pacientes con RBD negativa en la espirometría. Por lo tanto, sugerimos que el análisis combinado de las curvas intensidad-flujo y las características de los SAC, incluyendo número, duración, frecuencia media e intensidad, es una técnica prometedora para la evaluación de la RBD y la mejora en la estratificación de los distintos niveles de RBD, especialmente en pacientes con RBD negativa en la espirometría. El método innovador de análisis de SR que se propone en esta tesis proporciona una nueva herramienta con una alta sensibilidad para obtener información objetiva y complementaria sobre la función pulmonar de una forma sencilla y no invasiva. Junto con la espirometría, este método puede tener una aplicación clínica directa en la mejora de la evaluación de la función pulmonar en pacientes con enfermedades respiratoriasAward-winningPostprint (published version