Predicting the occurrence of severe intraventricular hemorrhages and ways to prevent their development in preterm infants

РЕЗЮМЕ Введение: Тяжелые внутрижелудочковые кровоизлияния у недоношенных детей являются одной из основных проблем общественного здравоохранения, поскольку они могут быть причиной развития неврологических и когнитивных нарушений, а также смертельных исходов. Цель: Предупредить развитие внутрижелудочковых кровоизлияний у преждевременно рожденных детей путем разработки алгоритма идентификации младенцев повышенного риска и пакета решений с прогнозирования и предупреждения развития указанной патологии. Материалы и методы: Проведено мультицентровое исследование (2013 – 2016 гг.), включавшее 117 недоношенных детей, которые находились на лечении в 4 лечебных учреждениях Полтавской области (Украина). В группу детей с тяжелыми ВЖК включено 76 детей (вес 1037,8±43,7 г, ГВ 27,1±0,27 недели; девочек 36/47, 37 %), с ВЖК III-IV ст. по Papile L.A., а в группу сравнения – 41 ребенок (вес 1758±59,8; ГВ 32,1±0,30 недели; девочек 15/38, 46 %) без ВЖК. Эффективность применения пакета решений изучалась в Полтавском областном перинатальном центре (высокий уровень, 2000 родов в год) в течение 2014 - 2017 гг. Результаты: При множественном регрессионном анализе достоверными факторами риска развития тяжелых внутрижелудочковых кровоизлияний выявились ГВ (ОШ =0,28; р=0,000), безводный период меньше 24 ч. (ОШ =83,2; р=0,020), введение 0,9% раствора натрия хлорида во время первичных реанимационных мероприятий (ОШ =16,73; р=0,042), эпизоды артериальной гипертензии (ОШ =32,3; р=0,026) и количество лейкоцитов ≥15х109/л в первые сутки (ОШ 17,6; р=0,028). После внедрения пакета решений, который включал: междисциплинарный чек-лист (между акушер-гинекологом и неонатологом), алгоритм идентификации детей с высоким риском развития внутрижелудочковых кровоизлияний, чек-лист мониторинга за состоянием ребенка сразу после рождения, межпрофессиональный чек-лист (между врачом и медсестрой), частота внутрижелудочковых кровоизлияний снизилась с 18,9 % до 11,4 %, р=0,038, а инвалидность с 9,6 % до 2,4 %, р=0,046. Вывод: Пакет решений является эффективным инструментом предупреждения развития тяжелых внутрижелудочковых кровоизлияний у преждевременно рожденных детей; ABSTRACT Introduction: Severe intraventricular hemorrhages (IVH) in preterm infants are one of the major public health problems, as they can cause neurological and cognitive impairment, as well as lethal outcomes. The aim: To prevent the development of IVH in preterm infants by developing an algorithm for identification of high risk infants and a bundle for the prediction and prevention of this pathology. Materials and methods: A multicenter study (2013-2016) was conducted, which included 117 premature babies who were on treatment in 4 medical institutions in the Poltava region (Ukraine). The group of children with severe IVH included 76 children (weight 1037.8 ± 43.7 g, gestational age (GA) 27.1 ± 0.27 weeks; girls 36/47, 37 %), with IVH III-IV st. by Papile L.A. The comparison group consisted of 41 children (weight 1758 ± 59.8, GA 32.1 ± 0.30 weeks, girls 15/38, 46 %) without IVH. The effectiveness of a bundle for the prediction and prevention severe IVH was studied in the Poltava Regional Perinatal Center (high level, 2000 births per year) during 2014 - 2017. Results: The significant risk factors due to multiple regression logistic analysis are: gestational age (OR =0.28, р=0.000), anhydrous period less than 24 hours (OR =83,29; р=0.020), infusion of 0.9% sodium chloride solution during primary resuscitation (OR =16.73; р=0.042), episodes of arterial hypertension (OR =32.3; р=0.026), the number of leukocytes is ≥15x109/l at birth (OR=17.6; р=0.028). After the implementation of the Bundle, which included: an interdisciplinary check-list (between the obstetrician and the neonatologist), the algorithm for identifying children with high risk of IVH, a check-list for monitoring of the state of the child immediately after birth and an interprofessional check-list (between the doctor and the nurse), the IVH incidence decreased from 18.9 % to 11.4 %, p = 0.038, and the disability from 9.6 % to 2.4 %, p = 0.046. Conclusions: The Bundle is an effective tool for preventing of severe IVH in preterm infants

Predicting the occurrence of severe intraventricular hemorrhages and ways to prevent their development in preterm infants

РЕЗЮМЕ Введение: Тяжелые внутрижелудочковые кровоизлияния у недоношенных детей являются одной из основных проблем общественного здравоохранения, поскольку они могут быть причиной развития неврологических и когнитивных нарушений, а также смертельных исходов. Цель: Предупредить развитие внутрижелудочковых кровоизлияний у преждевременно рожденных детей путем разработки алгоритма идентификации младенцев повышенного риска и пакета решений с прогнозирования и предупреждения развития указанной патологии. Материалы и методы: Проведено мультицентровое исследование (2013 – 2016 гг.), включавшее 117 недоношенных детей, которые находились на лечении в 4 лечебных учреждениях Полтавской области (Украина). В группу детей с тяжелыми ВЖК включено 76 детей (вес 1037,8±43,7 г, ГВ 27,1±0,27 недели; девочек 36/47, 37 %), с ВЖК III-IV ст. по Papile L.A., а в группу сравнения – 41 ребенок (вес 1758±59,8; ГВ 32,1±0,30 недели; девочек 15/38, 46 %) без ВЖК. Эффективность применения пакета решений изучалась в Полтавском областном перинатальном центре (высокий уровень, 2000 родов в год) в течение 2014 - 2017 гг. Результаты: При множественном регрессионном анализе достоверными факторами риска развития тяжелых внутрижелудочковых кровоизлияний выявились ГВ (ОШ =0,28; р=0,000), безводный период меньше 24 ч. (ОШ =83,2; р=0,020), введение 0,9% раствора натрия хлорида во время первичных реанимационных мероприятий (ОШ =16,73; р=0,042), эпизоды артериальной гипертензии (ОШ =32,3; р=0,026) и количество лейкоцитов ≥15х109/л в первые сутки (ОШ 17,6; р=0,028). После внедрения пакета решений, который включал: междисциплинарный чек-лист (между акушер-гинекологом и неонатологом), алгоритм идентификации детей с высоким риском развития внутрижелудочковых кровоизлияний, чек-лист мониторинга за состоянием ребенка сразу после рождения, межпрофессиональный чек-лист (между врачом и медсестрой), частота внутрижелудочковых кровоизлияний снизилась с 18,9 % до 11,4 %, р=0,038, а инвалидность с 9,6 % до 2,4 %, р=0,046. Вывод: Пакет решений является эффективным инструментом предупреждения развития тяжелых внутрижелудочковых кровоизлияний у преждевременно рожденных детей; ABSTRACT Introduction: Severe intraventricular hemorrhages (IVH) in preterm infants are one of the major public health problems, as they can cause neurological and cognitive impairment, as well as lethal outcomes. The aim: To prevent the development of IVH in preterm infants by developing an algorithm for identification of high risk infants and a bundle for the prediction and prevention of this pathology. Materials and methods: A multicenter study (2013-2016) was conducted, which included 117 premature babies who were on treatment in 4 medical institutions in the Poltava region (Ukraine). The group of children with severe IVH included 76 children (weight 1037.8 ± 43.7 g, gestational age (GA) 27.1 ± 0.27 weeks; girls 36/47, 37 %), with IVH III-IV st. by Papile L.A. The comparison group consisted of 41 children (weight 1758 ± 59.8, GA 32.1 ± 0.30 weeks, girls 15/38, 46 %) without IVH. The effectiveness of a bundle for the prediction and prevention severe IVH was studied in the Poltava Regional Perinatal Center (high level, 2000 births per year) during 2014 - 2017. Results: The significant risk factors due to multiple regression logistic analysis are: gestational age (OR =0.28, р=0.000), anhydrous period less than 24 hours (OR =83,29; р=0.020), infusion of 0.9% sodium chloride solution during primary resuscitation (OR =16.73; р=0.042), episodes of arterial hypertension (OR =32.3; р=0.026), the number of leukocytes is ≥15x109/l at birth (OR=17.6; р=0.028). After the implementation of the Bundle, which included: an interdisciplinary check-list (between the obstetrician and the neonatologist), the algorithm for identifying children with high risk of IVH, a check-list for monitoring of the state of the child immediately after birth and an interprofessional check-list (between the doctor and the nurse), the IVH incidence decreased from 18.9 % to 11.4 %, p = 0.038, and the disability from 9.6 % to 2.4 %, p = 0.046. Conclusions: The Bundle is an effective tool for preventing of severe IVH in preterm infants

Internet of Things in Water Management and Treatment

The goal of the water security IoT chapter is to present a comprehensive and integrated IoT based approach to environmental quality and monitoring by generating new knowledge and innovative approaches that focus on sustainable resource management. Mainly, this chapter focuses on IoT applications in wastewater and stormwater, and the human and environmental consequences of water contaminants and their treatment. The IoT applications using sensors for sewer and stormwater monitoring across networked landscapes, water quality assessment, treatment, and sustainable management are introduced. The studies of rate limitations in biophysical and geochemical processes that support the ecosystem services related to water quality are presented. The applications of IoT solutions based on these discoveries are also discussed

Internet of Things in Agricultural Innovation and Security

The agricultural Internet of Things (Ag-IoT) paradigm has tremendous potential in transparent integration of underground soil sensing, farm machinery, and sensor-guided irrigation systems with the complex social network of growers, agronomists, crop consultants, and advisors. The aim of the IoT in agricultural innovation and security chapter is to present agricultural IoT research and paradigm to promote sustainable production of safe, healthy, and profitable crop and animal agricultural products. This chapter covers the IoT platform to test optimized management strategies, engage farmer and industry groups, and investigate new and traditional technology drivers that will enhance resilience of the farmers to the socio-environmental changes. A review of state-of-the-art communication architectures and underlying sensing technologies and communication mechanisms is presented with coverage of recent advances in the theory and applications of wireless underground communications. Major challenges in Ag-IoT design and implementation are also discussed

КЛІНІЧНИЙ ВИПАДОК ВРОДЖЕНОЇ АТРЕЗІЇ СТРАВОХОДУ З ТРАХЕОСТРАВОХІДНОЮ НОРИЦЕЮ ІЗ ЗАСТОСУВАННЯМ АВТОРСЬКОЇ МЕТОДИКИ ТУГОГО КОНТРАСТУВАННЯ СТРАВОХОДУ

The prevalence of congenital malformations of the digestive system according to the World Health Organization is 3.1 to 20 per 10000 newborns. Among them, 10-12% is associated with defects in the development of the esophagus. Diagnosis of esophageal atresia, taking into account the developed algorithmic approaches to pre- and antenatal diagnosis of congenital malformation, is clearly defined today. However, there is still a complex differential diagnosis of isolated or multiple tracheo-оesophageal fistulae. Existing methods of contrasting the esophagus with positive pressure of the contrast agent in the esophagus require an X-ray examination at least twice, and not always the limits of the contrast zone are clearly defined. In addition, the fistula can be located on the border of the middle and lower third of the esophagus, and during the manipulation of оesophagography can be closed by the balloon obturator of the catheter. For the purpose of differential diagnosis of congenital broncho- or tracheo-oesophageal fistula, it is suggested that a tense contrasting of the esophagus with a catheter of the author's design is proposed. The article describes in detail the technique of the tense contrasting of the оesophagus, the design of the catheter is presented.The advantages of this author's method of diagnosing isolated broncho- or tracheo-oesophageal fistula are its simplicity, one-time contrast of the entire esophagus, does not require repeated x-ray images, the possibility of changing the contrast zone depending on the age of the child, anatomical features and the location of the fistula. In addition, in all cases of esophagography with the use of the catheter of the author's construction, no adverse medical events were recorded.The article describes the clinical case of recanalization of tracheo-oesophageal fistula in a child using an author's method of contrasting the esophagus.Распространенность врожденных пороков развития пищеварительной системы согласно данным Всемирной организации здравоохранения составляет от 3,1 до 20 на 10000 новорожденных. Среди них 10-12% припадает на пороки развития пищевода. Диагностика атрезии пищевода, учитывая разработанные алгоритмы подходов к пре- и антенатальной диагностике врожденного порока развития, сегодня четко определена. Однако до сих пор остается сложной дифференциальная диагностика изолированных или множественных трахеопищеводных свищей. Существующие методы контрастирования пищевода с положительным давлением контрастного вещества в пищеводе требуют проведения рентгенологического исследования как минимум дважды, и не всегда пределы зоны контрастирования четко определены. К тому же свищ может быть расположен на границе средней и нижней трети пищевода, и во время проведения эзофагографии может закрываться баллонным обтуратором катетера. С целью дифференциальной диагностики врожденного бронхо- или трахеопищеводного свищей предложено проведение тугого контрастирования пищевода зондом авторской конструкции. В статье подробно описана методика тугого контрастирования пищевода, приведена схема конструкции авторского зонда.Преимуществами данного авторского способа диагностики изолированного бронхо- или трахеопищеводного свища является его простота, одномоментное контрастирование всего пищевода, не требует проведения повторных рентгеновских снимков, возможность изменения зоны контрастирования в зависимости от возраста ребенка, анатомических особенностей и участка расположения свища. К тому же во всех случаях проведения эзофагографии с применением зонда авторской конструкции не было зафиксировано ни одного неблагоприятного медицинского события.В статье описан клинический случай реканализации трахеопищеводного свища у ребенка с применением авторской методики контрастирования пищевода.Поширеність вроджених вад розвитку травної системи за даними Всесвітньої організації охорони здоров’я складає від 3,1 до 20 на 10000 новонароджених. Серед них 10-12% припадає на вади розвитку стравоходу. Діагностика атрезії стравоходу, враховуючи розроблені алгоритмні підходи пре- і антенатальної діагностики вродженої вади розвитку, на сьогодні чітко визначена. Проте і дотепер залишається складною диференціальна діагностика ізольованих чи множинних трахеостравохідних нориць. Існуючі методи контрастування стравоходу зі створенням позитивного тиску контрастної речовини у стравоході потребують проведення рентгенологічного дослідження як мінімум двічі, та не завжди межі контрастування чітко визначені. До того ж нориця може бути розташована на межі середньої та нижньої третини стравоходу і під час проведення езофагографії може закриватись балонним обтуратором катетеру. З метою диференціальної діагностики вродженої бронхо- чи трахеостравохідної нориць запропоноване проведення тугого контрастування стравоходу зондом авторської конструкції. У статті детально описана методика тугого контрастування стравоходу, наведена схема конструкції авторського зонду.Перевагами даного авторського способу діагностики ізольованої бронхо- чи трахеостравохідної нориці є його простота, одномоментне контрастування всього стравоходу, що не вимагає проведення додаткових рентгенівських знімків, можливість зміни зони контрастування в залежності від віку дитини, анатомічних особливостей та ділянки розташування нориці. До того ж в усіх випадках проведення езофагографії із застосуванням зонда авторської конструкції не було зафіксовано жодної несприятливої медичної події.У статті описаний клінічний випадок реканалізації трахеостравохідної нориці у дитини із застосуванням авторської методики контрастування стравоходу

Soil Water Measurement Using Actively Heated Fiber Optics at Field Scale

Several studies have demonstrated the potential of actively heated fiber optics (AHFO) to measure soil water content (SWC) at high spatial and temporal resolutions. This study tested the feasibility of the AHFO technique to measure soil water in the surface soil of a crop grown field over a growing season using an in-situ calibration approach. Heat pulses of five minutes duration were applied at a rate of 7.28 W m−1 along eighteen fiber optic cable transects installed at three depths (0.05, 0.10 and 0.20 m) at six-hour intervals. Cumulative temperature increase (Tcum) during heat pulses was calculated at locations along the cable. While predicting commercial sensor measurements, the AHFO showed root mean square errors (RMSE) of 2.8, 3.7 and 3.7% for 0.05, 0.10 and 0.20 m depths, respectively. Further, the coefficients of determination (R2) for depth specific relationships were 0.87 (0.05 m depth), 0.46 (0.10 m depth), 0.86 (0.20 m depth) and 0.66 (all depths combined). This study showed a great potential of the AHFO technique to measure soil water at high spatial resolutions (<1 m) and to monitor soil water dynamics of surface soil in a crop grown field over a cropping season with a reasonable compromise between accuracy and practicality

Comparison of Heating Strategies on Soil Water Measurement Using Actively Heated Fiber Optics on Contrasting Textured Soils

The actively heated fiber optics (AHFO) technique has the potential to measure soil water at high spatial and temporal resolutions, and thus it can bridge the measurement gap from point to large scales. However, the availability of power might restrict its use, since high power is required to heat long fiber optic cables under field conditions; this can be a challenge for long-term soil water monitoring under field conditions. This study investigated the performance of different heating strategies (power intensity and heating duration) on soil water measurement by the AHFO technique on three different textured soils. Different heating strategies: high power–short pulses (20 Wm−1–3 min), low power–short pulses (10 Wm−1–3 min, 5 Wm−1–3 min, 2.5 Wm−1–3 min) and low power–long pulses (10 Wm−1–5 min, 5 Wm−1–10 min, 2.5 Wm−1–15 min) were tested using laboratory soil columns. The study compared the sensitivity of the thermal response, NTcum to volumetric water content (VWC) and the predictive error of different heating strategies and soils. Results of this study showed that the sensitivity of NTcum increased and the predictive error decreased with increasing power intensity, irrespective of the soil type. Low power–short heat pulses such as 5 Wm−1–3 min and 2.5 Wm−1–3 min produced high predictive errors, RMSE of 5–6% and 6–7%, respectively. However, extending the heating duration was effective in reducing the error for both 10 and 5 Wm−1 power intensities, but not for the 2.5 Wm−1. The improvement was particularly noticeable in 5 Wm−1 –10 min; it reduced the RMSE by 1.5% (sand and clay loam) and 2.73% (sandy loam). Overall, the results of this study suggested that extending the heating duration of 10 and 5 Wm−1 power intensities can improve the sensitivity of the thermal response and predictive accuracy of the estimated soil water content (SWC). The results are particularly important for field applications of the AHFO technique, which can be limited by the availability of high power, which restricts the use of 20 Wm−1. For example, 5 Wm−1–10 min improved the predictive accuracy to 3–4%, which has the potential to be used for validating soil water estimations at satellite footprint scales. However, the effects of diurnal temperature variations should also be considered, particularly when using low power intensity such as 5 Wm−1 in surface soils under field conditions

Proximal soil sensing. An effective approach for soil measurements in space and time

This chapter reviews proximal soil sensing (PSS). Our intent is for it to be a source of up-to-date information on PSS, the technologies that are currently available and their use for measuring soil properties. We first define PSS and discuss the sampling dilemma. Using the range of frequencies in the electromagnetic spectrum as a framework, we describe technologies that can be used for PSS, including electrochemical and mechanical sensors, telemetry, geographic positioning and elevation, multisensor platforms, and core measuring and down-borehole sensors. Because soil properties can be measured with different proximal soil sensors we provide examples of the alternative techniques that are available for measuring soil properties. We also indicate the developmental stage of technologies for PSS and the current approximate cost of commercial sensors. Our discussion focuses on the development of PSS over the past 30. years and on its current state. Finally, we provide a short list of general considerations for future work and suggest that we need research and development to: (i) improve soil sampling designs for PSS, (ii) define the most suitable technique or combination of techniques for measuring key soil properties, (iii) better understand the interactions between soil and sensor signals, (iv) derive theoretical sensor calibrations, (v) understand the basis for local versus global sensor calibrations, (vi) improve signal processing, analysis and reconstruction techniques, (vii) derive and improve methods for sensor data fusion, and (viii) explore the many and varied soil, agricultural, and environmental applications where proximal soil sensors could be used. PSS provides soil scientists with an effective approach to learn more about soils. Proximal soil sensors allow rapid and inexpensive collection of precise, quantitative, fine-resolution data, which can be used to better understand soil spatial and temporal variability. We hope that this review raises awareness about PSS to further its research and development and to encourage the use of proximal soil sensors in different applications. PSS can help provide sustainable solutions to the global issues that we face: food, water, and energy security and climate change