Blood Glucose Prediction for “Artificial Pancreas” System

The aim of modern science in diabetes therapy is to develop a closed-loop system to control blood glucose (BG) (“artificial pancreas”). Such a system includes glucose monitor, insulin pump and algorithms of their interaction and blood glucose (BG) dynamics analysis. Current work is devoted to mathematic modeling of BG dynamics, development of BG prediction algorithm and its approbation on clinical data Diabetes Research in Children Network (DirecNet). Prediction algorithm is based on sigma model of BG regulation and is supposed to be used for “artificial pancreas” system. The algorithm was tested under condition of possible errors in glucometer and/or insulin pump operation. Root-mean-square error of BG prediction is 15.7 mg/dl. Algorithm corrects 97.5% errors

Grid-Enabled Non-Invasive Blood Glucose Measurement

Abstract. Earth and life sciences are at the forefront to successfully include computational simulations and modeling. Medical applications are often mentioned as the killer applications for the Grid. The complex methodology and models of Traditional Chinese Medicine offer different approaches to diagnose and treat a persons health condition than typical Western medicine. A possibility to make this often hidden knowledge ex-plicit and available to a broader audience will result in mutual synergies for Western and Chinese medicine as well as improved patient care. This paper proposes the design and implementation of a method to accurately estimate blood glucose values using a novel non-invasive method based on electro-transformation measures in human body meridians. The frame-work used for this scientific computing collaboration, namely the China-Austria Data Grid (CADGrid) framework, provides an Intelligence Base offering commonly used models and algorithms as Web/Grid-Services. The controlled execution of the Non-Invasive Blood Glucose Measure-ment Service and the management of scientific data that arise from model execution can be seen as the first application on top of the CADGrid

Исследование термической деструкции чистых и растворенных в воде алифатических спиртов

By the method of isothermal pressure increasing in a closed system starting temperatures (TS) of thermal decomposition of aliphatic alcohols (methanol, ethanol, 1-propanol and 1-butanol) in their water solutions depending on composition are obtained. Values of TS depending on composition (x) and number of carbon atom (C) are described by the polynomial equation: 544.258 2 28.826 10 3 2 65.617 6.378 10 2 ( , ) 23.622 + − + ⋅ − T x N = x − x + ⋅ N N . It is shown that the rate of alcohol decomposition depends on temperature and concentration (in water-alcohol solution). To estimate rate of thermal decomposition of alcohols we used change of pressure of system in a unit of time at constant temperature and volume (closed system). Reaction rate constant was calculated by formula: dτ dp p k = 1 ⋅ , where k – reaction rate constant; p – pressure; τ – time; dp/dτ – rate of reaction. Values of kinetic and activation parameters of alcohol decomposition in the range of temperatures 583.15–663.15 К are estimated.Методом определения изотермического роста давления в закрытой системе получены температуры начала термической деструкции (разложения) алифатических спиртов (метанол, этанол, 1-пропанол и 1-бутанол) и их водных растворов в зависимости от состава. Показано, что скорость деструкции молекул спиртов зависит от температуры, а растворенных в воде – и от их концентрации. Оценены значения кинетических и активационных параметров деструкции чистых и растворенных в воде спиртов в интервале температур 583.15–663.15 К

ПАРЦИАЛЬНЫЕ МОЛЯРНЫЕ ОБЪЕМЫ СМЕСЕЙ ВОДА – АЛИФАТИЧЕСКИЙ СПИРТ

In this work we used results of p,Vm,T,x-measurements of water – alcohol mixtures (methanol, ethanol and 1-propanol) with x = 0.2, 0.5, 0.8 in the range of temperatures 613.15–653.15 К and pressures 20–50 MPa for calculation of partial molar volumes. The dependence of molar volume on concentration Vm = f(p,x)T is described by a polynomial equation with relative deviation 0.5%. A characteristic feature for all of three studied mixtures is that an insignificant growth of the partial molar volumes of water and a decrease of the partial molar volumes of the alcohols take place with increasing alcohol concentration. Water – hydrocarbon mixtures in the critical state have a similar character of the dependence of partial molar volume on concentration.В работе для расчета парциальных молярных объемов использованы собственные экспери-ментальные p,Vm,T,x-зависимости (x – концентрация спирта в мольных долях) систем вода – алифатический спирт (метанол, этанол, н-пропанол) состава x: 0, 0.2, 0.5, 0.8, 1 в сверх-критической области, описанные полиномиальным уравнением состояния вида со средней относительной погрешностью 0.5%

A new approach to use of oral mucosa in reconstructive urethral surgery: micrografts

Introduction. Treatment of patients with complex urethral strictures is an actual problem of reconstructive urology. After multi-staged urethral surgery with multiple revisions the new reconstruction is limited by paucity of plastic material (for grafts and flaps). In-thing, new materials for urethral reconstruction (various auto, allo and xenografts) are still being developed in reconstructive urethral surgery.Purpose of the study. To study the possibility of using oral mucosa micrografts to form the urethral plate in the multi-stage surgery for patients with extended urethral strictures.Materials and methods. In the experimental study, male Wistar rats (22 individuals) weighing 300 – 400 g underwent a full-thickness skin wound after intramuscular sedation. We used the wound chamber (12 mm diameter) to exclude the wound contraction. The oral mucosa graft was harvested (6 mm in diameter). After pre-fabrication, the graft was minced to fragments < 1 mm2. Micrografts with fibrin-thrombin glue were applied to the wound. By day 45, the epithelial plate was excised for histological examination. In the clinical study, 4 patients with recurrent penile urethral strictures were treated with staged urethroplasty with urethral plate formation using oral mucosa micrografts. The average length of the stricture was 7.5 ± 1.2 cm (with extremely narrow and obliteration sites). The urethral plate was formed as the first stage. The preparation of the graft bed and oral mucosa grafts harvesting was carried out according to the standard procedure. Micrografts preparation and implantation was carried out as in experimental part of this study. After 6 months, neourethra tubularization was performed. The patients were evaluated every 3 months after the final stage of urethroplasty (uroflowmetry, ultrasound, X-ray, PROM-USS). The median follow-up was 9 months (3 – 18 months).Results. On day 15, in the experimental study, in 16 of 22 (72.7%) rats, the wound chambers had focal growth of the oral mucosa epithelium. On day 45, the wounds healed completely healed with oral mucosa. The final area of the plate was 78 ± 12 mm2. In the clinical study, 6 months after the first stage, all patients (n = 4) had a urethral plate covered with an oral mucosa epithelium without scar formation and sufficient for neurethra tubularization. All patients underwent urethral tubularization. After catheter removal, all men urinated. After 9 months (median follow-up, n = 3), the Qmax was 22.7 ± 4.2 ml/s, the post-void residual urine was 34.8 ± 2.2 ml, the total PROM-USS score was 7.4 ± 1.2, urethral lumen is preserved. All patients showed high satisfaction with the treatment.Conclusion. The oral mucosa micrografts showed good take in heterotopic transplantation (72.7%) with the formation of an epithelial layer on the wound surface. The final mucosal plate area 3 times exceeded the initial micrografts area. This initial clinical experience of using oral mucosa micrografts shows the new possibility of this technology in reconstructive urethral surgery, especially in patients with complex urethral strictures

Сравнение внутрирубцовых систем мониторинга физиологического состояния крупного рогатого скота

This paper explores a method for the early detection of subacute rumen acidosis through continuous monitoring of rumen content acidity using wireless pH sensors. The study emphasizes the importance of reliable device operation and measurement accuracy as primary requirements for such devices. (Research purpose) This study aims to evaluate the functionality and accuracy of the eBolus (USA) and BoviSan (Russia, FSBSI FSAC VIM) sensors throughout their declared service life of 150 days. (Materials and methods) Three dairy cows with a rumen fistula were administered two boluses from each manufacturer during a period of 154 days. In order to ensure accurate measurements, the boluses were activated and calibrated prior to use. On the first day of data collection, the activated and calibrated boluses were sequentially immersed in buffer solutions with a pH of 4 and pH of 7. The buffer solutions were maintained at a controlled temperature of 39 degrees Celsius for a minimum of 2 hours. At 14-day intervals, the boluses were extracted from the rumen and subjected to retesting in buffer solutions. (Results and discussion) For BoviSan, the confidence interval for the mean difference suggests a systematic negative pH bias (– 0.33 to – 0.25). The average lifespan of the eBolus was determined to be 82 days, with a range of 28 to 126 days. In contrast, BoviSan boluses consistently recorded pH levels throughout their announced lifespan. Statistical analysis of the data revealed a 95% confidence interval for the mean pH difference of the eBolus boluses (– 0.02 to 0.19), indicating no significant bias. Conversely, the confidence interval for the mean difference in pH for BoviSan suggested a consistent negative bias (– 0.33 to – 0.25). (Conclusions) In practical applications, it is essential to ensure enhanced reliability of eBolus boluses, while prioritizing higher measurement accuracy with BoviSan boluses.Отметили, что для раннего выявления подострого ацидоза рубца может использоваться метод, основанный на постоянном контроле за уровнем кислотности рубцового содержимого с помощью беспроводных датчиков pH. Основными требованиями к таким устройствам являются надежная работа и точность измерения. (Цель исследования) Определить функциональность и точность датчиков eBolus (США) и BoviSan (Россия, ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) в течение заявленного срока службы 150 дней. (Материалы и методы) Трем дойным коровам с фистулой рубца на 154 дня вводили по два болюса от каждого производителя. В первый день измерений болюсы после активации и калибровки выдерживали последовательно в буферных растворах с pH 4 и pH 7 при регулируемой температуре (39 градусов Цельсия) не менее 2 часов. Через каждые 14 дней болюсы извлекались из рубца и повторно тестировались в буферных растворах. (Результаты и обсуждение) Средний срок службы eBolus составил 82 дня (от 28 до 126 дней). В сравнении с ними болюсы BoviSan регистрировали pH в течение всего заявленного срока службы. Доверительный интервал 95% средней разницы рН для болюсов eBolus (от –0,02 до 0,19) не показал систематической ошибки. У BoviSan доверительный интервал средней разницы предполагает систематическое отрицательное смещение pH (от –0,33 до –0,25). (Выводы) Для реального использования болюсы eBolus должны работать более надежно, а болюсы BoviSan должны обеспечивать более высокую точность измерения. 

Локальные гемостатические средства в хирургической практике

At present, in emergency surgery, great importance is attached to reliable intraoperative hemostasis, for the achievement of which local hemostatic agents are used. The use of these funds tends to increase. The hemostatic agents are divided on 3 main groups. In turn, each group has its own physical and chemical characteristics and different ways of application. The surgeon have task of choosing and correctly using a specific hemostatic agent in a specific clinical situation, especially an emergency one. В настоящее время в экстренной хирургии большое значение придается надежному интраоперационному гемостазу, для достижения которого имеет место применение локальных гемостатических средств. Использование данных средств имеет тенденцию к увеличению. Сами гемостатические агенты подразделяются на три основные группы. В свою очередь каждая группа имеет свои физико-химические особенности и различные способы применения. Перед хирургом стоит задача выбрать и правильно использовать конкретное гемостатическое средство в конкретной клинической ситуации, особенно экстренной.

ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОГНОСТИЧЕСКИЙ АЛГОРИТМ РИСКА ПРОГРЕССИРОВАНИЯ РАКА ПИЩЕВОДА ПОСЛЕ ХИРУРГИЧЕСКОГО ЛЕЧЕНИЯ

The development of laboratory criteria for predicting esophageal cancer (EC) prognosis is of great importance due to the need to achieve personalized approach to cancer treatment. Since the role of lymphocytic infiltration in EC remains controversial, our goal was to develop a prognostic algorithm for estimating the risk of esophageal squamous cell carcinoma progression, considering its lymphocytic microenvironment.Material and Methods. Tumor tissues were obtained from 40 EC patients during surgery; the tissues were homogenized, and lymphocyte subsets (Т-В-NK, T-reg) were determined by flow cytometry. A prognostic algorithm for calculating the risk of EC progression within 3 years was developed using discriminant analysis with the calculation of the three F functions: F0 , F6–12, F12–24, corresponding to the absence of the risk of EC progression during 3 years (F0 ); a high risk of EC progression during 6–12 months (F6–12); a high risk of EC progression during 12–24 months (F12–24) after surgery.Results. Only two factors showed the highest discriminant power, allowing us to consider the differences as statistically significant – CD3+CD4+ and T-reg cells in tumors. When dividing EC patients into groups based on the prediction of time to disease progression, coefficients were calculated and mathematical functions were determined for three discriminant functions (F0 , F6–12, F12–24) organized into a model. The F coefficient calculated for each patient allowed us to predict the risk of EC progression 6–12 and 12–24 months after surgery or the absence of disease progression within 3 years after surgery.Conclusions. The development of EC progression after surgery is apparently influenced by the lymphocytic microenvironment, predominantly by CD3+CD4+ and T-regs; their determination and inclusion in the prognostic algorithm can be important for personalized approach to the treatment of EC patients. Разработка лабораторных критериев прогнозирования течения рака пищевода (РП) является актуальной задачей современной онкологии в связи с необходимостью обеспечения персонализированного подхода к его лечению. Поскольку роль лимфоцитарной инфильтрации в течении и прогнозе РП остается дискуссионной, целью исследования явилась разработка прогностического алгоритма оценки риска прогрессирования плоскоклеточного рака пищевода на основании изучения показателей его лимфоцитарного микроокружения.Материал и методы. У 40 больных РП во время операции брали фрагмент опухоли, который гомогенизировали и методом проточной цитофлюориметрии определяли субпопуляции лимфоцитов (Т-В-NK, T-reg). Прогностический алгоритм расчета риска прогрессирования РП в течение 3 лет после операции был разработан методом дискриминантного анализа c вычислением трех функций – F0 , F6–12, F12–24, соответствующих заключениям об отсутствии риска прогрессирования РП в течение 3 лет (F0 ); о высоком риске прогрессирования в течение 6–12 мес (F6–12); о высоком риске прогрессирования заболевания в течение 12–24 мес (F12–24) после операции.Результаты. Показано, что наибольшей дискриминантной мощностью, позволяющей считать различия статистически значимыми, обладают только два показателя: количество CD3+CD4+ и T-reg клеток в опухоли. При разделении больных РП в зависимости от сроков прогнозируемого прогрессирования заболевания были рассчитаны коэффициенты и определены математические выражения для трех дискриминантных функций (F0 , F6–12, F12–24), организованные в модель. Коэффициент F, рассчитанный для каждого больного и представленный в разработанном нами индивидуальном автоматизированном окне в программе Excel, позволил прогнозировать риск прогрессирования рака пищевода через 6–12, 12–24 мес после операции или судить об отсутствии прогрессирования в течение 3 лет после операции.Заключение. В прогрессировании РП после операции, вероятно, играет роль лимфоцитарное микроокружение, а именно субпопуляции CD3+CD4+ и T-reg клеток, определение и включение которых в прогностический алгоритм может стать важной частью персонализированного подхода при лечении больных раком пищевода.

Испытания экспериментального образца носимого аппарата «искусственная почка »

Aim. The article presents the results of wearable artificial kidney (WAK) biomedical trial based on peritoneal dialysis with continuous dialysate regeneration.Materials and methods. The trial was carried out on a 15-kg dog. First stage: dialysis was carried out on healthy dog to evaluate effect of WAK on blood biochemical indicators. Second stage: 200 ml of X-ray contrast agent was injected into dog’s bloodstream to simulate acute kidney failure.Results. During trial (39.5 hours) WAK was performing continuous peritoneal dialysis with dialysis fluid regeneration. During second stage (34 hours) creatinine and uric acid were eliminated from dialysis solution at the rate of 0.3 mg/h, urea was eliminated at the rate of 0.15 g/h, total removed ultrafiltrate volume was 350 ml. At the end of the second stage blood biochemical indicators stabilised in the range of normal values.Conclusion. Developed WAK can perform continuous blood purification and ultrafiltration with no pathologic impact on blood biochemical indicators.Цель. В статье представлены результаты медико-биологических испытаний носимого аппарата «искусственная почка» на основе перитонеального диализа с постоянной регенерацией диализирующего раствора.Материалы и методы. Испытания проводились на собаке весом 15 кг. На первом этапе проводился диализ собаке с работающими почками для оценки влияния аппарата на биохимические параметры крови. На втором этапе собаке введено 200 мл рентгеноконтрастного вещества, для того чтобы вызвать острую почечную недостаточность.Результаты. В ходе испытаний аппарат производил непрерывный перитонеальный диализ с регенерацией диализного раствора в течение 39,5 часа. За время второго этапа (34 часа) из диализирующего раствора удалялся креатинин и мочевая кислота со скоростью 0,3 мг/ч и мочевина со скоростью 0,15 г/ч, общий объем удаленного ультрафильтрата составил 350 мл. По окончании второго этапа испытаний биохимические показатели крови стабилизировались до нормальных значений.Заключение. Разработанный аппарат позволяет производить искусственное очищение крови с ультрафильтрацией, не оказывая патологического воздействия на биохимические показатели крови