Algorithms for energy-efficient adaptive wireless sensor networks

Mención Internacional en el título de doctorIn this thesis we focus on the development of energy-efficient adaptive algorithms for Wireless Sensor Networks. Its contributions can be arranged in two main lines. Firstly, we focus on the efficient management of energy resources in WSNs equipped with finite-size batteries and energy-harvesting devices. To that end, we propose a censoring scheme by which the nodes are able to decide if a message transmission is worthy or not given their energetic condition. In order to do so, we model the system using a Markov Decision Process and use this model to derive optimal policies. Later, these policies are analyzed in simplified scenarios in order to get insights of their features. Finally, using Stochastic Approximation, we develop low-complexity censoring algorithms that approximate the optimal policy, with less computational complexity and faster convergence speed than other approaches such as Q-learning. Secondly, we propose a novel diffusion scheme for adaptive distributed estimation in WSNs. This strategy, which we call Decoupled Adapt-then-Combine (D-ATC), is based on keeping an estimate that each node adapts using purely local information and then combines with the diffused estimations by other nodes in its neighborhood. Our strategy, which is specially suitable for heterogeneous networks, is theoretically analyzed using two different techniques: the classical procedure for transient analysis of adaptive systems and the energy conservation method. Later, as using different combination rules in the transient and steady-state regime is needed to obtain the best performance, we propose two adaptive rules to learn the combination coefficients that are useful for our diffusion strategy. Several experiments simulating both stationary estimation and tracking problems show that our method outperforms state-of-the-art techniques in relevant scenarios. Some of these simulations reveal the robustness of our scheme under node failures. Finally, we show that both approaches can be combined in a common setup: a WSN composed of harvesting nodes aiming to solve an adaptive distributed estimation problem. As a result, a censoring scheme is added on top of D-ATC. We show how our censoring approach helps to improve both steady-state and convergence performance of the diffusion scheme.La presente tesis se centra en el desarrollo de algoritmos adaptativos energéticamente eficientes para redes de sensores inalámbricos. Sus contribuciones se pueden englobar en dos líneas principales. Por un lado, estudiamos el problema de la gestión eficiente de recursos energéticos en redes de sensores equipadas con dispositivos de captación de energía y baterías finitas. Para ello, proponemos un esquema de censura mediante el cual, en un momento dado, un nodo es capaz de decidir si la transmisión de un mensaje merece la pena en las condiciones energéticas actuales. El sistema se modela mediante un Proceso de Decisión de Markov (Markov Decision Process, MDP) de horizonte infinito y dicho modelo nos sirve para derivar políticas óptimas de censura bajo ciertos supuestos. Después, analizamos estas políticas óptimas en escenarios simplificados para extraer intuiciones sobre las mismas. Por último, mediante técnicas de Aproximación Estocástica, desarrollamos algoritmos de censura de menor complejidad que aproximan estas políticas óptimas. Las numerosas simulaciones realizadas muestran que estas aproximaciones son competitivas, obteniendo una mayor tasa de convergencia y mejores prestaciones que otras técnicas del estado del arte como las basadas en Q-learning. Por otro lado, proponemos un nuevo esquema de difusión para estimación distribuida adaptativa. Esta estrategia, que denominamos Decoupled Adapt-then-Combine (D-ATC), se basa en mantener una estimación que cada nodo adapta con información puramente local y que posteriormente combina con las estimaciones difundidas por los demás nodos de la vecindad. Analizamos teóricamente nuestra estrategia, que es especialmente útil en redes heterogéneas, usando dos métodos diferentes: el método clásico para el análisis de régimen transitorio en sistemas adaptativos y el método de conservación de la energía. Posteriormente, y dado que para obtener el mejor rendimiento es necesario utilizar reglas de combinación diferentes en el transitorio y en régimen permanente, proponemos dos reglas adaptativas para el aprendizaje de los pesos de combinación para nuestra estrategia de difusión. La primera de ellas está basada en una aproximación de mínimos cuadrados (least-squares, LS); mientras que la segunda se basa en el algoritmo de proyecciones afines (Afifne Projection Algorithm, APA). Se han realizado numerosos experimentos tanto en escenarios estacionarios como de seguimiento que muestran cómo nuestra estrategia supera en prestaciones a otras aproximaciones del estado del arte. Algunas de estas simulaciones revelan además la robustez de nuestra estrategia ante errores en los nodos de la red. Por último, mostramos que estas dos aproximaciones son complementarias y las combinamos en mismo escenario: una red de sensores inalámbricos compuesta de nodos equipados con dispositivos de captación energética cuyo objetivo es resolver de manera distribuida y adaptativa un problema de estimación. Para ello, añadimos la capacidad de censurar mensajes a nuestro esquema D-ATC. Nuestras simulaciones muestran que la censura puede ser beneficiosa para mejorar tanto el rendimiento en régimen permanente como la tasa de convergencia en escenarios relevantes de estimación basada en difusión.This work was partially supported by the "Formación de Profesorado Universitario" fellowship from the Spanish Ministry of Education (FPU AP2010-5225).Programa Oficial de Doctorado en Multimedia y ComunicacionesPresidente: Santiago Zazo Bello.- Secretario: Miguel Lázaro Gredilla.- Vocal: Alexander Bertran

Segmentación de campo de juego en vídeos de baloncesto para detección de eventos en tiempo real

Las retransmisiones de vídeos deportivos, debido al gran atractivo que despiertan en una numerosa audiencia y a los importantes intereses económicos que existen en torno a ellas, llevan años siendo un importante motor del desarrollo y promoción de tecnologías tanto de comunicación como de procesado de imágenes. En este contexto existe un creciente interés por ser capaz de extraer características de secuencias de vídeos deportivos que permitan la detección de eventos del juego durante su retransmisión (en tiempo real) para enriquecer la información que se le proporciona al telespectador. Este proyecto consiste en el estudio, diseño e implementación de una parte de un sistema de este tipo: un segmentador del campo de baloncesto. Nuestro objetivo es separar el campo de juego en secuencias de vídeo de baloncesto FIBA de manera robusta, extensible a cualquier campo de baloncesto, y e ciente, para poder integrarla en un sistema de detección de eventos. En primer lugar se estudió el estado del arte en segmentación de campo, no sólo en vídeos de baloncesto sino también en otros deportes. A partir de este estudio se diseñaron e implementaron diversos prototipos evolutivos del sistema. De todos ellos se analizó su funcionalidad con sendos bancos de pruebas extraídos de vídeos de varios partidos. Finalmente se realizaron pruebas de rendimiento que nos permitieran evaluar la versión nal en términos de robustez y e ciencia. Aún sin cumplir plenamente los objetivos propuestos, los resultados obtenidos llevan al optimismo y nos permiten abrir nuevas líneas de investigación en este campo. _____________________________________________________________________________________Sport video broadcasts, as they appeal to large audiences and due to the number of economic assets involved around them, have been an important development and promotion driving force of both communication and image processing technologies. In this context there is a growing interest in being able to extract features of sport video sequences that allow the detection of game events during the broadcast (in real-time) to enhance to information delivered to the viewer. This project consists in the study, design and implementation of a part of this type of system: a basketball court segmentation system. Our objective is to segment the court in FIBA basketball video sequences in a robust, it must be extended to any basketball court, and e cient way, so we can integrate it in a event detection system. Firstly the state of the art of court segmentation was studied, not only of basketball videos but also of other sports. Based on this study some evolutive prototypes of the system were design and implemented. The Functionality of all of them was studied with some test benches extracted from a number of game videos. Finally, some performance tests were performed in order to evaluate the last prototype in terms of robustness and e ciency. Although the stated objectives were not completely achieved, the obtained results give us reasons to be optimistic and allow us to open new research topics on this area.Ingeniería de Telecomunicació

Differential Responses to Beta-Adrenergic Stimulation in the Long-QT Syndrome Type 1: Characterization and Mechanisms

Long QT syndrome type 1 (LQT1) is caused by muta- tions that impair the function of the slow delayed rectifier potassium (IK s ) channels. Most LQT1 patients experience arrhythmic events during beta-adrenergic stimulation (β- AS). A full description of the ionic mechanisms underlying arrhythmogenecity in LQT1 patients and their relation to β-AS is still lacking. In this study we constructed a set of stochastic human ventricular cell models reproducing ex- perimental AP properties at baseline and following ionic inhibitions. Using the constructed models, we showed that AP duration, morphology and beat-to-beat variability in LQT1 are highly specific of the underlying ionic character- istics. Likewise, the response of individual IK s -deficient cells to β-AS can range from negligible to as much as 200% increase in AP temporal variability, recognized as a marker of arrhythmogenesis in the setting of LQT1. By partial correlation analysis, major ionic factors driving AP changes associated with LQT1 and β-AS were ascer- tained

Identification of Parameters describing Phenomenological Cardiac Action Potential Models using Sigma-Point Methods

Phenomenological action potential (AP) models allow reproducing characteristic features of cardiomyocytes’ electrical activity without fully describing the underlying biophysics, thus being very useful for whole-heart electrophysiological simulations. Methods to identify the parameter values of phenomenological models commonly attempt to reproduce specific AP properties rather than the whole AP waveform. In this work we propose the use of a sequential estimation approach based on sigma-point filters to adjust such parameters. The proposed methodology has been tested in estimating the parameters of the phenomenological Bueno-Cherry-Fenton model to replicate the APs generated with in silico models as well as experimentally measured APs. With the new method the whole AP waveforms can be reproduced more accurately than with previous parameter fitting methods and the AP duration restitution curves are in better agreement with available experimental data

Unscented Kalman Filter for Unobservable Parameter Estimation in Heart Cell Signals

One interesting feature of biological systems is that minor subcellular changes can cause alterations at the whole organ level. In the heart, the random dynamics of cell membrane ion channels contributes to beat-to-beat repolarization variability, which has been related to proarrhythmic risk. Inference of unobservable cellular parameters, such as the number of channels, is key to characterize such random ion channel dynamics. In this work, a methodology based on the use of Unscented Kalman Filters is proposed to infer the number of channel from action potential signals, like those commonly recorded experimentally

Theroetical Analysis of Autonomic Nervous System Effects on Cardiac Elestrophysiology and its Relationship with Arrhythmic Risk

Las enfermedades cardiovasculares representan la principal causa de mortalidad y morbilidad en las sociedades industrializadas. Un porcentaje significativo de las muertes asociadas a estas enfermedades está relacionado con el desarrollo de arritmias cardíacas, siendo éstas definidas como anomalías en el funcionamiento eléctrico del corazón.Tres son los elementos principales que están involucrados en el desarrollo de las arritmias: un sustrato arritmogénico, un desencadenante y factores de modulación. El Sistema Nervioso Autónomo (SNA) es el más relevante de estos factores moduladores.El SNA está compuesto por dos ramas, simpática y parasimpática, que encierta medida actúan de forma antagónica entre sí. La posibilidad de revelar cómo el sistema nervioso simpático modula la actividad ventricular y participa en el desarrollo de arritmias, tal y como se ha observado experimentalmente, podría ser crucial para avanzar en el diseño de nuevas terapias clínicas dirigidas a prevenir o tratar estas anomalías rítmicas.Esta tesis investiga y analiza la variabilidad espacio-temporal de la repolarización ventricular humana, su modulación por el sistema nervioso simpático, los mecanismos que subyacen a incrementos notables en dicha variabilidad y la relación que existe con la generación de arritmias ventriculares. Para ello, se proponen metodología que combinan el procesado de señales ventriculares y el modelado in silico de miocitos ventriculares humanos. Los modelos in silico desarrollados incluyen descripciones teóricas acopladas de la electrofisiología, la dinámica del calcio, el estiramiento mecánico y la señalización -adrenérgica. Para tener en cuenta la variabilidad temporal(latido a latido) de la repolarización, se añade estocasticidad en las ecuaciones que definen la apertura y cierre de los canales iónicos de las principales corrientes activas durante la fase de repolarización del potencial de acción (AP), es decir, durante el retorno de la célula al estado de reposo después de una excitación. Por otro lado, para tener en cuenta la variabilidad espacial (célula a célula) de la repolarización, se construye y calibra una población de modelos representativos de diferentes características celulares utilizando para ellos datos experimentales disponibles. La investigación teórica y computacional de este estudio, combinada con el procesado de señales ventriculares tanto clínicas como experimentales, sienta las bases para futuros estudios que tengan como objetivo mejorar los métodos de estratificación del riesgo arrítmico y guiar la búsqueda de terapias antiarrítmicas más eficaces.En el Capítulo 2, se construye una población de modelos computacionales estocásticos representativos de células ventriculares humanas, los cuales se calibran experimentalmente.Estos modelos combinan la electrofisiología, la mecánica y la señalización-adrenérgica y se utizan para caracterizar de modo teórico la variabilidadespacio-temporal. La calibración de los modelos se basa en rangos experimentales de una serie de marcadores derivados del AP que describen su duración, amplitud y morfología.Mediante el uso de esta población de modelos estocásticos de AP se reproducenlas interacciones descritas experimentalmente entre un tipo particular de variabilidad temporal, asociada con las oscilaciones de baja frecuencia (LF) de la duración del AP (APD), y la variabilidad global latido a latido de la repolarización (BVR) en respuesta a un incremento de la actividad simpática. Además en este capítulo, se han estudiado los mecanismos iónicos que esán detrás de los incrementos simultáneos de ambos fenómenos y se ha demostrado que dichos mecanismos están asociados con la disminución de las corrientes rectificadora de entrada y rectificadora retardada rápida de K+ y a su vez de la corriente de Ca2+ tipo-L. Finalmente, se ha probado que niveles elevados de oscilaciones de baja frecuencia del APD y de BVR en ventrículos enfermosconducen a inestabilidades eléctricas y al desarrollo de eventos arritmogénicos.En el Capítulo 3, se investiga el retardo necesario para la manifestación de las oscilaciones LF del APD, como una forma particular de variabilidad de repolarización, en los miocitos ventriculares en respuesta a la provocación simpática. Mediante el uso de una población calibrada experimentalmente de modelos de AP ventriculares humanos, como en el Capítulo 2, se ha demostrado que esta latencia oscilatoria está asociada con la cinética lenta de fosforilación de la corriente rectificadora retardada lenta de K+ (IKs) en respuesta a la estimulación -adrenérgica. La estimulación previa de los receptores reduce sustancialmente el tiempo requerido para el desarrollo de oscilaciones de LF. Además, se ha demostrado que lapsos de tiempo cortos están íntimamente relacionados con mayores magnitudes oscilatorias del APD, medidas en elCapítulo 3, particularmente en células susceptibles de desarrollar eventos arritmogénicos en respuesta a la estimulación simpática.La calibración experimental de la población de modelos utilizados en los Capítulos 2 y 3 no garantiza que cada modelo de la población construida represente las medidas de un cardiomiocito ventricular humano individual. Es por esta razón que en el Capítulo 4 se desarrolla una metodología novedosa para construir poblaciones computacionales de modelos celulares ventriculares humanos que recapitulen más fielmente las evidencias experimentales disponibles. La metodología propuesta se basa en la formulación de representaciones estado-espacio no lineales y en el uso del filtro de Kalman (UKF) para la estimación de los parámetros y las variables de estado de un modelo AP estocástico subyacente para cada señal de potencial dada como entrada.Las pruebas realizadas sobre series de potencial sintéticas y experimentales demuestran que esta metodología permite establecer una correspondencia entre las trazas AP de entrada y los conjuntos de parámetros del modelo (conductancias de corriente iónicas) y las variables de estado (variables relacionadas con la apertura/cierre de los canales iónicos y concentraciones iónicas intracelulares). A su vez, se ha demostrado que la metodología propuesta es robusta y adecuada para la investigación de la variabilidad espacio-temporal en la repolarización ventricular humana.En el Capítulo 5 se proponen varias mejoras a la metodología desarrollada en elCapítulo 4 para estimar con mayor precisión los parámetros y las variables de estado de los modelos estocásticos de células ventriculares humanas a partir de señales individuales de AP dadas como entradas, y a su vez para reducir el tiempo de convergencia a fin de proporcionar una estimación más rápida. Las mejoras se han basado en el uso combinado del método UKF, presentado en el Capítulo 4, junto con el método Double Greedy Dimension Reduction (DGDR) con generación automática de biomarcadores.Además de estimar las conductancias de las corrientes iónicas en condiciones basales, el enfoque presentado en este capítulo también proporciona el conjunto de niveles de fosforilación inducidos por la estimulación -adrenérgica, contribuyendo así al análisis de patrones de repolarización espacio-temporal con y sin modulación autonómica.En conclusión, esta tesis presenta novedosas metodologías enfocadas hacia lacaracterización de la variabilidad espacio-temporal de la repolarización ventricular humana, el análisis de sus mecanismos subyacentes y la determinaci´ón de la relación entre aumentos en la variabilidad y el mayor riesgo de sufrir arritmias ventriculares y muerte súbita cardíaca. Se desarrollan conjuntos de modelos computacionales estocásticos celulares humanos con representación de la electrofisiología ventricular, la mecánica y la señalización -adrenérgica para analizar la variabilidad global de larepolarización, latido a latido y célula a célula, así como de un tipo particular de variabilidad en forma de oscilaciones de baja frecuencia. Para reproducir fielmente los patrones de variabilidad medidos experimentalmente de manera individual, se proponen metodologías para construir poblaciones de modelos AP ventriculares humanos donde los parámetros y las variables de estado de cada modelo se estiman a partir de una serie de potencial de entrada dada. Estos modelos personalizados abren la puerta a una investigación más robusta de las causas y consecuencias de la variabilidad espacio-temporal de la repolarización ventricular humanCardiovascular diseases represent the main cause of mortality and morbidity in industrialized societies. A significant percentage of deaths associated with these diseases is related to the generation of cardiac arrhythmias, defined as abnormalities in the electrical functioning of the heart. Three major elements are involved in the development of arrhythmias, which include an arrhythmogenic substrate, a trigger and modulating factors. The Autonomic Nervous System (ANS) is the most relevant of these modulators. The ANS is composed of two branches, sympathetic and parasympathetic, which to a certain extent act antagonistically to each other. The possibility of revealing how the sympathetic nervous system modulates the activity of the ventricles (lower heart chambers) and participates in the development of arrhythmias, as reported experimentally, could be crucial to advance in the design of new clinical therapies aimed at preventing or treating these rhythm abnormalities. This thesis investigates spatio-temporal variability of human ventricular repolarization, its modulation by the sympathetic nervous system, the mechanisms behind highly elevated variability and the relationship to the generation of ventricular arrhythmias. To that end, methodologies combining signal processing of ventricular signals and in silico modeling of human ventricular myocytes are proposed. The developed in silico models include coupled theoretical descriptions of electrophysiology, calcium dynamics, mechanical stretch and -adrenergic signaling. To account for temporal (beat-to-beat) repolarization variability, stochasticity is added into the equations defining the gating of the ion channels of the main currents active during action potential (AP) repolarization, i.e. during the return of the cell to the resting state after an excitation. To account for spatial (cell-to-cell) repolarization variability, a population of models representative of different cellular characteristics are constructed and calibrated based on available experimental data. The theoretical computational research of this study, combined with the processing of clinical and experimental ventricular signals, lays the ground for future studies aiming at improving arrhythmic risk stratification methods and at guiding the search for more efficient anti-arrhythmic therapies. In Chapter 2, a population of experimentally-calibrated stochastic human ventricular computational cell models coupling electrophysiology, mechanics and -adrenergic signaling are built to investigate spatio-temporal variability. Model calibration is based on experimental ranges of a number of AP-derived markers describing AP duration, amplitude and shape. By using the proposed population of stochastic AP models, the experimentally reported interactions between a particular type of temporal variability associated with low-frequency (LF) oscillations of AP duration (APD) and overall beat-to-beat variability of repolarization (BVR) in response to enhanced sympathetic activity are reproduced. Ionic mechanisms behind correlated increments in both phenomena are investigated and found to be related to downregulation of the inward and rapid delayed rectifier K+ currents and the L-type Ca2+ current. Concomitantly elevated levels of LF oscillations of APD and BVR in diseased ventricles are shown to lead to electrical instabilities and arrhythmogenic events. In Chapter 3, the time delay for manifestation of LF oscillations of APD, as a particular form of repolarization variability, is investigated in ventricular myocytes in response to sympathetic provocation. By using an experimentally-calibrated population of human ventricular AP models, as in Chapter 2, this oscillatory latency is demonstrated to be associated with the slow phosphorylation kinetics of the slow delayed rectifier K+ current IKs in response to -adrenergic stimulation. Prior stimulation of -adrenoceptors substantially reduces the time required for the development of LF oscillations. In addition, short time lapses are shown to be related to large APD oscillatory magnitudes, as measured in Chapter 2, particularly in cells susceptible to develop arrhythmogenic events in response to sympathetic stimulation. The experimental calibration of the population of models used in Chapter 2 and Chapter 3, despite ensuring that simulated population measurements lie within experimental limits, does not guarantee that each model in the constructed population represents the experimental measurements of an individual human ventricular cardiomyocyte. It is for that reason that in Chapter 4 a novel methodology is developed to construct computational populations of human ventricular cell models that more faithfully recapitulate individual available experimental evidences. The proposed methodology is based on the formulation of nonlinear state-space representations and the use of the Unscented Kalman Filter (UKF) to estimate parameters and state variables of an underlying stochastic AP model given any input voltage trace. Tests performed over synthetic and experimental voltage traces demonstrate that this methodology successfully renders a one-to-one match between input AP traces and sets of model parameters (ionic current conductances) and state variables (ionic gating variables and intracellular concentrations). The proposed methodology is shown to be robust for investigation of spatio-temporal variability in human ventricular repolarization. Chapter 5 improves the methodology developed in Chapter 4 to more accurately estimate parameters and state variables of stochastic human ventricular cell models from individual input voltage traces and to reduce the converge time so as to provide faster estimation. The improvements are based on the combined use of the UKF method of Chapter 4 together with Double Greedy Dimension Reduction (DGDR) method with automatic generation of biomarkers. Additionally, on top of estimating ionic current conductances at baseline conditions, the approach presented in this chapter also provides a set of -adrenergic-induced phosphorylation levels, thus contributing to the analysis of spatio-temporal repolarization patterns with and without autonomic modulation. In conclusion, this thesis presents novel methodologies for characterization of spatio-temporal variability of human ventricular repolarization, for dissection of its underlying mechanisms and for ascertainment of the relationship between elevated variability and increased risk for ventricular arrhythmias and sudden cardiac death. Sets of stochastic human computational cell models with representation of ventricular electrophysiology, mechanics and -adrenergic signaling are developed and used to analyze overall beat-to-beat and cell-to-cell repolarization variability as well as a particular type of variability in the form of LF oscillations. To faithfully reproduce experimentally measured variability patterns in a one-to-one manner, methodologies are proposed to construct populations of human ventricular AP models where the parameters and state variables of a model are estimated from a given input voltage trace. These personalized models open the door to more robust investigation of the causes and consequences of spatio-temporal variability of human ventricular repolarization.<br /

Food policies to prevent obesity and the main non-transmissible diseases in Spain: where there's a will there's a way

En España, un tercio de los menores y dos tercios de los adultos padecen exceso de peso, una condición que genera un sobrecoste médico directo de 2000 millones de euros. El entorno alimentario obesogénico causa obesidad al promover el consumo de bebidas azucaradas y de alimentos ultraprocesados. Por ello, proponemos cinco políticas prioritarias con el PODER de revertir la epidemia de obesidad y de enfermedades no transmisibles asociadas a ella, mediante la creación de entornos alimentarios saludables.El PODER de las políticas alimentarias: P (Publicidad): regulación de la publicidad de alimentos y bebidas no saludables dirigida a menores por todos los medios y prohibición de patrocinios de congresos o eventos deportivos y avales de asociaciones científicas o profesionales de la salud. O (Oferta): promoción de una oferta 100% saludable en máquinas expendedoras de centros educativos, sanitarios y deportivos.D (Demanda): implantación de un impuesto, al menos del 20%, a las bebidas azucaradas, acompañado de subvenciones o bajadas de impuestos a alimentos saludables y disponibilidad de agua potable a coste cero en todos los centros y espacios públicos. E (Etiquetado): aplicación efectiva del Nutri-Score mediante el uso de incentivos, regulación y mecanismos de contratación pública. R (Reformulación): reformular los acuerdos de reformulación con la industria con objetivos más ambiciosos y de obligado cumplimiento.Reflexión final: Las cinco intervenciones propuestas, aplicadas con éxito en otros países, contribuirán a concienciar a la población y tendrán un impacto positivo en la salud y en la economía, por una reducción de los costes sanitarios de la obesidad y un aumento de la productividad laboral. Estas medidas deberían formar parte de una gran transformación del sistema alimentario, con políticas agroalimentarias que fomenten una producción sostenible de alimentos saludablesEste estudio ha contado con financiación del Fondo de Inves-tigación Sanitaria del Instituto de Salud Carlos III (Proyecto ENPY120/18

Carbon dioxide (CO2) emissions and adherence to Mediterranean diet in an adult population: the Mediterranean diet index as a pollution level index

Background Research related to sustainable diets is is highly relevant to provide better understanding of the impact of dietary intake on the health and the environment. Aim To assess the association between the adherence to an energy-restricted Mediterranean diet and the amount of CO2 emitted in an older adult population. Design and population Using a cross-sectional design, the association between the adherence to an energy-reduced Mediterranean Diet (erMedDiet) score and dietary CO2 emissions in 6646 participants was assessed. Methods Food intake and adherence to the erMedDiet was assessed using validated food frequency questionnaire and 17-item Mediterranean questionnaire. Sociodemographic characteristics were documented. Environmental impact was calculated through greenhouse gas emissions estimations, specifically CO2 emissions of each participant diet per day, using a European database. Participants were distributed in quartiles according to their estimated CO2 emissions expressed in kg/day: Q1 (= 2.80 kg CO2). Results More men than women induced higher dietary levels of CO2 emissions. Participants reporting higher consumption of vegetables, fruits, legumes, nuts, whole cereals, preferring white meat, and having less consumption of red meat were mostly emitting less kg of CO2 through diet. Participants with higher adherence to the Mediterranean Diet showed lower odds for dietary CO2 emissions: Q2 (OR 0.87; 95%CI: 0.76-1.00), Q3 (OR 0.69; 95%CI: 0.69-0.79) and Q4 (OR 0.48; 95%CI: 0.42-0.55) vs Q1 (reference). Conclusions The Mediterranean diet can be environmentally protective since the higher the adherence to the Mediterranean diet, the lower total dietary CO2 emissions. Mediterranean Diet index may be used as a pollution level index

Associations Between the Modified Food Standard Agency Nutrient Profiling System Dietary Index and Cardiovascular Risk Factors in an Elderly Population

Background: Helping consumers to improve the nutritional quality of their diet is a key public health action to prevent cardiovascular diseases (CVDs). The modified version of the Food Standard Agency Nutrient Profiling System Dietary Index (FSAm-NPS DI) underpinning the Nutri-Score front-of-pack label has been used in public health strategies to address the deleterious consequences of poor diets. This study aimed to assess the association between the FSAm-NPS DI and some CVD risk factors including body mass index (BMI), waist circumference, plasma glucose levels, triglyceride levels, high-density lipoprotein (HDL) and low-density lipoprotein (LDL) cholesterol, and diastolic and systolic blood pressure. Materials and Methods: Dietary intake was assessed at baseline and after 1 year of follow-up using a 143-item validated semi-quantitative food-frequency questionnaire. Dietary indices based on FSAm-NPS applied at an individual level were computed to characterize the diet quality of 5,921 participants aged 55-75 years with overweight/obesity and metabolic syndrome from the PREDIMED-plus cohort. Associations between the FSAm-NPS DI and CVD risk factors were assessed using linear regression models. Results: Compared to participants with a higher nutritional quality of diet (measured by a lower FSAm-NPS DI at baseline or a decrease in FSAm-NPS DI after 1 year), those participants with a lower nutritional quality of diet (higher FSAm-NPS DI or an increase in score) showed a significant increase in the levels of plasma glucose, triglycerides, diastolic blood pressure, BMI, and waist circumference (beta coefficient [95% confidence interval]; P for trend) (1.67 [0.43, 2.90]; <0.001; 6.27 [2.46, 10.09]; <0.001; 0.56 [0.08, 1.05]; 0.001; 0.51 [0.41, 0.60]; <0.001; 1.19 [0.89, 1.50]; <0.001, respectively). No significant associations in relation to changes in HDL and LDL-cholesterol nor with systolic blood pressure were shown. Conclusion: This prospective cohort study suggests that the consumption of food items with a higher FSAm-NPS DI is associated with increased levels of several major risk factors for CVD including adiposity, fasting plasma glucose, triglycerides, and diastolic blood pressure. However, results must be cautiously interpreted because no significant prospective associations were identified for critical CVD risk factors, such as HDL and LDL-cholesterol, and systolic blood pressure

Associations Between the Modified Food Standard Agency Nutrient Profiling System Dietary Index and Cardiovascular Risk Factors in an Elderly Population

BackgroundHelping consumers to improve the nutritional quality of their diet is a key public health action to prevent cardiovascular diseases (CVDs). The modified version of the Food Standard Agency Nutrient Profiling System Dietary Index (FSAm-NPS DI) underpinning the Nutri-Score front-of-pack label has been used in public health strategies to address the deleterious consequences of poor diets. This study aimed to assess the association between the FSAm-NPS DI and some CVD risk factors including body mass index (BMI), waist circumference, plasma glucose levels, triglyceride levels, high-density lipoprotein (HDL) and low-density lipoprotein (LDL) cholesterol, and diastolic and systolic blood pressure.Materials and MethodsDietary intake was assessed at baseline and after 1 year of follow-up using a 143-item validated semi-quantitative food-frequency questionnaire. Dietary indices based on FSAm-NPS applied at an individual level were computed to characterize the diet quality of 5,921 participants aged 55–75 years with overweight/obesity and metabolic syndrome from the PREDIMED-plus cohort. Associations between the FSAm-NPS DI and CVD risk factors were assessed using linear regression models.ResultsCompared to participants with a higher nutritional quality of diet (measured by a lower FSAm-NPS DI at baseline or a decrease in FSAm-NPS DI after 1 year), those participants with a lower nutritional quality of diet (higher FSAm-NPS DI or an increase in score) showed a significant increase in the levels of plasma glucose, triglycerides, diastolic blood pressure, BMI, and waist circumference (β coefficient [95% confidence interval]; P for trend) (1.67 [0.43, 2.90]; &lt;0.001; 6.27 [2.46, 10.09]; &lt;0.001; 0.56 [0.08, 1.05]; 0.001; 0.51 [0.41, 0.60]; &lt;0.001; 1.19 [0.89, 1.50]; &lt;0.001, respectively). No significant associations in relation to changes in HDL and LDL-cholesterol nor with systolic blood pressure were shown.ConclusionThis prospective cohort study suggests that the consumption of food items with a higher FSAm-NPS DI is associated with increased levels of several major risk factors for CVD including adiposity, fasting plasma glucose, triglycerides, and diastolic blood pressure. However, results must be cautiously interpreted because no significant prospective associations were identified for critical CVD risk factors, such as HDL and LDL-cholesterol, and systolic blood pressure