Raman Scattering and Anomalous Current Algebra: Observation of Chiral Bound State in Mott Insulators

Recent experiments on inelastic light scattering in a number of insulating cuprates [1] revealed a new excitation appearing in the case of crossed polarizations just below the optical absorption threshold. This observation suggests that there exists a local exciton-like state with an odd parity with respect to a spatial reflection. We present the theory of high energy large shift Raman scattering in Mott insulators and interpret the experiment [1] as an evidence of a chiral bound state of a hole and a doubly occupied site with a topological magnetic excitation. A formation of these composites is a crucial feature of various topological mechanisms of superconductivity. We show that inelastic light scattering provides an instrument for direct measurements of a local chirality and anomalous terms in the electronic current algebra.Comment: 18 pages, TeX, C Version 3.

ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ МАТЕРИ И ПЛОДА

Text abstract Mother’s and fetus’s health are very important in present time. With timely diagnosis perinatal pathology, birth injuries, antenatal stillbirths and newborn perinatal death can be prevented. At the moment in the world there are no complexes which enable monitoring of the fetus without any risk to his health. So the main aim of this work is development of hardware and software system to assess the functional status of the mother and fetus by the analysis of the signals recorded from the abdominal electrodes.Objectives:1) to formulate the requirements to noninvasive monitoring system and functional state assessment of mother and fetus.2) to develop algorithms and software for monitoring system and functional state assessment of mother and fetus.3) to determine fetus functional state at 32–33 week in women with uncomplicated pregnancies and in women with placental insufficiency in the compensation stage and subcompensation.The system concept is based on fetal heart rate recognition and analysis. Fetal heart rate has been extracted from the mixed signals received from abdominal electrodes. This technique is passive for a body so there is no research time limit. Device for simultaneous registration of fetal and maternal electrocardiogram is high sensitive bioamplifier with low level of intrinsic noises, high input resistance and suppression of inphase noises more than 80 DB. Digital processing of a signal is carried out by microcontroller of the registration module and personal computer. Preprocessing is carried out in microcontroller by receiving signals from the analog-to-digital converter on the increased sampling rate, digital filtering, decimation.With the help of the developed complex two-stage study was conducted. At first stage the fetal cardiointervalogram (i.e. fetus heartbeat period and the distribution pattern of these intervals in time) was studied. Second stage was carried out to search additional criteria of fetal functional state assessment with placental insufficiency in the pregnant with hyperandrogenism in the third trimester.As result, it was defined, that parameters of heart rate structure at 32–35 weeks of gestation allows to assess the risk of functional disorders and development of fetus hypoxia with sensitivity Se = 80% and specificity Sp = 73%.В настоящее время важной задачей является охрана здоровья матери и ребенка. Перинатальные патологии, в частности родовые травмы, антенатальную мертворождаемость и перинатальную смерть доношенных новорожденных, можно было бы предупредить при своевременном выявлении патологий в течение беременности с помощью современной диагностической аппаратуры.На данный момент в мировой практике не существует комплексов, позволяющих следить за состоянием плода без риска для его здоровья. Таким образом, основная цель данной работы – разработать программно-аппаратный комплекс для оценки функционального состояния матери и плода по результатам анализа сигналов, регистрируемых с абдоминальных электродов.Задачи исследования:1) cформулировать требования к системе неинвазивного мониторинга и оценки функционального состояния матери и плода;2) разработать алгоритмы и создать программные средства для системы мониторинга и оценки функционального состояния матери и плода;3) определить функциональное состояние плода на 32–33-й нед у женщин с неосложненной беременностью и у женщин с фетоплацентарной недостаточностью в стадии компенсации и субкомпенсации.Концепция системы основывается на распознавании и анализе сердечного ритма плода, выделенного из смеси сигналов, полученных с абдоминальных электродов при исследовании электрокардиограммы матери. Методика пассивна для организма, поэтому время исследования неограниченно.Устройство для одновременной регистрации фетальной и материнской электрокардиограмм представляет собой высокочувствительный биоусилитель с малым уровнем собственных шумов, высоким входным сопротивлением и подавлением синфазных помех более 80 Дб. Цифровая обработка сигнала распределена между микроконтроллером модуля регистрации и персональным компьютером. Первичная обработка осуществляется в микроконтроллере и заключается в получении сигнала от аналого-цифрового преобразователя на повышенной частоте дискретизации, цифровой фильтрации, децимации и упаковке сигнала.При помощи разработанного комплекса было проведено двухэтапное исследование. На первом этапе оценивались ритмические характеристики кардиоинтервалограммы плода, т.е. временные промежутки сокращения сердца плода и характер распределения этих интервалов во времени. Второй этап исследований проводился с целью поиска дополнительных критериев оценки функционального состояния плода при фетоплацентарной недостаточности у беременных с гиперандрогенией в третьем триместре.В результате работы было определено, что параметры структуры сердечного ритма (Мо, dX, AMo, ИН, ЧСС) на сроке беременности 32–35 нед позволяют оценить степень риска возникновения функциональных нарушений и развития гипоксии плода с чувствительностью Se = 80% и специфичностью Sp = 73%

ИНФОРМАЦИОННАЯ СРЕДА ДЛЯ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ВЫЧИСЛЕНИЙ

This work represented one of the possible approaches to providing the required computational resources for solving the complex data processing tasks in biomedicine. The proposed solution is based on four tightly interacted key components of modern high performance computational systems: high perfor­mance computational cluster, data processing center, specialized data store and protected telecommunication channels. The examples of tasks, which have been solved in the developed information environment, are given.В работе представлен один из возможных подходов к обеспечению экспериментальных и клинических медико-биологических исследований необходимыми вычислительными ресурсами для решения сложных задач обработки биомедицинских данных. Предложенное решение основано на тесном взаимодействии четырех ключевых компонентов современных высокопроизводительных вычислительных комплексов: высокопроизводительного суперкомпьютерного кластера, центра обработки данных, специализированного хранилища данных и защищенных телекоммуникационных каналов. Приведены примеры работ, выполненных с использованием разработанной информационной среды

ОПТИЧЕСКИЙ СПЕКТР ОТРАЖЕНИЯ КОЖИ ПРИ ВИТИЛИГО

Vitiligo is a disease with unknown etiology, which is characterized by skin depigmentation areas due to melanocyte death. Lack of clear understanding of pathogenic disease processes justifies the difficulty of choosing efficient treatment methods. Repigmentation is slow and not always complete. One of the key indicators in practical dermatology is objective assessment of skin cover condition for further diagnostics, definition of therapy and dynamics of the disease.The purpose of this study is to assess skin reflection spectrum in depigmentation areas, marginal layer and visible healthy skin before and after treatment of patients with vitiligo.21 patients having vitiligo were under observation; the patients were treated in the hospital of skin and venereal diseases of the Siberian State Medical University. The authors applied noninvasive method of spectrophotometry for the first time in order to study skin reflection spectrum of patients with vitiligo. Noninvasive medical spectrophotometry is based on dependence factor of integral optical properties of biological tissues and fluids in the conditions of homeostasis and in case of pathology. In order to assess the efficiency of skin disease treatment the patients were exposed to skin spectrophotometry before the beginning of the treatment and after the treatment itself with further measurements of the reflection spectrum integral criteria. The measurements were made in depigmentation area, on the boundary with healthy skin and in remote from depigmentation area of healthy skin.Obtained results indicate the difference of skin reflection spectra in the areas under investigation. Moreover, positive dynamics of the treatment associated with the decrease in the value of reflection spectrum integral criteria in the diseased area. There were no statistically important differences of the integral criteria, calculated based on measurement results of reflection spectra on the boundary of depigmentation area before and after treatment. Most likely this is related to active processes of repigmentation in the skin in the course of the treatment.For detailed study of identified phenomena there is a need for thorough study and expansion of the list of dermatologic diseases.Витилиго является заболеванием с неизвестной этиологией, характеризующимся очагами депигментации кожи в связи с гибелью меланоцитов. Отсутствие четких представлений о патогенетических механизмах заболевания объясняет затруднения в подборе эффективных методов лечения. Репигментация протекает медленно и не всегда бывает полной. Одним из важных показателей в практической дерматологии является объективная оценка состояния кожных покровов для диагностики, определение эффективности проводимой терапии и динамики заболевания.Целью настоящего исследования была оценка спектра отражения кожи в очагах депигментации, краевой зоне и видимо здоровой кожи до и после лечения у пациентов с витилиго.Под наблюдением находился 21 пациент с витилиго, получавший лечение по данному заболеванию в клинике кожных и венерических болезней Сибирского государственного медицинского университета (г. Томск). Авторами впервые был применен неинвазивный метод спектрофотометрии с целью изучения спектра отражения кожи у больных витилиго. Неинвазивная медицинская спектрофотометрия основывается на факте зависимости интегральных оптических свойств биологических тканей и жидкостей в условиях гомеостаза и при патологии. Для оценки эффективности лечения кожного процесса пациентам перед началом курса терапии и после окончания лечения проводилась спектрофотомерия кожи с последующим вычислением интегрального критерия спектра отражения. Измерения проводили в очаге депигментации, на границе со здоровой кожей и в отдаленном от очага депигментации здоровом участке кожи.Полученные результаты свидетельствуют о различии спектров отражения кожи в исследуемых зонах. Кроме того, положительная динамика лечения ассоциировалась с уменьшением значения интегрального критерия спектра отражения в очаге поражения. Статистически значимые различия интегрального критерия, рассчитанного по результатам измерения спектров отражения на границе очага депигментации до и после лечения, а также на границе витилигинозного очага и здоровой кожи после лечения отсутствовали. Вероятно, это связано с активно протекающими процессами репигментации в коже на фоне проводимого лечения.Для детального изучения обнаруженных закономерностей необходимо проведение развернутого исследования и расширения перечня дерматологических заболеваний

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ФУНКЦИЙ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ У ПОСЛЕОПЕРАЦИОННЫХ ПАЦИЕНТОВ С ПОМОЩЬЮ ТЕХНОЛОГИИ БИОУПРАВЛЕНИЯ, ОРГАНИЗОВАННОГО ПО КОНЦЕНТРАЦИИ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА В ВЫДЫХАЕМОМ ВОЗДУХЕ И ЧАСТОТЕ ДЫХАНИЯ

The methodical, technical and software realization of the biofeedback of expiration parameters are described. The biofeedback training method based on the breath frequency and CO2  concentration regulation is proposed. Preliminary study was conducted in the group of patients after abdominal surgical. It has been shown that the patients master their skills of CO2  concentration self-regulation. Using biofeedback for the postsurgical rehabilitation facilitates the rapid recovery of the expiration parameters.В статье рассматриваются методические, технические и программные аспекты адаптивного биоуправления, организованного по параметрам внешнего дыхания. Предложена методика БОС-тренинга, основанная на регуляции частоты дыхания и содержания углекислого газа в выдыхаемом воздухе. Проведены предварительные исследования в группе пациентов после абдоминальной хирургической операции. Показано, что пациенты осваивают навыки произвольной регуляции содержания углекислого газа в выдыхаемом воздухе. Был сделал вывод о том, что применение БОС-тренинга в послеоперационном периоде способствует быстрому восстановлению параметров внешнего дыхания

REFLECTION SPECTRA OF SKIN IN VITILIGO

Vitiligo is a disease with unknown etiology, which is characterized by skin depigmentation areas due to melanocyte death. Lack of clear understanding of pathogenic disease processes justifies the difficulty of choosing efficient treatment methods. Repigmentation is slow and not always complete. One of the key indicators in practical dermatology is objective assessment of skin cover condition for further diagnostics, definition of therapy and dynamics of the disease.The purpose of this study is to assess skin reflection spectrum in depigmentation areas, marginal layer and visible healthy skin before and after treatment of patients with vitiligo.21 patients having vitiligo were under observation; the patients were treated in the hospital of skin and venereal diseases of the Siberian State Medical University. The authors applied noninvasive method of spectrophotometry for the first time in order to study skin reflection spectrum of patients with vitiligo. Noninvasive medical spectrophotometry is based on dependence factor of integral optical properties of biological tissues and fluids in the conditions of homeostasis and in case of pathology. In order to assess the efficiency of skin disease treatment the patients were exposed to skin spectrophotometry before the beginning of the treatment and after the treatment itself with further measurements of the reflection spectrum integral criteria. The measurements were made in depigmentation area, on the boundary with healthy skin and in remote from depigmentation area of healthy skin.Obtained results indicate the difference of skin reflection spectra in the areas under investigation. Moreover, positive dynamics of the treatment associated with the decrease in the value of reflection spectrum integral criteria in the diseased area. There were no statistically important differences of the integral criteria, calculated based on measurement results of reflection spectra on the boundary of depigmentation area before and after treatment. Most likely this is related to active processes of repigmentation in the skin in the course of the treatment.For detailed study of identified phenomena there is a need for thorough study and expansion of the list of dermatologic diseases