Ab initio modeling of Raman and infrared spectra of calcite

Calcite is the most thermodynamically stable polymorphic phase of the CaCO3 crystal. It is widely used in modern optical instruments operating in the infrared and visible wavelengths of electromagnetic radiation. In particular, due to its anisotropic properties, calcite is used in polarization optics devices. Ab initio quantum mechanical modeling of the Raman and infrared spectra of calcite makes it possible to better understand the structure and nature of the chemical bonds of the compound, and find the optimal conditions for the effective use of unique properties of calcite in photonics tools. The calculations are performed within the framework of the density functional theory in the CRYSTAL program, using the “hybrid” B3LYP functional and the all-electronic bases of the STO-6G, PO-TZVP and BSD atomic orbitals of the Gaussian type. The obtained results for the elastic constants, Raman and infrared spectra of calcite agree satisfactorily with the available experimental data for the basic sets of POB-TZVP and BSD.The work was partially funded by the Ministry of Education and Science of Russia under Competitiveness Enhancement Program of Samara University for 2013-2020, project 3.5093.2017/8.9

Study of wear of the building-up zone of martensite-austenitic and secondary hardening steels of the Cr-Mn-Ti system

The work deals with wear of the building-up zone of martensite-austenitic and secondary hardening steels of the Cr-Mn-Ti system (partially alloyed with Mo, B, and V). Additional alloying of the studied steels with titanium in the amount of 2…5% supported avoiding cleavages along the building-up zone. It was determined that there is a 7…15 μm wide parent metal zone next to the weld line. The influence of temperature on the weld toughness of the building-up zone was assessed according to the criterion of Malkin and Tetelman. The microhardness of the surface layers of built-up layers and the range of its dispersion are close to the results of laboratory tests, where Тcₜ ∼ 823 K. This approves the formation of structure of metal of contact volumes with the collective effect of heating, plastic deformation and diffusion. It was experimentally approved that the change of microhardness in the sub-surface layers at the wear stage is justified simultaneously with the processes of mutual diffusion of friction pair materials, selective oxidation and thermodiffusion redistribution of the hardening phase under the influence of temperatures and deformations. The diffusion coefficient in the deformed sub-surface layer, which is up to some dozen micrometers thick, is one of the values providing the kinetics of growing of nuclear cracks and development of destruction cracks. The received results provide an opportunity to use martensite-austenitic and secondary hardening steels of the Cr-Mn-Ti system with built-up surface for the hot forming tools.Досліджується зношування зони наплавлення мартенситно-аустенітних і вторинно-твердіючих сталей системи Cr-Mn-Ti (частково легованих Mo, B, V). Додаткове легування досліджуваних сталей титаном у кількості 2…5% сприяло запобіганню сколам по зоні сплавлення. Встановлено, що поблизу лінії сплаву знаходиться зона основного металу шириною 7…15 мкм. Вплив температури на в’язкість руйнування зони наплавлення оцінювався за критерієм Малкіна та Тетельмана. Мікротвердість поверхневих наплавлених шарів та діапазон її розкиду близькі результатам лабораторних випробувань при Тcₜ ∼ 823 К. Це свідчить про формування структури металу контактних об’ємів сукупною дією нагріву, пластичної деформації, дифузії. Експериментально підтверджено, що зміна мікротвердості в приповерхневих шарах на стадії зносу зумовлено паралельно процесами взаємної дифузії матеріалів пар тертя, виборчого окислення і термодифузійного перерозподілу зміцнюючої фази під дією температур і деформацій. Коефіцієнт дифузії в деформованому приповерхневому шарі товщиною до кількох десятків мікрометрів є однією з величин, що зумовлюють кінетику зростання зародкових тріщин та розвитку тріщин руйнування. Отримані результати дають можливість використовувати мартенситно-аустенітні та вторинно-твердіючі сталі системи Cr-Mn-Ti з наплавленою поверхнею для інструменту гарячого деформування

Innovation in diagnostics and treatment of epilepsy

The aim of the review is try to systematize the innovative achievements of modern epileptology and indicate the levels of diagnosis and treatment of epilepsy that are not sufficiently developed, from our point of view. Applied to epileptology, the innovation process is realized at all levels. In principle, you can divide the entire process into a diagnostic and treatment level. Promising in the diagnosis of epilepsy should be considered the analysis of age characteristics, new methods of EEG analysis and evoked potentials, innovative methods of functional neuroimaging, genetic testing. New anticonvulsants with the original mechanism of action allow to overcome pharmaco-resistance of epilepsy in a number of observations. In rare cases it is necessary to use minimally invasive surgical methods of treatment.</p

МУЛЬТИЦЕНТРОВЫЙ АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ХИРУРГИЧЕСКОГО ЛЕЧЕНИЯ ПАЦИЕНТОВ С СИМПТОМАТИЧНЫМ ТАНДЕМ-СТЕНОЗОМ ШЕЙНОГО И ПОЯСНИЧНОГО ОТДЕЛОВ ПОЗВОНОЧНИКА НА ОСНОВЕ ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОГО КЛИНИКО-ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО АЛГОРИТМА

Purpose of the study — to perform a multicenter analysis of the surgical treatment effectiveness for patients with symptomatic tandem stenosis of cervical and lumbar spine based on a differentiated clinical-instrumental algorithm.Material and methods. The study included 97 patients with symptomatic tandem stenosis of cervical and lumbar spine who were divided into two groups. The main group (perspective study) included 46 patients who underwent staged decompression and stabilizing manipulations according to the surgical treatment tactics developed by authors based on differentiated clinical-instrumental algorithm. Patients were operated in three neurosurgical departments of clinics in Irkutsk, Vladivostok and Novosibirsk (Russian Federation). Control group included 51 patients enrolled retrospectively. Depending on prevailing clinical signs the first decompressive and stabilizing surgical procedure were performed on cervical spine (29 cases) or on lumbar spine (21 cases). The authors made a comparative analysis of clinical and instrumental data prior to procedure and 24 months postoperatively. Median follow up in group I was 26 months (24; 30), in group II — 40 (34; 50).The authors used the following scales to assess the outcomes: VAS scale for pain severity; Neck Disability Index (NDI) and Oswestry Disability Index (ODI) for life quality; Macnab scale for patients’ subjective satisfaction with treatment outcomes; Nurick scale for objective dynamics of neurological status; Bridwell scale for spondylolistesis rate of operated level; Pfirmann scale for rate of degenerative changes in adjacent intervertebral disc.Results. Application of the surgical tactics suggested by authors for treatment of patients with symptomatic tandem stenosis of the cervical and lumbar spine allowed to start active rehabilitation at an earlier stage in prospective group of patients which fairly positively influenced late clinical and functional outcomes. Postoperative complications rate in cervical and lumbar spine in group I amounted to 15% and in group II — to 68% (p = 0.0014).Conclusion. A differentiated and individual application of standard surgical techniques for staged procedure allowed to perform efficient decompression depending on location of pathomorphological substrate and to stabilize operated segments with lower incidence of pseudarthrosis and epidural fibrosis.Цель исследования — мультицентровый анализ эффективности хирургической тактики лечения пациентов с симптоматичным тандем-стенозом шейного и поясничного отделов позвоночника на основе дифференцированного клинико-инструментального алгоритма.Материал и методы. В исследование вошли 97 пациентов с симптоматичным тандем-стенозом шейного и поясничного отделов позвоночника, которые были разделены на две группы. В I группу (проспективное исследование) включены 46 пациентов, которым выполнялись этапные декомпрессивно-стабилизирующие вмешательства по разработанной авторами хирургической тактике лечения, основанной на дифференцированном клинико-инструментальном алгоритме. Группу II (ретроспективное исследование) составили пациенты (n = 51), которым в зависимости от клинической картины первичное оперативное декомпрессивно-стабилизирующее вмешательство выполнялось на шейном (n = 29) или поясничном (n = 21) отделе позвоночника. Проводили сравнительный анализ клинико-инструментальных данных в дооперационном периоде и через 24 мес. после операции. Медиана наблюдения в группе I составила 26 (24; 30) мес., в группе II — 40 (34; 50) мес.Выраженность болевого синдрома оценивали по ВАШ; качество жизни пациентов — по шкалам Neck Disability Index (NDI) и Oswestry Disability Index (ODI); субъективную удовлетворенность результатами оперативного лечения — по шкале Macnab, объективную динамику неврологического исхода — по шкале Nurick; степень спондилодеза оперированного уровня — по шкале Bridwell; степень дегенеративных изменений смежного межпозвонкового диска — по шкале Pfirmann.Результаты. Предложенная авторами хирургическая тактика лечения пациентов с симптоматичным тандем-стенозом шейного и поясничного отделов позвоночника позволила провести активные реабилитационные мероприятия в более ранний срок в проспективной группе I, что положительно отразилось на отдаленном клиническом и функциональном исходах. Количество послеоперационных осложнений в группе I составило 15%, в группе II — 68% (p = 0,0014).Заключение. Дифференцированное и персонифицированное применение стандартных хирургических технологий выполнения этапных хирургических вмешательств позволило осуществить эффективную декомпрессию в зависимости от локализации патоморфологического субстрата и стабилизацию оперированных сегментов с меньшим количеством случаев формирования псевдоартроза и перидурального фиброза

ПЛАГИАТ И АКАДЕМИЧЕСКАЯ ДОБРОСОВЕСТНОСТЬ В НАУКЕ

The review presents an analysis of contemporary literary data on the problem of plagiarism and violations of the standard codes of scholarly conduct and ethical principles, as well as methods to combat them. Academic integrity includes a set of spiritual values such as honesty, justice, trust, respect, and responsibility, as well as ideal samples which all the participants of the scientific and educational processes should follow. Violations of the principles of academic integrity are a number of incorrect actions performed by any participant of scientific or educational process. Plagiarism is an element of misconduct in academic sphere. The category of scientific plagiarism includes obvious and unobvious scientific plagiarism. The specific aspects of the problem are self-plagiarism and mosaic plagiarism. The developed anti-violation strategies and recommendations should provide guidelines and instructions for improving the level of academic knowledge of all the participants of scientific and educational processes. A modern and effective method for combating plagiarism is online text detection for originality, although this technique is not free from shortcomings. The fight against academic misconduct should be carried out on the national level: including but not limited with gaining new knowledge, training skills, and formation of professional and general cultural values at all the levels of scientific and educational processes. Further development of universal training modules which provide information on the goals of academic integrity, the most frequent reasons that lead to its violation, types of violations, how to deal with them, and possible consequences is requested. Such reference data should be widely available; introduction of new knowledge and control on implementation of its key provisions should be an integral part of modern Russian academic education.Обзор представляет собой анализ современных литературных данных, посвященных проблеме плагиата и нарушений принципов академической добросовестности в науке, а также методам борьбы с ними. Академическая добросовестность включает в себя совокупность духовных ценностей, таких как честность, справедливость, доверие, уважение и ответственность, а также идеалов, которые должны соблюдаться всеми участниками научно-образовательного процесса. Нарушения принципов академической добросовестности представляют собой ряд некорректных действий со стороны любого участника научно-образовательного процесса. Плагиат является элементом неправомерного поведения в научной сфере. Сам термин «научный плагиат» объединяет категории очевидного и неочевидного научного плагиата. Особое место в науке занимает проблема самоплагиата и мозаичного плагиата. Разработанные стратегии и рекомендации по борьбе с нарушениями принципов академической добросовеcтности должны содержать стратегии и рекомендации по повышению степени академической образованности всех участников научно-образовательного процесса. Современным и эффективным методом борьбы с плагиатом является онлайн-проверка текста рукописи на оригинальность, хотя и он не лишен недостатков. Борьба с академической нечестностью должна носить государственный масштаб, не просто с усвоением знаний и умений, а с формированием профессиональных и общекультурных ценностей на всех уровнях научно-образовательного процесса. Необходима дальнейшая разработка универсальных обучающих модулей, в которых каждому начинающему ученому будут разъяснены цели академической добросовестности, наиболее частые причины, подталкивающие к ее нарушению, их виды, как с ними бороться и возможные последствия. Такие информационные материалы должны быть легкодоступными, а ознакомление и контроль за ними являться неотъемлемой частью современного российского академического образования

Фасеточная фиксация в комбинации с межтеловым спондилодезом: сравнительный анализ и клинический опыт нового способа хирургического лечения пациентов с дегенеративными заболеваниями поясничного отдела позвоночника

Background: For the treatment of patients with degenerative diseases of the lumbar spine the technique of pedicle fixation is widespread, when after open decompression channel structure locking screws are introduced into the vertebral body through the back vertebra legs. We first used a fundamentally new way of fixing the rear using the facet-boards Cage «Facet Wedge», when posterior fixation is done by closing the facet joints with minimally invasive, percutaneous method. We have not found data on the clinical efficacy of facet fixation in scientific literature.Aims: To compare the clinical efficacy of facet fixation combined with interbody fusion in the treatment of patients with degenerative lumbar spine disease.Materials and methods: The study included 145 patients who were divided into 2 groups. The study group with long-term observation included patients (n=100) who underwent a new method for lumbar fixation; the method comprises unilateral or bilateral implantation of titanium Cage «facet Wedge» in the joint space facet joint in combination with the anterior, lateral, and transforaminal interbody fusion. Clinical comparison group (n=45) included retrospectively recruited patients who were performed titanium pedicle screw installation after open decompression and interbody fusion posterior lumbar fixation. Dynamic observation and comprehensive evaluation of the treatment clinical results was carried out for 18 months after surgery.Results: Cage facet installation technology is quite simple, universal for the stabilization of the rear of the complex after interbody fusion from the front, side, and rear access; and does not require the intraoperative application of expensive high-tech equipment. Comparative analysis of the main group showed significantly better results in terms of the duration of the operation [CG 125 (90; 140) min, the CCG 205 (160; 220) min; p=0.01], the volume of blood loss [CG 80 (70; 120) ml, CCG 350 (300; 550) ml; p=0.008], activation time [CG 2 (1; 2) days, 4 CCG (3; 5) days; p=0.02], length of hospitalization [CG 9 (10; 11) days, the CCG 13 (12; 15) days; p=0.03], the level of pain on a visual analog scale [CG 3 (2; 4) mm, CCG 15 (12; 18) mm; p=0.001], quality of life (by index Oswestry) [CG 8 (6; 8) points, the CCG 23 (20; 28) points, p=0.003], and labor rehabilitation [CG 3 (2; 6) months, CCG 9 (6; 12) months; p=0.0001]. The number of postoperative complications in group 1 was 13%, in the 2nd ― 31,1% (p=0,0012). The new method involves fixing the back with considerably less surgical trauma of paravertebral soft tissue that results in early activation of patients, reduction of stay in hospital period, and better functional recovery of patients.Conclusions: The application of facet fixation combined with interbody fusion in the treatment of patients with degenerative diseases of the lumbar spine allows achieving the best clinical outcomes and fewer postoperative complications during the short and long-term follow-up if compared with the traditional method of transpedicular stabilization. The combination of low-impact and reliability facet fixation techniques for posterior stabilization of the operated segment creates favorable conditions for the restoration of a functional condition of patients, full social and physical rehabilitation.Обоснование. В лечении пациентов с дегенеративными заболеваниями поясничного отдела позвоночника широкое распространение получила методика транспедикулярной фиксации, когда после открытой декомпрессии канала винты фиксирующей конструкции вводятся в тело позвонка сзади через ножки позвонка. Нами впервые применен принципиально новый способ задней фиксации с использованием фасеточного плат-кейджа Facet Wedge, когда хирургическая коррекция производится посредством замыкания фасеточных суставов минимально инвазивным чрескожным способом. Данные о клинической эффективности фасеточной фиксации в научной литературе отсутствуют.Цель исследования: провести сравнительный анализ клинической эффективности фасеточной фиксации в комбинации с межтеловым спондилодезом при лечении пациентов с дегенеративными заболеваниями поясничного отдела позвоночника.Методы. В исследование включено 145 пациентов, которые разделены на 2 группы. Основную группу проспективного наблюдения составили пациенты (n=100), которым выполнен новый метод поясничной фиксации, заключающийся в односторонней или двусторонней имплантации титанового кейджа Facet Wedge в суставную щель фасеточного сустава в комбинации с передним, боковым и трансфораминальным межтеловым спондилодезом. Группу клинического сравнения (n=45) составили ретроспективно набранные пациенты, которым после открытой декомпрессии и межтелового спондилодеза выполнена задняя поясничная фиксация путем транспедикулярной установки титановых винтов. Динамическое наблюдение и комплексную клиническую оценку результатов лечения проводили в течение 18 мес после операции.Результаты. Технология установки фасеточного кейджа достаточно проста, является универсальной для стабилизации заднего опорного комплекса после межтелового спондилодеза из переднего, бокового и заднего доступов, не требует интраоперационного применения дорогостоящего высокотехнологичного оборудования. При сравнительном анализе в основной группе выявлены значимо лучшие результаты по продолжительности операции [основная группа, ОГ, 125 (90; 140) мин, группа клинического сравнения, ГКС, 205 (160; 220) мин; р=0,01], объему кровопотери [ОГ 80 (70; 120) мл, ГКС 350 (300; 550) мл; р=0,008], времени активизации [ОГ 2 (1; 2) дн., ГКС 4 (3; 5) дн.; р=0,02], срокам госпитализации [ОГ 9 (10; 11) дн., ГКС 13 (12; 15) дн.; р=0,03], уровню болевого синдрома по визуальной аналоговой шкале [ОГ 3 (2; 4) мм, ГКС 15 (12; 18) мм; р=0,001], качеству жизни (по индексу Освестри) [ОГ 8 (6; 8) баллов, ГКС 23 (20; 28) баллов; р=0,003] и трудовой реабилитации [ОГ 3 (2; 6) мес, ГКС 9 (6; 12) мес; р=0,0001]. Количество послеоперационных осложнений в группе I составило 13%, в группе II ― 31,1% (p=0,0012). Новая методика задней фиксации сопряжена со значительно меньшей операционной травмой паравертебральных мягких тканей, что позволяет проводить раннюю активизацию пациентов, ведет к сокращению сроков пребывания в стационаре и лучшему функциональному восстановлению пациентов.Заключение. При лечении пациентов с дегенеративными заболеваниями поясничного отдела позвоночника использование фасеточной фиксации в комбинации с межтеловым спондилодезом позволяет достичь лучших клинических исходов, снизить число послеоперационных осложнений в ближайшем и отдаленном периодах наблюдения в сравнении с традиционной методикой транспедикулярной стабилизации. Сочетание малой травматичности и надежности методики фасеточной фиксации для задней стабилизации оперированного сегмента создает благоприятные условия для восстановления функционального состояния пациентов, полноценной социальной и физической реабилитации

АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРИМЕНЕНИЯ ТОТАЛЬНОЙ АРТРОПЛАСТИКИ МЕЖПОЗВОНКОВОГО ДИСКА ПОЯСНИЧНО-КРЕСТЦОВОГО ОТДЕЛА ПОЗВОНОЧНИКА ПРОТЕЗОМ M6-L: МУЛЬТИЦЕНТРОВОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Background: Pain in the lower back is an urgent health issue in industrialized countries. The dominant cause of pain in the lumbosacral spine is the degeneration of the inter vertebral discs (I VD). The total prosthetics I VD is a modern method of surgical treatment of I VD degenerative diseases, an alternative method of rigid stabilization.Aim: To analyze the results of surgical inter vention (I VD prosthesis M6-L implantation) in patients with I VD degeneration of lumbar spine at the 6, 12, 24, and 36 months after the surger y.Materials and methods: The study included 156 patients (92 men, 64 women) aged 23 to 45 years who under went a single-level discectomy with implantation of an artificial IVD prosthesis M6-L  at the bases of three neurosurgical centers. For dynamic assessment, clinical parameters (pain intensity from the visual analogue pain scale (VAS), quality of life according to the Oswestry index, subjective satisfaction with the result of surgical treatment on the Macnab scale) and instrumental data (amplitude of movements in the operated spinal-motor segment, degree of heterotopic ossification according to McAfeeSuchomel classification) were applied at 6, 12, 24, and 36 months after surger y.Results: The mean value of the quality of life for the Oswestr y index before surger y was 40.2±6.9%, after ― 12.3±6.1% (t-test, p0.001). The mean value of the level of pain according to VAS before surger y was 6.9±1.6 cm; after surger y ― 1.3±1.2 cm (t-test, p0.001). The average range of motion in the operated segment at baseline was 36.8±2.6°, within 36 months after the operation increased up to 41.2±2.9°. During the entire period of obser vation the initial (13.4%) or moderate (10.2%) signs of heterotopic ossification were revealed. Conclusions: The use of prosthetic I VD M6-L can significantly reduce the level of pain, improve the life quality, and maintain the physiological range of motion in the operated spinal motion segment with a low level of adverse outcomes.Обоснование. Боль в нижней части спины представляет собой актуальную проблему для здравоохранения индустриально развитых стран. Доминирующей причиной развития  болевого синдрома в пояснично-крестцовом отделе позвоночника является дегенерация межпозвонковых дисков (МПД).  Тотальное протезирование МПД  ―  современный способ хирургического лечения дегенеративных заболеваний МПД, альтернативный методике ригидной стабилизации.Цель исследования ― провести анализ результатов применения протеза МПД М6-L  у пациентов с дегенеративным заболеванием МПД пояснично-крестцового отдела позвоночника, спустя 6, 12, 24 и 36 мес после выполнения оперативного вмешательства.Методы. В исследование включены 156 пациентов (92 мужчины, 64 женщины) в возрасте от 23 до 45 лет, которым была выполнена одноуровневая дискэктомия с имплантацией искусственного протеза МПД М6-L  на базах трех нейрохирургических центров. Для динамической оценки в сроки 6, 12, 24 и 36 мес, рекомендованные после выполнения операции, использовали клинические параметры (интенсивность выраженности боли по визуально-аналоговой шкале боли, ВАШ; качество жизни по индексу Освестри; субъективная удовлетворенность результатом оперативного лечения по шкале Macnab) и инструментальные данные (амплитуда движений в оперированном позвоночно-двигательном сегменте, степень гетеротопической оссификации по классификации McAfee-Suchomel).Результаты. Среднее значение качества жизни по индексу Освестри до операции составило 40,2±6,9%, после ― 12,3±6,1%  (t-тест, p0,001). Среднее значение уровня болевого синдрома по ВАШ до операции соответствовало 6,9±1,6 см, после операции ― 1,3±1,2 см (p0,001). А мплитуда движений в оперированном сегменте в начале исследования в среднем составляла 36,8±2,6°, в течение 36 мес после операции увеличилась до 41,2±2,9°. В течение всего периода наблюдения выявлены начальные (13,4%)  или умеренные (10,2%)  признаки гетеротопической оссификации.Заключение. Использование протеза МПД М6-L  позволяет значительно уменьшить уровень болевого синдрома, улучшить качество жизни и сохранить физиологический объем движений в оперированном позвоночно-двигательном сегменте при низком уровне развития неблагоприятных исходов