Cycloidal CT with CNN-based sinogram completion and in-scan generation of training data

In x-ray computed tomography (CT), the achievable image resolution is typically limited by several pre-fixed characteristics of the x-ray source and detector. Structuring the x-ray beam using a mask with alternating opaque and transmitting septa can overcome this limit. However, the use of a mask imposes an undersampling problem: to obtain complete datasets, significant lateral sample stepping is needed in addition to the sample rotation, resulting in high x-ray doses and long acquisition times. Cycloidal CT, an alternative scanning scheme by which the sample is rotated and translated simultaneously, can provide high aperture-driven resolution without sample stepping, resulting in a lower radiation dose and faster scans. However, cycloidal sinograms are incomplete and must be restored before tomographic images can be computed. In this work, we demonstrate that high-quality images can be reconstructed by applying the recently proposed Mixed Scale Dense (MS-D) convolutional neural network (CNN) to this task. We also propose a novel training approach by which training data are acquired as part of each scan, thus removing the need for large sets of pre-existing reference data, the acquisition of which is often not practicable or possible. We present results for both simulated datasets and real-world data, showing that the combination of cycloidal CT and machine learning-based data recovery can lead to accurate high-resolution images at a limited dose.Algorithms and the Foundations of Software technolog

Metal enrichment processes

There are many processes that can transport gas from the galaxies to their environment and enrich the environment in this way with metals. These metal enrichment processes have a large influence on the evolution of both the galaxies and their environment. Various processes can contribute to the gas transfer: ram-pressure stripping, galactic winds, AGN outflows, galaxy-galaxy interactions and others. We review their observational evidence, corresponding simulations, their efficiencies, and their time scales as far as they are known to date. It seems that all processes can contribute to the enrichment. There is not a single process that always dominates the enrichment, because the efficiencies of the processes vary strongly with galaxy and environmental properties.Comment: 18 pages, 8 figures, accepted for publication in Space Science Reviews, special issue "Clusters of galaxies: beyond the thermal view", Editor J.S. Kaastra, Chapter 17; work done by an international team at the International Space Science Institute (ISSI), Bern, organised by J.S. Kaastra, A.M. Bykov, S. Schindler & J.A.M. Bleeke

Bioengineered airway epithelial grafts with mucociliary function based on collagen IV- and laminin-containing extracellular matrix scaffolds

Current methods to replace damaged upper airway epithelium with exogenous cells are limited. Existing strategies use grafts that lack mucociliary function, leading to infection and the retention of secretions and keratin debris. Strategies that regenerate airway epithelium with mucociliary function are clearly desirable and would enable new treatments for complex airway disease. Here, we investigated the influence of the extracellular matrix (ECM) on airway epithelial cell adherence, proliferation and mucociliary function in the context of bioengineered mucosal grafts. In vitro, primary human bronchial epithelial cells (HBECs) adhered most readily to collagen IV. Biological, biomimetic and synthetic scaffolds were compared in terms of their ECM protein content and airway epithelial cell adherence. Collagen IV and laminin were preserved on the surface of decellularised dermis and epithelial cell attachment to decellularised dermis was greater than to the biomimetic or synthetic alternatives tested. Blocking epithelial integrin α2 led to decreased adherence to collagen IV and to decellularised dermis scaffolds. At air–liquid interface (ALI), bronchial epithelial cells cultured on decellularised dermis scaffolds formed a differentiated respiratory epithelium with mucociliary function. Using in vivo chick chorioallantoic membrane (CAM), rabbit airway and immunocompromised mouse models, we showed short-term preservation of the cell layer following transplantation. Our results demonstrate the feasibility of generating HBEC grafts on clinically applicable decellularised dermis scaffolds and identify matrix proteins and integrins important for this process. The long-term survivability of pre-differentiated epithelia and the relative merits of this approach against transplanting basal cells should be assessed further in pre-clinical airway transplantation models

The hydration ability of three commercially available sports drinks and water

This paper compares the hydration ability of three commercially-available sports drinks with water under conditions of rest and exercise, using a deuterium dilution technique. For the rest group, 0.05g/kg of body weight of deuterium, contained in gelatine capsules, was ingested with one of the test solutions and saliva samples were collected every five minutes for an hour while the subject remained seated. The deuterium was administered as above for the exercise group but sample collection was during one hour of exercise on a treadmill at 55% of the subject's maximum heart rate. The enrichment data for each subject were mathematically modelled to describe the kinetics of hydration and the parameters obtained were compared across drinks using a basic Anova. At rest, significant differences were found for t(1), t(1/2), and the percent of drink absorbed at t(1). The differences between drinks were not significant for t(2) or the maximum absorption rate. For the exercise group, the only significant difference was found between water and the sports drinks at t(1). Therefore, we conclude that labelling with a deuterium tracer is a good measure of the relative rate ingested fluids are absorbed by the body. Because of the lack of differences found at t(2), which is indicative of the 100% absorption time, both at rest and during exercise, it may be speculated that, compared to water, the sports drinks studied in this paper did not hydrate the body at a faster rate

PRESENT 2020:Text that develops the checklist for the adequate report of the evidence in clinical trials of sport and exercise nutrition

La guía CONSORT (CONsolidated Standards Of Reporting Trials)de 2010 (http://www.consort-statement.org/consort-2010) fuedesarrollada para mejorar el informe de ensayos clínicoscontrolados aleatorios de grupos paralelos, por lo que elcumplimiento de los estándares establecidos se puede demostrarmediante la cumplimentación de la lista de chequeo CONSORT20101. Las principales revistas médicas han respaldado estainiciativa, que sin duda ha mejorado la realización y el informe deresultados de la investigación clínica y sanitaria. La investigaciónen el campo de la nutrición deportiva y el metabolismo delejercicio se beneficiará de estándares similares, pero comúnmenteutiliza diseños de investigación diferentes a los ensayos clínicos degrupos paralelos, como los experimentos cruzados.Se ha publicado recientemente una ampliación de CONSORT queaborda ensayos cruzados aleatorios2, con una lista de verificaciónrevisada que se centra en cuestiones de primera relevancia paraensayos clínicos que abordan tratamientos médicos o deasistencia médica. Sin embargo, estas cuestiones específicas de losensayos clínicos, pueden tener una relevancia diferente, cuando seconsideran en relación con los experimentos mecanicistas,estrictamente controlados, realizados en laboratorio, que sonhabituales en la ciencia del ejercicio. Por ejemplo, los diseñoscruzados pueden implicar efectos de orden entre evaluaciones; enlos ensayos clínicos, esto suele ocurrir con mayor frecuenciadebido al tratamiento o la intervención en sí, lo que requiere unintervalo de lavado suficiente, antes de repetir las evaluaciones.Por el contrario, la tendencia en la investigación sobre nutricióndeportiva, se relaciona comúnmente con la evaluación en símisma, que a menudo, tiende a ser más invasiva o exigente para elparticipante, que una instantánea sobre su estado de salud. Dehecho, las pruebas físicas de rendimiento humano sonparticularmente propensas a efectos de aprendizaje o fatiga eincluso algunas adaptaciones físicas pueden persistir durantesemanas o meses después del primer test. Por ejemplo, eldenominado “efecto de intentos repetidos”, que describe cómo unasola exposición a un ejercicio físico desacostumbrado que producedaño muscular puede inducir una profunda y duradera protecciónante ejercicios similares en el futuro3,4. Los participantes enensayos de ejercicio también pueden ser atletas de élite, cuyosniveles habituales de actividad física (y dieta) pueden mostrarvariaciones profundas a lo largo del tiempo (es decir,periodización), lo que complica aún más la interpretación deestudios longitudinales.La lista de chequeo PRESENT (Proper Reporting of Evidence inSport & Exercise Nutrition Trials) 2020 (Ver Anexo), por tanto, seha adaptado de la guía CONSORT para abordar específicamente lacombinación única de desafíos y oportunidades que enfrentan losinvestigadores dentro de los amplios campos de la nutricióndeportiva y el metabolismo del ejercicio. El presente documentocomplementa y desarrolla la lista de verificación CONSORT alponer énfasis y proveer ejemplos comunes o de mayor relevanciapara la investigación en esta área temática. La lista decomprobación PRESENT 2020 se diseñó teniendo en cuenta lanecesidad de minimizar a los autores la sobrecarga que suponeasegurarse de que el informe de sus resultados cumpla con losrequisitos de calidad; debería permitir a los investigadoresdeterminar rápidamente si toda la información relevante estáincluida en su manuscrito. Por supuesto, es posible cumplir contodos los factores en la lista de verificación a pesar de haberrealizado un mal estudio y/o haber informado mal de un buenestudio, mientras que algunos elementos de la lista de chequeopueden no ser aplicables incluso para investigacionesrigurosamente realizadas. No obstante, la consideración ydiscusión de los factores identificados en la lista de chequeodebería mejorar la comunicación de los resultados de lainvestigación relacionada con el ejercicio y la nutrición, en elfuturo inmediato, y tiene el potencial de mejorar el diseño y larealización de ensayos a largo plazo

PRESENT 2020: Texto que desarrolla la lista de verificación para el adecuado informe de la evidencia en ensayos clínicos de deporte y nutrición del ejercicio (Traducción Inglés-Español)

PRESENT 2020: Texto que desarrolla la lista de verificación para el adecuado informe de la evidencia en ensayos clínicos de deporte y nutrición del ejercicio (Traducción Inglés-Español). </p

Les ressources en eau et le changement climatique en Provence-Alpes-Côte d’Azur

La région Provence-Alpes-Côte d’Azur est un territoire contrasté d’un point de vue géographique et démographique. Ce contraste existe également en termes de disponibilité de la ressource en eau. Les différences de ressources, importantes au nord (Alpes du Sud) et limitées au sud (basse Provence) sont aggravées par l’existence, en zone méditerranéenne, d’une période sèche estivale. Ces facteurs déterminent des étiages très prononcés pouvant aller jusqu’à des assecs sur de longues parties des talwegs. L’inégalité territoriale vis à-vis de la ressource en eau a engendré la réalisation de nombreuses infrastructures de transfert de l’eau au cours du temps, suivant en cela les développements économiques et démographiques de la région. Ces aménagements ont fortement réduit les inégalités territoriales d’accès à la ressource en eau et ont permis, grâce notamment aux stockages, de s’affranchir d’une partie des contraintes saisonnières et géographiques. Mais lors des années de forte sécheresse (2003-2007), les tensions restent toutefois perceptibles et l’équilibre autour de la multiplicité des usages pourrait s’avérer fragile dans un futur soumis au changement climatique. Les incertitudes sur l’évolution de la ressource en eau (quantité et qualité) sont très grandes. Les fortes incertitudes sur les prévisions des précipitations, la complexité des systèmes hydrologiques, la forte pression humaine sur ces systèmes et le manque de connaissances (surtout concernant le suivi instrumental des cours d’eau) rendent extrêmement difficile la modélisation de ces systèmes, et donc l’évaluation de l’impact du changement sur la ressource future. Malgré tout, les résultats des travaux scientifiques sur la ressource en eau dans le futur montrent une trajectoire commune et cohérente pour la région Provence-Alpes-Côte d’Azur. En considérant un scénario climatique médian, les débits annuels moyens, la recharge des aquifères, ou l’humidité du sol, seront probablement tous affectés par une diminution comprise entre 10 et 30 % vers 2050. Cette tendance devrait s’accentuer à la fin du siècle. La diminution des débits ne sera pas également répartie sur l’année. Le printemps et l’été seront plus particulièrement touchés, avec une diminution des débits qui pourrait atteindre 50 % dans certains secteurs en raison d’une sécheresse estivale plus sévère en intensité et en durée. La diminution du manteau neigeux, de plus de 50 % au-dessous de 1800 m, et sa fonte plus précoce viendront également renforcer les étiages estivaux et printaniers. Dans le contexte du changement climatique, les ressources en eau montrent donc une tendance générale à la baisse et avec un manque d’eau accru en été. Ce ne sera pas sans conséquence sur les usages et le partage de l’eau. À la lueur de ces résultats, comment appréhender dès aujourd’hui la gestion de la ressource pour assurer un accès à tous dans le futur, en tenant compte à la fois des contraintes géographiques et culturelles spécifiques à notre territoire régional, mais aussi des transformations économiques et démographiques potentielles ? Sachant aussi que les écosystèmes aquatiques ne devront pas être écartés des réflexions et des mesures d’adaptation qui en découleront. En effet, une attention toute particulière doit être portée à la protection et la conservation de la biodiversité de ces écosystèmes déjà fortement impactés par les activités humaines (prélèvements, rejets, artificialisation des cours d’eau etc.). Il s’avère nécessaire aujourd’hui d’intégrer les enjeux de l’eau dans l’aménagement du territoire afin d’assurer une gestion durable de la ressource et des milieux aquatiques. Il s’agira à la fois d’optimiser l’équilibre entre les différents usages (énergie, agriculture, eau potable) et entre utilisation des ressources locales et le recours au transfert d’eau, de préserver le bon état des eaux et des milieux, mais aussi de favoriser l’innovation et les zones de sauvegarde de ressources stratégiques. Une telle approche intégrée est déjà mise en oeuvre par l’Assemblée pour une Gouvernance Opérationnelle de la Ressource en eau et des Aquifères (AGORA) de la Région Provence-Alpes-Côte d’Azur, avec pour objectif, entre autres, de favoriser simultanément une culture de l’eau et des pratiques partagées entre acteurs ainsi que des outils adaptés pour l’action. Nous n’avons pas traité dans ce document les problématiques liées aux aléas hydrologiques. Ces événements météorologiques extrêmes, pluies torrentielles, inondations, avalanches et mouvements de terrains imputables au rôle hydromécanique de l’eau, sont des phénomènes naturels potentiellement destructeurs, mais que nous n’avons pas rattachés ici à la ressource en eau. En effet, ces phénomènes sont plutôt considérés à travers les risques qu’ils présentent pour une population donnée, c’est-à-dire par la probabilité de dommages occasionnés aux personnes et aux biens dans des situations d’occurrence aléatoire. De plus, il est encore aujourd’hui très difficile de faire un lien entre aléa hydrologique et changement climatique, les discussions à ce sujet restant ouvertes