Performance Evaluation of Road Traffic Control Using a Fuzzy Cellular Model

In this paper a method is proposed for performance evaluation of road traffic control systems. The method is designed to be implemented in an on-line simulation environment, which enables optimisation of adaptive traffic control strategies. Performance measures are computed using a fuzzy cellular traffic model, formulated as a hybrid system combining cellular automata and fuzzy calculus. Experimental results show that the introduced method allows the performance to be evaluated using imprecise traffic measurements. Moreover, the fuzzy definitions of performance measures are convenient for uncertainty determination in traffic control decisions.Comment: The final publication is available at http://www.springerlink.co

ОЦІНКА ПОКАЗНИКІВ ЛАТЕНТНОГО ПЕРІОДУ БУЛЬБОКАВЕРНОЗНОГО РЕФЛЕКСУ ТА ЕЛЕКТРОМІОГРАФІЇ В ДІАГНОСТИЦІ ТА ЛІКУВАННІ ХВОРИХ ІЗ ПІДВИЩЕНИМ ТОНУСОМ НЕРВОВО-М’ЯЗОВИХ СТРУКТУР СЕЧОВОГО МІХУРА ТА ДИСТАЛЬНИХ ВІДДІЛІВ ТОВСТОЇ КИШКИ ЗА ГІПЕРКІНЕТИЧНИМ ТИПОМ

Purpose: improving the effectiveness of diagnosis and treatment of patients with increased tonus of neuromuscular structures of the bladder and distal colonies of the hyperkinetic type.Materials and Methods. The study group included 33 individuals with a combined neurogenic pathology of the lower sections of the urinary system and the lower sections of the colon. Diagnosis of functional disorders of the bladder and colon was performed with the definition of the latent period of bulbo-cavernous reflex under the control of electromyography.Results. The conducted studies allowed the evaluating the indicators of the latent period of bulbocavernous reflux and electromyography in the diagnosis of patients with increased tonus of the neuromuscular structures of the bladder and of the distal colonies of the hyperkinetic type. Data of electromyographic studies allowed the developing and optimize treatment methods depending on the tone of the neuromuscular structures of the lower urinary tract and distal colon.Conclusion. Conductive conservative treatment of patients with increased tonus of the neuromuscular structures of the bladder and distal gastrointestinal segments of the hyperkinetic type by electrostimulation of the braking technique is effective, providing a positive effect in 91.4 % of cases.Мета: підвищити ефективність діагностики та лікування хворих із підвищеним тонусом нервово-м’язових структур сечового міхура та дистальних відділів товстої кишки за гіперкінетичним типом.Матеріали і методи. В групу дослідження увійшло 33 особи з поєднаною нейрогенною патологією нижніх відділів сечовивідної системи і нижніх відділів товстої кишки. Діагностику функціональних порушень сечового міхура та товстої кишки проводили з визначенням латентного періоду бульбокавернозного рефлексу під контролем електроміографії.Результати. Проведені дослідження дозволили оцінити показники латентного періоду бульбокавернозного рефлексу і електроміографії в діагностиці хворих із підвищеним тонусом нервово-м’язових структур сечового міхура і дистальних відділів товстої кишки за гіперкінетичним типом. Дані електроміографічних досліджень дозволили розробити і оптимізувати методи лікування залежно від тонусу нервово-м’язових структур нижніх сечових шляхів і дистальних відділів товстої кишки.Висновок. Проведене консервативне лікування пацієнтів із підвищеним тонусом нервово-м’язових структур сечового міхура і дистальних відділів товстої кишки за гіперкінетичним типом шляхом електростимуляції за гальмівною методикою є ефективним, забезпечує позитивний ефект в 91,4 % випадків

БИОСТАБИЛЬНОСТЬ И ЦИТОТОКСИЧНОСТЬ МЕДИЦИНСКИХ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ СШИТЫХ БИОПОЛИМЕРОВ

The increase in biostability of medical products/materials based on proteins and their derivatives, including resorbable 2Dand 3D-matrices for tissue engineering and regenerative medicine is usually achieved by means of cross-linking with glutaraldehyde (GA). One of the serious fl aws of the products stabilized with GA is their cytotoxicity caused by trace amounts of GA which are diffi cult to remove from cross-linked biopolymer matrices, thus the search for chemical and physical methods of cross-linking of such medical products remains essential. Aim: to compare the infl uence of various cross-linking methods on the cytotoxicity of collagen and gelatin samples.Materials and methods. Samples – fi lms with diameter of 30 mm and thickness of ~ 150 μm, – were obtained by irrigation method usingthesolution of scleral collagen (SC) of Type farm animals or with gelatin with the subsequent drying at 37º С until constant weight on air. Samples of porous matrices in shape of tubes of gelatin and polyoxybutirate-co-valerate with the weight ratio 2:1 were obtained by electrospinning. The cytotoxicity of structurally stabilized samples was studied by fi ve methods: 1) dehydrothermal cross-linking with the residual pressure of 10–20 mm Hg and temperature of 120 °С; 2) injection of GA immediately into the biopolymer solution; 3) with GA vapors; 4) with GA vapors with the subsequent incubation in phosphate buffered saline (PBS) with рН = 7.4; 37 °С; 24 h; 5) with GA vapors with the subsequent incubation in 0.1% lysine solution with рН = 7.4; 37 °С; 24 hour in DMEM medium. Cytotoxicity of samples was evaluated according to the requirements of interstate standard GOST ISO 10993-5-2011 on the culture of mice fi broblasts of NIH 3Т3 line using extracts from samples (37 °С; 24 h) and by means of direct contact of samples with these cells.Results. Matrices treated hydrothermally demonstrated complete absence of cytotoxicity. Samples, fi xated in GA solution in the range of concentrations from 0.01 to 1.0% demonstrated a high level of cytotoxicity which does not answer the requirements of GOST ISO 10993-5-2011. Fixation of collagen and gelatin matrices with GA vapors during 48 h infl uences their cytotoxicity minimally but with the treatment time increased to 72 hours cytotoxicity escalates to severe levels. With the subsequent incubation of cytotoxic gelatin samples in PBS the decrease in cytotoxicity to the levels corresponding with the requirements of GOST ISO 10993-5-2011 was observed. For the analogous decrease in cytotoxicity of collagen fi lms treated with GA vapors during more than 48 h an additional incubation in lysine solution was needed.Conclusion. Dehydrothermal cross-linking method is optimal from the view point of absence of cytotoxicity of stabilized biopolymers, however its area of application is limited by the risk of infl uence of high temperatures on the medico-technical properties of the products. Fixation in GA vapors is a universally applicable and a rather simple method of treatment of medical products or biopolymer-based coatings, but it does not resolve the issue of their cytotoxicity at treatment times exceeding 48 h. Rinsing in buffer solution in case of gelatin or treatment with the amino acid (lysine) solution in case of collagen allow to decrease the level of cytotoxicity of products stabilized with GA vapors to the values corresponding with the requirements of GOST ISO 10993-5-2011.Увеличение биостабильности медицинских изделий/материалов на основе белков и их производных, в том числе резорбируемых 2Dи 3D-матриксов для тканевой инженерии и регенеративной медицины, достигается в основном сшивкой глутаровым альдегидом (ГА). Одним из серьезных недостатков стабилизированных ГА изделий является их цитотоксичность, обусловленная следовыми количествами ГА, трудно удаляемых из сшитых биополимерных матриксов, поэтому поиск химических и физических способов сшивки таких медицинских изделий остается актуальной задачей.Цель: сравнить влияние различных методов сшивки на цитотоксичность образцов из коллагена и желатина.Материалы и методы. Образцы в виде пленок диаметром 30 мм и толщиной ~150 мкм получали методом полива из раствора склерального коллагена (СК) сельскохозяйственных животных I типа или желатина с последующей сушкой при 37 °С до постоянного веса на воздухе. Образцы пористых матриксов в виде трубок из смеси желатина и полиоксибутирата-ко-валерата в соотношении 2 : 1 по весу получали методом электроспиннинга. Исследовали цитотоксичность образцов, структурно стабилизированных пятью способами: 1) дегидротермосшивкой при остаточном давлении 10–20 мм рт. ст. и температуре 120 °С; 2) введением ГА непосредственно в раствор биополимера; 3) парами ГА; 4) парами ГА с последующей инкубацией в фосфатно-солевом буфере (ФСБ) при рН = 7,4; 37 °С; 24 ч; 5) парами ГА с последующей инкубацией в 0,1% растворе лизина при рН = 7,4; 37 °C; 24 ч или в среде DMEM. Цитотоксичность образцов оценивали согласно требованиям межгосударственного стандарта ГОСТ ISO 10993-5-2011 на культуре фибробластов мыши линии NIH 3Т3 с использованием экстрактов из образцов (37 °С; 24 ч) и методом прямого контакта образцов с этими клетками.Результаты. Дегидротермообработанные матриксы показали полное отсутствие цитотоксичности. Образцы, фиксированные в растворе ГА в интервале концентраций от 0,01 до 1,0%, проявляли высокий уровень цитотоксичности, не удовлетворяющий требованиям ГОСТ ISO 10993-5-2011. Фиксация коллагеновых и желатиновых матриксов парами ГА в течение 48 ч оказывает минимальное влияние на их цитотоксичность, но с увеличением времени обработки до 72 часов цитотоксичность возрастает до уровня «резкая». При последующей инкубации цитотоксичных образцов из желатина в ФСБ наблюдали снижение цитотоксичности до уровня, удовлетворяющего требованиям ГОСТ ISO 10993-5-2011. Для аналогичного снижения цитотоксичности пленок из коллагена, обработанных парами ГА в течение более 48 ч, требовалась дополнительная инкубация в растворе лизина.Заключение. Метод дегидротермосшивки является оптимальным с точки зрения отсутствия цитотоксичности стабилизированных биополимеров, однако область его применения ограничена риском воздействия высоких температур на медико-технические свойства изделий. Фиксация в парах ГА является универсальным и достаточно простым способом обработки медицинских изделий или покрытий на основе биополимеров, но не решает вопрос их цитотоксичности при временах обработки, превышающих 48 ч. Снизить степень цитотоксичности изделий, стабилизированных парами ГА, до значений, удовлетворяющих требованиям ГОСТ ISO 10993-5-2011, позволяет отмывка в буферном растворе в случае желатина или обработка раствором аминокислоты (лизина) в случае коллагена

КУЛЬТИВИРОВАНИЕ КЛЕТОК ПЕЧЕНИ ЧЕЛОВЕКА И МЕЗЕНХИМАЛЬНЫХ СТРОМАЛЬНЫХ КЛЕТОК ЖИРОВОЙ ТКАНИ ЧЕЛОВЕКА В ПЕРФУЗИОННОМ БИОРЕАКТОРЕ

Aim: to show the progress of the experiment of cultivation of human liver cells and adipose-derived mesenchymal stromal cells in perfusion bioreactor.Materials and methods. The cultivation of a cell-engineered construct, consisting of a biopolymer microstructured collagen-containing hydrogel, human liver cells, adipose-derived mesenchymal stromal cells, and William’s E Medium, was performed in a perfusion bioreactor.Results. On the 7th day large cells with hepatocyte morphology – of a polygonal shape and a centrally located round nucleus, – were present in the culture chambers of the bioreactor. The metabolic activity of hepatocytes in cell-engineered constructs was confi rmed by the presence of urea in the culture medium on the seventh day of cultivation in the bioreactor and by the resorption of a biopolymer microstructured collagen-containing hydrogel.Цель. Культивирование клеток печени человека и мезенхимальных стромальных клеток жировой ткани человека в перфузионном биореакторе.Материалы и методы. В перфузионном биореакторе проведены эксперименты по культивированию клеточно-инженерной конструкции (КИК), состоящей из биополимерного микроструктурированного коллагенсодержащего гидрогеля (БМКГ), клеток печени человека, мезенхимальных стромальных клеток жировой ткани человека (МСК ЖТч) и культуральной среды William’s E. Результаты. В ходе эксперимента установлено, что на 7-е сутки в культуральных камерах биореактора присутствовали крупные клетки с характерной для гепатоцитов морфологией – полигональной формой и центрально расположенным круглым ядром. Метаболическая активность гепатоцитов в исследуемой КИК подтверждалась присутствием мочевины в культуральной среде на седьмые сутки культивирования в биореакторе и резорбцией БМКГ

Влияние трансдермальной терапевтической системы иммуномодулятора на регенерационную активность печени

Introduction. The use of immunomodulators to regulate reparative processes in affected organs and tissues remains a pressing issue. Of greatest interest is liver regeneration after extended hepatic resection (EHR) in donors in right lobe living related donor liver transplantation. We propose a transdermal therapeutic system (TTS) with an immunomodulator to enhance the natural process of liver tissue regeneration. Objective: to study the effect of transdermal administration of immunomodulator sodium aminodihydrophthalazinedione on early recovery processes in the liver after EHR in in vivo experiments.Materials and methods. Sodium aminodihydrophthalazinedione was used as an active substance in TTS in the form of powder for preparation of intramuscular injection solution (Galavit®, SELVIM LLC). An experimental EHR model was performed on 22 male Wistar rats weighing 350–380 g. After HER, all animals were divided into two groups. Group 1 (n = 10) consisted of untreated animals. In group 2 (n = 12), TTS was applied immediately after liver resection. The experiment lasted for 48 hours; the TTS was changed once after 24 hours from the beginning of application.Results. In either group, there was no significant difference in the weight of liver remnant gain and in biochemical blood parameters at 48 hours after EHR. Assessment of the mitotic index (MI) of hepatocytes 48 hours after EHR revealed a significant increase in MI in both groups in comparison with the baseline (before liver resection) equal to 0.14 ± 0.07‰. The MI in group 1 and group 2 animals was 12.70 ± 4.9‰ and 17.43 ± 4.90‰, respectively (p ≤ 0.05).Conclusion. Studies on the regenerative activity of sodium aminodihydrophthalazinedione TTS on an experimental EHR model in rats showed that this drug form had a pronounced stimulating effect on the mitotic activity of liver cells.Введение. На сегодняшний день актуальны вопросы применения иммуномодуляторов для регуляции репаративных процессов в пораженных органах и тканях. Наибольший интерес вызывает процесс восстановления печени после обширной резекции (ОРП) у доноров при родственной трансплантации правой доли печени. Авторы предлагают использовать трансдермальную терапевтическую систему (ТТС) с иммуномодулятором для усиления естественного процесса регенерации ткани печени. Целью работы явилось изучение влияния чрескожного введения иммуномодулятора аминодигидрофталазиндиона натрия на раннем сроке восстановительных процессов в печени после ОРП в экспериментах in vivo.Материалы и методы. В качестве активного вещества в составе ТТС использовали аминодигидрофталазиндион натрия в виде порошка для приготовления раствора для внутримышечного введения (торговое название Галавит®, ООО «СЭЛВИМ»). Экспериментальная модель обширной резекции печени выполнена на 22 крысах-самцах породы Вистар весом 350–380 г. Все животные после ОРП были разделены на две группы. Первую группу (n = 10) составили животные без лечения. Во второй группе (n = 12) сразу после резекции печени проводили аппликацию ТТС. Продолжительность эксперимента составила 48 часов с однократной заменой ТТС через 24 часа от начала аппликации.Результаты. Достоверного различия в массе прироста остатка печени и в биохимических показателях крови на сроке 48 часов после ОРП в обеих группах не обнаружено. Оценка митотического индекса гепатоцитов через 48 часов после ОРП выявила достоверное его увеличение в обеих группах по сравнению с исходным значением (до резекции печени), равным 0,14 ± 0,07‰. В первой группе животных величина МИ составила 12,70 ± 4,9‰, во второй группе – 17,43 ± 4,90‰, (p ≤ 0,05).Заключение. Проведенные исследования регенерационной активности ТТС аминодигидрофталазиндиона натрия на экспериментальной модели ОРП у крыс показали выраженное стимулирующее воздействие данной лекарственной формы на митотическую активность клеток печени

Влияние соотношения клеток печени и ММСК костного мозга в имплантируемых клеточно-инженерных конструкциях печени на эффективность восстановления функциональных и морфологических показателей при хронической печеночной недостаточности

Aim: to determinate the most effective liver cells and multipotent mesenchymal stromal cells of bone marrow (MMSC BM) ratio into implantable cell engineering constructions (CECs) used for chronic liver failure (CLF) correcting.Materials and methods. For creating liver CECs it was used a biopolymer implant – a composition of a heterogeneous collagen-containing gel (BMCG) (Sphero®GEL trademark) containing viable liver cells and MMSC BM in the following ratios – 1 : 1; 5 : 1 and 10 : 1 respectively. CECs with different ratios of liver cells and MMSC BM were implanted into liver of rats in which chronic liver failure (CLF), was modeled by using CCl4. The effectiveness of the regulatory effects of CECs (with different cell ratios) on regenerative processes in livers were assessed by using biochemical, morphological and morphometric methods at different periods after their implantation.Results. Corrective effect of CECs with different cell composition on biochemical and morphological parameters of livers at chronic liver failure was established. During studying the liver CECs with various cell ratios of liver cells and MMSC BM (1 : 1; 5 : 1 and 10 : 1 respectively), it was found that the most optimal ratio of cells into the CECs is 5 : 1, because at this ratio of cells, there were a more distinct normalization of the morphological and functional liver parameters within 365 days after modeling CLF and maintenance of the structural homeostasis into the CECs. Themselves, which allows predicting their long-term regulatory effect on the liver tissue in CLF and maintaining its normal structural and functional state.Conclusion. The effective correction of chronic liver failure can be carried out by using the implanted liver CECs, in which donor liver cells and MMSC BM where presented in ratios – 1 : 1; 5 : 1 and 10 : 1. But analysis of prolonged correction of liver morphological and functional parameters at CECs using it was allow to recommend the preferences using of CECs with ratio 5 : 1, because prolonged preservation of structural homeostasis into these CECs makes possible to prognosticate their prolonged regulatory action on the liver tissue at CLF, especially for recipients on a waiting list for liver transplantation.Цель работы: выявить наиболее эффективное соотношение клеток печени и мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга (ММСК КМ) в имплантируемых клеточно-инженерных конструкциях (КИК), используемых для коррекции хронической печеночной недостаточности (ХПН).Материалы и методы.Для создания КИК печени использовался биополимерный имплантат – композиция гетерогенного коллагенсодержащего геля (БМКГ) (торговый знак Сферо®ГЕЛЬ), содержащая жизнеспособные клетки печени и ММСК КМ в следующих соотношениях – 1 : 1; 5 : 1 и 10 : 1 соответственно. КИК с различным соотношением клеток печени и ММСК КМ имплантировали в печень крыс с хронической печеночной недостаточностью (ХПН), которую моделировали путем затравки крыс CCL4. Эффективность регуляторного воздействия КИК (с различным соотношением клеток) на восстановительные процессы в печени оценивали с помощью биохимических, морфологических и морфометрических методов на разных сроках после имплантации.Результаты. Установлено корригирующее воздействие КИК различного клеточного состава на биохимические и морфологические показатели печени при ХПН. При изучении КИК печени различного клеточного соотношения клеток печени и ММСК КМ (1 : 1; 5 : 1 и 10 : 1 соответственно) установлено, что наиболее оптимальным соотношением клеток в составе КИК является 5 : 1, т. к. при таком соотношении клеток имела место более отчетливая нормализация морфофункциональных показателей ткани печени при ХПН в течение 365 суток наблюдения при сохранении структурного гомеостаза самих КИК.Заключение. Эффективная коррекция хронической печеночной недостаточности может быть осуществлена с помощью имплантируемых КИК печени, в которых донорские клетки печени и ММСК КМ находятся в соотношении 1 : 1; 5 : 1 и 10 : 1. Анализ результатов пролонгированной коррекции структурных и функциональных показателей печени с помощью КИК позволяет рекомендовать предпочтительное использование КИК с соотношением клеток печени и ММСК КМ 5 : 1, т. к. длительное сохранение структурного гомеостаза в самих КИК позволяет прогнозировать их длительное регуляторное воздействие на ткань печени при ХПН, в том числе у реципиентов, находящихся в листе ожидания на трансплантацию печени