Cluster virial expansion for the equation of state of partially ionized hydrogen plasma

We study the contribution of electron-atom interaction to the equation of state for partially ionized hydrogen plasma using the cluster-virial expansion. For the first time, we use the Beth-Uhlenbeck approach to calculate the second virial coefficient for the electron-atom (bound cluster) pair from the corresponding scattering phase-shifts and binding energies. Experimental scattering cross-sections as well as phase-shifts calculated on the basis of different pseudopotential models are used as an input for the Beth-Uhlenbeck formula. By including Pauli blocking and screening in the phase-shift calculation, we generalize the cluster-virial expansion in order to cover also near solid density plasmas. We present results for the electron-atom contribution to the virial expansion and the corresponding equation of state, i.e. pressure, composition, and chemical potential as a function of density and temperature. These results are compared with semi-empirical approaches to the thermodynamics of partially ionized plasmas. Avoiding any ill-founded input quantities, the Beth-Uhlenbeck second virial coefficient for the electron-atom interaction represents a benchmark for other, semi-empirical approaches.Comment: 16 pages, 10 figures, and 5 tables, resubmitted to PR

Создание коллекции МСКТ-изображений и клинических данных при острых нарушениях мозгового кровообращения

Background The use of neuroimaging methods is an integral part of the process of assisting patients with acute cerebrovascular events (ACVE), and computed tomography (CT) is the «gold standard» for examining this category of patients. The capabilities of the analysis of CT images may be significantly expanded with modern methods of machine learning including the application of the principles of radiomics. However, since the use of these methods requires large arrays of DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine)-images, their implementation into clinical practice is limited by the lack of representative sample sets. Inaddition, at present, collections (datasets) of CT images of stroke patients, that are suitable for machine learning, are practically not available in the public domain.Aim of study Regarding the aforesaid, the aim of this work was to create a DICOM images dataset of native CT and CT-angiography of patients with different types of stroke. Material and meth ods The collection was based on the medical cases of patients hospitalized in the Regional Vascular Center of the N.V. Sklifosovsky Research Institute for Emergency Medicine. We used a previously developed specialized platform to enter clinical data on the stroke cases, to attach CT DICOMimages to each case, to contour 3D areas of interest, and to tag (label) them. A dictionary was developed for tagging, where elements describe the type of lesion, location, and vascular territory.Results A dataset of clinical cases and images was formed in the course of the work. It included anonymous information about 220 patients, 130 of them with ischemic stroke, 40 with hemorrhagic stroke, and 50 patients without cerebrovascular disorders. Clinical data included information about type of stroke, presence of concomitant diseases and complications, length of hospital stay, methods of treatment, and outcome. The results of 370 studies of native CT and 102 studies of CT-angiography were entered for all patients. The areas of interest corresponding to direct and indirect signs of stroke were contoured and tagged by radiologists on each series of images.Conclusion The resulting collection of images will enable the use of various methods of data analysis and machine learning in solving the most important practical problems including diagnosis of the stroke type, assessment of lesion volume, and prediction of the degree of neurological deficit.Актуальность Применение методов нейровизуализации является неотъемлемой частью процесса оказания помощи больным с острыми нарушениями мозгового кровообращения (ОНМК), при этом золотым стандартом обследования данной категории больных является компьютерная томография (КТ). Значительно расширить возможности анализа КТ-изображений возможно с помощью современных методов машинного обучения, в том числе на основе применения принципов радиомики. Однако, так как использование этих методов требует наличия больших массивов DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine)-изображений, их внедрение в клиническую практику ограничено проблемой набора репрезентативных выборок. Кроме того, в настоящее время в открытом доступе практически не представлены коллекции, содержащие КТ-изображения больных c ОНМК, которые были бы пригодны для машинного обучения.Цель В связи с вышесказанным, целью данной работы являлось создание коллекции DICOM-изображений нативной КТ и КТ-ангиографии у пациентов с различными типами ОНМК.Материал и методы Основой для создания коллекции стали истории болезни пациентов, госпитализированных в региональный сосудистый центр НИИ СП им. Н.В. Склифосовского. Для формирования коллекции использовалась разработанная нами ранее специализированная платформа, позволяющая вводить клинические данные о случаях ОНМК, прикреплять к каждому случаю DICOM-изображения проведенных исследований, а также оконтуривать и тегировать (размечать) 3D-области интереса. Для тегирования был разработан словарь, элементы которого описывают тип патологического образования, локализацию и бассейн кровоснабжения.Результаты В ходе работы была сформирована коллекция клинических случаев и изображений, включающая анонимизированную информацию о 220 пациентах, из них 130 - с ишемическим инсультом, 40 - с геморрагическим инсультом, а также 50 человек без цереброваскулярной патологии. Клинические данные включали сведения о типе ОНМК, наличии сопутствующих заболеваний и осложнений, длительности госпитализации, способе лечения и исходе. Всего для пациентов были введены результаты 370 исследований нативной КТ и 102 исследования КТ-ангиографии. На каждой серии изображений врачом-экспертом были оконтурены и протегированы области интереса, соответствующие прямым и косвенным признакам ОНМК.Вывод Сформированная коллекция изображений позволит в последующем применить различные методы анализа данных и машинного обучения в решении важнейших практических задач, в том числе диагностики типа ОНМК, оценки объема поражения, прогноза степени неврологического дефицита

Этиология криптогенного инсульта

Ischemic stroke is a heterogeneous syndrome with a plurality of potential etiological factors. The routine diagnosis does not always allow the cause of acute cerebrovascular accident to be found, in such cases we talk about cryptogenic ischemic stroke, which incidence is 20-40%. The category of patients with cryptogenic stroke was first characterized and assigned to a separate group in the database of the National Institute of Neurological Diseases and Stroke in the USA, and later in the TOAST study. The diagnosis of cryptogenic stroke is usually based on the exclusion of well-known causes of acute cerebrovascular accidents, such as atherosclerosis, cardiac arrhythmias, arterial hypertension. Due to the considerable variability of concepts for cryptogenic stroke, the term ESUS (Embolic Stroke of Undetermined Source) appeared in 2014 and formulated criteria which accurately characterized these patients: non-lacunar cerebral infarction by CT and/or MRI, no atherosclerotic lesion stenosing a stroke-associated artery of more than 50%, no sources of high-risk cardioembolism, no other causes of stroke such as dissection of the artery supplying the area of infarction in the brain, migraine, arteritis. Among the potential causes and sources of cerebral embolism in patients with cryptogenic stroke are heart, veins of lower extremities and pelvis, nonstenosing atherosclerosis of brachiocephalic artery, atheroma of aortic arch, paradoxical embolism non-atherosclerotic vasculopathy, monogenic diseases, hypercoagulable states, and others. We should note that there is a lot of studies on the possible causes of cryptogenic stroke in the available literature, but no common approach to classification of etiologic factors and examination algorythms were developed. The high incidence of cryptogenic stroke, the significant heterogeneity of its etiopathogenetic mechanisms and the need for differentiated approaches to the secondary prevention of this type of acute cerebrovascular accident determine the relevance of further studies in this field.Ишемический инсульт является гетерогенным синдромом с множеством потенциально возможных этиологических факторов. Рутинная диагностика не всегда позволяет установить причину острого нарушения мозгового кровообращения (ОНМК), в таких случаях принято говорить о криптогенном ишемическом инсульте, частота которого составляет 20–40%. Категория пациентов с криптогенным инсультом впервые была охарактеризована и выделена в отдельную группу в базе данных Национального института неврологических заболеваний и инсульта США, а впоследствии в исследовании TOAST. Диагноз криптогенного инсульта, как правило, базируется на исключении хорошо известных причин ОНМК, таких как атеросклероз, нарушения ритма сердца, артериальная гипертензия. В связи со значительной вариабельностью понятия криптогенного инсульта в 2014 г. был введен термин ESUS (Embolic Stroke of Undetermined Source — эмболический инсульт с неустановленным источником) и сформулированы критерии, которые четко характеризуют таких пациентов: нелакунарный инфаркт мозга по данным компьютерной и/или магнитно-резонансной томографии, отсутствие атеросклеротического поражения, стенозирующего инсультсвязанную артерию более чем на 50%, отсутствие источников кардиоэмболии высокого риска, отсутствие других причин инсульта, таких как диссекция артерии, питающей область инфаркта мозга, мигрень, артериит. Среди потенциальных причин и источников церебральной эмболии у пациентов с криптогенным инсультом должны быть рассмотрены сердце, вены нижних конечностей и таза, нестенозирующий атеросклероз брахиоцефальных артерий, атеромы дуги аорты, парадоксальная эмболия, неатеросклеротическая васкулопатия, моногенные заболевания, гиперкоагуляционные состояния и др. Следует отметить, что в доступной нам литературе имеется большое количество исследований, посвященных описанию возможных причин криптогенного инсульта, однако единые подходы к систематизации этиологических факторов и протокола обследования пациентов отсутствуют. Высокая частота развития криптогенного инсульта, значительная гетерогенность его этиопатогенетических механизмов, необходимость дифференцированных подходов ко вторичной профилактике данного типа ОНМК обуславливают актуальность дальнейших исследований при данной патологии

Dynamical correlations and collective excitations of Yukawa liquids

In dusty (complex) plasmas, containing mesoscopic charged grains, the grain-grain interaction in many cases can be well described through a Yukawa potential. In this Review we summarize the basics of the computational and theoretical approaches capable of describing many-particle Yukawa systems in the liquid and solid phases and discuss the properties of the dynamical density and current correlation spectra of three- and two-dimensional strongly coupled Yukawa systems, generated by molecular dynamics simulations. We show details of the $\omega(k)$ dispersion relations for the collective excitations in these systems, as obtained theoretically following the quasilocalized charge approximation, as well as from the fluctuation spectra created by simulations. The theoretical and simulation results are also compared with those obtained in complex plasma experiments.Comment: 54 pages, 31 figure

ИНФАРКТ ГОЛОВНОГО МОЗГА КАК ПЕРВОЕ ПРОЯВЛЕНИЕ ЭРИТРЕМИИ

The article reports a clinical case of the stroke on the background of newly diagnosed polycythemia vera. Possible mechanisms of the stroke in the course of erythremia as well ascurrent methods oftreatment for the disease are described.В статье представлен клинический случай развития инсульта на фоне впервые выявленной истинной полицитемии. Рассмотрены возможные механизмы развития инсульта при эритремии. Представлены современные методы лечения данной патологии

Influence of the quantum interference on the bosonic and fermionic ion-ion collisions

The quantum interference effects on the bosonic-bosonic (He-4)-(He-4), fermionic-fermionic (He-3)-(He-3), and bosonic-fermionic (He-4)-(He-3) ion-ion collisions are investigated by using the isotope of the He nucleus in dense semiclassical Coulomb systems with the Faxen-Holtzmark method. It is found that the scattering cross section for the fermionic-fermionic ion-ion collision is greater than the bosonic-bosonic and bosonic-fermionic ion collision cross sections. It is also found that the collisional induced quantum interference effect enhances the ion-ion collision cross section in semiclassical Coulomb systems. The variation of the quantum-mechanical effect on the bosonic and fermionic ion-ion collisions is also discussed. This paper is dedicated to the late Prof. P. K. Shukla in memory of exciting and stimulating collaborations on physical processes in semiclassical Coulomb systems