Modulational instability in nonlocal Kerr-type media with random parameters

Modulational instability of continuous waves in nonlocal focusing and defocusing Kerr media with stochastically varying diffraction (dispersion) and nonlinearity coefficients is studied both analytically and numerically. It is shown that nonlocality with the sign-definite Fourier images of the medium response functions suppresses considerably the growth rate peak and bandwidth of instability caused by stochasticity. Contrary, nonlocality can enhance modulational instability growth for a response function with negative-sign bands.Comment: 6 pages, 12 figures, revTeX, to appear in Phys. Rev.

Prediction of Large Events on a Dynamical Model of a Fault

We present results for long term and intermediate term prediction algorithms applied to a simple mechanical model of a fault. We use long term prediction methods based, for example, on the distribution of repeat times between large events to establish a benchmark for predictability in the model. In comparison, intermediate term prediction techniques, analogous to the pattern recognition algorithms CN and M8 introduced and studied by Keilis-Borok et al., are more effective at predicting coming large events. We consider the implications of several different quality functions Q which can be used to optimize the algorithms with respect to features such as space, time, and magnitude windows, and find that our results are not overly sensitive to variations in these algorithm parameters. We also study the intrinsic uncertainties associated with seismicity catalogs of restricted lengths.Comment: 33 pages, plain.tex with special macros include

Detection of negative ions in glow discharge mass spectrometry for analysis of solid specimens

A new method is presented for elemental and molecular analysis of halogen-containing samples by glow discharge time-of-flight mass spectrometry, consisting of detection of negative ions from a pulsed RF glow discharge in argon. Analyte signals are mainly extracted from the afterglow regime of the discharge, where the cross section for electron attachment increases. The formation of negative ions from sputtering of metals and metal oxides is compared with that for positive ions. It is shown that the negative ion signals of F(-) and TaO(2)F(-) are enhanced relative to positive ion signals and can be used to study the distribution of a tantalum fluoride layer within the anodized tantala layer. Further, comparison is made with data obtained using glow-discharge optical emission spectroscopy, where elemental fluorine can only be detected using a neon plasma. The ionization mechanisms responsible for the formation of negative ions in glow discharge time-of-flight mass spectrometry are briefly discussed

Statistical properties of the Burgers equation with Brownian initial velocity

We study the one-dimensional Burgers equation in the inviscid limit for Brownian initial velocity (i.e. the initial velocity is a two-sided Brownian motion that starts from the origin x=0). We obtain the one-point distribution of the velocity field in closed analytical form. In the limit where we are far from the origin, we also obtain the two-point and higher-order distributions. We show how they factorize and recover the statistical invariance through translations for the distributions of velocity increments and Lagrangian increments. We also derive the velocity structure functions and we recover the bifractality of the inverse Lagrangian map. Then, for the case where the initial density is uniform, we obtain the distribution of the density field and its $n$-point correlations. In the same limit, we derive the $n-$point distributions of the Lagrangian displacement field and the properties of shocks. We note that both the stable-clustering ansatz and the Press-Schechter mass function, that are widely used in the cosmological context, happen to be exact for this one-dimensional version of the adhesion model.Comment: 42 pages, published in J. Stat. Phy

Multifractal stationary random measures and multifractal random walks with log-infinitely divisible scaling laws

We define a large class of continuous time multifractal random measures and processes with arbitrary log-infinitely divisible exact or asymptotic scaling law. These processes generalize within a unified framework both the recently defined log-normal Multifractal Random Walk (MRW) [Bacry-Delour-Muzy] and the log-Poisson "product of cynlindrical pulses" [Barral-Mandelbrot]. Our construction is based on some ``continuous stochastic multiplication'' from coarse to fine scales that can be seen as a continuous interpolation of discrete multiplicative cascades. We prove the stochastic convergence of the defined processes and study their main statistical properties. The question of genericity (universality) of limit multifractal processes is addressed within this new framework. We finally provide some methods for numerical simulations and discuss some specific examples.Comment: 24 pages, 4 figure

Point-occurrence self-similarity in crackling-noise systems and in other complex systems

It has been recently found that a number of systems displaying crackling noise also show a remarkable behavior regarding the temporal occurrence of successive events versus their size: a scaling law for the probability distributions of waiting times as a function of a minimum size is fulfilled, signaling the existence on those systems of self-similarity in time-size. This property is also present in some non-crackling systems. Here, the uncommon character of the scaling law is illustrated with simple marked renewal processes, built by definition with no correlations. Whereas processes with a finite mean waiting time do not fulfill a scaling law in general and tend towards a Poisson process in the limit of very high sizes, processes without a finite mean tend to another class of distributions, characterized by double power-law waiting-time densities. This is somehow reminiscent of the generalized central limit theorem. A model with short-range correlations is not able to escape from the attraction of those limit distributions. A discussion on open problems in the modeling of these properties is provided.Comment: Submitted to J. Stat. Mech. for the proceedings of UPON 2008 (Lyon), topic: crackling nois

ВЛИЯНИЕ АНЕСТЕЗИИ С ПРОЛОНГИРОВАННЫМ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДЕСФЛУРАНА И СЕВОФЛУРАНА НА ЭТАПЕ ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ НА ФУНКЦИЮ СЕРДЦА ПРИ ОПЕРАЦИЯХ АОРТОКОРОНАРНОГО ШУНТИРОВАНИЯ

Goal of the study: to assess the feasibility of using inhalation anesthetics of desflurane and sevoflurane during cardiopulmonary bypass to reduce the chances of post-perfusion cardiac dysfunction during myocardial revasculization surgeries. Materials and methods: 75 patients suffering from coronary disease and undergoing myocardial revasculization with cardiopulmonary bypass were divided into three groups as per the type of used anesthetic: Group 1 receiving desflurane (n = 30), Group 2 receiving sevoflurane (n = 28) and Group 3 receiving propofol (n = 17). Anesthetics were used at all stages of anesthesia including cardiopulmonary bypass. The rates of the wider hemodynamic profile were registered (cardiac index, systolic output index, index of peripheral resistance and pulmonary vessels resistance, index of systolic output of the left and right ventricles, pulmonary capillary wedge pressure). During cardiopulmonary bypass the blood was collected from cardiac coronary sinus in order to assess changes in the levels of lactate and pyruvate before aortic compression, before the release of clamps and in 30 minutes of reperfusion. During the first 24 hours of the post-perfusion period, the following parameters were assessed: frequency of post-perfusion cardiac failure development, duration of artificial pulmonary ventilation and stay in the intensive care department. The level of troponin I was tested in 12 and 24 hours. Results. The hemodynamic profile, blood levels of lactate and pyruvate during cardiopulmonary bypass did not differ between the groups. The rate of increase of the levels of the above metabolites by the 30th minute of reperfusion was the same for all the groups; lactate-pyruvate ratio was stable during all time of anesthesia. There were no differences in the post-operative level of troponin I between the groups during the first 12 and 24 hours after the surgery. The frequency of post-perfusion cardiac failure and its course were similar for all group. Conclusion. Prolonged administration of inhalation anesthetics during cardiopulmonary bypass does not protect myocardium from ischemic and reperfusion lesions. Цель исследования: оценить целесообразность использования ингаляционных анестетиков десфлурана и севофлурана на этапе искусственного кровообращения (ИК) для снижения вероятности развития постперфузионной сердечной недостаточности (ППСН) при операциях реваскуляризации миокарда. Материал и методы: 75 больных ишемической болезнью сердца, подвергавшихся реваскуляризации миокарда в условиях ИК, разделены на три группы по типу применявшегося общего анестетика: 1-я группа десфлурана (n = 30), 2-я группа севофлурана (n = 28) и 3-я – пропофола (n = 17). Анестетики использовали на всех этапах анестезии, включая ИК. Фиксировали данные расширенного гемодинамического профиля (сердечный индекс, индекс ударного объема, индекс общего периферического сопротивления сосудов и легочных сосудов, индексы ударной работы левого и правого желудочков, давление заклинивания легочной артерии). Во время ИК осуществляли забор крови из коронарного синуса сердца для оценки динамики уровней лактата и пирувата перед пережатием аорты, перед снятием зажима и через 30 мин репер- фузии. В 1-е сут постперфузионного периода оценивали частоту развития ППСН, продолжительность искусственной вентиляции легких и нахождения в отделении реанимации и интенсивной терапии. Через 12 и 24 ч после вмешательства фиксировали уровень тропонина I. Результаты. Параметры гемодинамического профиля, уровни лактата и пирувата в крови во время ИК в группах не имели различий. Степень прироста концентрации этих метаболитов к 30-й мин реперфузии во всех группах была одинаковой, лактатпируватное соотношение на протяжении анестезии оставалось стабильным. Уровень послеоперационного тропонина I не имел различий между группами в первые 12 и 24 ч после операции. Частота развития ППСН и течение послеоперационного периода в каждой группе были одинаковыми. Вывод. Продление подачи ингаляционных анестетиков во время ИК не защищает миокард от ишемического и реперфузионного повреждения.

Terbium photo-, cathodo- and X-ray luminescence in sol-gel derived films in porous anodic alumina

Photo-, cathodo-, and X-ray luminescence of terbium in sol-gel derived films, fabricated in porous anodic alumina is studied. The cell size of the fabricated film convertor of irradiation is about 250 nm. The methods of increase Tb luminescence under diverse excitation conditions are discussed. © 2012 CriMiCo

ВЛИЯНИЕ ДЕСФЛУРАНА И СЕВОФЛУРАНА НА ГЕМОДИНАМИЧЕСКИЙ ПРОФИЛЬ ПАЦИЕНТОВ ПРИ ПРЯМОЙ РЕВАСКУЛЯРИЗАЦИИ МИОКАРДА В УСЛОВИЯХ ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ

Inhalation anesthetics of desflurane and sevoflurane when used in aortocoronary bypass with cardio-pulmonary bypass can reduce the frequency of post-perfusion heart weakness t h rough supporting stable hemodynamic profile of the patients undergoing cardiac surgery. 11 owever the choice between these two medications is often disputable. 43 patients with coronary disease who underwent direct myocardial revasculization with artificial cardio-pulmonary bypass were examined. Desflurane was used as a general anesthetic for 28 patients: sevoflurane was used for 15 patients. During surgery expanded hemodynamic profile data of all patients were evaluated (cardiac index - Cl. stroke volume index - SVI. medium blood pressure - МНР. index of general peripheral resistance - IGPR, index of systolic operation of the left anti right ventricles, pulmonary artery wedge pressure, index of pulmonary resistance) as well as oxygen transporting blood function (delivery, consumption and oxygen extraction co-efficient. oxygen arteriovenous difference) and arterial blood lactate level. The investigated data were recorded before artificial cardio-pulmonary bypass, after reperfusion of myocardium and upon anesthesia completion. Results. Both groups did not have any confident differences in МНР. pulmonary artery pressure, heart rate. In all examined patients С I increased significantly compared to pre-perfusion period due to the increase of stroke volume and systolic discharge of the heart ventricles. And sevoflurane caused more persistent reduction of IGPR after artificial cardio-pulmonary bypass compared to desflurane which required using angiotonic support in 41.1% of patients versus 3.4% of patients in the group where desflurane was used (2criterion with credibility correction, p< 0.01). The bigger need in oxygen when sevoflurane was used during the surgery (p < 0.01) was accompanied by the bigger activation of anaerobic metabolism with increase of lactate concentration in post-perfusion period (p < 0.01) which can be explained by less depression of the global metabolism by sevoflurane compared to desflurane. Ингаляционные анестетики десфлуран и севофлуран при операциях коронарного шунтирования с искусственным кровообращением (ИК) могут снижать частоту возникновения постперфузионной сердечной слабости за счет поддержания стабильного гемодинамического профиля кардиохирургического больного. Однако выбор между этими двумя препаратами является предметом споров. Обследовано 43 пациента с ишемической болезнью сердца, перенесших операцию прямой реваскуляризации с ИК. У 28 пациентов в качестве общего анестетика использован десфлуран, у 15 - севофлуран. У всех больных во время вмешательства оценивали данные расширенного гемодинамического профиля (сердечный индекс - СИ, индекс ударного объема - ИУО, среднее артериальное давление - САД, индекс общего периферического сопротивления сосудов - ИОПСС, индексы ударной работы левого и правого желудочков, давление заклинивания легочной артерии, индекс легочного сосудистого сопротивления), кислородтранспортную функцию крови (доставка, потребление и коэффициент экстракции кислорода, артериовенозная разница по кислороду) и уровень лактата артериальной крови. Изучаемые данные фиксировали до ИК, после реперфузии миокарда и после окончания анестезии. Результаты. В обеих группах не было значимых различий в показателях САД, давления в легочной артерии, частоты сердечных сокращений. У всех обследованных СИ значимо повышался по сравнению с предперфузионным периодом за счет прироста ударного объема и ударной работы желудочков сердца. При этом севофлуран вызывал более стойкое снижение ИОПСС после ИК, чем десфлуран, что требовало применения вазопрессорной поддержки у 41,1% пациентов против 3,4% пациентов в группе с использованием десфлурана (критерий χ2 с поправкой на правдоподобие, p < 0,01). У пациентов из группы с применением десфлурана VО2 соответствовало нормальным значениям до и после ИК, тогда как у пациентов с использованием севофлурана было значимо увеличено потребление кислорода на всех этапах операции, что сопровождалось значимо более высоким уровнем лактата артериальной крови в постперфузионном периоде. Сделано заключение о том, что влияние севофлурана и десфлурана на СИ, ИУО, индексы работы желудочков сердца схожи. При этом севофлуран по сравнению с десфлураном в большей степени снижает ИОПСС, обусловливая значимо большую потребность в вазопрессорах (p < 0,01). Большая потребность организма в кислороде при использовании севофлурана за время операции (p < 0,01) сопровождается значимо большей активацией анаэробного метаболизма с увеличением концентрации лактата в постперфузионном периоде (p < 0,01), что можно объяснить меньшей депрессией глобального метаболизма севофлураном по сравнению с десфлураном

ДОПЕРФУЗИОННЫЙ УРОВЕНЬ ЛАКТАТА И ЛАКТАТ-ПИРУВАТНОГО СООТНОШЕНИЯ КАК КРИТЕРИЙ ПРОГНОЗА РАЗВИТИЯ ПОСТПЕРФУЗИОННОЙ СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ ПРИ ОПЕРАЦИИ РЕВАСКУЛЯРИЗАЦИИ МИОКАРДА В УСЛОВИЯХ ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ

Goal of the study: to detect the correlation between lactate and pyruvate levels and their ratio (LPR) during ischemia/reperfusion with the post-operative increase of troponin I as a marker of myocardial lesion. Materials and methods. The study was performed among the patients undergoing myocardial revasculization surgery with the use of cardiopulmonary bypass in order to evaluate the prognostic opportunities to predict development of post-perfusional cardiac failure. 56 patients with coronary disease who underwent surgery with cardiopulmonary bypass were examined. The samples of blood for lactate and pyruvate tests were collected from the catheter of heart coronary sinus before aortic compression, before release of the clamps and in 30 minutes after reperfusion. During the surgery the following rates of hemodynamic profile were registered (cardiac index, systolic output index, medium arterial tension, index of peripheral resistance and pulmonary vessels resistance, index of systolic output of the left and right ventricles, pulmonary capillary wedge pressure), oxygen transportation, consumption and extraction co-efficient, arteriovenous oxygen difference. In the early post-operative period the following rates were evaluated: need in inotropic support, duration of artificial pulmonary ventilation and stay in the intensive care department. The level of troponin I was tested in 12 and 24 hours. Correlations were evaluated for the whole group in general, and in certain subgroups the patients were divided into basing on LPR value before aortic compression. Group 1 (LLPR) included 24 patients with LPR lower than the medium level of the cohort (M 17.6), Group 2 (HLPR) included 29 patients with LPR above the medium level. No significant differences were found between the groups. Results. The obtained results confirmed the certain dependence between the lactate level and increase of plasmic troponin I. However it was shown that the strong correlation between them could manifest only if the initial levels per-perfusional lactate level and lactate-pyruvate ratio had been high. The pre-perfusional lactate level did not allow predicting the development of post-perfusional cardiac failure. High values of lactate-pyruvate ratio prior to the start of cardiopulmonary bypass reflected the probability of this complication. This fact allows treating patients with high LPR as a group undergoing the advanced risk of the unfavorable course of the post-operative period. The increase of lactate in blood collected from coronary sinus of such patients during anoxia is to be regarded as an argument for adequate increase of myocardium protection. Conclusion: In order to evaluate the risk of post-reperfusional cardiac failure the routine testing of the lactate level in coronary sinus is to be supplemented by testing of the pyruvate level. Цель исследования: выявить связь между уровнем лактата, пирувата и их соотношением (ЛПС) в период ишемии/реперфузии с повышением в послеоперационном периоде тропонина I как маркера повреждения миокарда. Материалы и методы. Исследование выполнено у больных, подвергающихся реваскуляризации миокарда в условиях искусственного кровообращения, для оценки возможности прогнозирования развития постперфузионной сердечной недостаточности. Обследовано 56 пациентов с ИБС, перенесших операцию с искусственным кровообращением. Забор крови на лактат и пируват производили из катетеризированного коронарного синуса сердца перед пережатием аорты, перед снятием зажима и через 30 мин реперфузии. Интраоперационно фиксировались данные расширенного гемодинамического профиля (сердечный индекс, индекс ударного объема, среднее артериальное давление, индекс общего периферического сопротивления сосудов и легочных сосудов, индексы ударной работы левого и правого желудочков, давление заклинивания легочной артерии), доставка, потребление и коэффициент экстракции кислорода, артериовенозная разница по кислороду. В раннем послеоперационном периоде оценивали потребность в инотропной поддержке, продолжительность искусственной вентиляции легких и нахождения в отделении реанимации и интенсивной терапии. Через 12 и 24 ч после вмешательства фиксировали уровень тропонина I. Корреляционные связи оценивали в целом по группе, а также по подгруппам, на которые больных разделили с учетом значения ЛПС до пережатия аорты. В 1-ю (НЛПС) вошли 27 человек с ЛПС ниже среднего значения по группе (М 17,6), во 2-ю (ВЛПС) – 29 человек с ЛПС выше среднего значения. Между подгруппами не обнаружено значимых различий. Результаты. Получено подтверждение наличия определенной зависимости между уровнями лактата и повышением плазменного тропонина I. Однако показано, что сильная корреляция между ними проявляется только при исходно высоком доперфузионном уровне лактата и лактат-пируватного соотношения. Доперфузионный уровень лактата не позволяет прогнозировать развитие постперфузионной сердечной недостаточности. Высокие значения лактат-пируватного соотношения перед началом искусственного кровообращения более точно отражают эту вероятность. Данное обстоятельство позволило предложить относить больных с высоким ЛПС к группе повышенного риска неблагоприятного течения послеоперационного периода. Нарастание у таких пациентов в период аноксии лактата в крови, забранной из коронарного синуса, должно рассматриваться как аргумент для повышения адекватности защиты миокарда. Вывод. Для оценки риска развития постперфузионной сердечной недостаточности рутинное определение уровня лактата в коронарном синусе следует дополнить определением уровня пирувата.