Appearance Modeling of Living Human Tissues

This is the peer reviewed version of the following article: Nunes, A.L.P., Maciel, A., Meyer, G.W., John, N.W., Baranoski, G.V.G., & Walter, M. (2019). Appearance Modeling of Living Human Tissues, Computer Graphics Forum, which has been published in final form at https://doi.org/10.1111/cgf.13604. This article may be used for non-commercial purposes in accordance with Wiley Terms and Conditions for Self-ArchivingThe visual fidelity of realistic renderings in Computer Graphics depends fundamentally upon how we model the appearance of objects resulting from the interaction between light and matter reaching the eye. In this paper, we survey the research addressing appearance modeling of living human tissue. Among the many classes of natural materials already researched in Computer Graphics, living human tissues such as blood and skin have recently seen an increase in attention from graphics research. There is already an incipient but substantial body of literature on this topic, but we also lack a structured review as presented here. We introduce a classification for the approaches using the four types of human tissues as classifiers. We show a growing trend of solutions that use first principles from Physics and Biology as fundamental knowledge upon which the models are built. The organic quality of visual results provided by these Biophysical approaches is mainly determined by the optical properties of biophysical components interacting with light. Beyond just picture making, these models can be used in predictive simulations, with the potential for impact in many other areas

Аналіз чинників ризику віддалених наслідків гіпоксії у доношених новонароджених із низькою оцінкою за шкалою Апгар

Objective. To study the risk factors that influence the formation of long-term effects of hypoxia in full-term infants, identifying the most significant. Patients and methods. The medical records of 73 children who were born in 2011-2013 years with the low Apgar score and the presence of long-term effects of hypoxia are studied. The control group consisted of 20 healthy full-term newborns without perinatal pathology history. Statistical analysis of the results was performed by the use of the Microsoft Excel package, Windows XP and Internet calculator SISA (Simple Interactive Statistical Analysis). In order to determine regularities between a large numbers of qualitative characteristics was used Data Mining module. Results. It is found that the predictors of effects forming of perinatal hypoxic lesions of the central nervous system (PHL CNS) are placental abruption (PC+=7.0), CFPI (PC+=6.0) and low level of material support (PC=5.9). Mothers of children with long-term effects of hypoxia in 11 times more frequently have placental abruption (OR=11.35; 95% CI=2.41-15.48), in 10 times more frequently — CFPI (OR 10.05, 95% CI 1.20-236.55), in 9 times more often — anemia during the pregnancy (OR 9.45; 95% CI=1.07-215.05), in 4 times more frequently — the low social status (OR 4 65; 95% CI=1.05-22.25). Conclusions. Complications of perinatal period are a significant predictor of the formation and the adverse consequences of the effects of PHL CNS. One of the most statistically significant risk factors for long-term consequences of hypoxia in neonates is CFPI and placental abruption. Key words: perinatal hypoxic lesions of the CNS, risk factors, consequences. Цель: изучение факторов риска, которые влияют на формирование отдаленных последствий гипоксии у доношенных детей, определение наиболее значимых. Пациенты и методы. Изучена медицинская документация 73 детей, родившихся в 2011–2013 гг. с низкой оценкой по шкале Апгар и имевших отдаленные последствия гипоксии. Группу контроля составили 20 здоровых доношенных новорожденных без перинатальной патологии в анамнезе. Статистический анализ полученных результатов проведен с использованием пакета Microsoft Excel, Windows XP и интернет-калькулятора SISА (Simple Interactive Statistical Analysis). С целью определения закономерностей между большим количеством качественных признаков был использован модуль интеллектуального анализа данных (Data Mining). Результаты. Установлено, что предикторами формирования последствий перинатального гипоксического поражения центральной нервной системы (ПГП ЦНС) являются отслойка плаценты (ПК=+7,0), ХФПН (ПК=+6,0), низкий уровень материального обеспечения (ПК=+5,9). У матерей детей, которые имели отдаленные последствия гипоксии, в 11 раз чаще наблюдалась отслойка плаценты (ОШ 11,35; 95% ДИ=2,41–15,48), в 10 раз чаще — ХФПН (ОШ 10,05; 95% ДИ=1,20–236,55), в 9 раз чаще — анемия во время беременности (ОШ 9,45; 95% ДИ=1,07—215,05), в 4 раза чаще — низкий социальный статус (ОШ 4,65; 95% ДИ=1,05—22,25). Выводы. Осложнения перинатального периода являются значимым прогностическим признаком формирования и неблагоприятного течения последствий ПГП ЦНС. К наиболее статистически значимым факторам риска развития отдаленных последствий гипоксии у новорожденных детей можно отнести ХФПН и отслойку плаценты. Ключевые слова: перинатальное гипоксическое поражение ЦНС, факторы риска, последствия. Мета: вивчення чинників ризику, які впливають на формування віддалених наслідків гіпоксії у доношених дітей, визначення найбільш вагомих. Пацієнти і методи. Вивчалася медична документація 73 дітей, які народилися в 2011–2013 рр. із низькою оцінкою за шкалою Апгар і мали віддалені наслідки гіпоксії. Групу контролю склали 20 здорових доношених новонароджених без перинатальної патології в анамнезі. Статистичний аналіз отриманих результатів проведено з використанням пакету Microsoft Excel, WindowsXP та інтернет-калькулятора SISА (Simple Interactive Statistical Analysis). З метою визначення закономірностей між значною кількістю якісних ознак використано модуль інтелектуального аналізу даних (Datamining). Результати. Встановлено, що предикторами формування наслідків перинатального гіпоксичного ураження центральної нервової системи (ПГУ ЦНС) є відшарування плаценти (ПК=+7,0), ХФПН (ПК=+6,0), низький рівень матеріального забезпечення (ПК=+5,9). У матерів дітей, які мали віддалені наслідки гіпоксії, в 11 разів частіше спостерігалося відшарування плаценти (ВШ 11,35; 95% ДІ=2,41–15,48), у 10 разів частіше — ХФПН (ВШ 10,05; 95% ДІ=1,20–236,55), у 9 разів частіше — анемія під час вагітності (ВШ 9,45; 95% ДІ=1,07–215,05), у 4 рази частіше — низький соціальний статус (ВШ 4,65; 95% ДІ=1,05–22,25). Висновки. Ускладнення перинатального періоду є значущою прогностичною ознакою формування та несприятливого перебігу наслідків ПГУ ЦНС. До найбільш статистично значущих чинників ризику розвитку віддалених наслідків гіпоксії у новонароджених дітей можна віднести ХФПН і відшарування плаценти. Ключові слова: перинатальне гіпоксичне ураження ЦНС, фактори ризику, наслідки.

Вміст кобальту в біосередовищах доношених новонароджених як предиктор виникнення гіпоксично-ішемічного ураження ЦНС

The aim of the study: to determine cobalt content in biological media of newborns with hypoxic-ischemic lesions of central nervous system (CNS ) and to study its properties as predictor in formation of hypoxia outcomes, to investigate cobalt ensuring the in mother-placenta-fetus system.Materials and methods. Co content was determined in serum and erythrocytes of 30 pregnant women and their 30 newborns with hypoxic-ischemic damage of CNS. The content of trace elements in biomaterials of newborns and their mothers was determined by atomic absorption spectrophotometry on a spectrophotometer C-115M1, manufacturing NGO "Selmi" (Ukraine). We used methods of variation statistics suitable for biomedical research and method Wald-Genkin to determine the properties as prediktor of cobalt.Results. For women which born babies with hypoxia was typical significant serum-erythrocytic imbalance ofCo.In case of hypoxia we determined decreasing of barrier function (96.2%) and depositing function of Co (79.3%), indicating a dysfunction of placenta in case of hypoxia. Content of Co in serum of newborns with hypoxic damage of CNS Co was significantly (p <0.05) lower and in erythrocytes on 40% higher compared to healthy newborns. Low content of Co in urine of infants with hypoxic CNS damage shows its low kidneys elimination during neonatal period. Properties of cobalt as predyktor was found in serum ≥3.01 mmol / L, erythrocyte ≥0,61 mcg / mg ashes and urine ≤0.40 mmol / L, respectively. Prognostic significance (index and informative prognostic factor) was high.Conclusions. Significant serum-erythrocytic imbalance of Co was typical for women who born babies with hypoxia. Barrier function and depositing function of Co were determined in hypoxia. This indicated dysfunction of placenta under conditions of hypoxia. Serum cobalt level, erythrocytes and urine had typically high predictor properties: Ī=4.71; PC= + 13.9; Ī=6.24; PC= +9.0 and Ī=5.08; PC= + 2.0.Цель работы – определить содержание кобальта в биосредах новорождённых, перенёсших гипоксически-ишемическое поражение ЦНС (ГИП ЦНС) и изучить его предикторские свойства в формировании гипоксии. Исследовать роль обеспечения кобальтом в системе мать–плацента–плод.Материалы и методы. Проведено определение кобальта в сыворотке крови и эритроцитах 30 беременных женщин и их 30 новорождённых с ГИП ЦНС. Группу сравнения составили 30 женщин с физиологическим течением беременности и их 30 здоровых доношенных новорождённых. Для определения содержания Со в биосубстратах применяли метод атомно-абсорбционной спектрофотометрии. Использовали методы вариационной статистики, пригодные для медико-биологических исследований и метод Вальда–Генкина для определения предикторских свойств кобальта.Результаты. В сыворотке крови беременных женщин, родивших детей с ГИП ЦНС, находили дефицит кобальта. Содержание Со в эритроцитах пуповинной крови ЗДН был ниже, чем в эритроцитах женщин с физиологическим течением беременности – в 2 раза. Таким образом, для эритроцитов плода свойственно более низкое обеспечение кобальтом.Содержания Со в плаценте при гипоксии было меньше в 4 раза, чем в случае физиологического течения беременности. Индекс проникновения для кобальта в случае ГИП ЦНС был выше, чем в группе контроля. Однако, индекс накопления – в 1,5 раза меньше.В случае ГИП ЦНС в сыворотке пуповинной крови доношенных новорождённых наблюдали существенное уменьшение содержания кобальта на 34,6 % и увеличение на 44 % в эритроцитах пуповинной крови по сравнению с группой контроля. У доношенных с ГИП ЦНС в первые сутки жизни концентрация кобальта в моче была в 1,6 раза меньше, чем в группе сравнения. В конце первого месяца жизни его концентрация в моче снижалась на 31,7 %.Выводы. Женщинам, родившим детей с гипоксически-ишемическим поражением ЦНС, присущ значительный сывороточно-эритроцитарный дисбаланс Со. Свойственные плаценте барьерная и функция депонирования существенно нарушены в случаях рождения детей в асфиксии. Для содержания кобальта в сыворотке крови, эритроцитах и моче установлены очень высокие предикторские свойства: Ī = 4,71; ПК = +13,9; Ī = 6,24; ПК = +9,0 и Ī = 5,08; ПК = +2,0 соответственно.Мета роботи – визначити вміст кобальту в біосередовищах новонароджених, які перенесли гіпоксично-ішемічне ураження ЦНС (ГІУ ЦНС) і вивчити його предикторські властивості у формуванні гіпоксії. Дослідити забезпечення кобальтом у системі мати–плацента–плід. Матеріали та методи. Визначили вміст кобальту в сироватці крові та еритроцитах 30 вагітних жінок та їхніх 30 новонароджених із ГІУ ЦНС. Групу контролю становили 30 жінок із фізіологічним перебігом вагітності та їхніх 30 здорових доношених новонароджених (ЗДН). Для визначення вмісту Со в біосубстратах застосовували метод атомно-абсорбційної спектрофотометрії. Використовували методи варіаційної статистики, що придатні для медико-біологічних досліджень, і метод Вальда–Генкіна для визначення предикторських властивостей кобальту.Результати. У сироватці крові вагітних жінок, які народили дітей із ГІУ ЦНС, знайдений дефіцит кобальту. Вміст Со в еритроцитах пуповинної крові ЗДН був нижчим, ніж в еритроцитах жінок із фізіологічним перебігом вагітності, вдвічі. Отже, для еритроцитів плода властиве нижче забезпечення кобальтом.Кількісне визначення вмісту Со у плаценті показало, що при гіпоксії концентрація його була меншою вчетверо, ніж в умовах фізіологічного перебігу вагітності. Індекс проникнення для кобальту у випадку ГІУ ЦНС був вищим, ніж у групі контролю. Проте індекс накопичення – у 1,5 раза меншим.У разі ГІУ ЦНС у сироватці пуповинної крові доношених новонароджених спостерігали суттєве зменшення вмісту кобальту на 34,6 % та збільшення на 44 % в еритроцитах пуповинної крові порівняно з групою контролю. У доношених із ГІУ ЦНС у першу добу життя концентрація кобальту в сечі була в 1,6 раза меншою, ніж у групі порівняння. Наприкінці першого місяця життя його концентрація в сечі знижувалася на 31,7 %.Висновки. Для жінок, які народили дітей із гіпоксично-ішемічним ураженням ЦНС, властивий чималий сироватково-еритроцитарний дисбаланс Со. Властиві плаценті бар’єрна та функція депонування суттєво порушені у випадках народження дітей в асфіксії. Для вмісту кобальту в сироватці крові, еритроцитах і сечі встановлені дуже високі предикторські властивості: Ī = 4,71; ПК = +13,9; Ī = 6,24; ПК = +9,0 та Ī = 5,08; ПК = +2,0 відповідно

Content of cobalt in biological medias of full-term newborns as predictor of perinatal hypoxic damage of central nervous system

The aim of the study: to determine cobalt content in biological media of newborns with hypoxic-ischemic lesions of central nervous system (CNS ) and to study its properties as predictor in formation of hypoxia outcomes, to investigate cobalt ensuring the in mother-placenta-fetus system. Materials and methods. Co content was determined in serum and erythrocytes of 30 pregnant women and their 30 newborns with hypoxic-ischemic damage of CNS. The content of trace elements in biomaterials of newborns and their mothers was determined by atomic absorption spectrophotometry on a spectrophotometer C-115M1, manufacturing NGO "Selmi" (Ukraine). We used methods of variation statistics suitable for biomedical research and method Wald-Genkin to determine the properties as prediktor of cobalt. Results. For women which born babies with hypoxia was typical significant serum-erythrocytic imbalance ofCo.In case of hypoxia we determined decreasing of barrier function (96.2%) and depositing function of Co (79.3%), indicating a dysfunction of placenta in case of hypoxia. Content of Co in serum of newborns with hypoxic damage of CNS Co was significantly (p <0.05) lower and in erythrocytes on 40% higher compared to healthy newborns. Low content of Co in urine of infants with hypoxic CNS damage shows its low kidneys elimination during neonatal period. Properties of cobalt as predyktor was found in serum ≥3.01 mmol / L, erythrocyte ≥0,61 mcg / mg ashes and urine ≤0.40 mmol / L, respectively. Prognostic significance (index and informative prognostic factor) was high. Conclusions. Significant serum-erythrocytic imbalance of Co was typical for women who born babies with hypoxia. Barrier function and depositing function of Co were determined in hypoxia. This indicated dysfunction of placenta under conditions of hypoxia. Serum cobalt level, erythrocytes and urine had typically high predictor properties: Ī=4.71; PC= + 13.9; Ī=6.24; PC= +9.0 and Ī=5.08; PC= + 2.0

Хвороба кавасакі у дітей м. Києва. Аналіз 23 випадків

The broadest observation of Kawasaki disease (KD) in children in Ukraine is presented that included 23 clinical cases in Kyiv. The frequency of complete KD was 56% and incomplete one was 44%. The coronary vessel affection rate was 33% and the highest one was revealed in infants — 83%. The symptoms and laboratory manifestations of KD are analyzed. The characteristics of the incomplete KD diagnosis are presented. The prevalence of KD in Kyiv in 2016 is calculated to be 4.6 per 100,000 children under 5 years of age and the expected prevalence of KD in Ukraine in 2016 — 103 cases.Представлено наибольшее в Украине наблюдение болезни Кавасаки (БК) у детей — 23 клинических случая в г. Киеве. Частота полной БК составила 56%, неполной — 44%. Частота поражений коронарных сосудов составила 33% и была наивысшей у детей первого года жизни — 83%. Проанализированы симптомы, лабораторные проявления БК. Описаны особенности постановки диагноза неполной БК. Рассчитана распространенность БК в г. Киеве в 2016 году — 4,6 на 100 000 детей до 5 лет жизни и ожидаемая распространенность БК для Украины в 2016 году — 103 случая.Наведено найширше в Україні спостереження хвороби Кавасакі (ХК) у дітей — 23 клінічні випадки у м. Києві. Частота повної ХК була 56%, неповної — 44%. Частота уражень коронарних судин становила 33% і була найвищою у дітей першого року життя — 83%. Проаналізовано симптоми, лабораторні прояви ХК. Показано особливості постановки діагнозу неповної ХК. Розраховано поширеність ХК у м. Києві у 2016 р. — 4,6 на 100 000 дітей до 5 років життя та очікувану поширеність ХК для України у 2016 р. — 103 випадки

Prospects for using ultraviolet leds for neutralizing hazardous chemical substances

Практично у всіх фотокаталітичних очисниках використовуються газорозрядні лампи низького тиску з випромінюванням в УФ діапазоні (320 нм − 400 нм), які вбудовуються всередині вздовж порожнього тіла прямо посередині. Головним елементом фотокаталітичних очищувачів повітря є поруваті носії з нанесеним шаром фотокаталізатора, що опромінюється ультрафіолетом, і через які нагнітають повітря. Для практичної реалізації фотокаталітичних технологій дезінтеграції газоподібних токсикантів на засобах бронетехніки та стаціонарних об’єктах військового призначення доцільно встановлювати у фільтри-поглиначі фільтровентиляційних установок мережку зі сплаву титану, на поверхні яких із застосуванням електрохімічних технологій формують шар титану (IV) оксиду. Нагальною потребою сьогодення є визначення вимог до типу джерела ультрафіолету, що буде забезпечувати безперебійне випромінювання в умовах вібрації, різних прискорень і ударів, оптимізувати розміщення джерела ультрафіолетового випромінювання для зменшення розмірів і кількості “мертвих зон”, до яких не потрапляє випромінювання, та визначити потужність опромінення, яка забезпечить енергоефективну дезинтеграцію токсикантів залежно від їх складу та вмісту в повітряних сумішах.Практически во всех фотокаталитических очистителях используются газоразрядные лампы низкого давления с излучением в УФ диапазоне (320 нм – 400 нм), которые встраиваются внутри вдоль пустого тела прямо посередине. Главным элементом фотокаталитических очистителей воздуха является пористые носители с нанесенным слоем фотокатализатора, что облучается ультрафиолетом, и через которые нагнетают воздух. Для практической реализации фотокаталитических технологий дезинтеграции газообразных токсикантов на средствах бронетехники и стационарных объектах военного назначения целесообразно устанавливать в фильтры-поглотители фильтровентиляционных установок решетку из сплава титана, на поверхности которой с применением электрохимических технологий формируют слой титана (IV) оксида. Насущной необходимостью сегодняшнего дня является определения требований к типу источника ультрафиолета, который будет обеспечивать бесперебойное излучения в условиях вибрации, различных ускорений и ударов, оптимизировать размещение источника ультрафиолетового излучения для уменьшения размеров и количества “мертвых зон”, в которых не попадает излучение, и определить мощность облучения, которая обеспечит энергоэффективную дезинтеграцию токсикантов в зависимости от их состава и содержания в воздушных смесях.Almost all photocatalytic purifiers use low pressure discharge lamps with radiation in the UV range (320 – 400 nm), which are embedded inside the hollow body directly into the middle. The main elements of photocatalytic air purifiers are porous carriers coated with a photocatalyst that is irradiated with UV light, and through which air is injected. For the practical realization of photocatalytic technologies for the disintegration of gaseous toxicants on the means of armored vehicles and stationary military structures, it is advisable to install a titanium alloy mesh in filter-absorbers of filter-ventilator installations, on the surface of which, using electrochemical technologies, a layer of titanium (IV) oxide is formed.Today’s urgent need is to determine requirements for the type of source of UV radiation that will provide uninterrupted radiation in terms of vibration, various accelerations and impacts, optimize the placement of the source of UV radiation to reduce the size and amount of “dead zones” that do not get radiation, and determine the radiation power that will ensure the energy-efficient disintegration of toxicants depending on their composition and content of air mixtures. In the purification system, titanium oxide, when absorbing a quantum of light with an energy of more than 3.2 eV (a light with a wavelength of less than 390 nm – UV), generates free charge carriers – negative electrons and positive vacancies (holes). Electrons and holes, going to the surface of TiO2, enter into redox reactions with oxygen and water or vapors of water in the air. If the compounds include nitrogen or halogen atoms X, then HNO3 and HX will be observed in the reaction products, which forces the use of activated charcoal postfilters. The only known example of a compound that cannot be oxidized by ultraviolet rays on the surface of TiO2 is carbon tetrachloride

Management of Female and Functional Urology Patients During the COVID Pandemic

CONTEXT: Coronavirus disease 19 (COVID-19) has changed standard urology practice around the world. The situation is affecting not only uro-oncological patients but also patients with benign and disabling conditions who are suffering delays in medical attention that impact their quality of life. OBJECTIVE: To propose, based on expert advice and current evidence where available, a strategy to reorganize female and functional urological (FFU) activity (diagnosis and treatment). EVIDENCE ACQUISITION: The present document is based on a narrative review of the limited data available in the urological literature on SARS-Cov-2 and the experience of FFU experts from several countries around the world. EVIDENCE SYNTHESIS: In all the treatment schemes proposed in the literature on the COVID-19 pandemic, FFU surgery is not adequately covered and usually grouped into the category that is not urgent or can be delayed, but in a sustained pandemic scenario there are cases that cannot be delayed that should be considered for surgery as a priority. The aim of this document is to provide a detailed management plan for noninvasive and invasive FFU consultations, investigations, and operations. A classification of FFU surgical activity by indication and urgency is proposed, as well as recommendations adopted from the literature for good surgical practice and by surgical approach in FFU in the COVID-19 era. CONCLUSIONS: Functional, benign, and pelvic floor conditions have often been considered suitable for delay in challenging times. The long-term implications of this reduction in functional urology clinical activity are currently unknown. This document will help functional urology departments to reorganize their activity to best serve their patients. PATIENT SUMMARY: Many patients will suffer delays in urology treatment because of COVID-19, with consequent impairment of their physical and psychological health and deterioration of their quality of life. Efforts should be made to minimize the burden for this patient group, without endangering patients and health care workers

Composition and Distribution of Plankton Communities in the Atlantic Sector of the Southern Ocean

In recent decades, the waters off the Antarctic Peninsula and surrounding region have undergone a significant transformation due to global climate change affecting the structure and distribution of pelagic fauna. Here, we present the results of our study on the taxonomic composition and quantitative distribution of plankton communities in Bransfield Strait, Antarctic Sound, the Powell Basin of the Weddell Sea, and the waters off the Antarctic Peninsula and South Orkney Islands during the austral summer of 2022. A slight warming of the Transitional Zonal Water with Weddell Sea influence (TWW) and an increase in its distribution area was detected. Among the pelagic communities, three groups were found to be the most abundant: copepods Calanoides acutus, Metridia gerlachei, and Oithona spp., salpa Salpa thompsoni, and Antarctic krill Euphausia superba. Euphausiids were found in cases of low abundance, species diversity, and biomass. In the studied region, an increase in the amount of the salpa S. thompsoni and the euphausiid Thysanoessa macrura and the expansion of their distribution area were observed. Significant structural shifts in phytoplankton communities manifested themselves in changes in the structure of the Antarctic krill forage base. The composition and distribution of pelagic fauna is affected by a combination of environmental abiotic factors, of which water temperature is the main one. The obtained results have allowed us to assume that a further increase in ocean temperature may lead to a reduction in the number and size of the Antarctic krill population and its successive replacement by salps and other euphausiids that are more resistant to temperature fluctuations and water desalination