Оценка рентгенометрических показателей костей предплечья при травматической нестабильности дистального лучелоктевого сустава у детей

Background. At present, the literature describes in sufficient detail the use of various methods of X-ray examination of the bones of the forearm in the diagnosis of distal radioulnar joint instability (DRUJI), but there are no data on radiometric parameters for DRUJI of traumatic origin in children. Quantitative diagnostics becomes mandatory for determining the tactics of treating DRUJI of traumatic origin in children. The purpose of study to analyze the radiometric parameters of the distal forearm in case of DRUJI of traumatic origin in children to plan the method of surgical treatment. Мethods. The paper presents an analysis of the results of X-ray examination of 23 children with instability of the distal radioulnar joint of traumatic origin aged 9 to 17 years (mean age 14.212.5 years) the main group. For comparison, radiographs of the contralateral forearms of the same patients were analyzed the comparison group (23 children), and radiographs of the forearm of 69 pediatric patients without signs of DRUJI (control group). On radiographs in the anteroposterior and lateral projections, the following radiometric parameters were evaluated: radioulnar and volar angles, radioulnar index, radioulnar distance, and the difference between the radioulnar distances of both forearms. Results. In 19 patients of the main group, a positive variant of the radioulnar index with dislocation of the head of the ulna was revealed, while the indicators of the radioulnar and volar angle were characterized by variability in values. The average values of radiometric parameters of DRUJI in children without bone-traumatic changes of the forearm are comparable to normal values in adults. Conclusions. In children with DRUJI of traumatic origin, various changes were revealed radiometric indicators of the distal parts of the bones of the forearm, which depend on the type of forearm fracture. In a particular pediatric patient with DRUJI of traumatic origin, these indicators reflect the biomechanical features of the wrist joint, which must be taken into account when planning surgical intervention and predicting the recovery of the anatomy and function of the forearm.Актуальность. В настоящее время в литературе достаточно подробно описано применение различных методик рентгенологического исследования костей предплечья при диагностике нестабильности дистального лучелоктевого сустава (ДЛЛС), но отсутствуют сведения о рентгенометрических показателях при нестабильности ДЛЛС травматического генеза у детей. Квантитативная диагностика приобретает обязательный характер для определения тактики лечения нестабильности ДЛЛС травматического генеза у детей. Цель исследования проанализировать рентгенометрические показатели дистальных отделов костей предплечья при нестабильности ДЛЛС травматического генеза у детей для планирования хирургического лечения. Материал и методы. В работе представлен анализ результатов рентгенологического исследования 23 детей с нестабильностью ДЛЛС травматического генеза в возрасте от 9 до 17 лет (средний возраст 14,22,5 года) основная группа. Для сравнения анализировали рентгенограммы контралатеральных предплечий этих же пациентов группа сравнения (23 ребенка) и рентгенограммы костей предплечья 69 пациентов детского возраста без признаков нестабильности ДЛЛС (контрольная группа). На рентгенограммах в переднезадней и боковой проекциях оценивали следующие рентгенометрические показатели: лучелоктевой и волярный углы, лучелоктевой индекс, радиоульнарное расстояние и разницу между радиоульнарными расстояниями обоих предплечий. Результаты. У 19 пациентов с нестабильностью ДЛЛС травматического генеза был выявлен положительный вариант лучелоктевого индекса с вывихом головки локтевой кости, в то время как показатели лучелоктевого и волярного угла характеризовались вариабельностью значений. Средние рентгенометрические параметры ДЛЛС у детей без костно-травматических изменений костей предплечья сопоставимы с нормальными значениями у взрослых. Заключение. У детей с нестабильностью ДЛЛС травматического генеза выявлены различные изменения рентгенометрических показателей дистальных отделов костей предплечья, которые зависят от типа перелома. У конкретного пациента детского возраста с нестабильностью ДЛЛС травматического генеза эти показатели отражают биомеханические особенности кистевого сустава, что необходимо учитывать при планировании хирургического вмешательства и прогнозировании восстановления анатомии и функции предплечья

Сравнение двухэнергетических денситометров различных моделей

Background. Dual-energy X-ray absorptiometry (DXA) is an effective method for bone mineral density (BMD) and subcutaneous fat percentage estimation. The constant development of new densitometry techniques, the demographic change and the higher potential of artificial intelligence in healthcare enhance requirements for the high-quality measurements in DXA. This study aimed to develop a quality control method for DXA scanners and compare four DXA systems with different X-ray geometries and manufacturers when simulating fat-water environments. Methods. We evaluated the accuracy (relative error (%) and precision (CV%)) of the bone mineral density (BMD) measurements, performed by the four DXA scanners: 2 with narrow-angle fan beam (64- and 16-channel detectors (DXA-1, DXA-2)); 1 with wide-angle fan beam (DXA-3); 1 with pencil beam (DXA-4). We used a PHK (PHantom Kalium) designed to imitate spine. The PHK contained four vertebras filled with a K2HPO4 solution in various concentrations (50-200 mg/ml). The PHK also included paraffin patches (thickness 40 mm) to simulate the fat layer. Results. DXA-1 and DXA-2 demonstrated the best CV% ranged from 0.56% to 1.05%. The least % was observed when scanning PHK with fat layer on DXA-1 and DXA-2 (1.74% and 0.85%) and DXA-4 (1.47%). DXA-3 produced significantly lower BMD (= -14.56%, p = 0.000). After removing the fat layer, we observed reduction (p = 0.000) of BMD for DXA- 1 and DXA-2 (= -5.11% and -6.12% respectively) and weak deviation (p = 0.80) for DXA-4 (0.87%). For DXA-3, removal of the fat layer also resulted in a significant reduction in BMD ( = -16.44%, p = 0.000). The subcutaneous fat modeling showed that all these DXA systems automatically determine the percentage of fat in the scanned area with weak underestimation: for DXA-1, DXA-2 and DXA-4 the % were -5,9%, -6,3% and -2,3% respectively. CV% were 0.15%; 0.39%; 1.6%, respectively. Conclusions. We proved a significant underestimation of the BMD measurements across the entire range of simulated parameters for the DXA scanners when the model did not include the subcutaneous fat layer. All models demonstrated high accuracy in measuring the fat layer, with the exception of the DXA-3 model, which was not assessed in these studies.Актуальность. Двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия (ДРА) это эффективный метод оценки минеральной плотности костной ткани (МПК) и подкожно-жировой клетчатки (ПЖК). Постоянное развитие новых методов денситометрии, старение населения и высокий потенциал применения технологий искусственного интеллекта в здравоохранении усиливают потребности в получении высококачественных измерений МПК в ДРА. Цель исследования разработать средства и методы контроля ДРА сканеров и провести сравнение четырех денситометров разной геометрии и фирм-производителей при моделировании различного водно-жирового окружения. Материал и методы. В ходе работы проведена оценка точности (относительной погрешности (%) и воспроизводимости (CV%)) измерений МПК четырех рентгеновских денситометров: два с узковеерным пучком рентгеновского излучения с 64- и 16 рядами детекторов (DXA-1, DXA-2), один с широковеерным пучком (DXA-3); один с пучком карандашного типа (DXA-4). Для сравнения использовался фантом PHK (PHantom Kalium), моделирующий МПК поясничной области: четыре модели позвонков от нормы до остеопороза, содержащие гидрофосфат калия в различной концентрации 50200 мг/мл. PHK также включал парафиновые накладки (толщиной 40 мм), имитирующие ПЖК. Результаты. DXA-1 и DXA-2 имеют наилучшую CV%, определенную в диапазоне от 0,56% до 1,05%. Наименьшая % отмечена при сканировании PHK с ПЖК для DXA-1 и DXA-2 (1,74% и 0,85%) и DXA-4 (1,47%). При исключении ПЖК наблюдаются снижение МПК для DXA-1 и DXA-2 ( = -5,11% и -6,12% соответственно) и небольшое отклонение (p = 0,80) для DXA-4 ( = 0,87%). DXA-3 демонстрирует существенно заниженные данные измеренной МПК ( = -14,56%; p = 0,000) при сканировании PHK с ПЖК. Однако исключение ПЖК также приводит к значительному (p = 0,000) снижению МПК ( = -16,44%; p = 0,000). При анализе точности определения жирового слоя для DXA-1, DXA-2, DXA-4 отмечалась незначительная недооценка заданных показателей на -5,9%, -6,3% и -2,3% соответственно. При этом CV результатов составила 0,15%; 0,39%; 1,6%. Заключение. Результаты исследования подтвердили значительную недооценку МПК для всего диапазона возможных значений при сканировании PHK без ПЖК. Модели продемонстрировали высокую точность измерения жирового слоя за исключением DXA-3 сканера, для которого этот параметр в исследовании не оценивался

Оценка точности денситометрических исследований. Применение фантома РСК ФК2

Purpose of the study — to assess the accuracy of dual energy x-ray absorptiometry (DXA ) for measurements of mineral bone density, bone mineral content, area of selected spine zone of examination as well as impact of subcutaneous fat layer and correction of auto-segmenting of the spine on the mentioned parameters. Material and Methods. The study was performed on iDXA scanner using the designed phantom DMA PP2 of the lumber spine with inlays to simulate subcutaneous fat (SF). To ensure correct assessment of measurements (precision and accuracy) the authors performed fivefold repeated scanning. Two modifications of the phantom were used, with and without SF inlays, as well as two methods for selection of spine range for examination – automatic and correction of autosegmentation. Results. Scanning of the phantom without SF inlays demonstrated a systematic understated values of bone mineral density (BMD) and bone mineral content (BMC) along the full measured interval: mean relative error of BMD for L1-L4 interval was 10.62% with automatic segmentation and 7.43% — with  correction of autosegmentation. The least accuracy for BMD and BMC (1.53% and 0.90%, respectively) was observed during SF simulation and with correction of auto-segmentation of the spine. Analysis of variation coefficient for area of examined vertebrae, BMC and BMD demonstrated rather high precision of measurements, namely for BMD without SF in the L1-L4 interval amounted to 1.00% (auto-segmentation) and 0.56% (correction). Variation coefficient for scanning including SF inlays in the interval L1-L4 was 1.00% (auto-segmentation) and 0.68% (correction). Conclusion. The lowest level of accuracy was observed with the SFL object; in this case, the variation coefficient did not exceed 1% for all BMD interval. The mean value of the BMC accuracy also did not exceed 1% with the optimal scan parameters. The study proved the effectiveness of “RSK PK2” phantom when estimating the accuracy of BMD and BMC on iDXA scanner.Цель исследования — оценить показатели точности измеряемых методом двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии (ДРА) минеральной плотности кости, минерального содержания кости, площади выделяемой зоны интереса, а также степень влияния на указанные значения наличия жирового слоя и коррекции автосегментирования области позвоночника. Материал и методы. Исследования проведены на ДРА-сканере iDXA с использованием разработанного фантома РСК ФК2, моделирующего поясничную область позвоночника и имеющего вкладки для имитирования подкожно-жировой клетчатки (ПЖК). Для корректной оценки показателей точности (воспроизводимости и относительной ошибки) выполнялись пятикратные повторные сканирования. Использовались две модификации фантома РСК ФК2: с моделированием ПЖК и без моделирования, а также два метода выделения области исследования позвоночника: автоматический и коррекция автосегментирования зоны интереса. Результаты. Сканирование фантома без вставок ПЖК продемонстрировало систематическое занижение показателей минеральной плотности кости (МПК) и минерального содержимого кости (МСК) на всем интервале измеренных значений: средняя относительная погрешность МПК для интервала L1-L4 составила 10,62% с автосегментированием и 7,43% — с его коррекцией. Наименьшая относительная погрешность для МПК и МСК (1,53% и 0,90% соответственно) отмечалась при моделировании ПЖК с коррекцией автосегментации позвоночника. Анализ коэффициента вариации площади позвонков, МСК и МПК показал, что воспроизводимость результатов измерений достаточно высокая, и составила в интервале позвонков L1-L4 для МПК без учета ПЖК 1,00% (автосегментирова-ние) и 0,56% (коррекция). С моделированием ПЖК для интервала позвонков L1-L4 CV = 1,00% (автосегментирование) и 0,68% (коррекция). Выводы. При измерениях с имитацией ПЖК наблюдается меньшее значение относительной ошибки, а коэффициент вариации при повторных измерениях не превышает 1% для заданного диапазона МПК. Усредненная относительная погрешность МСК при соблюдении оптимальных условий сканирования также не превышает 1%. Разработанный фантом перспективен для определения кратковременной и долговременной воспроизводимости денситометрических исследований, оптимизации условий сканирования, сравнения ДРА-сканеров в ходе кросс-калибровочных испытаний

The composition of the protosolar disk and the formation conditions for comets

Conditions in the protosolar nebula have left their mark in the composition of cometary volatiles, thought to be some of the most pristine material in the solar system. Cometary compositions represent the end point of processing that began in the parent molecular cloud core and continued through the collapse of that core to form the protosun and the solar nebula, and finally during the evolution of the solar nebula itself as the cometary bodies were accreting. Disentangling the effects of the various epochs on the final composition of a comet is complicated. But comets are not the only source of information about the solar nebula. Protostellar disks around young stars similar to the protosun provide a way of investigating the evolution of disks similar to the solar nebula while they are in the process of evolving to form their own solar systems. In this way we can learn about the physical and chemical conditions under which comets formed, and about the types of dynamical processing that shaped the solar system we see today. This paper summarizes some recent contributions to our understanding of both cometary volatiles and the composition, structure and evolution of protostellar disks.Comment: To appear in Space Science Reviews. The final publication is available at Springer via http://dx.doi.org/10.1007/s11214-015-0167-

The Physics of Star Cluster Formation and Evolution

© 2020 Springer-Verlag. The final publication is available at Springer via https://doi.org/10.1007/s11214-020-00689-4.Star clusters form in dense, hierarchically collapsing gas clouds. Bulk kinetic energy is transformed to turbulence with stars forming from cores fed by filaments. In the most compact regions, stellar feedback is least effective in removing the gas and stars may form very efficiently. These are also the regions where, in high-mass clusters, ejecta from some kind of high-mass stars are effectively captured during the formation phase of some of the low mass stars and effectively channeled into the latter to form multiple populations. Star formation epochs in star clusters are generally set by gas flows that determine the abundance of gas in the cluster. We argue that there is likely only one star formation epoch after which clusters remain essentially clear of gas by cluster winds. Collisional dynamics is important in this phase leading to core collapse, expansion and eventual dispersion of every cluster. We review recent developments in the field with a focus on theoretical work.Peer reviewe

Transverse momentum spectra of charged particles in proton-proton collisions at s=900\sqrt{s} = 900 GeV with ALICE at the LHC

The inclusive charged particle transverse momentum distribution is measured in proton-proton collisions at $\sqrt{s} = 900$ GeV at the LHC using the ALICE detector. The measurement is performed in the central pseudorapidity region $(|\eta|<0.8)$ over the transverse momentum range $0.15<p_{\rm T}<10$ GeV/$c$. The correlation between transverse momentum and particle multiplicity is also studied. Results are presented for inelastic (INEL) and non-single-diffractive (NSD) events. The average transverse momentum for $|\eta|<0.8$ is $\left<p_{\rm T}\right>_{\rm INEL}=0.483\pm0.001$ (stat.) $\pm0.007$ (syst.) GeV/$c$ and \left_{\rm NSD}=0.489\pm0.001 (stat.) $\pm0.007$ (syst.) GeV/$c$, respectively. The data exhibit a slightly larger $\left<p_{\rm T}\right>$ than measurements in wider pseudorapidity intervals. The results are compared to simulations with the Monte Carlo event generators PYTHIA and PHOJET.Comment: 20 pages, 8 figures, 2 tables, published version, figures at http://aliceinfo.cern.ch/ArtSubmission/node/390

Method of discrete sources for elliptic problems arising in supercollider simulation

An electrodynamical system of energy accumulation (accelerating section of a supercollider) is synthesized. Some model elliptic problems (boundary, inverse spectral, scattering) concerning synthesis of the optimal structure are considered. Numerical algorithms basing on the method of discrete sources and singular value decomposition technique are developed. Numerical examples are presented

The project of W-band gyrotron at third cyclotron harmonic with an annular diaphragm

One of the most popular microwave bands now is the W-band. It is attractive by the atmospheric transparency window, which makes it promising for a number of scientific and technical applications including radiolocation, communication, detection of hidden objects and the creation of medical devices. The output power level in both continuous and pulsed regimes for the aforementioned applications should be in the order of several kilowatts and above. This makes the gyrotron one of the most high-potential sources of electromagnetic radiation in this range.The alternate design of an electrodynamic system based on the use of a diaphragm in a wave transition is proposed. This system has been theoretically and numerically analyzed for a W-band gyrotron at the third harmonic of the cyclotron frequency. The optimal parameters of the diaphragm and its position have been selected. With that parameters, the highest value of the starting current of the competing mode is reached while maintaining the starting current of the operating mode. It allows to increase the output radiation power by more than 7 times. An estimate of the accuracy of the manufacturing of the diaphragm has been made. It holds out a hope of scaling this selection method into higher frequency ranges. Further development of this system is primarily tied with a more complex optimization of the system particularly the variation of the length of the cylindrical part of the cavity, which will allow reducing the share of ohmic losses while maintaining high efficiency.The paper is based on the research results, which was conducted in the framework of projects of the Russian Science Foundation No. 17-79-10422. Keywords: Gyrotron, W-band, Mode selectio