The Propagation of the Temperature Wave in Myocardium

The method for estimating the rate of propagation of temperature waves in the myocardium during hypothermia and hyperthermia of the heart based on noninvasive temperature control on the heart surface in conditions of cardiopulmonary bypass is proposed. The solution of the heat conduction equation for temperature waves in the myocardium is presented, which allows determining at each point of the medium the temperature change function, as well as the amplitude and phasing velocity of the temperature wave upon cooling and warming of the heart in conditions of cardiopulmonary bypass. The velocity distribution for the temperature field on the surface of the myocardium and in the depth of tissues during the hypothermia and hyperthermia of the heart is obtained.The thermographic images of the heart during controlled hypothermia and hyperthermia of the heart under cardiopulmonary bypass are obtained. The study of the conditions for spreading the temperature wave in the myocardium is performed, which allows to improve the means of intraoperative protection of vital organs and tools for controlling its effectiveness. The results of introduction of methods of non-invasive temperature control in cardiac surgery and the process of intraoperative cardiac protection in the temperature range from +10°С to +38°С are presented

Telemedicine and computer networks: Laboratory workshop in cisco packet tracer

Навчальний посібник розроблено для отримання студентами практичних навичок з проектування та налаштування комп’ютерних мереж. Навчальне видання призначене для студентів, які навчаються за спеціальністю 163 – «Біомедична інженерія» факультету біомедичної інженерії КПІ ім. Ігоря Сікорського

Мікропроцесорна техніка. Практикум з дисципліни для студентів спеціальностей 163 «Біомедична інженерія» та 152 «Метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка»

The workshop on the discipline "Microprocessor Engineering" contains practical classes and laboratory work performed using software Arduino UNO series microprocessor programming environment (Arduino Genuino), laboratory models of measuring equipment using software and information support of National Instruments LabVIEW. Educational the publication is recommended for higher educational institutions of Ukraine with teaching specialties 163 "Biomedical Engineering" and 152 "Metrology and Information Measurement Technology".Практикум з дисципліни «Мікропроцесорна техніка» містить практичні заняття та лабораторні роботи, що виконуються за допомогою програмного забезпечення в середовищі програмування мікропроцесорів серії Arduino UNO (Arduino Genuino), лабораторних макетів вимірювальної апаратури з використанням програмного та інформаційного забезпечення засобів National Instruments LabVIEW. Навчальне видання рекомендовано для вищих навчальних закладів України з викладанням спеціальностей 163 «Біомедична інженерія» та 152 «Метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка».Практикум по дисциплине «Микропроцессорная техника» содержит практические занятия и лабораторные работы, выполняемые с помощью программного обеспечения в среде программирования микропроцессоров серии Arduino UNO (Arduino Genuino), лабораторных макетов измерительной аппаратуры с использованием программного и информационного обеспечения средств National Instruments LabVIEW. Учебное издание рекомендовано для высших учебных заведений Украины с преподаванием специальностей 163 «Биомедицинская инженерия» и 152 «Метрология и информационно-измерительная техника»

The choice of surgical approach in the treatment of two-column acetabular fractures

The study aimed a comparison of treatment results in patients with two-column acetabular fractures (AO, Type C) when using different operative approaches: ilioinguinal (12), Y-type (16) and a combination of posterior-lateral and ilioinguinal approaches (3). Surgical treatment was carried out not later than 3 weeks after injury. The joint congruence was reached in all the cases. The operative time, blood loss, complications, long-term results of treatment were evaluated. The study showed the effectiveness of ilioinguinal approach in case of the simple two-column fractures. When treating patients with complex fractures of the anterior column, the authors found no significant difference in operative time and intraoperative blood loss between the cases of V-type and combined approaches. In patients with two-column fractures accompanied with posterior wall lesion the time of surgery was significantly lower when using the Y-shaped approach as against the two different approaches

Тепловизионное исследование распределения температуры миокарда

Проведено порівняльний якісний аналіз термограм міокарда, отриманих за допомогою термографа в спектральному діапазоні 8-14 мкм. Виконано кількісне оцінювання точності вимірювання температури міокарда, що залежить від температури навколишнього середовища. На основі запропонованого підходу до аналізу термограм міокарда досліджено термоаномальні зони на поверхні міокарда, що дають чітке уявлення про розподіл внутрішньої температури та рівні мікроциркуляції в міокарді та судинах. Розробка методу потребує використання засобів інфрачервоної термографії, які дають можливість реєструвати температуру серця і виявити взаємозв’язок між електромеханічними характеристиками міокарда за даними електрокардіографії та коливаннями температури на поверхні міокарда. Спосіб отримання графічного зображення теплових портретів міокарда для відкритого серця дає змогу контролювати температуру операційної зони при операціях на серці. Розроблений комплексний підхід до дистанційного контролю температури дав можливість контролювати рівномірність температурного захисту, визначити рівень охолодження в різних температурних зонах, значно підвищити безпеку контрольованого припинення кровообігу в життєво важливих органах.Qualitative comparative analysis of thermal infarction was conducted using thermograph in the spectral range 8-14 microns. Quantitative assessment of myocardial temperature measurement accuracy is made depending on the ambient temperature. Based on the proposed approach to the analysis of thermal images infarction, researching area of temperature on the surface of the myocardium, which give a clear picture on the distribution of the internal temperature and the level of the microcirculation in the myocardium and vessels, were conducted. Development of method requires the use of infrared thermography (IRT), allowing to record the temperature of the heart and identify the interconnection between the electromechanical characteristics of the myocardium according to ECG and temperatures on the surface of the myocardium. Method for graphic representation of thermal image of the myocardium for open heart allows you to control the temperature of the operating area during operations on the heart. An integrated approach to distance control of temperature allows controlling uniformity of temperature protection, determine the level of cooling in different temperature zones, and significantly improves the security of the controlled cessation of blood circulation in vital organs.Проведен сравнительный качественный анализ термограмм миокарда, полученных с помощью термографа в спектральном диапазоне 8-14 мкм. Проведено количественное оценивание точности измерения температуры миокарда в зависимости от температуры окружающей среды. На основе предложенного подхода к анализу термограмм миокардаисследованы термоаномальные зоны на поверхности миокарда, которые дают четкое представление о распределении внутренней температуры и уровнях микроциркуляции в миокарде и сосудах. Разработка метода нуждается в использовании средств инфракрасной термографии, которые позволяют регистрировать температуру сердца и определить взаимосвязь между электромеханическими характеристиками миокарда по данным электрокардиографии и колебаниями температуры на поверхности миокарда. Способ получения графического изображения тепловых портретов миокарда для открытого сердца позволяет контролировать температуру операционной зоны при операциях на сердце. Разработанный комплексный подход к дистанционному контролю температуры позволяет контролировать равномерность температурной защиты, определить уровень охлаждения в разных температурных зонах, значительно повысить безопасность контролируемого прекращения кровообращения в жизненно важных органах

Структура молекулы 2-нитро-2’-гидрокси-5’-метилазобензола: Теоретическое и спектральное исследование

Objectives. 2-Hydroxy-nitroazobenzenes comprise reagents for the synthesis of heteroaromatic compounds, in the molecules of which the benzene and azole cycles are annulated. These reagents are widely used in the production of chemical products for various industries. In particular, 2-2’-hydroxy-5’-methylphenylbenzotriazole is used as an effective photo stabilizer for polystyrene and polyethylene. A promising method for its preparation is the liquid-phase catalytic hydrogenation of 2-nitro-2'-hydroxy-5'-methylazobenzene (2NAB). The aim of the present study was to establish the structure of 2NAB in solutions of different composition.Methods. Theoretical calculations were carried out within the framework of the density functional theory at a temperature of 298.15 K for the gas phase at B3LYP/6-311++G(d, p) and M06-2X/6-311++G(d, p) levels; for hexane, 2-propanol, toluene at B3LYP/6-311++G(d, p) level using the conductor-like polarizable continuum model. An experimental study to determine the probable isomeric structure of 2NAB in various solvents, including sodium hydroxide (NaOH) and acetic acid (CH3COOH) additives, was carried out using infrared (IR) and ultraviolet (UV) spectroscopy.Results. The most probable structure of 2NAB isomers for the gas phase and a number of solvents was determined. Experimental and theoretical IR and UV spectra were obtained. The thermodynamic characteristics of the reaction of intramolecular proton transfer from –OH to –N=N– group in the gas phase were calculated.Conclusions. A comparison of the experimental and calculated results supports the conclusion that the cis-isomer should be considered most probable for the gas phase. For the studied solutions, a trans-isomer of 2NAB with hydrogen bonds formed between the hydroxyl group hydrogen and the β-nitrogen atom of the azo group of dye molecule should be considered as the most likely structure. In the studied individual and binary solvents, prototropic equilibrium is shifted towards the azo form of the dye, while intramolecular proton transfer is possible only in aqueous diethylamine and dimethylformamide solutions with additions of NaOH. Цели. 2-Гидроксинитроазобензолы – реагенты синтеза гетероароматических соединений, в молекулах которых аннелированы бензольный и азольный циклы, широко использующиеся при производстве химических продуктов для различных областей промышленности. В частности, 2-2’-гидрокси-5’-метилфенилбензотриазол используется в качестве эффективного фотостабилизатора полистирола и полиэтилена. Перспективным методом его получения является жидкофазная каталитическая гидрогенизация 2-нитро-2’-гидрокси-5’-метилазобензола (2НАБ). Целью нашей работы стало установление структуры 2НАБ в растворах различного состава.Методы. Теоретические расчеты проводились в рамках теории функционала плотности при температуре 298.15 К для газовой фазы на уровнях B3LYP/6-311++G(d, p) и M06-2X/6-311++G(d, p), для гексана, 2-пропанола, толуола на уровне B3LYP/6-311++G(d, p) с использованием континуальной модели сольватации. Экспериментальное изучение предполагаемого изомерного строения 2НАБ в различных растворителях, в том числе с добавками гидроксида натрия (NaOH) и уксусной кислоты (CH3COOH), проведено с помощью инфракрасной (ИК) и ультрафиолетовой (УФ) спектроскопии.Результаты. Определена наиболее вероятная структура изомеров 2НАБ для газовой фазы и ряда растворителей. Получены экспериментальные и теоретические ИК-, УФ-спектры исследуемых веществ. Рассчитаны термодинамические характеристики реакции внутримолекулярного переноса протона от –ОН к –N=N– группе в газовой фазе.Выводы. Сравнение экспериментальных и расчетных результатов позволило сделать заключение, что наиболее вероятным для газовой фазы следует считать цис-изомер, а для изученных растворов транс-изомер 2НАБ с водородными связями, образующимися между водородом гидроксигруппы и β-атомом азота азогруппы. В изученных индивидуальных и бинарных растворителях прототропное равновесие смещено в сторону азоформы красителя, а внутримолекулярный перенос протона возможен только в водных растворах диэтиламина и диметилформамила с добавками NaОН.

Применение магнитотерапии для лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы

Розроблено метод оперативного контролю і кількісної оцінки процесу лікування магнітним полем у динаміці. Пропонується розрахунок нормованого амплітудно-фазового індексу форми (НАФК) для сигналів пульсової хвилі, який дає змогу кількісно порівняти ступінь відмінності пульсових хвиль людини і має чутливість до впливу магнітного поля. Методологія оцінки ефективності застосування магнітотерапії заснована на реєстрації та обробці сигналів пульсових хвиль за допомогою технології нейронних мереж і обчисленні індексу форми для кожного пацієнта. В результаті досліджень визначено динаміку зміни значень НАФК у процесі комплексного лікування, яка дає можливість контролювати функціональне відновлення організму. Запропоновано алгоритм розрахунку НАФК на основі розкладання сигналу пульсової хвилі в ряд Фур’є. Проведені дослідження при лікуванні хворих із захворюваннями серцево-судинної системи дають змогу зробити висновки щодо застосування індексу НАФК для оцінки ефективності комплексного лікування. Чутливість індексу НАФК до зовнішнього впливу на пацієнта дає можливість використовувати індекс для кількісної оцінки функціонального стану і контролю динаміки комплексного лікування.Method for operational control and quantitative analysis of magnetic field treatment process dynamics was developed. The calculation of amplitude and phase index of form is offered for the signals of pulse wave, which allows quantitavely compare the degrees of difference of pulse waves, and has a sensitiveness to influence the magnetic field. Method for evaluating the effectiveness of the use of magnetic therapy based on registration and signal processing of pulse wave using the technology of neural networks and calculating the index form for each patient. As a result of studies determined the dynamics of shape change index that allows to conclude the prospects of using the normalized shape index for the development of a wide variety of medical procedures, including treatment of the magnetic field. The algorithm for calculating normalized shape index based on the decomposition of the signals pulse wave in the Fourier series is proposed. Studies in the treatment of patients with diseases of the cardiovascular system allow drawing conclusions regarding the application of the index — normalized amplitude-phase coefficient (NAPC) for evaluating the effectiveness of integrated treatment. Sensitivity index NAPC was set to external influence on the patient, which allows using an index for quantitative assessment of functional status and control of the dynamics of complex treatment.Разработан метод оперативного контроля и количественной оценки процесса лечения магнитным полем в динамике. Предлагается расчет нормированного амплитудно-фазового индекса формы (НАФК) для сигналов пульсовой волны, который позволяет количественно сравнить степень различия пульсовых волн и имеет чувствительность к воздействию магнитного поля. Методология оценки эффективности применения магнитотерапии основана на регистрации и обработке сигналов пульсовых волн с помощью технологии нейронных сетей и вычислении индекса формы для каждого пациента. В результате исследований определена динамика изменения значений НАФК в процессе комплексного лечения, которая позволяет контролировать функциональное восстановление организма. Предложен алгоритм расчета НАФК на основе разложения сигнала пульсовой волны в ряд Фурье. Проведенные исследования при лечении больных с заболеваниями сердечно-сосудистой системы позволяют сделать выводы относительно применения индекса НАФК для оценки эффективности комплексного лечения. Чувствительность индекса НАФК к внешнему воздействию на пациента позволяет использовать индекс для количественной оценки функционального состояния и контроля динамики комплексного лечения

Сalix[4]arene chalcone amides effects on myometrium mitochondria

Mitochondria are a key player in a wide range of the most important functions of the cell. Calixarenes are supramolecular compounds that have been widely used in bioorganic chemistry and biochemistry. The aim of this work was to study the effects of calix[4]arenes with two (С-1012, С-1021), three (С-1023, С-1024) and four (С-1011) chalcone amide groups on the myometrial mitochondria membranes polarization, Ca2+ concentration in the matrix of these organelles ([Ca2+]m ) and on the average hydrodynamic diameter of mitochondria. It was shown that permeabilized myometrium cells incubation with calix[4]arenes containing two or more chalcone amide groups, was accompanied by an increased level of myometrial mitochondria membranes polarization. All studied calix[4]arenes increased [Ca2+]m values in the absence and in the presence of exogenous Ca2+. The values of [Ca2+]m in the absence of exogenous Ca2+ were higher at mitochondria incubation in Mg2+-containing, than in Mg2+,ATP-containing medium. Incubation of isolated mitochondria with the studied calix[4]arenes resulted in changes of mitochondria volume: at incubation with С-1012, С-1021, C-1023 the average hydrodynamic diameter was decreased, while with С-1011 it was increased. Thus, we have shown that a short-term (5 min) incubation of mitochondria in the presence of 10 µM calix[4]arenes, which contain from two to four chalcone amide groups, increased the level of mitochondria membranes polarization, ionized Ca concentration in the matrix and had different effects on the mitochondrial volume

Plants with genetically encoded autoluminescence

Autoluminescent plants engineered to express a bacterial bioluminescence gene cluster in plastids have not been widely adopted because of low light output. We engineered tobacco plants with a fungal bioluminescence system that converts caffeic acid (present in all plants) into luciferin and report self-sustained luminescence that is visible to the naked eye. Our findings could underpin development of a suite of imaging tools for plants

Problems and ways of optimisation of rendering of the pre-hospital help to patients with a basin trauma

Aim. Optimization of Assistance Scheme on pre-hospital medical care to patients with pelvic trauma. Material and methods. Investigation materials are presented by monitoring the dynamics of injuries, including injuries of the pelvic injuries according to the Ml “EMS" from 2000 to 2008. Results. Monitoring of pelvic injuries was carried out according to the Ml “EMS” from 2000 to 2008. Certain features, typical for this area, as well as dynamic, related to changes in the structure and nature of pelvis injuries were noted. These data are of great interest in the development of therapeutic and diagnostic algorithms for patients with pelvic trauma in the pre-hospital period. According to the monitoring the percentage of pelvis injuries averaged 2.5%. This type of injury was diagnosed during the period of monitoring at an average of 1066 patients (in 2000)-1046 patients (in 2008).The equal frequency of pelvic injuries was registered in men and women. It was observed the increase of the patients severity with this type of trauma at a stable level of performance of this type of injuiy since 2002 (53%) to 2008 (61 %) stable baseline of this type of injury from 2002 (53%) to 2008 (61%). In order to improve trauma patients assessment, the organization of medical business at the pre-hospital stage was analyzed. There were identified the areas of inefficiency. Elimination of shortcomings allowed to reduce the proportion of per cent discrepancy in the diagnoses of emergency doctors in group of hospitalized patients from 8,0% to 4,0%; Tactical errors were diminished by 7,5%; the number of deaths in the ambulance car was reduced by half.Цель. Оптимизация системы оказания догоспитальной помощи пострадавшим с травмой таза. Материалы и методы. Материалы исследования представлены мониторинговым наблюдением за динамикой травматизма, в том числе повреждениями таза по данным МУ «СМП» г. Екатеринбурга за период 2000 - 2008 гг. Методы исследования: клинический, экспертных оценок. Результаты: Проведен мониторинг показателей повреждений таза за период 2000 - 2008 гг. по данным СМП г. Екатеринбурга. Отмечены особенности, характерные для данной территории, а также динамические, связанные с изменением структуры и характера травмы таза. Эти данные имеют несомненный интерес при разработке лечебно-диагностических алгоритмов для пациентов с травмой таза на догоспитальном этапе. Доля повреждений таза, по показателям мониторинга, в среднем составляет 2,5%. Этот вид повреждений диагностирован в течение всего периода мониторирования в среднем у 1066 человек (2000 г.) -1 0 4 6 человек (2008 г.). Травма таза наблюдалась с одинаковой частотой у мужчин и женщин. Отмечен рост тяжести пациентов с этим видом повреждений при стабильных показателях уровня данного вида травмы с 2002 г. (53%) по 2008 г. (61%). С целью повышения эффективности оказания помощи пациентам травматологического профиля, проведен анализ организации лечебного дела на догоспитальном этапе. Выявлены зоны неэффективности. Устранение выявленных недостатков позволило за период 2006 - 2008 гг. достичь: уменьшения удельного веса процента расхождения диагнозов врачей СМП в группе госпитализированных больных: с 8,0% до 4,0%; уменьшения тактических ошибок на 7,5%; уменьшение в 2 раза количества летальных случаев в санитарной машине у линейных бригад