Diagnosing numerical Cherenkov instabilities in relativistic plasma simulations based on general meshes

Numerical Cherenkov radiation (NCR) or instability is a detrimental effect frequently found in electromagnetic particle-in-cell (EM-PIC) simulations involving relativistic plasma beams. NCR is caused by spurious coupling between electromagnetic-field modes and multiple beam resonances. This coupling may result from the slow down of poorly-resolved waves due to numerical (grid) dispersion and from aliasing mechanisms. NCR has been studied in the past for finite-difference-based EM-PIC algorithms on regular (structured) meshes with rectangular elements. In this work, we extend the analysis of NCR to finite-element-based EM-PIC algorithms implemented on unstructured meshes. The influence of different mesh element shapes and mesh layouts on NCR is studied. Analytic predictions are compared against results from finite-element-based EM-PIC simulations of relativistic plasma beams on various mesh types.Comment: 31 pages, 20 figure

Non-Maxwellian Proton Velocity Distributions in Nonradiative Shocks

The Balmer line profiles of nonradiative supernova remnant shocks provide the means to measure the post-shock proton velocity distribution. While most analyses assume a Maxwellian velocity distribution, this is unlikely to be correct. In particular, neutral atoms that pass through the shock and become ionized downstream form a nonthermal distribution similar to that of pickup ions in the solar wind. We predict the H alpha line profiles from the combination of pickup protons and the ordinary shocked protons, and we consider the extent to which this distribution could affect the shock parameters derived from H alpha profiles. The Maxwellian assumption could lead to an underestimate of shock speed by up to about 15%. The isotropization of the pickup ion population generates wave energy, and we find that for the most favorable parameters this energy could significantly heat the thermal particles. Sufficiently accurate profiles could constrain the strength and direction of the magnetic field in the shocked plasma, and we discuss the distortions from a Gaussian profile to be expected in Tycho's supernova remnant.Comment: 13 pages, 6 figure

Antiresorptive activity of denosumab in the treatment of osteoporosis in patients with rheumatoid arthritis

Background: fracture risks assessment and determination of bone mineral density are modern methods, generally accepted and widely used. However, they have limitations and disadvantages for the dynamic evaluation of bone remodeling processes in RA-patients with low BMD. The investigation of bone resorption markers is an important issue. Aims: to compare the antiresorptive activity of denosumab and alendronic acid in patients with rheumatoid arthritis and osteoporosis using -CTX and osteocalcin (OC). Materials and methods: forty-two patients were included in the study (16 patients were treated with denosumab, 13 patients with alendronic acid, 13 patients - control group without any osteoporosis treatment). The quantitative determination of -CTX and OC as well as dual-energy X-ray absorptionometry (DXA) were carried out for all patients at the first visit with consecutive investigation of bone resorption markers 3 months after. The predictive capacity was determined using the ratio of observed fractures/expected fractures by FRAX. Results: The level of -CTX 16% (median 861.6 pg/ml vs. 724.6 pg/ml, p = 0.049) and OC 39% (median 13.9 ng/ml vs 8.5 ng/ml, p = 0.047) decreased significantly in 3 month in RA patients treated with denosumab. The decrease of -CTX (median 858.9 pg/ml vs. 821.8 pg/ml) and OC (median 14.8 ng/ml vs. 13.9 ng/ml) was observed in the group of patients treated with alendronic acid, but not reached statistical significance. Conclusions: denosumab had showed better antiresorptive activity compared with bisphosphonates, which was registered 3 month after the start of the treatment

The Link Between Shocks, Turbulence and Magnetic Reconnection in Collisionless Plasmas

Global hybrid (electron fluid, kinetic ions) and fully kinetic simulations of the magnetosphere have been used to show surprising interconnection between shocks, turbulence and magnetic reconnection. In particular collisionless shocks with their reflected ions that can get upstream before retransmission can generate previously unforeseen phenomena in the post shocked flows: (i) formation of reconnecting current sheets and magnetic islands with sizes up to tens of ion inertial length. (ii) Generation of large scale low frequency electromagnetic waves that are compressed and amplified as they cross the shock. These \u27wavefronts\u27 maintain their integrity for tens of ion cyclotron times but eventually disrupt and dissipate their energy. (iii) Rippling of the shock front, which can in turn lead to formation of fast collimated jets extending to hundreds of ion inertial lengths downstream of the shock. The jets, which have high dynamical pressure, \u27stir\u27 the downstream region, creating large scale disturbances such as vortices, sunward flows, and can trigger flux ropes along the magnetopause. This phenomenology closes the loop between shocks, turbulence and magnetic reconnection in ways previously unrealized. These interconnections appear generic for the collisionless plasmas typical of space, and are expected even at planar shocks, although they will also occur at curved shocks as occur at planets or around ejecta

Особливості хірургічного лікування спортивної грижі у футболістів

The aim of the work: to determine the optimal way to choose the method of surgical treatment for sports hernia in football players. Materials and Methods. An analysis of the results of surgical treatment of 36 football players of professional and amateur clubs aged 18 to 34 years with a diagnosis of sports hernia, who were in the Surgical Department of Kyiv City Clinical Hospital No. 3 in 2014–2019. Patients were divided into two groups of studies depending on the method of surgery. In group 1 there were two subgroups, subgroup 1 of patients included 10 football players, who underwent laparoscopic intraperitoneal hernia alloplasty according to the IPOM method. Subgroup 2 included 8 football players, who underwent laparoscopic intraperitoneal hernia alloplasty according to the IPOM method with subdermal suturing of the internal inguinal rings. Group 2 included 18 football players, who underwent laparoscopic transabdominal preperitoneal hernia alloplasty (ТАРР). The Copenhagen Hip and Groin Outcome Score (HAGOS) and the Eura HS Quality of Life score (Eura HS-QoL in modification) were used to assess the quality of life indicators. Results and Discussion. In the analysis of indicators according to the HAGOS scale, the quality of life before surgery did not differ in both groups of the study, while after surgery significantly increased in group 2 from 47 to 96 points and group 1 – from 45 to 80 points (p <0.05). Also group 2 there was a significant reduction in groin pain after laparoscopic hernioaloplasty (ТАРР) from 8 points to 2 points on the VAS in scale and after the application of IPOM in group 1 – from 7.5 to 3 points (p<0.05). The shortest period for return of the athlete to play is 3 weeks after surgical treatment of sports hernia by ТАРР laparoscopic repair of the posterior wall of the inguinal canal with a self-fixing mesh. The study conducted a comparative analysis of the results of laparoscopic surgical methods and determined the optimal way to choose the method of surgical treatment for sports hernia in football players.Цель работы: определить оптимальную тактику выбора хирургического лечения спортивной грыжи у футболистов. Материалы и методы.  Проведен анализ результатов хирургического лечения 36 футболистов профессиональных и аматорских клубов в возрасте от 18 до 34 лет с диагнозом спортивная грыжа, которые находились в хирургическом отделении КГКБ № 3 в 2014–2019 гг. Больные разделены на две группы исследования в зависимости от методики хирургического вмешательства. В первой группе выделены две подгруппы, в первую подгруппу больных вошли 10 футболистов, которым выполнялась лапароскопическая интраперитонеальная герниоаллопластика по методике IPOM. Во вторую подгруппу вошли 8 футболистов, которым выполнялась лапароскопическая интраперитонеальная герниоаллопластика по методике IPOM с субдермальным ушиванием внутренних паховых колец. Во вторую группу вошли 18 футболистов, которым выполнялась лапароскопическая трансабдоминальная преперитонеальна герниоаллопластика по методике TAPP. Для оценки показателей качества жизни применяли опросник The Copenhagen Hip and Groin Outcome Score (HAGOS) и Eura HS Quality of Life score (Eura HS-QoL в модификации). Результаты исследований и их обсуждение. При анализе показателей по шкале HAGOS качество жизни до операции не отличалось в обеих группах исследования, тогда как после проведения хирургического лечения качество жизни значительно повысилось во второй группе с 47 до 96 баллов и в первой группе с 45 до 80 баллов (р<0,05). Также во второй группе отмечалось достоверное уменьшение болевого синдрома в паховой области после лапароскопической герниоаллопластики по методике ТАРР с 8 баллов до 2 баллов по шкале ВАШ и после применения методики IPOM в первой группе – с 7,5 до 3 баллов (р<0,05). Кратчайший срок возвращения спортсмена к тренировкам составляет 3 недели после хирургического лечения спортивной грыжи при лапароскопической пластике задней стенки пахового канала по методике ТАРР с установкой самофиксирующей сетки. В исследовании сделан сравнительный анализ результатов лапароскопических хирургических вмешательств и определена оптимальная тактика выбора хирургического лечения спортивной грыжи у футболистов.Мета роботи: визначити оптимальну тактику вибору хірургічного лікування спортивної грижі у футболістів. Матеріали і методи. Проведено аналіз результатів хірургічного лікування 36 футболістів професійних та аматорських клубів віком від 18 до 34 років із діагнозом  спортивна грижа, які перебували в хірургічному відділенні КМКЛ № 3 впродовж 2014–2019 рр. Хворих було розподілено на дві групи дослідження залежно від методики хірургічного втручання. В першій групі виділено дві підгрупи, до першої підгрупи хворих увійшли 10 футболістів, яким виконували лапароскопічну інтраперитонеальну герніо­алопластику за методикою IPOM. До другої підгрупи увійшли 8 футболістів, яким виконували лапароскопічну інтраперитонеальну герніоалопластику за методикою IPOM із субдермальним ушиванням внутрішніх пахових кілець. До другої групи увійшли 18 футболістів, яким виконували лапароскопічну трансабдомінальну преперитонеальну герніоалопластику за методикою TAPP. Для оцінки показників якості життя застосовували опитувальник The Copenhagen Hip and Groin Outcome Score (HAGOS) та Eura HS Quality of Life score (Eura HS-QoL у модифікації). Результати досліджень та їх обговорення. При аналізі показників за шкалою HAGOS якість життя до операції не відрізнялась в обох групах дослідження, тоді як після проведення хірургічного лікування значно підвищилась у другій групі з 47 до 96 балів та в першій групі з 45 до 80 балів (р<0,05). Також в другій групі встановлено достовірне зменшення больового синдрому в пахвинній ділянці після лапароскопічної герніоалопластики за методикою ТАРР з 8 балів до 2 балів за шкалою ВАШ і після застосування методики IPOM у першій групі з 7,5 до 3 балів (р<0,05). Найкоротший термін повернення спортсмена до тренувань становить 3 тижні після хірургічного лікування спортивної грижі виявлено при лапароскопічній пластиці задньої стінки пахового каналу за методикою ТАРР зі встановленням самофіксуючої сітки. У дослідженні проведено порівняльний аналіз результатів лапароскопічних хірургічних втручань та визначено оптимальну тактику вибору хірургічного лікування спортивної грижі у футболістів

Застосування вакуумної терапії ран в лікуванні інфекційних ускладнень з боку післяопераційних ран

The aim of the work: to improve the results of treatment of patients with infectious complications of postoperative wounds. Materials and Methods. During 2014–2019 in the Surgery Department of Kyiv City Hospital No. 3 (clinical base of the Department of General Surgery No. 2 of O. Bohomolets National Medical University) 47 patients were treated with infectious complications of postoperative wounds. The age of patients was (45.7±12) years, including 27 (57.4 %) men and 20 (42.6 %) women. In the main group, treatment was performed using a mobile pump for vacuum therapy of wounds NPWT KCI ActiVAC 300 ml. The comparison group used traditional gauze dressings with antiseptic solutions. All patients in both groups underwent antibacterial therapy, treatment of comorbidities. Results and Discussion. According to the results of the bacteriological analysis of wound exudate in patients of the main group on the third day, the microbial count decreased to 105–106, in swabs of the wound necrotic type of cytograms changed to degenerative-inflammatory type in 19 (73.0 %) patients and 7 (27.0) %) of patients with inflammatory-regenerative type, while in the comparison group the indicators of microbial numbers remained at the previous level 108–109 and in 15 (71.4 %) remained a necrotic type of cytograms and only 6 (28.6 %) patients had degenerative-inflammatory type of cytograms. On the 10th day in the main group in 24 (92.3 %) patients, there were the regenerative type of cytograms, in 2 (7.7 %) patients inflammatory-regenerative type. In the comparison group, 15 (71.5 %) had a degenerative-inflammatory type, 4 (19.0 %) had an inflammatory-regenerative type of cytograms, and 2 (9.5 %) had a necrotic type. The implementation of negative pressure wound therapy for the treatment of infectious complications of postoperative wounds significantly improves the results of treatment and reduces the rehabilitation time for the patients.Цель работы: улучшить результаты лечения больных с инфекционными осложнениями со стороны послеоперационных ран. Материалы и методы. В течение 2014–2019 лет в отделении гнойной хирургии Киевской городской больницы № 3 (база кафедры общей хирургии № 2 Национального медицинского университета имени А. А. Богомольца) получили лечение 47 больных с инфекционными осложнениями со стороны послеоперационных ран. Возраст пациентов составил (45,7±1,2) лет, среди них 27 (57,4%) мужчин и 20 (42,6%) женщин. В исследуемой группе лечение осуществляли с использованием мобильной помпы для вакуумной терапии ран NPWT KCI ActiVAC 300 ml. В группе сравнения использовали традиционные марлевые повязки с растворами антисептиков. Всем больным в обеих группах проводилась антибактериальная терапия, лечение сопутствующей патологии. Результаты исследований и их обсуждение. Согласно результатам бактериологического исследования раневого содержимого у больных исследуемой группы на третьи сутки микробное число снизилось до 105–106, в мазках-отпечатках некротический тип цитограмм изменился на дегенеративно-воспалительный тип у 19 (73,0%) больных и в 7 (27,0 %) больных воспалительно-регенераторный тип, тогда как в группе сравнения показатели микробных чисел оставались на прежнем уровне 108–109 и у 15 (71,4 %) еще оставался некротический тип цитограмм и только у 6 (28,6 %) больных отмечался дегенеративно-воспалительный тип цитограмм. На 10 сутки в исследовательской группе у 24 (92,3 %) больных имел место регенераторный тип цитограмм, у 2 (7,7 %) больных воспалительно-регенераторный тип. В сравнительной группе у 15 (71,5 %) имел место дегенеративно-воспалительный тип, в 4 (19,0 %) воспалительно-регенераторный тип цитограмм, а в 2 (9,5 %) больных некротический тип. Использование вакуумной терапии ран при инфекционных осложнениях послеоперационных ран значительно улучшает результаты лечения и сокращает сроки реабилитации больных.Мета роботи: поліпшити результати лікування хворих з інфекційними ускладненнями з боку післяопераційних ран. Матеріали и методи. Впродовж 2014 – 2019 рр. у відділенні гнійної хірургії Київської міської лікарні № 3 (база кафедри загальної хірургії № 2 Національного медичного університету імені О. О. Богомольця) проходили лікування 47 хворих з інфекційними ускладненнями з боку післяопераційних ран. Вік пацієнтів склав (45,7 ± 12) року, серед них – 27 (57,4 %) чоловіків та 20 (42,6 %) жінок. У дослідній групі лікування здійснювали з використанням мобільної помпи для вакуумної терапії ран NPWT KCI ActiVAC 300 ml. У групі порівняння використовували накладання традиційних марлевих пов’язок з розчинами антисептиків. Усім хворим в обох групах проводили антибактеріальну терапію,  лікування супутньої патології. Результати досліджень та їх обговорення. Згідно з результатами бактеріологічного дослідження ранового вмісту у хворих дослідної  групи на третю добу мікробне число знизилося до 105–106, у мазках-відбитках некротичний тип цитограм змінився на дегенеративно-запальний тип у 19 (73,0%) хворих і в 7 (27,0%) хворих на запально-регенераторний тип, тоді як в групі порівняння показники мікробних чисел залишалися на попередньому рівні 108–109 та у 15 (71,4%) ще зберігався некротичний тип цитограм та лише у 6 (28,6%) хворих спостерігався дегенеративно-запальний тип цитограм. На 10 добу в дослідній групі у 24 (92,3 %) хворих мав місце регенераторний тип цитограм, у 2 (7,7 %) хворих – запально-регенераторний тип. В порівняльній групі у 15 (71,5%) мав місце дегенеративно-запальний тип, в 4 (19,0 %) – запально-регенераторний тип цитограм, а в 2 (9,5%) хворих – некротичний тип. Використання вакуумної терапії ран при інфекційних ускладненнях післяопераційних ран значно покращує результати лікування і скорочує терміни реабілітації хворих

Mechanisms explaining transitions between tonic and phasic firing in neuronal populations as predicted by a low dimensional firing rate model

Several firing patterns experimentally observed in neural populations have been successfully correlated to animal behavior. Population bursting, hereby regarded as a period of high firing rate followed by a period of quiescence, is typically observed in groups of neurons during behavior. Biophysical membrane-potential models of single cell bursting involve at least three equations. Extending such models to study the collective behavior of neural populations involves thousands of equations and can be very expensive computationally. For this reason, low dimensional population models that capture biophysical aspects of networks are needed. \noindent The present paper uses a firing-rate model to study mechanisms that trigger and stop transitions between tonic and phasic population firing. These mechanisms are captured through a two-dimensional system, which can potentially be extended to include interactions between different areas of the nervous system with a small number of equations. The typical behavior of midbrain dopaminergic neurons in the rodent is used as an example to illustrate and interpret our results. \noindent The model presented here can be used as a building block to study interactions between networks of neurons. This theoretical approach may help contextualize and understand the factors involved in regulating burst firing in populations and how it may modulate distinct aspects of behavior.Comment: 25 pages (including references and appendices); 12 figures uploaded as separate file

Pathomorphological and morphometric reseach of adrenal cortex at combined effect of immobilization stress and high calorie diet

Чинники, що сприяють розвитку стрес-синдрому, можуть бути різними, але, відомо, що їх вплив призводить до розвитку спільних патофізіологічних змін в організмі, а саме: інволюція тимусу, ульцерогенез та гіпертрофія наднирників (Сельє Г., Тарасенко Л.М., Димов А.С.) На сьогоднішній день цікавим є вивчення сукупності факторів, що впливають на організм, їх здатність до потенціювання один одного. Наприклад, сполучений вплив стресорних факторів та висококалорійного харчування на організм. Мета даного дослідження — вивчити патоморфологічні зміни кори надниркових залоз за умов сполученого впливу іммобілізаційного стресу та висококалорійного харчування

Characteristics of the morphofunctional state of rats pancreas hormone producing cells at combined effect of high calorie diet and immobilization stress

Відомо, що поширеність ожиріння прогресивно зростає у всьому світі і пов’язана в основному з переїданням та неправильним способом життя (Finucane M., 2011). Також, в умовах тотальної глобалізації, безсумнівним є висока розповсюдженість стрес-синдрому (особливо його соціальних форм). Враховуючи досить обмежені дані про стан підшлункової залози (ПЗ) за умов поєднаного впливу висококалорійного харчування (ВКХ) та стресорної реакці