Analysis and Modelling of PM2.5 Temporal and Spatial Behaviors in European Cities

Particulate matter with an aerodynamic diameter of less than 2.5 mu m (PM2.5) is associated with adverse effects on human health (e.g., fatal cardiovascular and respiratory diseases), and environmental concerns (e.g., visibility impairment and damage in ecosystems). This study aimed to evaluate temporal and spatial trends and behaviors of PM2.5 concentrations in different European locations. Statistical threshold models using Artificial Neural Networks (ANN) defined by Genetic Algorithms (GA) were also applied for an urban centre site in Istanbul, to evaluate the influence of meteorological variables and PM10 concentrations on PM2.5 concentrations. Lower PM2.5 concentrations were observed in northern Europe. The highest values were found at traffic-related sites. PM2.5 concentrations were usually higher during the winter and tended to present strong increases during rush hours. PM2.5/PM10 ratios were slightly higher at background sites and the lower values were found in northern Europe (Helsinki and Stockholm). Ratios were usually higher during cold months and during the night. The statistical model (ANN + GA) allowed evaluating the combined effect of different explanatory variables (temperature, wind speed, relative humidity, air pressure and PM10 concentrations) on PM2.5 concentrations, under different regimes defined by relative humidity (threshold value of 79.1%). Important information about the temporal and spatial trends and behaviors related to PM2.5 concentrations in different European locations was developed

Investigação da evolução da estrutura temporal de sinais simulados e de sinais EEG de recém nascidos

-INTRODUÇÃO Em recém-nascidos o Sistema Nervoso Central está no estágio inicial do processo de maturação e o sinal EEG reflete as modificações neuro-funcionais. A correlação de estruturas temporais como periodicidade ou memória pode ser estimada através do limite de confiança superior, obtido através de um intervalo de 95% de confiança construído em torno do valor de correlação zero da função autocorrelação. OBJETIVO Investigar a estrutura temporal de sinais EEG de recém-nascidos, pré-termo e a termo, utilizando os valores do cruzamento do limite superior, obtidos através da estimativa da função autocorrelação. MATERIAL E METODOLOGIA Sinais EEG de recém-nascidos normais, nos estados de sono quieto (SQP) e sono ativo (SAP) de pré-termos, e nos estados de sono quieto (SQA), sono ativo (SAA) e vigília quieta (VQA) de a termos, foram adquiridos com freqüência de amostragem 128 Hz. Foram utilizados sinais referentes às derivações: Fp2-C4, Fp1-C3, C4-O2, C3-O1. Os valores de cruzamento do limite superior foram agrupados por estado de sono e faixa etária, sendo investigados através da Analise de Variância não paramétrica (Kruskal-Wallis), para nível de significância de 5%. A comparação entre os valores de cruzamento de pares de estados de sono foi realizada através de teste post-hoc não paramétrico (Mann-Witney), para nível de significância de 5%. Valores “outliers” (acima do esperado) foram excluídos utilizando a Desigualdade de Tchebycheff, considerando margem unilateral de 95 %, para 3,16 vezes o desvio padrão acima da média. RESULTADOS E DISCUSSÃO A Análise de Variância não paramétrica, realizada para todos os estados de sono e faixas etárias, permitiu a rejeição da hipótese nula da igualdade dos valores de mediana com p igual a 0,0014 (estimativas originais) e p igual a 0,0004 (após exclusão de estimativas). A comparação de pares de distribuições através do teste de Mann-Witney permitiu rejeitar a igualdade das medianas entre os estados de sono, exceto entre faixas etárias para os estados de sono quieto com p igual a 0,127 (estimativas originais) e p igual a 0,130 (após exclusão de estimativas). CONCLUSÕES A Análise de Variância não paramétrica permitiu verificar diferenças nos valores dos cruzamentos para todos os estados de sono e faixas etárias. A comparação entre pares de distribuições permitiu verificar diferenças entre os grupos analisados, exceto entre faixas etárias para sono quieto, sugerindo a existência de semelhança nos processos neurofisiológicos. O EEG de sono quieto forneceu os menores valores médios de cruzamento de limite superior, sugerindo a existência de uma estrutura de memória com duração inferior aos outros estados de sono. Os maiores valores de cruzamentos obtidos para os indivíduos pré-termos sugerem a influência do processo de maturação na duração da estrutura de memória

Investigação das propriedades de sinais interpolados de variabilidade da frequência cardíaca utilizando o expoente de Hurst

-INTRODUÇÃO A variabilidade da freqüência cardíaca tem sido investigada por técnicas lineares e não lineares de processamento de sinais aplicadas às séries de intervalos de tempo entre batimentos cardíacos RR. Os resultados das pesquisas evidenciam a presença da lei de potências, e trabalhos utilizando o método do Expoente de Hurst sugerem a possibilidade de diferenciação entre sinais de indivíduos saudáveis e portadores de patologias. OBJETIVOS O objetivo deste trabalho é aplicar o método do Expoente de Hurst na investigação das propriedades da lei de potências em sinais RR de indivíduos normais, chagásicos não cardiopatas e chagásicos cardiopatas. MATERIAIS E MÉTODOS Sinais RR de 5 indivíduos normais (N), 5 chagásicos não cardiopatas (NC) e 5 chagásicos cardiopatas (C), foram processados para retirada dos batimentos ectópicos sendo interpolados na freqüência de 5 Hz. Posteriormente as séries foram divididas em trechos de 20 minutos e investigadas através do método de Hurst. O método do Expoente de Hurst investiga a relação entre os valores logarítmicos da variância da diferença de amplitude das amostras e da variância do deslocamento de tempo entre elas, através de uma curva denominada curva de variação logarítmica (CVL). Os valores dos expoentes de Hurst foram obtidos para a parte inicial e final das CVLs, e a variabilidade foi investigada através da Análise de Variância. RESULTADOS E DISCUSSÃO A comparação dos valores médios dos expoentes de Hurst, entre os grupos de indivíduos N, NC e C, através da Análise de Variância, permitiu rejeitar a hipótese da igualdade dos valores médios, com probabilidade p igual a 0,003 para a primeira parte e p igual a 4,37 10-6 para a segunda parte. Entretanto, a Análise de Variância dos valores obtidos para os trechos do sinal RR de cada indivíduo dentro dos grupos (N, NC e C) também permitiu rejeitar a hipótese da igualdade dos valores médios com valores de p iguais a zero para a primeira parte, e valores de p inferiores a 0,0001 para a segunda parte. Desta forma, a variabilidade entre os expoentes de Hurst, dentro de um mesmo grupo, não permite considerar a existência de grupos homogêneos, com apenas 15 indivíduos. CONCLUSÕES A inspeção visual das CVLs evidenciou a presença de periodicidade e a existência da estrutura de memória nos sinais. Os valores médios dos expoentes de Hurst, estimados para a parte inicial das CVLs, foram maiores que os obtidos para a parte final, sugerindo uma redução da influência do ruído. O resultado da Análise de Variância dos expoentes de Hurst (partes inicial e final das CVLs) indica uma grande variabilidade, o que impede que os expoentes possam ser agrupados

Asymptomatic and symptomatic individuals with the same radiographic evidence of knee osteoarthritis walk with different knee moments and muscle activity

There is an established discordance between the structural joint damage and clinical symptoms of knee osteoarthritis; however, there has been little investigation into the differences in joint level biomechanics and muscle activation patterns during gait between symptomatic and asymptomatic individuals with the same radiographic evidence of osteoarthritis. The objective of this study was to examine three-dimensional knee joint biomechanics and muscle activation differences during gait between asymptomatic and symptomatic individuals with radiographic knee osteoarthritis. A total of 54 asymptomatic and 59 symptomatic individuals with a Kellgren–Lawrence osteoarthritis radiographic grade of 2 underwent a comprehensive gait analysis to examine differences in the magnitude and patterns of the knee flexion angle, three-dimensional net resultant moments, and electromyography of the quadriceps, hamstrings, and gastrocnemii during over ground walking between the two groups. The symptomatic group walked with significantly higher overall magnitudes and less mid-stance unloading of the net resultant knee adduction moment, lower peak flexion moments, and higher lateral hamstrings and quadriceps activity during stance than the Asymptomatic group (p < 0.05, sex-adjusted analysis), with a trend (p = 0.07) toward greater transverse plane range of moment over stance. The differences found suggest a “stiffer” frontal and sagittal plane pattern with symptomatic individuals, but with more muscle activity and a trend toward more torsional loading in the transverse plane, which may have implications for shear loading of the joint. This is the first evidence of differences in three-dimensional knee joint biomechanics and muscle activation between asymptomatic and symptomatic individuals with the same radiographic grade.Grant sponsor: Nova Scotia Health Research Foundation (NSHRF); Grant number: HRG MED: 2010 6790; Grant sponsor: Canadian Institutes for Health Research (CIHR); Grant number: FN: 115057