Croatian Digital Dissertations Repository
Not a member yet
10487 research outputs found
Sort by
Influence of the way of preparation of zeolites on the strenght of their catalytic active sites
No full textPripravljena su dva tipa zeolitne strukture: beta i mordenit. Iako su zeoliti mikroporozni materijali, njihova aktivnost u katalitičkim reakcijama je limitirana internom difuzijom reaktanata i produkata, a ista je poboljšana uvođenjem hijerarhijske strukture. Dio uzoraka modificiran je tijekom sinteze dodatkom ”mezoporoznog” templata – cetiltrietilamonijevog bromida, dok je drugi dio postsintetski obrađen nagrizanjem pomoću vodene otopine natrijevog hidroksida, tetrapropilamonijevog hidroksida i klorovodičnom kiselinom. Ovisno o omjeru silicija i aluminija te vrsti zeolita birana je otopina ili smjesa otopina za nagrizanje točno određenih koncentracija. Katalitička aktivnost i efikasnost katalizatora može se poboljšati povećanjem broja i podešavanjem jakosti katalitički aktivnih mjesta (Brønstedovih i Lewisovih kiselih mjesta), što je postignuto postsintetskim uvođenjem odabranih dvovalentnih kationa metala postupkom ionska izmjene popračene termičkom obradom. Količina, položaj i jakost katalitički aktivnih mjesta u materijalu praćen je Fourier-transformiranom infracrvenom spektroskopijom u vakuumu pomoću desorpcije probne molekule, deuteriranog acetonitrila.Two types of zeolite structures were prepared: beta and mordenite. Although they are microporous materials by nature, intracrystalline diffusion of reactants and products of catalysis was limited, and is improved by introducing a hierarchical structure. Some samples were modified during synthesis by adding mesoporous template – cetyltrimethylammonium bromide, while the other samples was post–synthetically treated by etching using a solution of sodium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, and hydrochloric acid. The etching solution or mixture of etching solutions was selected depending on the Si/Al ratio and zeolite topology. The catalytic activity and efficiency of the materials can be improved by increasing the number and adjusting the strength of catalytically active sites (Brønsted and Lewis acid sites), which can be achieved by ion–exchange with specific divalent metal cations. The number, position and strength of catalytically active sites was studied using vacuum Fourier-transform infrared spectroscopy of desorption of probe molecules, deuterated acetonitrile
Assessment and modelling of climate stress tolerance in maize genotypes in a series of targeted environments
No full textTijekom posljednjih nekoliko desetljeća globalne klimatske promjene pred oplemenjivače stavljaju nove izazove u pogledu selekcije genotipova adaptabilnih na sušu i toplinski stres. Ovo istraživanje u prvom koraku istražuje upotrebljivost meteoroloških podataka iz javno dostupnih baza Državnog Hidrometeorološkog zavoda (DHMZ) i Agri4Cast (A4C) i iz njih izračunatih indeksa suše (scPDSI i VPD) i toplinskog stresa (SDD) u odnosu na podatke prikupljene izravno u pokusu (POK), a u svrhu njihovog korištenja prilikom tipizacije okoline. U narednom koraku istražena je primjena okolinskih indeksa u procesu detekcije tolerantnih genotipova. Pomoću različitih statističkih modela ANOVA-e te AMMI analize dalje je istraženo variranje agronomskih svojstava kao i složenost interakcije genotip×okolina (G×E) za 32 genotipa kukuruza različitih skupina zriobe u pogledu učinaka prouzročenih sušom i toplinskim stresom. Kao jedan od novih pristupa istražena je i mogućnost interpretacije G×E interakcija putem procesnog modeliranja pomoću APSIM programskog paketa temeljenog na višegodišnjim meteorološkim podacima. Vrijednosti prinosa višegodišnjih simulacija validirani su sa stvarnim podacima iz poljskih pokusa kako bi se utvrdila pouzdanost predikcije. U zadnjem koraku istražena je mogućnost implementacije tipizacije okoline u klasični oplemenjivački postupak, tj. detekcija genotipova kukuruza tolerantnih na sušu i toplinski stres temeljem rezultata stresnih i normalnih okolina. Validacija podataka o prosječnim dnevnim temperaturama i relativnoj vlazi zraka provedena u ovom istraživanju pokazala je vrlo visoku usporedivost bez obzira na izvor (POK, DHMZ i A4C) i vremenski interval (dan, dekada), a time i upotrebljivost za izračun indeksa okolinskih stresova koji zahtijevaju ove meteorološke podatke. Vrijednosti količine oborine pokazale su slabiju međusobnu povezanost, stoga je u izračunu indeksa suše koji zahtijevaju količinu oborine, poput scPDSI, uputno njezino mjerenje izravno na lokaciji provedbe pokusa. Unatoč manjim razlikama, svi indeksi slično su identificirali najviše i najmanje stresne okoline i pokazali se učinkovitim u tipizaciji okolina na stres suše i visokih temperatura zraka. Veće vrijednosti intervala između polinacije i svilanja (ASI), te niže vrijednosti visine biljaka na istoku (Beli Manastir, Kutjevo, Osijek i Tovarnik) za razliku od zapada zemlje (Rugvica i Šašinovec), kao i značajno smanjenje mase zrna na klipu i prinosa sugerira da su istočne lokacije tijekom 2017. godine pretrpjele stres prouzročen sušom i visokim temperaturama, dok to nije bio slučaj za lokacije smještene na zapadu zemlje. Modelima trofaktorske i dvofaktorske ANOVA-e te AMMI analizom utvrđena je značajnost utjecaja svih glavnih izvora na variranje prinosa, pri čemu je okolina imala najveći utjecaj, a znatno manji interakcija G×E i genotip. AMMI2 biplot ukazuje na nestabilnost okolina i značajan interakcijski doprinos genotipova FAO skupine 300. Genotipovi FAO skupine 400 pokazali su se široko adaptabilnima, pri čemu su tri genotipa pokazala značajan doprinos interakcijskim učincima svojom specifičnom adaptabilnošću spram tri različite okoline. Genotipovi FAO skupina 500 i 600 pokazali su široku adaptabilnost prema prinosnijim okolinama. Procesno modeliranje temeljeno na dugoročnim meteorološkim podacima pokazalo se prikladnim za tipizaciju ciljanih okolina i za simulaciju njihovih proizvodnih potencijala, iako nije uočen obrazac razlika prinosa među pojedinim skupinama zriobe. Povezanost analiziranih agronomskih svojstava i jačine stresa bila je najviša kada je okolinski stres procjenjivan VPD i SDD indeksom. Analizom indeksa tolerantnosti temeljenih na redukciji prinosa zrna između kontrastnih okolina u pogledu sušnog stresa, dvije grupe korištenih indeksa različito rangiraju genotipove spram tolerantnosti na sušu i toplinski stres. Prema prvoj grupi indeksa (GMP, STI, MP i HARM) kao tolerantni izdvojeni su genotipovi 29, 30, 31, dok su prema drugoj grupi indeksa (TOL, SSI, RDY) kao tolerantni izdvojeni 3, 11, 6. Ipak, ako se promatraju iznadprosječni genotipovi prema obje grupe indeksa, onda se mogu izdvojiti genotipovi 13, 15, 12, 14 i 21 kao tolerantni prema obje grupe indeksa.Introduction: Over the last few decades, we have witnessed global climate change and challenges for breeding programs to overcome those scenarios and detect and select drought and heat tolerant genotypes. Therefore, following the hypotheses and objectives, this study in the first part deals with the environment evaluation (envirotyping) using meteorological data for mean daily temperature, relative humidity, and precipitation collected directly in the field and from publicly available sources. They are used to compute several drought and heat indices with the purpose of estimation of the severity of drought and heath stress over six locations and two consecutive years (12 environments) and their impact on agronomic traits. The environmental stress level was also analyzed using several statistical models of ANOVA, as well as AMMI analysis. In addition to the genotype×environment (G×E interaction), it is important for crop production to investigate the three-factor interaction of G×E×M between genotype (G), environment (E), and management (M). Therefore, this research also analyzes the possibility of investigating the G×E×M interactions of four maturity groups (FAO300, FAO400, FAO500, and FAO600) through a process-based crop model. In its final stage, this study explores the possibility of implementing envirotyping in the classical breeding programs through application of drought tolerance indices based on grain yield reduction between contrast environments, as a significant factor in the process of detecting drought and heat-stress tolerant genotypes.
Materials and methods: Meteorological data in the daily and decade (10-day) timeframe were collected from three different sources. The first set of meteorological data was collected directly from the trial (POK), while the other two equivalent data sets were collected from the alternative data sources, Croatian Meteorological and Hydrological Service (DHMZ) and Agri4Cast (A4C). Meteorological data and drought indices calculated from those three data sets were validated by the Pearson correlation coefficient to assess their association. The similarity of the data derived from these three sources enables their usage in the breeding programs focused on drought and heat stress envirotyping scenarios. Envirotyping was conducted through drought (scPDSI and VPD) and heat stress (SDD) indices, calculated from three parallel data sets. The scPDSI index was calculated according to the methodology of Pandžić et al. (2022) and relies on the water balance model (WB) within the observed period (Palmer, 1965). The vapor pressure deficit (VPD) was calculated according to the methodology of Allen et al. (1998) and follows the Perfect Grower (2019) VPD level recommendations. The third one, stress degree days (SDD) index, was calculated according to the Idso et al. (1981). SDD index summarizes the impact of temperatures above 30°C, and unlike the previous two related to drought, SDD indicates the intensity and occurrence of heat stress. Initially, individual ANOVA was used to determine the variation of agronomic traits observed in this study (anthesis-silk interval - ASI, grain moisture, plant height, thousand kernel weight, kernel weight per ear, and grain yield) in 12 environments for 32 maize genotypes of different maturity groups regarding the effects caused by drought and heat stress. Further, three-factorial and two-factorial ANOVA models were used to demonstrate the significance of different structure of main and interaction effects. Additionally, an AMMI analysis with the help of methane software packages (Olivoto and Dal'Col Lúcio, 2019; R Core Team, 2023) was applied to explore the complexity of the G×E interaction for grain yield (AMMI2; Gauch et al., 2008; Gauch, 2013) in terms of the stress level derived from environmental effects in the form of drought and heat stress scenarios. A process-based crop model was conducted through the APSIM software package. APSIM model was calibrated according to long-term meteorological data values from the A4C database, while the agroecological aspect of the soil was adjusted according to the soil type of each experimental site according to the ISRIC (International Soil Reference and Information Centre) database with the help of apsimx software packages (Miguez, 2024; R Core Team, 2023). In the next step, the grain yield derived from simulations were compared with observed values to assess the similarity of the predicted and observed grain yield values. The validation test was made using Pearson's correlation coefficient and root mean square error (RMSE), a commonly used statistical test in terms of process-based crop models (Palsey et al., 2023). The drought and heat stress tolerance detection for 32 maize genotypes of four FAO maturity groups was conducted using the drought tolerance index concept. This study tested seven indices: GMP, STI, MP, HARM, TOL, SSI, and RDY. They are primarily based on measuring the grain yield reduction between stressed and non-stressed conditions. Regarding their interpretation, the panel of 32 genotypes was distributed from the most tolerant to the most sensitive ones according to the growing average values for GMP, STI, MP, and HARM (Fernandez, 1992; Rosielle and Hamblin, 1981; Kristin et al., 1997), and decreasing average values for TOL, SSI, and RDY (Rosielle and Hamblin, 1981; Fischer and Maurer, 1978; Farshadfar et al., 2013).
Results and conclusions: Data validation tests conducted over average daily temperatures and relative humidity values showed high similarity. The data set collected from alternative (DHMZ and A4C) sources show strong relationships with data gathered directly in the POK. Therefore, the study concludes that both alternative data sources can be used to calculate the environmental stress indices that require such meteorological elements as is the case with VPD and SDD. Precipitation values from alternative sources (DHMA and A4C) had a weaker correlation with real values measured directly in the field conditions, especially at the daily timescale, what can limit the reliability of the calculation of indices such as scPDSI. Therefore, to calculate drought indices that require precipitation amount values, it is advisable to provide measurements directly on the field. In 2017 this study observed higher ASI and lower plant height values, as well as significant reduction of kernel weight per ear and grain yield in the eastern (Beli Manastir, Kutjevo, Osijek, and Tovarnik) in contrast to the western part of the country (Rugvica and Šašinovec). This observation suggests that locations in the east part suffered from the stress caused by drought and high temperatures during 2017, while this was not the case for locations in the western part of the country. The models of three-factorial and two-factorial ANOVA and AMMI analysis determined the statistical significance for all major factors of variations to the grain yield. The environment has had the greatest influence, followed by the interaction of G×E and genotype. The AMMI2 biplot indicates environmental diversity and a significant interaction contribution of genotypes gathered in the FAO300. The FAO400 genotypes brought wider adaptability, but it is worth emphasizing that genotypes 9, 11, and 16 show a significant contribution to the interaction effects through their narrow adaptation to specified environments. FAO500 and FAO600 genotypes have shown wide adaptability to more productive environments. The process-based crop model based on long-term meteorological data is a useful tool for characterizing targeted environments and simulating their production potentials, but there was no clear pattern of yield difference among individual maturity groups. The functional association between the analyzed agronomic traits and the intensity of stress was the highest when the environmental stress was assessed by the VPD and SDD index. Through the analysis of drought tolerance indices based on the reduction of grain yield determined between contrasting environments in terms of drought stress, the two groups of indices rank the genotypes differently in terms of tolerance to drought and heat stress. According to the first group of indices (GMP, STI, MP and HARM) genotypes 29, 30, 31 were detected as tolerant, while according to the second group of indices (TOL, SSI, RDY) 3, 11, 6 were detected as tolerant. However, if observed above-average genotypes according to both index groups, then genotypes 13, 15, 12, 14 and 21 can be distinguished as tolerant according to both index groups
Psychophysiological stress response in divers with autonomous diving equipment
No full textUvod: Ronjenje uz autonomni aparat za podvodno disanje (engl. self-contained underwater breathing apparatus (SCUBA)) predstavlja izazov za psihofiziološku prilagodbu zbog visokih tlakova, promjena temperature, povećanog gubitka topline, smanjene vidljivosti i učinaka disanja plinova pod tlakom, što narušava fiziološku homeostazu organizma. Ovi uvjeti, zajedno s psihološkim stresorima kao što su anksioznost i senzorna disintegracija, mogu uzrokovati disregulaciju emocija i fizioloških reakcija. Neprilagođene kognitivne strategije, uključujući katastrofiziranje i zabrinutost, dodatno povećavaju stres i rizik od razvoja anksioznosti i depresije, pritom narušavajući emocionalnu regulaciju. Aktivacija negativnih automatskih misli (NAM) pokreće neurobiološke mehanizme stresa, uključujući povećanu aktivnost HHN osi i promjene cirkadijskog ritma lučenja kortizola, što može narušiti homeostazu, dovesti do promjena u glikemijskom profilu, varijabilnosti krvnog tlaka te oscilacija u srčanoj frekvenciji, povećavajući rizik od psihofizioloških disfunkcija tijekom i nakon ronjenja. Metode: Istraživanje je obuhvatilo dvije studije s ukupno 81 roniocem, uključujući 14 vojnih ronilaca. Sudionici su prije i nakon ronjenja ispunili validirane upitnike: Ljestvica depresivne anksioznosti i stresa (engl. Depression Anxiety Stress Scales (DASS)), Upitnik anksioznosti kao osobine ličnosti i anksioznosti kao stanja (engl. State Trait Anxiety Inventory (STAI)). Prvo istraživanje validiralo je pouzdanost i valjanost novo kreiranih upitnika (Ljestvica pozitivnih i negativnih emocija i Upitnik NAM prije ronjenja) te ispitivalo razlike u negativnim mislima, emocijama i razinama kortizola između vojnih i rekreativnih ronilaca. Istražena je povezanost kortizola s negativnim mislima i emocijama te njihov utjecaj na razine kortizola, anksioznosti i depresivnosti prije i nakon ronjenja. Drugo istraživanje analiziralo je kardiovaskularni stres (arterijski tlak, srčana frekvencija) i promjene razine glukoze prije i nakon ronjenja u odnosu na psihološke pokazatelje stresa kod ronilaca. Rezultati: Negativne emocije značajno su utjecale na psihofiziološke odgovore tijekom ronjenja, dok su NAM imale ograničen učinak na fiziološke promjene, što sugerira da emocije imaju jači utjecaj na reakcije tijela od kognitivnih procesa povezanih s prijetnjom ili neuspjehom. Profesionalni ronioci zadržali su stabilnije razine kortizola u odnosu na rekreativne, što ukazuje na bolju prilagodbu stresnim uvjetima. Porast dijastoličkog arterijskog tlaka, uz stabilnost sistoličkog, potvrđuje otpornost kardiovaskularnog sustava na promjene hidrostatskog pritiska. Smanjenje srčane frekvencije i razine glukoze nakon ronjenja ukazuje na učinkovitu fiziološku adaptaciju organizma i smanjenje metaboličkih potreba. Psihološki učinci uključuju smanjenje stresa i anksioznosti te pad negativnih emocija, neovisno o NAM, sugerirajući pozitivan učinak ronjenja. NAM nisu značajno utjecale na fiziološke parametre, potvrđujući stabilnost odgovora organizma. Validacija upitnika potvrdila je njihovu pouzdanost i primjenjivost za praćenje psihofizioloških promjena kod ronilaca, čineći ih korisnim alatima za buduća istraživanja i procjenu stresnih reakcija. Zaključak: Emocionalna regulacija ključna je za upravljanje psihofiziološkim odgovorima tijekom ronjenja, pri čemu negativne emocije snažnije utječu na fiziološke reakcije od NAM. Profesionalni ronioci, s boljom prilagodbom i stabilnijim razinama kortizola, pokazuju veću otpornost na stresne uvjete u usporedbi s rekreativnim roniocima, naglašavajući važnost iskustva i obuke. Smanjenje stresa, anksioznosti i negativnih emocija nakon ronjenja ukazuje na terapijski potencijal ove aktivnosti u poboljšanju emocionalne dobrobiti, neovisno o prisutnosti NAM. Validirani upitnici pokazali su visoku pouzdanost i primjenjivost za istraživanje psihofizioloških odgovora na stres kod ronilaca. Stabilnost fizioloških reakcija, unatoč negativnim mislima, naglašava potrebu za daljnjim istraživanjima o mehanizmima prilagodbe te razvoju strategija za smanjenje negativnih emocija i poboljšanje prilagodbe ronioca.Introduction: Diving with a self-contained underwater breathing apparatus (SCUBA) poses challenges in terms of psychophysiological adaptation due to high pressures, temperature changes, increased heat loss, reduced visibility, and the effects of breathing gases under pressure, all of which disrupt physiological homeostasis. These conditions, combined with psychological stressors such as anxiety and sensory disintegration, can lead to the dysregulation of emotions and physiological reactions. Inadequate cognitive strategies, including catastrophizing and worry, further increase stress and the risk of developing anxiety and depression, impairing emotional regulation. The activation of negative automatic thoughts (NAT) triggers neurobiological stress mechanisms, such as the increased activity of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis and changes in the circadian rhythm of cortisol secretion, which can consequently further disrupt homeostasis, lead to changes in glycemic profiles, blood pressure variability, and oscillations in heart rate, increasing the risk of psychophysiological dysfunction during and after diving. Methods: We conducted two studies on a sample of 81 divers, including 14 military and 67 recreative divers. The participants completed validated questionnaires before and after diving: the Depression Anxiety Stress Scales (DASS) and the State Trait Anxiety Inventory (STAI). The first study validated the reliability and validity of newly created questionnaires (Positive and Negative Emotion Scale and Pre-diving NAT Questionnaire) and examined differences in negative thoughts, emotions, and cortisol levels between military and recreational divers. It also explored the relationship between cortisol and negative thoughts and emotions, as well as their impact on levels of cortisol, anxiety, and depression before and after diving. The second study analyzed cardiovascular stress (blood pressure, heart rate) and changes in glucose levels before and after diving in relation to psychological stress indicators among divers. Results: Negative emotions significantly influenced psychophysiological responses during diving. Meanwhile, NAT had a limited effect on physiological changes, suggesting that emotions have a stronger impact on bodily reactions than cognitive processes related to threat or failure. Professional divers maintained more stable cortisol levels compared to recreational divers, indicating better adaptation to stressful conditions. Increases in diastolic blood pressure, along with stable systolic pressure, confirmed the cardiovascular system’s resilience to changes in hydrostatic pressure, while decreases in heart rate and glucose levels after diving indicated the body’s effective physiological adaptation and reduced metabolic needs. Psychological effects include reduced stress and anxiety, as well as a decrease in negative emotions, regardless of NAT, suggesting a positive effect of diving. Furthermore, NAT did not significantly affect physiological parameters, confirming the stability of the body’s responses. The validation of the questionnaires confirmed their reliability and applicability for monitoring psychophysiological changes in divers, making them useful tools for future research and assessment of stress responses. Conclusions: Emotional regulation is key to managing psychophysiological responses during diving, with negative emotions having a stronger influence on physiological reactions than NAT. The professional divers in our study, who were generally better adapted and had more stable cortisol levels, showed greater resilience to stressful conditions compared to recreational divers, highlighting the importance of experience and training. The reductions in stress, anxiety, and negative emotions after diving indicate its therapeutic potential in improving emotional well-being, regardless of the presence of NAT. The validated questionnaires demonstrated high reliability and applicability for studying psychophysiological responses to stress in divers. The stability of physiological reactions, despite negative thoughts, emphasizes the need for further research on adaptation mechanisms and the development of strategies to reduce negative emotions and help divers adapt more easily
Quantification of moisture and fines in pavement unbound granular layer by ground-penetrating radar
No full textCestovne mreže ključne su za prometno povezivanje i prosperitet pojedine države. Sigurno i nesmetano odvijanje prometa, odnosno zadržavanje propisane tehničke i uporabne razine ceste, zahtjeva pravovremeno te redovito provođenje postupaka i mjera održavanja. Jedan od glavnih uzroka površinskih oštećenja kolničke konstrukcije je promjena svojstva mehanički zbijenog nosivog sloja uslijed povećanja udjela vlage i sitnih zrna. Dosadašnja istraživanja pokazuju tendenciju da spomenuta povećanja utječu na vrijednost relativne dielektrične permitivnosti koju je moguće detektirati elektromagnetskim metodama, a među njima se ističe metoda koja koristi georadar. Cilj ovog rada je razvoj novog postupka za određivanje udjela vlage i sitnih zrna u mehanički zbijenom nosivom sloju kolničke konstrukcije učinkovitom analizom vrijednosti relativne dielektrične permitivnosti utvrđene georadarom s air-coupled antenama. Za ostvarivanje ovog cilja provedena su opsežna laboratorijska ispitivanja i brojna terenska istraživanja. Analizom rezultata dobivena su nova saznanja o utjecaju udjela vlage i sitnih zrna na vrijednost relativne dielektrične permitivnosti. Jedan od glavnih doprinosa istraživanja jerazvoj modela za određivanje vrijednosti relativne dielektrične permitivnosti temeljem udjela vlage i sitnih zrna. Također, predložen je postupak za kvalitativnu ocjenu i kvantifikaciju udjela vlage i sitnih zrna u mehanički zbijenom nosivom sloju primjenom georadara s air-coupled antenama. Daljnjim istraživanjima i poboljšanjima predloženog postupka omogućilo bi se lociranje kritičnih dionica te osigurala tehnička podloga za donošenje odluka o provedbi odgovarajućih postupaka sanacije kolnika.Road networks are crucial to the European Union's transport links and prosperity. Safe and smooth traffic flow, i.e. the maintenance of the prescribed technical and functional level of the road, requires the timely and regular implementation of maintenance procedures. One of the main causes of surface damage to the pavement structure is the change in the properties of the unbound granular layer (UBG) due to the increase in moisture and fines. In this doctoral dissertation, the possibility of quantifying moisture and fines in the UBG of pavement structures was investigated using ground penetrating radar (GPR) with air-coupled antennas based on relative permittivity. In recent decades, GPR has been increasingly used for pavement condition assessment due to its non-destructive nature and versatility. It is based on the calculation of the velocity of reflected electromagnetic (EM) waves, from which the values of relative permittivity in a single layer of the pavement structure are calculated. The results of some researchers indicate that there is a strong correlation between variations in the value of the relative permittivity and changes in the proportion of moisture and fines. This doctoral dissertation presents results of tests and investigations designed to evaluate the effectiveness of the GPR in determining the moisture and fines content in UBG.
The aim of this work was to develop a new method to quantify moisture and fines in UBG by efficiently analysing the relative permittivity value obtained by GPR. This would enable the timely implementation of maintenance measures and thus prevent the occurrence of structural damage. An attempt was made to achieve this objective in three steps:
1. Investigation of the influence of changes in the proportion of moisture and fines on the value of the relative permittivity of the UBG.
2. Evaluate the sensitivity of the UBG to the presence of moisture with variable fines content based on the correlation of the relative permittivity value obtained by using GPR with air- coupled antennas with the values obtained by using a percometer;
3. Correlation of the relative permittivity value obtained by using GPR with air-coupled antennas in the field and in the laboratory.
Laboratory tests, field research and analysis of the results were carried out to confirm the following hypothesis: By establishing correlations between the relative permittivity values obtained by GPR with air-coupled antennas in the field and in the laboratory, it is possible to quantify the moisture and fines content in the unbound granular layer of the pavement. The research itself was carried out in four interlinked phases. In the first phase, the scientific and technical literature on methods for determining the relative permittivity of UBG using non-destructive methods was reviewed in detail: GPR, Time domain reflectometry (TDR) and percometer.
The second phase involves preparing the samples and the performance of laboratory tests to determine the value of their relative relative permittivity. Preliminary laboratory tests were carried out before the main tests were performed. The preliminary laboratory tests were used to determine the geometric characteristics as well as the physical-mechanical and chemical properties of the stone material, the additional material and the mixtures of stone and additional material. In addition, the compaction parameters for the production of the samples were determined for the defined test mixtures. Crushed rock of nominal size 0/31.5 mm was used as the main material, the grain size curve of which lies within the limit range for UBG specified in the ordinance. The additional material was obtained by crushing dried tiles. The proportion of crushed stone was constant, the proportion of additional material varied. The additional material was dosed in a mass proportion of 3 to 15%, step 3%, resulting in a total of six test mixtures. The moisture content varied in each mixture so that six different steps were used. Three samples were prepared for each specific ratio of moisture and fines content, so that a total of 108 samples being tested. Mould was made of waterproof panels, which are mainly used to make formwork for reinforced concrete structures. After the material mixture had been placed in the mould, it was compacted with a vibrating plate. Value of the relative permittivity was determined using GPR with air-coupled antennas with a centre frequency of 1 and 2 GHz. In addition, the tube suction test (TST) was used to evaluate the moisture sensitivity of the test mixtures in relation to the increase in the fines content.
In the third phase, the results of the laboratory tests were statistically analysed and presented with the corresponding data-statistical parameters. Models were created to predict the value of the relative permittivity as a function of the moisture and fines content. In addition, models were developed for the correlation of relative permittivity values, which were determined using a percometer and GPR with an air-coupled antennas. This created the prerequisite for the implementation of a procedure that enables the qualitative assessment of UBG and the quantification of moisture and fines content based on the value of the relative permittivity. The fourth phase comprised field investigations. At 30 sites, the value of the relative relative permittivity of UBG on existing pavements was determined by GPR using air-coupled antennas at a nominal frequency of 1 GHz. The UBG material was taken from the test pits at the GPR measuring point. The moisture and fines content of the sampled material was analysed in the laboratory. By correlating the results of the field research and the laboratory tests, the possibility of using GPR to quantify moisture and fines in the UBG of the pavement based on relative permittivity was evaluated.
The doctoral dissertation is organised into ten chapters. The introductory chapter lays the foundations for the research and clearly defines the questions and aims of the dissertation. By presenting the current state of the road infrastructure, the importance of road maintenance is emphasised, particularly in relation to the change in the properties of UBG due to the increase in the proportion of moisture and fines. The problem is concretised by the need to develop new procedure for non-invasive, i.e. non-destructive, monitoring of these changes to enable timely road maintenance. The study recommends the use of GPR as a key tool for quantifying moisture and fines content and emphasises the advantages of this method over conventional destructive testing methods such as core drilling. The research hypotheses are clearly defined and include the identification of correlations between the value of relative relative permittivity obtained with the percometer and GPR and the actual moisture and fines content in the UBG. The research objectives were formulated with a particular focus on developing a procedure that would allow the condition of UBG to be effectively analysed in terms of moisture and fines content.
The second chapter provides a detailed overview of the current state of knowledge on the role and importance of UBG in pavement. The most important functions of UBG were highlighted, such as the transfer of traffic loads into the subgrade, the adaptability of the layer to different settlements of the underlying soil and the resistance to permanent deformations. By analysing the influence of the granulometric composition, in particular the proportion of fines and moisture, it was shown how decisive changes in these parameters are for the stability and bearing capacity of the UBG. It is concluded that an excessive proportion of fines and an increase in moisture can significantly deteriorate the mechanical properties of UBG, leading to damage to the pavement structure such as potholes, cracks and rutting. This finding emphasises the need for careful monitoring of UBG to ensure the longevity of pavement structures.
The third chapter is dedicated to GPR as a key tool for assessing the condition of transport infrastructure. The historical development of GPR, the principle of operation and the parameters that influence the propagation of electromagnetic waves through the medium are explained. The importance of the choice of antenna frequency for measurement accuracy is particularly emphasised. The analysis of previous research work has shown that GPR has considerable potential not only for layer determination of thickness, but also for the detection of moisture and fines in layers. However, the application of the GPR needs to be further adapted and researched to increase its accuracy under real field conditions.
In the fourth chapter, TST is presented as an important method for assessing the quality of materials in terms of their moisture resistance. It describes in detail how the test is performed and how the materials are categorised according to their relative permittivity. The results of previous studies confirm that materials with a higher fines content are more sensitive to moisture, which can lead to significant problems with UBG, such as reduced bearing capacity and increased sensitivity to freezing. Based on previous research, it was concluded that the TST method is reliable in assessing potential moisture problems in UBG and that it can be useful for the qualitative categorisation of materials.
The fifth chapter deals with the application of TDR. TDR enables the volumetric determination of moisture content in unbound fine-grained materials. Various design solutions of the device are presented and the basic principles of its operation are explained. The limitations of the application in practise are pointed out, with particular emphasis on the placement of the probes in the sample. Some of the most suitable empirical, theoretical-empirical and physical models for determining the moisture content as a function of the relative permittivity are listed. In addition, the use of TDR in UBG is documented in detail.
The sixth chapter refers to the realisation of the previous laboratory tests. The previous laboratory tests comprised the determination of the geometric characteristics as well as the physical-mechanical and chemical properties of crushed stone, additional material and material mixtures of crushed stone and additional material. The tests were carried out with the aim of evaluating the material properties that influence the performance of GPR data acquisition and to ensure the reproducibility of the results and the possibility of comparison with the results of other research.
The seventh chapter presents the main laboratory tests. The procedure for selecting the moulds and the methods for determining the moisture content as well as the method for preparing the samples are described in detail. The collection and processing of GPR data is introduced and the results are presented. The main laboratory studies were carried out with the aim of determining the influence of changes in fines content and moisture content on the value of the relative relative permittivity of UBG. In order to achieve this goal, the values of the relative relative permittivity of UBG at different fines and moisture contents were determined using GPR.
The eighth chapter describes the procedure for conducting the field research. The aim of the field research was to test the proposed method in a real environment. The results of field tests are shown, in which the value of the relative permittivity was determined on real pavements using GPR. In addition, the moisture and fines content were determined in laboratory tests. In the ninth chapter, additional statistical analyses of the results of laboratory tests and field research are carried out. The mathematical models developed are presented, which make it possible to determine the value of the relative permittivity as a function of the moisture and fines content. In addition, a model for the correlation of the relative permittivity determined with GPR and percometer is presented. The developed model has the potential to quantify the moisture and fines content in the UBG of the pavement structure based on the relative permittivity, but additional research is needed.
The final chapter summarises the most important findings and results of the research work. The research objectives achieved are presented and the scientific and practical contributions are emphasised. Finally, the shortcomings and limitations identified are listed and recommendations and guidelines for future research are given
“The Effect of Intravenous Lidocaine and Ketamine Administration on Serum Levels of Acute Inflammatory Response Reactants and Analgesia in Colorectal Cancer Surgery”
No full textCilj istraživanja: Cilj je istraživanja bio istražiti učinke intraoperacijske intravenske primjene
anestetika lidokaina i ketamina, zasebno i u kombinaciji, na akutni upalni odgovor, analgeziju
i poslijeoperacijski oporavak kod bolesnika podvrgnutih otvorenoj resekciji kolorektalnog
karcinoma.
Nacrt studije: Ovo je bilo prospektivno, randomizirano, dvostruko slijepo, placebom
kontrolirano kliničko istraživanje s 2 × 2 faktorijalnim dizajnom.
Ispitanici i metode: U istraživanje je uključeno 82 ispitanika podvrgnutih elektivnom
otvorenom operativnom zahvatu resekcije kolorektalnog karcinoma. Randomizirani su u jednu
od četiri skupine: lidokain i ketamin (n = 21), lidokain i placebo (n = 21), ketamin i placebo (n
= 21) i placebo i placebo (n = 19). Nakon indukcije opće anestezije svi su ispitanici primili
intravenski bolus (lidokain 1,5 mg/kg i/ili ketamin 0,5 mg/kg i/ili isti volumen placeba) zatim
kontinuiranu infuziju (lidokain 2 mg/kg/h i/ili ketamin 0,2 mg/kg/h ili isti volumen placeba)
sve do završetka operativnog zahvata. Za procjenu učinka na akutni upalni odgovor, određivana
je dinamika promjena broja leukocita, C-reaktivnog proteina i interleukina (IL-6, IL-8). Uzorci
krvi uzorkovani su neposredno prije indukcije opće anestezije, 12 i 36 sati nakon završetka
operativnog zahvata. Učinak na analgeziju evaluiran je praćenjem intraoperacijske potrošnje
opioidnih analgetika, 48-satne poslijeoperacijske potrošnje svih ostalih analgetika te mjerenjem
intenziteta bola korištenjem vizualno analogne ljestvice 2, 4, 12, 24, 36 i 48 sati nakon završetka
operativnog zahvata. Vrijeme do pojave prve peristaltike, prisutnost poslijeoperacijske mučnine
i povraćanja, duljina boravka u jedinici intenzivne medicine i duljina trajanja hospitalizacije
korišteni su kao parametri za praćenje poslijeoperacijskog oporavka bolesnika.
Rezultati: Nisu utvrđene značajne razlike u koncentraciji mjerenih upalnih markera niti s
jednom od primijenjenih intervencija lidokaina i ketamina u usporedbi s placebom. Nije
dokazana značajna interakcija, niti aditivna niti multiplikativna, između lidokaina i ketamina
na upalne markere 12 i 36 sati nakon operacije. Lidokain i ketamin, bilo u zasebnoj primjeni ili
kombinaciji, značajno su smanjili intraoperacijsku potrošnju opioidnih analgetika naspram
placeba te osim lidokaina zasebno, smanjili su i intenzitet poslijeoperacijskog bola. Niti jedna
od primijenjenih intervencija nije značajno utjecala na parametre poslijeoperacijskog oporavka.
Zaključak: Kombinacija intravenske primjene lidokaina i ketamina tijekom operativnog
zahvata otvorene resekcije kolorektalnog karcinoma ne nudi prednosti u usporedbi s njihovom
pojedinačnom primjenom.Objectives: The aim of the study was to examine the effects of intraoperative intravenous
administration of anesthetics, lidocaine and ketamine, separately and in combination, on the
acute inflammatory response, analgesia, and postoperative recovery in patients undergoing
open resection for colorectal cancer.
Study Design: This was a prospective, randomized, double-blind, placebo-controlled clinical
trial with a 2 × 2 factorial design.
Participants and Methods: The study involved 82 participants undergoing elective open
surgical resection of colorectal cancer. The patients were randomized into one of four groups:
lidocaine and ketamine (n = 21), lidocaine and placebo (n = 21), ketamine and placebo (n = 21),
and placebo and placebo (n = 19). After the induction of general anesthesia, all subjects received
an intravenous bolus (lidocaine 1.5 mg/kg and/or ketamine 0.5 mg/kg and/or the same volume
of placebo) followed by a continuous infusion (lidocaine 2 mg/kg/h and/or ketamine 0.2
mg/kg/h and/or the same volume of placebo) until the completion of the surgery. To assess the
effects on the acute inflammatory response, the dynamics of changes in leukocyte count, Creactive protein, and interleukins (IL-6, IL-8) were evaluated. Blood samples were collected
immediately before the induction of general anesthesia, and 12 and 36 hours after the surgery.
The effect on analgesia was evaluated by measuring intraoperative consumption of opioid
analgesics, 48-hour postoperative consumption of all other analgesics, and pain intensity scores
on a visual analogue scale at 2, 4, 12, 24, 36, and 48 hours postoperatively. The time to the onset
of first peristalsis, incidence of postoperative nausea and vomiting, length of stay in the
intensive care unit, and duration of hospitalization were used as parameters to monitor patients’
postoperative recovery.
Results: No significant differences were found in the concentration of the measured
inflammatory markers with any of the applied interventions of lidocaine and ketamine
compared to placebo. No significant interaction, neither additive nor multiplicative, was
confirmed between lidocaine and ketamine on inflammatory markers 12 and 36 hours after the
surgery. Lidocaine and ketamine, whether used separately or in combination, significantly
reduced intraoperative opioid consumption compared to placebo, and, except for lidocaine
alone, reduced the intensity of postoperative pain. None of the interventions significantly
influenced the parameters of postoperative recovery.
Conclusion: The combination of intravenous administration of lidocaine and ketamine during
the surgical procedure of open resection of colorectal cancer offers no advantages compared to
their individual use
Application of a smart drill for more precise assessment of drilling depth and angle in orthopedic surgery
No full textCiljevi: Cilj ove disertacije je razviti i evaluirati pametni sustav bušenja osmišljen za rješavanje izazova u ortopedskoj kirurgiji vezanih za procjenu kuta i dubine. Trenutne ručne metode, koje se oslanjaju na vizualnu procjenu ili ručne mjerače dubine, često rezultiraju pogreškama. Takve pogrešne procjene mogu dovesti do nestabilnosti implantata, produljenja trajanja zahvata i povećanog rizika izloženosti zračenju, kako za pacijente tako i za kirurge. Predloženi sustav koristi napredne senzore i WIFI tehnologije za real-time povratne informacije kako bi se uklonili nedostaci postojećih metoda. Ova tehnologija ima za cilj povećati preciznost kirurga i smanjiti subjektivne ljudske prosudbe. Time studija nastoji postaviti standard za implementaciju takvih sustava kao osnovnih alata u ortopedskim operacijama, s ciljem poboljšanja ishoda za pacijente, smanjenja troškova operacija i stvaranja sigurnijeg operacijskog okruženja. Metode: Razvojni postupak sustava podijeljen je u nekoliko faza, uključujući inovativni inženjerski dizajn, razvoj softvera i eksperimentalnu validaciju. Početna faza istraživanja uključivala je dizajn i izradu prototipa pametne bušilice, modificirane s električnom bušilicom Trixig kao osnovnom platformom. Uređaj je opremljen mikrokontrolerom ESP32 s mogućnošću bežične komunikacije i ključnim senzorima: IMU-om BNO085 za mjerenje kuta i linearnim potenciometrom SLS 130 za praćenje dubine. Kućišta senzora izrađena su pomoću 3D pisača visoke preciznosti koristeći PETG filament. Druga faza istraživanja usmjerila se na razvoj softvera. Program izrađen u jeziku C++ omogućuje real-time povratne informacije o kutu i dubini bušenja, uz mogućnost pohrane podataka za analizu performansi. Eksperimentalna validacija provedena je u kontroliranim laboratorijskim uvjetima i simulacijama kirurških scenarija na sintetičkim modelima kostiju. Za procjenu performansi sustava korišteni su standardni alati, uključujući Vernier mjerač i 3D tehnologije snimanja poput kompjuterizirane tomografije (CT) i strukturiranog svjetlosnog 3D skeniranja. Završna faza bila je usporedna analiza performansi. Sustav je testiran naspram tradicionalnih metoda vizualne procjene kuta i uspoređen s objektivnim mjerenjem duljine kanala kako bi se kvantificirale prednosti sustava kroz statističke metode poput t-testa i analize srednje apsolutne pogreške. Rezultati: Rezultati pokazuju značajno povećanje preciznosti i točnosti pametnog sustava u usporedbi s tradicionalnim metodama. Srednja apsolutna pogreška za kutove inklinacije od 30°, 45° i 60° iznosila je između 0.6° i 1.3°, dok su ručne metode imale pogreške od 1.9° do 4.5°. Preciznost mjerenja dubine pokazala je srednju apsolutnu pogrešku od 0.33 mm ± 0.41 mm, što je usporedivo s vrijednostima dobivenim pomoću Vernier mjerača, što dokazuje da ovaj automatizirani uređaj daje značajno bolju preciznost mjerenja uz kraći postupak nego tradicionalne metode. Sustav je također uspješno monitorirao prekomjerno prodiranje bušilice, čime je povećana usredotočenost kirurga na mogućnost oštećenja mekih tkiva. Zaključak: Pametni sustav bušenja predstavlja značajan napredak u ortopedskoj kirurgiji, omogućavajući modularnost dizajna, bežično upravljanje i real-time povratne informacije, što povećava preciznost i smanjuje troškove u usporedbi sa skupim robotskim sustavima. Sustav je kompatibilan s postojećim kirurškim alatima, smanjujući prepreke za implementaciju. Ograničenja istraživanja uključuju testiranje na sintetičkim modelima i rad samo jednog kirurga, što sugerira potrebu za daljnjim istraživanjima na kadaveričnim modelima i većem broju korisnika. Buduće studije trebale bi također ispitati mogućnost primjene sustava u minimalno invazivnim ili zahvatima vezanim za specifičnu patologiju.Aims: The goal of this dissertation is to develop and evaluate a smart drilling system designed to address ongoing challenges in orthopedic surgery related to angle and depth calculations. Current manual methods, which rely on visual estimation or depth calculations, frequently lead to errors. Such faulty estimations may then further lead to implant wastage, increased procedural time, and risks such as accidental radiation exposure both to the patients and surgeons. The proposed smart system is delivered using advanced sensors and WIFI enabled real-time feedback to overcome the shortcomings of such systems. This technology aims to enhance the precision of the surgeon and reduce subjective human judgments. In doing so, this study attempts to set a benchmark for the adoption of such technologies as standard tools in orthopedic surgery, aimed at improving patient outcomes while lowering operation costs and making the operating environment safer. Methods: Different stages of techniques in the research are applied, from innovative engineering design through software development to rigorous experimental validation. The initial phase was employed in designing and prototyping the smart drilling system. An already commercially available electric drill, Trixig, was modified for use as a platform for integrating advanced technological components. The principle of hardware design was based on the installation of an ESP32 microcontroller that supports wireless communication, and two critical sensors: a BNO085 IMU for angle measurement and an SLS130 linear potentiometer for tracking depth. Custom 3D-printed housings were manufactured from PETG filament using a high-precision 3D printer to house these parts properly, protect them, and make them compatible in a surgical environment. The study's second phase focused on software development. A bespoke application was programmed in C++ to process and display real-time feedback on angle alignment and drilling depth, offering visual aids to guide the surgeon during simulated procedures. This also includes an application for storing measurement data, which was used for further analysis and evaluation of the performance of the systems. Experimental validation was conducted in two stages: preliminary testing in a fully controlled laboratory condition and simulating surgical conditions with synthetic bone models to perform a test in a systematic way without the variability usually introduced with organic tissue. A series of experiments were designed to evaluate the system's performance in both angle and depth measurement. Measurements obtained using the smart drilling system were cross-validated using established methods, including a Vernier gauge for depth tracking and 3D imaging technologies—such as computed tomography (CT) and structured-light 3D scanning—to verify angular accuracy. The experimentation's last stage was devoted to comparative performance analysis. The smart system was, therefore, tested against conventional methods in estimating angles by the visual method and using manual depth gauges to assess improvement in precision and consistency. The advantage quantification of the system over conventional techniques was done with a view of paired t-tests, Shapiro-Wilk testing, and evaluation of mean absolute errors. The proposed paper has adopted a structured approach to present reproducibility and robustness that is necessary for the results. Results: When compared to traditional manual methods, the results demonstrated a significant improvement in accuracy and precision with the smart drilling system. The mean absolute errors for inclination angles of 30°, 45°, and 60° ranged between 0.6° and 1.3°. Compared to manual methods, this is a significant improvement as the errors recorded ranged from 1.9° to 4.5°. The system displayed mean errors of 0.35° ± 0.25° for inclination and 2° ± 1.33° for anteversion using reference angles of 45° for inclination and 20° for anteversion for combined measurements. The system's mean absolute error of 0.33 mm and standard deviation of 0.41 mm, which closely matched values acquired with a Vernier gauge, further demonstrated the extreme precision of the depth measurements. Apart from that, over-penetration was excellently monitored by the system, which is vital in preventing any soft tissue damage. The value of over-penetration, which was on average 5.5 mm ± 1.1 mm, matched the commonly achieved result by expert surgeons. From these results, the smart drilling system is able to reduce variability and increase orthopedic consistency during any surgical procedures. It is also reliable and effective. Conclusion: The conclusion of this dissertation emphasizes that the smart drilling system has the potential to alter orthopedic surgical practices by allowing modularity in design, capability for wireless operation, and real-time feedback, therefore increasing the accuracy and ease of use at low cost compared to expensive robotic systems. Thus, this minimizes implant waste, surgical time, and radiation exposure and thus provides considerable economic and patient care benefits to healthcare institutions. The system is designed to be compatible with the use of existing surgical tools; therefore, it flexibly extends current practices, which again reduces barriers to its adoption. Limitations of the study are stated accordingly. The experiments were conducted on synthetic bone models and the tests were performed by only one experienced surgeon. Consequently, future studies should be performed in cadaveric models, and a larger group of surgeons at various levels of experience should be used in order to further assess the generalizability and strength of this system. Further testing can also be done to see the capacity for the system's use in broadened surgical applications, such as minimally invasive techniques or specific orthopedic pathologies
Računalno modeliranje adaptacije aorte pri pojavi vaskularnih lezija
No full textAn abdominal aortic aneurysm (AAA) is just one of several vascular abnormalities, including aneurysmal changes, dissection, and atherosclerosis. AAA refers to a localized enlargement of the blood vessel, exceeding 50% of its diameter, typically resulting from an imbalance in the production and degradation of elastin and collagen. More than 75% of AAA exhibit intraluminal thrombus (ILT), which impacts the aneurysm in multiple ways. Thrombus aids in reducing peak wall stress within the aneurysm, yet it also weakens its structural integrity by degrading the aortic wall. When dealing with vascular abnormalities, a tool that guides clinicians in determining the appropriate treatment based on available diagnostic assessments and medical history would prove invaluable. This work is primarily dedicated to developing a comprehensive Fluid Solid Growth (FSG) model aimed at studying aortic diseases, with a specific focus on AAA. The initial component of the model involves applying the Growth and Remodeling (G&R) model to both the blood vessel and intraluminal thrombus. The criteria for thrombus deposition rely on the analysis of blood flow patterns and the corresponding stress. A crucial aspect of this research centers around seeking an optimal criterion for the ILT deposition, addressing a substantial gap in current research. A Computational Fluid Dynamics (CFD) model is utilized for blood analysis, incorporating diverse rheological properties. The integration of these two components is performed iteratively at each time step, ensuring the generation of authentic and precise results. Both the blood vessel and ILT exhibit incompressibility, and this is incorporated into the G&R model. Another problem is that AAAs frequently remain asymptomatic until they rupture, an event associated with a significant mortality risk. Despite numerous histological, experimental, and computational endeavors aimed at identifying more dependable rupture criteria, the prediction of rupture and medical interventions still heavily rely on factors such as maximum diameter and the clinical expertise of healthcare professionals. In the final phase of this study, numerous cases of AAA underwent comprehensive examination to establish an optimal aneurysm rupture potential index. This index is intended to support healthcare professionals in predicting the likelihood of rupture, a potentially life-threatening event.UVOD
Aorta je najveća arterija u ljudskom tijelu te igra ključnu ulogu u kardiovaskularnom sustavu. Smještena na izlazu iz lijeve klijetke srca, aorta djeluje kao glavni distribucijski kanal, prenoseći krv obogaćenu kisikom i hranjivim tvarima iz srca do ostalih dijelova tijela. Zdrava arterijska stijenka se odlikuje svojom kompleksnom troslojnom strukturom, koja se sastoji od intime, medije i adventicije. Svaki od ovih slojeva ima specifičnu ulogu i sastav, omogućavajući aorti da efikasno obavlja svoju funkciju, ali i pruža otpornost i elastičnost potrebnu za održavanje stabilnog protoka krvi kroz kardiovaskularni sustav.
Unutarnja ovojnica (intima) sastoji se od jednog sloja endotelnih stanica (tj. endotelija). Srednja ovojnica (medija) odvojena je od unutarnje i vanjske ovojnice unutarnjim i vanjskim elastičnim lamelama te sadrži stanice glatkog mišića, elastin i kolagen. Vanjska ovojnica (adventicija) sastoji se uglavnom od kolagena i elastina. Također sadrži različite stanice poput fibroblasta, koji osiguravaju konstantnu produkciju i obnovu kolagena. Endotel je osjetljiv na promjene u protoku krvi, odnosno na posmična naprezanja (WSS) koji se stvara nastrujavanjem krvi na stijenku. Promjena WSS-a može povećati proizvodnju vazoaktivnih molekula koje utječu na kontrakciju glatkih mišića kako bi se održala homeostatska vrijednost WSS-a kratkoročno ili kako bi se obnovilo glatko mišićno tkivo dugoročno.
Aorta može biti zahvaćena različitim bolestima ili lezijama, a jedno od značajnih stanja su aneurizme abdominalne aorte (AAA). To je fokalna dilatacija krvne žile za više od 50% u promjeru. Medicinska struka klasificira aortu aneurizmom ako njezin promjer prelazi 30 mm. Poznato je da većina aneurizmi sadrži intraluminalni tromb (ILT) [1], trombotični materijal koji se obično nakuplja unutar područja proširene aorte, posebno u infrarenalnom segmentu. Formiranje ILT-a započinje kada je endotel oštećen za 80% ili više [2], [3]. Endotel, koji reagira na promjene u protoku krvi, obično je oštećen zbog povišenog posmičnog naprezanja (WSS) na stijenci aorte. Taloženje ILT-a može se koncipirati kao proces u četiri faze, kako je navedeno u [4]. U prvoj fazi (vrlo svjež), cijeli ILT uglavnom se sastoji od eritrocita iz krvotoka
pomiješanih s nekom labavom mrežom fibrina, leukocita ili trombocita u niskim postotcima. U drugoj fazi (mlad), mreže fibrina počinju rasti kao veliki postotak labave mreže fibrina, kao i eritrocita. U trećoj (intermedijalnoj) i četvrtoj (kasnijoj) fazi taloženja ILT-a, eritrociti i proteini se razgrađuju, ostavljajući kondenzirane mreže fibrina i guste ostatke proteina. Ove kasnije faze nemaju značajnu važnost za trenutno područje istraživanja, koje se uglavnom bavi formiranjem i početnim stadijem razvoja aneurizmi, te obično ne napreduju do kasnijih faza.
Glavni cilj ovog istraživanja je formulacija sveobuhvatnog i naprednog fluid-solid-growth (FSG) modela, koji je zamišljen kao potencijalno revolucionaran alat za medicinske stručnjake, posebno u području kardiologije, pružajući im sofisticirani uvid i potencijalnu strategiju za liječenje bolesti poput AAA. Inovativni aspekt FSG modela leži u njegovoj sposobnosti da integrira dinamički napredak tromba u aneurizmi, uzimajući u obzir njegovo nekompresibilno ponašanje i iterativne parametre protoka krvi. Ovaj iterativni pristup odražava stvarne obrasce rasta aneurizmi, nudeći prediktivnu sposobnost koja ima potencijal informirati o nužnim pravovremenim intervencijama i time značajno doprinijeti smanjenju smrtnosti povezane s kardiološkim bolestima.
Cjeloviti FSG model mora uključivati cijeli proces razvoja aorte do AAA u kojoj je taložen tromb, koristeći Growth and remodelling (G&R) teoriju, koja je implementirana u numerički 3D model. G&R teorija obuhvaća teorije rasta i razvoja tkiva, gdje teorija rasta govori da tkivo nije materijalno konstantno, već mijenja masu, odnosno da se istovremeno odvijaju procesi produkcije i degradacije. Teorija razvoja objašnjava kako zasebni elementi tkiva, iako su povezani u jednu strukturu te imaju jednake pomake, imaju različite vrijednosti naprezanja, što dovodi do različitih deformacija u njihovim elementima. Zbog prisutnih velikih deformacija i nelinearnog ponašanja, numeričko modeliranje krvnih žila vrlo je izazovan zadatak. Također, nužno je uzeti u obzir nestlačivost krvne žile kako ne bi došlo do pogreške modela. Razumijevanje kompleksnog procesa rasta i razvoja AAA nije moguće bez utjecaja strujanja krv i zbog njenog velikog utjecaja na morfologiju AAA, te još većeg utjecaj na složeni proces taloženja tromba. Proces formiranja tromba se analizira pomoću parametara koji direktno ovise o strujanju krvi kroz lumen, te se ova analiza vrši korištenjem Computer Fluid Dynamics (CFD) simulacija. Iterativni proces rasta AAA i taloženja ILT-a iterativno se analizira nakon svakog srčanog ciklusa, te sveobuhvatni model simulira interakciju strujanja krvi i stijenke žile, zajedno
tvoreći FSG model. Ideja ovog istraživanja je popuniti praznine u području istraživanja koje trenutno postoje, razviti sveobuhvatni FSG model koji može opisati razvoj lezija na aorti s posebnim naglaskom na AAA, čime se stvara novi okvir za razumijevanje i liječenje ovih bolesti.
Dob, muški spol, hipertenzija, pušenje, kardiovaskularni i plućni poremećaji samo su neki od faktora rizika za razvoj AAA, iako patofiziologija još uvijek nije do kraja shvaćena. Osim toga, AAA često mogu biti asimptomatska do rupture, čiji je ishod popraćen velikom stopom smrtnosti. Predviđanje mogućnosti rupture i medicinska intervencija i dalje se temelje prvenstveno na maksimalnom promjeru i iskustvu kliničara, unatoč raznim histološkim, eksperimentalnim i računalnim naporima da se pronađu pouzdaniji kriteriji za rupturu. Osim toga, trenutačno korišteni kriteriji ne pružaju dovoljno informacija o stvarnoj potrebi za kirurškim zahvatom. Iako su studije koje procjenjuju rupturu aneurizme na temelju geometrijskih karakteristika s CT snimkama [5] pokazale neke obećavajuće rezultate, još uvijek se ne primjenjuju u praksi. Osim toga, neki parametri navedeni u dosadašnjim istraživanjima teško se mjere i mogu pružiti pogrešne informacije ukoliko se nepravilno upotrijebe.
PREGLED LITERATURE
G&R
Mehanika krvnih žila kompleksno je područje koje postavlja izazove u matematičkom modeliranju zbog složene prirode stijenke arterije, kao i svog nelinearnog, anizotropnog i pseudoelastičnog ponašanja. Prvi G&R model predstavio je Rodriguez sa suradnicima [6], čime je omogućio ključan napredak u biomehaničkom razumijevanju promjena tkiva u pogledu mase (rasta) i promjene u strukturi (remodeliranje). Njegov model predložio je opću kontinuiranu formulaciju za kinematski rast mekih tkivima, ističući ključni utjecaj mehaničkog stresa. Humphrey i Rajagopal [7] dali su značajan doprinos području biomehanike uvođenjem modela spregnutih smjesa za G&R teoriju mekih tkiva. Prema tome, cjelovitu masu čini svaki pojedinačni gradivni element koji nastaje u zasebno vrijeme, te mogu imati zasebne vrijednosti naprezanja ali uz to imaju zajedničke vrijednosti deformacija koje su jednake deformaciji smjese. Također, njihov model se fokusira na adaptivne mehanizme kao odgovor na mehaničke podražaje svih pojedinih konstituenata. Holzapfel i suradnici [8] razvili su hiperelastični konstitutivni model (HGO model) za arterijske stijenke koji uzima u obzir promjene u
elastičnim svojstvima uzrokovane rastom. Model koristi formulaciju ojačanu vlaknima, prema kojoj se pretpostavlja da je arterijski zid sastavljen od matrice i udruženih kolagenskih vlakana čija se orijentacija i distribucija mogu mijenjati zbog rasta i razvijanja. Holzapfelov model korišten je u brojnim studijama kako bi se istražili učinci različitih čimbenika poput starenja, hipertenzije i aneurizme na mehanička svojstva i rast arterijskih stijenki. Valentin je sa suradnicima [9] prvi implementirao model spregnutih smjesa u 3D kôd konačnih elemenata, ističući njegov potencijal za modeliranje različitih tkiva i bolesti, uključujući ozdravljenje tetiva, miokardijalnu hipertrofiju i prilagodbe arterija. Karšaj i suradnici [10] postigli su značajan napredak razvojem 3D G&R modela koji omogućuje detekciju promjene u geometriji i strukturi arterija kao odgovor na utjecaj hemodinamike, uključujući protok krvi i tlak. Horvat i suradnici [11] su proširili taj model uključivanjem troslojnog modela arterije te ga je kasnije implementirao u 3D kôd konačnih elemenata. Time je omogućio sveobuhvatne analize promjena u radijalnom, aksijalnom i cirkularnom smjeru unutar aksimetričnog i asimetričnog računalnog modela AAA. Model je korišten za ispitivanje utjecaja disperzije kolagena na ishod AAA [12], te utjecaja geometrijskih parametara modela na morfologiju naprezanja u stijenci i vjerojatnost rupture [13], što je kasnije prošireno kako bi se opisao proces taloženja tromba [14]. Cyron i suradnici [15] predstavili su novi homogeni model koji kombinira kinematički model s modelom spregnutih smjesa kako bi se dobio novi G&R model.
ILT
Ranih 1990-ih, Inzoli i suradnici [16] su predložili novi koncept sugerirajući da tromb može djelovati kao zaštitna barijera od naprezanja na stijenci aorte, smanjujući tako rizik od rupture aneurizme. Naknadna istraživanja [17], [18], [19] pružila su daljnje dokaze koji potvrđuju utjecaj tromba na čvrstoću aorte. S druge strane, nedavna istraživanja [20], [21] pokazala su proteolitičku aktivnost tromba, otkrivajući njegovu sposobnost da razgrađuje i oslabljuje stijenku aorte. Nakon opsežnih testova uniaksijalnog istezanja, Wang i suradnici [22] su utvrdili da ILT pokazuje izotropne karakteristike s nehomogenom strukturom, pokazujući pojačanu čvrstoću i krutost unutar luminalne regije, koristeći dvoparametarski, izotropni model materijala. Daljnje poboljšanje predstavio je Tong sa suradnicima [4], koji su pokazali jasne naznake mehaničke anizotropije u nekoliko luminalnih slojeva, sugerirajući da luminalni sloj ILT-a općenito nije izotropan. Virag i suradnici [23] razvili su 3D numerički model AAA, koji, za razliku od prethodnih računalnih modela koji su se fokusirali isključivo na mehaniku stijenke, integrira biomehanički, mehaničkobiološki te biokemijski model stijnke s uključenim modelom tromba. Horvat i suradnici [14] proširili su ranije predloženi model aneurizme dodajući model tromba, koristeći 3D G&R model konačnih elemenata uz teoriju spregnutih sila.
CFD
Strujanje krvi igra ključnu ulogu u taloženju tromba, te je samim time ključno za istraživanje patogeneze različitih kardiovaskularnih bolesti, prije svega aneurizme. Zambrano i Byron [24] su među prvima koji su istraživali utjecaj TAWSS-a na formiranje tromba, te su zaključili da niske i srednje vrijednosti potiču njegovo formiranje i predložili kritične vrijednosti. Također su pokazali da brzina rasta aneurizme direktno utječe na brzinu rasta tromba, te da aneurizme s trombom imaju niže vrijednosti TAWSS-a, potvrđujući ovisnost taloženja tromba i TAWSS-a. DiAchille i suradnici [25] uveli su oscilacijski indeks smičnog naprezanja (OSI) i potencijal aktivacije endotelnih stanica (ECAP) kao dva dodatna parametra za taloženje tromba. Međutim, za sada ne postoje kritične vrijednosti za praktičnu uporabu i numerički model, što predstavlja nedostatak u istraživanju. U najnovijem istraživanju, DiAchille i suradnici [26] su predstavili novu, kompleksnu fenomenološku metriku, potencijal stvaranja tromba (TFP), koja se može koristiti kao napredni parametar u predviđanju formiranja tromba u određenom aneurizmalnom području.
FSG
Humphrey i Taylor [27] prvi su istaknuli nedostatke u postojećim istraživanjima, naglašavajući potrebu za razvojem nove klase modela te su predložili novi FSG model, objedinjavajući rast i remodeliranje krvnih žila, stvaranje tromba i utjecaje hemodinamike - područja koja su u velikoj mjeri bila zanemarena u većini postojećih istraživanja. Figueroa i suradnici [28] predlažu FSG računalni okvir relevantan za simulaciju bolesti poput aneurizmi, gdje je interakcija između protoka krvi i zida krvne žile, zajedno s rastom i remodeliranjem zida, ključna za razumijevanje napredovanja bolesti. Watton i suradnici [29] predstavljaju računalni okvir koji istražuje odnos između razvoja cerebralne aneurizme i hemodinamičkih podražaja na endotelnim ćelijama, koristeći model evolucije aneurizme i 3D hemodinamička rješenja. Dva primjera pokazuju kako odstupanja od standardnih vrijednosti smičnog naprezanja mogu dovesti do degradacije elastina, nudeći osnovu za proučavanje patologije aneurizmi. Wu i Sadden [30] razvili su FSG okvir s pacijentu prilagođenom geometrijom, pružajući uvid u parametre rasta pod utjecajem stresa i mehaniku fluida krvi na rast vaskularnog tkiva. Grytsan i suradnici [31] su predložili računalni FSG okvir, gdje je arterijski zid modeliran kao ojačani materijal s dva sloja, a progresija bolesti simulirana je putem G&R modela potaknutog odstupanjima mehaničkih podražaja od homeostatskih razina. Okvir se primjenjuje za modeliranje evolucije aneurizme i otkriva utjecaj transmuralnog G&R na razvoj aneurizme, uključujući evoluciju transmuralno heterogenih naprezanja na elastin i kolagen. FSG Modeli korišteni su za modeliranje razvoja intrakranijskih aneurizmi, počevši od idealizirane zdrave arterija [32] i kliničkih slučajeva [33]. Osim toga, preliminarni nalazi modela FSG pokazali su da je specifično modeliranje za pojedinog pacijenta koje povezuje hemodinamiku s mehanobiologijom obećavajući pristup za istraživanje napretka aneurizme uzlazne torakalne aorte [34]. Nedavno je predložen model i FSG model za in vivo razvoj tkivno inženjerskog vaskularnog transplantata [35].
CILJEVI ISTRAŽIVANJA
Cilj istraživanja je razvoj realističnog numeričkog modela adaptacije aorte kod pojave vaskularnih lezija (aneurizma, disekcija, ateroskleroza). Razvit će se FSG model u paketu za kontrolne volumene koji može opisati utjecaj međudjelovanja deformabilne stijenke i strujanja krvi, pri srčanom ciklusu, na dugoročnu promjenu strukture stijenke aorte (G&R), mjereno u danima i godinama.
Hipoteze:
1. Moguće je razviti metodu koja osigurava nestlačivo ponašanje čvrstih tijela pri velikim deformacijama u kontrolnim volumenima
korištenjem spregnutog postupka rješavanja.
2. Moguće je opisati rast i promjenu strukture stijenke aorte korištenjem metode kontrolnih volumena.
REZULTATI
Parametri korišteni u FSG okviru morali su biti pažljivo odabrani kako bi pružili najbolji mogući rezultat simulacija. "Standardni" set parametara za G&R model odabran je ranije te se može vidjeti u TabliciTable 2, također korištenoj u objavljenoj radu "The risk of rupture and abdominal aortic aneurysm morphology: A computational study" [13]. Međutim, nekoliko
parametara dodatno je moralo biti odabrano kako bi se do kraja definirao FSG model, a to su karakteristike strujanja CFD-a (viskoznost krvi i turbulentni model) te kriteriji taloženja tromba. Nužno je napomenuti da su postavke modela bile promatrane i na pojedinačnim geometrijama i u sklopu FSG modela. Potencijalno akumulirana razlika tijekom vremena je dovoljno značajna da ima bitan utjecaj na rezultate, te je stoga bilo bitno osloniti se na rezultate dobivene pomoću FSG simulacija. Određivanje modela viskoznosti krvi samo po sebi je izazovno zbog ovisnosti o smičnoj brzini, koja se mijenja s brzinom.
Modeli viskoznosti koji su korišteni u simulacijama bili su: Newtnovski model viskoznosti s tri vrijednosti u rasponu: , do , Cassonov model te Bird- Carreauov model. Očito je da s većom viskoznosti dolazi do povećanih vrijednosti smičnih naprezanja na stijenci aneurizme. Posljedično tome, budući da je kao kriterij taloženja tromba korišten TAWSS, veća viskoznost zahtijeva mnogo veću dilataciju AAA lumena da bi se postigla kritična vrijednost taloženja i slijedeći korak u rastu tromba. Rezultati potvrđuju ovu tvrdnju, te se jasno vidi kako se debljina tromba smanjuje s rastom koeficijenta viskoznosti za Newtnovske modele, dok se Cassonov i Bird-Carreuaov modeli nalaze između vrijednosti Newtnovskih modela, što dodatno daje potvrdu o inicijalno dobro odabranim vrijednostima. Međutim, mogu se primijetiti značajne razlike u volumenu i obliku tromba između navedenih modela. 6 2 4 10 m /s − = 6 2 6 10 m /s − =
Ispitivanje različitih modela turbulencije na pojedinačnim geometrijama nije pokazalo značajnu razliku. Međutim, kod FSG modela ta je razlika očita u kasnijim stadijima aneurizme s većim maksimalnim promjerom, gdje se objektivno češće pojavljuju turbulencije. Nakon početnog taloženja tromba, različiti modeli rezultiraju različitim procesima formiranja tromba što se primarno očituje drugačijim mjestom nastanka tromba po visini te njegovim oblikom. Turbulentni modeli potiču rast tromba u gornjem dijelu, dok laminarni modeli potiču rast u donjem dijelu lumena. To se odražava na vrijednosti maksimalnih naprezanja po visini aneurizme te njenog drugačijeg rasporeda po debljini stijenke. U usporedbi s literaturom, Zambrano [24] je pokazao da se tromb počinje taložiti na donjem dijelu aneurizme, a zatim se širi prema gornjem dijelu, što je bliže rezultatima dobivenim iz turbulentnog modela. Važno je napomenuti da su početne faze rasta slične, što pruža čvrstu osnovu za vjerovanje u legitimnost modela.
Nakon završetka implementiranja FSG modela, zadnji korak bio je ispitivanje kriterija taloženja tromba i njihovih kritičnih vrijednosti. Budući da ne postoje definirane vrijednosti u literaturi, usporedba vrijednosti OSI-a i ECAP-a s odgovarajućim kritičnim vrijednostima TAWSS-a vodila se primarno uspoređujući volumen tromba. Kako bi se vrijednosti podudarale sa standardnim kritičnim vrijednostima TAWSS-a od 0,4 Pa, odabrane su referentne vrijednosti OSI=0,4575 i ECAP=1,54. Parametar TAWSS, unatoč svojoj jednostavnosti, pokazao se kao robustan i široko primjenjiv, pružajući čvrst oslonac za daljnju analizu. Opće prihvaćena vrijednost od 0,4 Pa pokazala je očekivano zadovoljavajuće rezultate, učinkovito usmjeravajući taloženje tromba na očekivana područja. Konkretno, kada je TAWSS korišten kao kriterij taloženja, tromb je imao tendenciju početka rasta na donjem dijelu aneurizme. Nasuprot tome, drugi kriterij taloženja, OSI, pokazao je suprotni trend, taložeći tromb previsoko od središta AAA i zdravog lumena, što se smatra nepoželjnom pojavom. Budući da naprezanja izravno ovise o debljini tromba, njihove koncentracije su također na suprotnim stranama, ovisno o taloženom trombu. Samim time, kritična područja aneurizme su suprotna te se potencijalna ruptura može očekivati na drugim stranama što svakako dovodi u pitanje legitimnost modela. ECAP je parametar koji objedinjuje TAWSS i OSI po svojoj definiciji, i to u recipročnom omjeru. Gledajući vrijeme nastanka tromba, njegov volumen, lokaciju te kritična naprezanja u nekoliko trenutaka, može primijetiti da je po rezultatima znatno sličniji rezultatima dobivenim korištenjem TAWSS-a nego OSI-ja. Ta tendencija može se primijetiti i za gotovo sve ostale promatrane parametre, a ne samo za visinu maksimalnog promjera te visinu maksimalnog naprezanja na aneurizmi. Međutim, tome može biti više razloga te se ti parametri svakako mogu smatrati marginaliziranim vrijednostima.
ZAKLJUČAK
Računalna biomehanika postaje sve važniji alat za istraživanje kompleksnih fenomena u području vaskularnog zdravlja. Upotreba računalnih analiza
Analysis of patient's depth of field after Presbyopia correcting intraocular lenses implantation
No full textProspektivna, randomizirana studija, provedena je na 198 očiju pacijenata podijeljenih u četiri skupine ugrađenih leća (AT LISA tri 839MP IOL, Tecnis 1-piece Low Add ZKB00 IOL, Tecnis Symfony ZXR00 IOL te Tecnis Synergy ZFR00 IOL) nakon operacije katarakte ili refrakcijske izmjene leće (RLE). Dubinska oštrina vida (DOV) predstavlja dioptrijski raspon jasnog vida pri defokusiranju slike. Ispitivan je subjektivnom metodom mjerenja. Rezultati su pokazali da pacijenti u skupini Tecnis Synergy ZFR00 IOL imaju statistički značajno veći DOV od ostalih skupina. Nadalje, preoperativni i postoperativni parametri veličine zjenice, dubine prednje očne sobice (ACD), zakrivljenosti rožnice (K) i aberacije višeg reda (HOA) nisu korelirali s DOV-om ni kod jedne skupine leća. Na osnovu tih rezultata možemo zaključiti da su izmjerene razlike u DOV-u između leća rezultat isključivo dizajna leća te da se predikcijski empirijski model na temelju tih parametara ne može učiniti. Postojala je pozitivna korelacija s DOV-om nekorigirane vidne oštrine na srednju udaljenost (UIVA) kod Tecnis Symfony ZXR00 leća te nekorigirane vidne oštrine na blizinu (UNVA) i daljinu (UDVA) kod Tecnis 1-piece Low Add ZKB00 leća. Za Synergy IOL i AT LISA tri IOL skupine nije potvrđena ispitivana korelacija. U usporedbi vidnih oštrina među lećama Tecnis Synergy ZFR00 i AT LISA tri 839MP pokazale su se superiornim za vid na blizinu dok je Tecnis 1-piece Low Add ZKB0, bifokalna leća bila inferiorna u odnosu na druge leće u intermedijarnoj udaljenosti. Dobiveni rezultati potvrđuju da su optički dizajni leće dominantni prediktori optičke izvedbe i utjecaja na postoperativni DOV te ih kirurg mora dobro poznavati da bi odabir leće uskladio sa životnim aktivnostima pacijenta i dobio optimalan rezultat.A prospective, randomized study was conducted on 198 eyes of patients, who were divided into four groups based on implanted lenses: AT LISA tri, Tecnis Low Add bifocal, Tecnis Symfony, and Tecnis Synergy. Depth of field (DOF) was assessed through subjective measurement methods. Results revealed a statistically significant higher DOF in the Tecnis Synergy IOL group. Preoperative and postoperative parameters such as pupil size, anterior chamber depth (ACD), keratometry (K), and higher-order aberrations (HOA) did not correlate with DOF in any lens group. These findings suggest that the differences in DOF between lenses are solely attributed to lens design, rendering a predictive empirical model based on these parameters unattainable. Symfony lenses exhibited a positive correlation with DOF for uncorrected distance visual acuity, while Tecnis Low Add lenses showed such a correlation for uncorrected near and distance visual acuity. Synergy IOL and AT LISA lenses did not confirm the investigated correlation. In comparing optimal visual acuity among lenses, Synergy and AT LISA emerged as superior for near vision, while Low Add lenses were least effective in intermediate distance.
These results demonstrate that optical lens designs predict optical performance and impact postoperative DOF. Surgeons must understand these designs thus achieving optimal results
Influence of toxicological burden and gut microbiota on the clinical course and outcome of COVID-19
No full textIstraživanje je obuhvatilo nasumično odabranih 227 COVID-19 pacijenata, liječenih u KB Dubrava, kao primarnom respiracijsko-intenzivističkom COVID centru na području Grada Zagreba, s različitim kliničkim tijekom i ishodom liječenja. Pacijenti su, prema kliničkom tijeku, svrstani u četiri skupine prema kriteriju Svjetske zdravstvene organizacije. Multielementalnom analizom, induktivno spregnutom plazmom s trostrukim kvadrupolom, utvrđene su značajne razlike između skupina za: arsen, kobalt, živu, nikal, selenij i cink, s tim što su većinom najviše koncentracije nađene u kritičnoj skupini. Analizom sastava crijevne mikrobiote 16S rRNA sekvenciranjem, rasprostranjenost roda Halococcus pokazala je pozitivnu korelaciju s težinom kliničkog tijeka. U alfa raznolikosti, utvrđene su značajne razlike između kritične i drugih skupina. U beta raznolikosti, utvrđeno je grupiranje uzoraka iz kritične skupine, sa značajnim razlikama prema blagoj i umjerenoj skupini. Dobiveni rezultati toksikološkoga opterećenja i sastava crijevne mikrobiote ispitanika ukazuju na mogućnost kvalitetnijeg predviđanja lošeg kliničkog tijeka i ishoda COVID-19, kako bi se pravovremeno započelo adekvatnu terapiju, spriječilo komplikacije i smrti, smanjilo troškove liječenja i optimiziralo korištenje respiratora.The research included 227 randomly selected COVID-19 patients, treated in KB Dubrava, as the primary respiratory-intensivistic COVID center in the City of Zagreb, with different clinical course and outcome of treatment. According to the clinical course, patients were classified into four groups by the World Health Organization criteria. Multielemental analysis, by inductively coupled plasma with triple quadrupole, showed significant differences between the groups for arsenic, cobalt, mercury, nickel, selenium and zinc, with most of the highest concentrations in the critical group. By analyzing gut microbiota composition by 16S rRNA sequencing, prevalence of genus Halococcus showed positive correlation with severity of the clinical course. In alpha diversity, significant differences were found between critical and other groups. In beta diversity, a grouping of samples from the critical group was found, with significant differences towards mild and moderate groups. The obtained results of toxicological burden and gut microbiota composition indicate the possibility of better prediction of the poor COVID-19 outcome, so adequate therapy could be started timely, prevent complications and deaths, reduce treatment costs and optimize the use of ventilators
Higher education as a service in the legal acquisition of the European Union
No full textEuropska unija odavno je prepoznala važnost obrazovanja, kako u svrhu gospodarskog rasta i napretka, tako i u svrhu sveukupne integracije EU-a. Stoga se ukazalo korisnim znanstveno istražiti temu visokog obrazovanja s aspekta usluga sukladno pravnoj stečevini EU-a, kao i pitanjima nadležnosti država članica i EU-a na ovom polju. Ovo tim više što tema do sada nije značajnije istraživana, napose u nacionalnoj znanstvenoj i stručnoj literaturi. Stoga će se ovaj rad najprije referirati na (visoko) obrazovanje u svjetlu europeizacije visokog obrazovanja kroz Bolonjski proces, Lisabonsku strategiju, otvorenu metodu koordinacije i sl. Rad će se baviti pitanjem visokog obrazovanja kao usluge u pravnoj stečevini EU-a, slijedom čega će prvenstveno biti važno pojasniti složen mehanizam usluga u pravu EU-a. Potom će se kroz zakonodavstvo, stavove akademske zajednice te praksu Suda EU-a potražiti odgovor na postavljenu hipotezu kako se Direktiva o uslugama 2006/123/EZ može primijeniti na sustav javnog visokog obrazovanja u državama članicama. Kod odgovora na ovo pitanje važnu ulogu imat će analiza pregovora koji su prethodili izglasavanju Direktive o uslugama, iz kojih će biti razvidno da obrazovanje nije slučajno izostavljeno iz popisa djelatnosti na koje se Direktiva o uslugama ne odnosi. Dat će se i kratak presjek visokog obrazovanja u RH, s ciljem analize kada se visoko obrazovanje na području Republike Hrvatske ima smatrati uslugom prema pravnoj stečevini EU-a. Cilj rada također je istražiti poziciju visokog obrazovanja u pravu i politici država članica i EU-a, a sve kako bi se utvrdila nadležnost država članica i EU-a te uočilo potencijalno prelijevanje nadležnosti s država članica na EU, kroz mehanizam izravnog primjenjivanja prava EU-a. Države članice nerado se odriču monopola nad domenom visokog obrazovanja, međutim Sud EU-a je u više navrata ukazao kako visoko obrazovanje nije izvan primjene prava EU-a. Možemo govoriti o prelijevanju nadležnosti na polju visokog obrazovanja, pri čemu će se razgraničiti pitanje postojanja nadležnosti i pitanje vršenja nadležnosti. Vidjet ćemo da je stav Suda EU-a da je pravo EU-a primjenjivo i na polja nad kojima države članice imaju isključivu nadležnost. Slijedom istraživanja, ponajviše prakse Suda EU-a, bit će moguće utvrditi proširuju li institucije EU-a nadležnost propisanu osnivačkim ugovorima u području visokog obrazovanja. Na kraju, a na temelju sveobuhvatne analize istraživanja, moći će se utvrditi jesu li postavljene hipoteze potvrđene ili nisu.The European Union has recognized the importance of education a long time ago, both for the purpose of economic growth and progress, and for the purpose of overall EU integration. Therefore, it appeared to be useful to scientifically research the topic of higher education from the aspect of services in accordance with the EU legal acquis, as well as questions of competence of the member states and the EU in this field. Even more so, the topic has not been significantly researched until now, especially in the national scientific and professional literature. Therefore, this paper will firstly deal with the right to (higher) education as a human right, in the light of the Europeanization of higher education through the Bologna process, the Lisbon strategy, the open method of coordination, etc. The paper will deal with the issue of higher education as a service in the EU legal acquis, which is why it will be primarily important to clarify the complex mechanism of services in EU law. Then it will, through the legislation, the views of the academic community and the practice of the EU Court, search for an answer to the hypothesis of how the Directive 2006/123/EC on services can be applied to the system of public higher education in the member states. To answer this question, an analysis of the negotiations that preceded the adoption of the Directive on services will play an important role, from which it will become clear that education was not accidentally omitted from the list of activities not covered by the Directive on services. A brief overview of higher education in the Republic of Croatia will be given, with the aim of analyzing when higher education in the territory of the Republic of Croatia can be considered a service according to the EU legal acquis. The aim of the paper is also to investigate the position of higher education in the law and politics of the member states and the EU, all to determine the competences of the member states and the EU and to assess the potential spillover of competences from the member states to the EU, through the mechanism of direct application of EU law. Member states are reluctant to give up their monopoly over higher education, but the EU Court has repeatedly indicated that higher education is not outside the scope of EU law. We can talk about the overflow of competences in the field of higher education, whereby the question of the existence of competences and the question of the exercise of competences will be delineated. We will see that the position of the EU Court is that EU law is also applicable to areas in which member states have exclusive competence. As a result of the research, especially the practice of the EU Court, it will be possible to determine whether the EU institutions extend the competences prescribed by the founding treaties in the field of higher education. In conclusion, on the basis of a comprehensive analysis of the research, it will be possible to determine whether the set hypotheses have been confirmed or not