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カフェイン中毒に伴う致死性不整脈への対応—塩酸ランジオロールの有効性—(Treatment strategy for caffeine related fatal arrhythmia: the efficacy of landiolol hydrochloride)
Authors: (Yu Kurachi) 倉知　 由 , (Kenichiro Uchida) 内田　 健一郎 , (Shinichiro Kaga) 加賀　 慎一郎 , (Tomohiro Noda) 野田　 智宏 , (Tetsuro Nishimura) 西村　 哲郎 , (Hiromasa Yamamoto) 山本　 啓雅 , (Yasumitsu Mizobata) 溝端　 康光 
Published: April 2022

要旨カフェインはエナジードリンクやサプリメントとして薬局やインターネットなどで容易に入手できるが，過量摂取すると代謝性アシドーシスや致死性不整脈を来し死亡に至ることもある。今回，重篤なカフェイン中毒により難治性心室細動を来したが，独歩退院した症例を経験した。20歳の男性。意識障害と繰り返す嘔吐で家族とともに夜間休日診療所を受診したが，受診中に非持続性心室頻拍と意識レベルの低下，痙攣を認めたため診療所より当院へ救急搬送された。来院時は心室性期外収縮を伴う洞性頻脈であったが，その後誘因なく心室細動が出現した。除細動によって迅速に自己圧を伴う洞調律に回帰するものの，心室細動を繰り返し，硫酸マグネシウム，アミオダロン，リドカインなどの薬剤投与に抵抗性であった。18回の除細動を行いつつ経皮的心肺補助装置導入の準備を開始し，並行して塩酸ランジオロールを高容量投与したところ速やかに洞性調律に回帰し安定した自己心拍再開を得た。カフェイン中毒は症状が非特異的であり，搬入時に診断することは困難であることが多い。重篤なカフェイン中毒には腎代替療法が有効であるが，常に腎代替療法が可能な施設に搬送されるとは限らない。そのような状況において発症した致死性不整脈に対しては塩酸ランジオロールの高容量投与が有効である可能性がある。
外国人救急患者診療に必要な通訳準備と疾病対策に関する調査(Use of interpreters and disease management for foreign patients requiring emergency medical treatment)
Authors: (Nobutaka Masui) 増井 伸高 , (Tomomichi Matsuda) 松田 知倫 , (Atsushi Jinno) 神野 敦 , (Yosuke Sato) 佐藤 洋祐 , (Satoshi Gando) 丸藤 哲 
Published: April 2022

要旨多くの救急医療機関は準備が不十分なまま外国人患者対応をしている。そこで我々は，今後の外国人救急診療の準備に役立てることを目的として外国人診療における通訳手段や疾病対策に関する調査を実施した。2019年1月～12月に救急搬送された外国人患者を対象として年齢，性別，国籍，訪日外国人または在留外国人，使用言語，通訳方法，搬送理由，診断名，入院状況を診療記録から後ろ向きに調査した。119名の外国人患者が救急搬送され，中国人が30%で最多だった。主な使用言語は英語（35%），日本語（27%），中国語（24%）だった。英語使用時は主に医療者（48%）が通訳していたが，中国語使用時は院内通訳者（43%）かテレビ電話通訳（39%）が利用されていた。搬送理由・診断は外傷と消化器疾患が多かった。外国人救急診療は英語だけでなく中国語の準備が必要である。院内中国語通訳者の準備が難しければ，代替策としてテレビ電話通訳も利用可能である。疾病では外傷や消化器疾患が多いため，整形外科や消化器科の協力体制が必要である。
遅発性十二指腸通過障害を起こした特発性後腹膜血腫の1例(A case of idiopathic retroperitoneal hematoma followed by delayed duodenal obstruction)
Authors: (Nao Yamamoto) 山本 奈緒 , (Chikako Hiwatari) 樋渡 智香子 , (Kiyotaka Yano) 矢野　 清崇 , (Takashi Kohmura) 高村　 卓志 , (Shinichirou Irabu) 伊良部　 真一郎 , (Ryutarou Moriwaki) 森脇　 龍太郎 
Published: April 2022

要旨特発性後腹膜血腫にて保存的加療後一旦退院したが，遅発性に十二指腸通過障害を来たし長期加療を要した1例を報告する。症例は41歳の男性，特に誘引のない腹痛を主訴に救急外来を受診した。腹部造影CTで後腹膜に血腫を認めたが明らかな血管外漏出像はなく出血源ははっきりしなかった。明らかな外傷等の証拠はなく特発性後腹膜血腫と診断した。保存的加療を選択し，症状増悪なく食事排便に問題はなかったため第9病日に退院したが，その翌日に食後の嘔吐症状が出現し再入院した。CTでは血腫量に変化がなく，血管造影検査を実施したが出血源は同定されず動脈瘤などの血管異常もなかった。上部消化管内視鏡検査を施行すると十二指腸下行脚から狭窄所見を認めた。Double elementary diet tube（以下W–EDチューブ）を挿入し口側のドレナージと肛門側からの経管栄養を続け，経時的な排液量減少を確認し第31病日にチューブを抜去した。CTでも血腫腔は縮小傾向であり，第38病日に退院となった。非外傷性後腹膜血腫は保存的加療が可能な場合が多いが，膵頭十二指腸領域に血腫が存在する場合は単純な十二指腸圧排以外の機序も加わった遅発性十二指腸通過障害を併発することがある。W–EDチューブによる長期の胃内減圧と経腸栄養管理が保存的治療として有効と考えられた。
Klebsiella pneumoniaeによる肝膿瘍から敗血症性ショックに至り高病原性K. pneumoniae感染症が疑われた大酒家の1例(A case of a heavy drinker with septic shock due to liver abscess caused by Klebsiella pneumoniae)
Authors: (Shun Tanaka) 田中　 駿 , (Yousuke Homma) 本間　 洋輔 , (Hiroyasu Shimizu) 清水　 宏康 , (Tetsuro Takasaki) 高崎　 哲郎 , (Rentaro Oda) 織田　 錬太郎 , (Hiraku Funakoshi) 舩越　 拓 
Published: April 2022

要旨高血圧症以外は既往なくADLの自立した77歳の男性。搬送当日，朝まで通常通りの生活をしていたが，同日夕刻にトイレ内で転倒し呼吸苦を訴えた。救急隊接触時から当院搬送までにショックバイタルとなり人工呼吸器や昇圧剤を使用して全身治療を開始した。精査の結果肝膿瘍による敗血症性ショックと診断し抗菌薬治療と速やかな肝膿瘍ドレナージを施行した。膿瘍培養と血液培養からはKlebsiella pneumoniae（K. pneumoniae）が検出され，血液寒天培地のコロニーからのstring testが陽性となりhypermucoviscosity phenotypeのK. pneumoniaeによる肝膿瘍と判断し，高病原性K. pneumoniae感染症（hypervirulent K. pneumoniae: hvKp）として全身検索を含めた対応をとった。基礎疾患のない患者が急性経過でショック状態になる疾患として，近年アジアや本邦で報告が増えるhvKp感染症を鑑別に挙げる必要があると考えられ，当院で経験した症例を報告する。
救急科専門医を核とした医療チームによる急性肝不全診療体制の有効性(Multi–disciplinary treatment for acute liver failure that includes emergency and critical care physicians: A team approach)
Authors: (Yuko Nakagawa) 中川 雄公 , (Kentaro Shimizu) 清水 健太郎 , (Junya Shimazaki) 島崎 淳也 , (Jyotaro Tachino) 舘野 丈太郎 , (Tomoya Hirose) 廣瀬 智也 , (Takeshi Shimazu) 嶋津 岳士 
Published: April 2022

要旨【目的】大阪大学医学部附属病院（以下，阪大病院）では，急性肝不全（acute liver failure: ALF）に対して救急医を含む診療チーム［肝炎ワーキンググループ（以下，WG）］による診療を行っており，WGにおける救急医の役割と今後の課題を明らかにすることを目的とした。【対象】WGが診療したALF（疑いを含む）165症例について，後方視的に検討を行った。【結果】165症例のうち95症例を阪大病院に収容し，うち，83症例が高度救命救急センター（以下，救命C）に入院となった。非昏睡型ALF 28症例，昏睡型ALF 48症例，その他19症例であり，それぞれの救命率は，89.2%，64.6%，42.1%であった。非昏睡型ALFに生体肝移植が1例，脳死肝移植が2例実施され，いずれも救命された。昏睡型ALFに対しては29症例に肝移植が実施（生体24症例，脳死5症例）され，21症例が救命された。生体肝移植が行われた24症例は全例が救命Cに入院しており，その移植までのICU管理実施期間の中央値は4日間（IQR：2–5.5）であった。【結語】WGは集中治療と並行して肝移植の適応評価と準備を行い，迅速に移植医療への移行が可能となっていた。このWG内で救急医は集中治療の適応と実践において中心的な役割を果たしていた。救急医を含むWGによるチーム医療はALF患者の予後の改善に寄与すると考える。
ガーゼパッキングによる止血で救命し得た下大静脈損傷の2例(Two cases of inferior vena cava injury saved by hemostasis with gauze packing)
Authors: (Aito Tochiki) 栩木 愛登 , (Noriko Matsuoka) 松岡 宜子 , (Michihiro Maeda) 前田 道宏 , (Yukiko Tanaka) 田中 由基子 , (Akiko Arai) 新井 晶子 , (Shigeru Atake) 阿竹 茂 , (Mototsugu Kohno) 河野 元嗣 
Published: April 2022

要旨　下大静脈損傷は腹部外傷の中でも極めて治療が困難な損傷の一つである。今回我々は，ガーゼパッキングによる止血で救命し得た鋭的下大静脈損傷1例と鈍的下大静脈損傷1例を経験した。症例1は63歳の男性。工具による刺創で受傷した。来院時はショック状態であったが輸液に反応し，computed tomography（以下，CT）で腎静脈下下大静脈損傷と診断した。手術では後腹膜を展開する際に大出血を来した。ガーゼによる圧迫で止血を得，第3病日に根治的手術を行った。症例2は21歳の女性。交通事故で受傷した。来院時ショック状態であり，超音波で腹腔内出血を認めた。開腹時に脾損傷，肝損傷を認めたため脾臓摘出術，肝周囲パッキングを行ったが，肝後面から大量の持続出血を認めた。同部位をガーゼで圧迫し止血を得，初回手術を終了した。CTで肝後面下大静脈損傷と診断し，数回の再パッキングを経て安定した止血を得，第6病日に閉腹した。両患者とも独歩退院した。下大静脈損傷の治療方法は受傷部位によって変わるが鋭的損傷は外科的修復が原則で，鈍的損傷はパッキングが有用とされる。その原則とともに出血程度やバイタルサインの変動に応じてdamage control resuscitation（以下，DCR）の概念に基づいた治療戦略を選択することも重要であると考えられた。
複数個の磁石玩具の誤飲により胃穿孔および結腸穿孔を来した小児の1例(Gastric and colon perforations caused by ingestion of multiple magnetic toys in a pediatric patient: a case report)
Authors: (Yoshinori Sakai) 酒井 喜規 , (Yukari Goto) 後藤 縁 , (Takahisa Tainaka) 田井中 貴久 , (Yoichi Nakagawa) 中川 洋一 , (Akihiro Yasui) 安井 昭洋 , (Chiyoe Shirota) 城田 千代栄 , (Atsushi Numaguchi) 沼口 敦 
Published: April 2022

要旨　複数個の磁石を誤飲した場合，腸管壁を隔てて磁石同士が接着し，消化管穿孔や腸閉塞を来す危険性がある。玩具に使われていた磁石3個を誤飲し，胃および結腸穿孔を合併した症例を経験したので報告する。症例は4歳の女児。玩具の部品である磁石がなくなっていることに母が気づき，嘔吐したため救急外来を受診した。腹部単純写真にて，上腹部に3つ連なった異物が確認され磁石誤飲と診断した。自覚症状・腹部所見とも乏しく経過観察となったが，再検した腹部単純写真で異物の移動を認めず，胃内に停留していると判断し内視鏡的異物除去を試みた。内視鏡下に観察すると胃前庭部後壁に陥入する異物を認め，鉗子で牽引するも除去は困難であった。胃内の磁石と，より肛門側に存在する磁石が腸管壁を隔てて接着し，磁力のために引き剥がせないと考えられたため，腹腔鏡下異物除去術を施行した。手術所見では，磁石は胃に2個，横行結腸に1個存在し，それらが胃体部大弯側と横行結腸を挟み込み，胃および横行結腸壁が穿孔していた。異物除去と穿孔部の縫合閉鎖を施行し，術後8日目に退院となった。誤飲したのは強力な磁力を持つネオジム磁石であった。玩具に強力な磁石が用いられ，その誤飲による事故が繰り返されていることは重大な問題であり，規制が行われるべきである。また複数個の磁石誤飲を確認した場合には，緊急摘出の適応になりうることを念頭に厳重に管理すべきである。
超急性期に血管内治療を行った巨大総頸動脈仮性動脈瘤破裂の1例(Urgent endovascular treatment of a huge ruptured common carotid artery pseudoaneurysm: a case report)
Authors: (Norihito Fukawa) 布川 知史 , (Takahiro Ueda) 上田 敬博 , (Ryuto Fukuda) 福田 隆人 , (Toshifumi Uejima) 植嶋 利文 , (Naoki Nakano) 中野 直樹 , (Jun Takahashi) 高橋 淳 
Published: April 2022

要旨　総頸動脈仮性動脈瘤（common carotid artery pseudoaneurysm: CCAPa）破裂は，巨大血腫を形成し，気道閉塞となる。我々は，気道緊急に陥ったCCAPa破裂例に対して，初期治療後，血管内治療を行ったので報告する。症例は65歳の男性。突然頸部が腫脹し，気道狭窄のため当院搬送となった。SpO2 60%（BVM換気，酸素10L/min），ショックを呈していた。頸部正中は偏位し，喉頭鏡で声門は視認できなかった。超音波ガイド下で気管切開を行い，急速輸液で循環を維持した。安定化処置後の3DCTAでは，左CCAに3.5cm大の巨大仮性動脈瘤と血腫を認めた。血管撮影では，CCAPaからextravasationを認めたため，左CCAで遮断テストを行い，側副血行路を確認後，コイルによるCCA閉塞を行った。第4病日，頸動脈エコーで，CCAの血流再開を認め，再塞栓術を行い，以後再開通はなかった。第7病日，呼吸器から離脱，離床が可能となった。超急性期に，血管内治療でCCAを閉塞し，脳循環維持も可能であった。脳循環維持につながる迅速な安定化治療と低侵襲の血管内治療の組み合わせは，超急性期治療の1つとなりうる。
Mecoprop（MCPP）とフェニトロチオンによる農薬中毒の1例(A case of pesticide poisoning by Mecoprop (MCPP) and Fenitrothion)
Authors: (Sachiko Shigematsu) 重松 咲智子 , (Masaki Hisamura) 久村 正樹 , (Motohiro Nakamura) 中村 元洋 , (Yoshitaka Asano) 淺野 祥孝 , (Yoji Ando) 安藤 陽児 , (Kenichiro Sonoda) 園田 健一郎 , (Kenji Koshimizu) 輿水 健治 
Published: April 2022

要旨　症例は76歳の男性。自宅車庫で嘔吐し倒れているところを発見され救急搬送となった。来院時GCS 5点，強い刺激臭と縮瞳があり，有機リン中毒を疑い気管挿管・胃洗浄・活性炭投与した。病着して1時間経過した頃から平均動脈圧（MAP）60mmHg未満の循環不全を来すようになり，アトロピンと血管収縮薬の持続投与で全身管理を行った。縮瞳以外の有機リン中毒症状は目立たず，第2病日に有機リン定性キットで尿を測定して陰性。第3病日に循環動態は安定傾向となった。第4病日に，ガスクロマトグラフィー質量分析法（GC/MS）により胃液と血清からフェニトロチオンと2–(4–chloro–2–methylphenoxy) propanoic（mecoprop: MCPP）が検出された。第24病日に呼吸器を離脱し，第25病日にICUを退室。第45病日に転院した。MCPPはフェノキシ酸系除草剤の1つである。フェノキシ酸系除草剤はアデノシン三リン酸（ATP）合成を阻害するが，これはATP依存性Kチャネルの活性化を引き起こし，敗血症性ショックのときと同様の血管収縮薬抵抗性の血管拡張を引き起こす。MCPP中毒の報告は少なく，本症例のように高度の循環不全を来した報告は本邦ではない。中毒の臨床症状（トキシドローム）として，フェノキシ酸系除草剤は，血管拡張による高度な循環不全を来す物質として認識しておく必要があると思われた。
ラコサミドとレベチラセタムの急性中毒に対する活性炭投与の効果を血中消失率（elimination rate）から考察した1例(Effectiveness of activated charcoal therapy in a case with acute lacosamide and levetiracetam toxicities based on drug elimination rates)
Authors: (Ryusuke Kuzumi) 九住 龍介 , (Atsuo Nakamura) 中村 篤雄 , (Mikinori Kannae) 金苗 幹典 , (Nobuhisa Hirayu) 平湯 恒久 , (Masakazu Nabeta) 鍋田 雅和 , (Toshio Morita) 森田 敏夫 , (Osamu Takasu) 高須 修 
Published: April 2022

要旨　LCMとLEVの急性中毒に対し，活性炭投与を含む診療が奏功した症例を経験した。症例はてんかん加療中の66歳女性。LCM 4,600mgとLEV 31,000mgを服用し，9時間後に当院高度救命救急センターへ搬入された。中毒症状として，深昏睡，痙攣，呼吸抑制，代謝性アシドーシス，QTc延長を認めた。気管挿管後，搬入1時間後よりイレウス管から活性炭投与を開始した。搬入時に加えて1，2，6，12，24，48，72時間後に血中濃度を測定し，徐々に低下していることを確認した。搬入10時間で従命可能となり，搬入62時間で人工呼吸器を離脱，第6病日に集中治療室を退室した。LCMとLEVの中毒症状としては中枢神経障害の他，LCMは心毒性から死亡例の報告もある。中毒診療においては，薬毒物の血中濃度をいかに早く中毒域以下にできるかが重要である。今回，活性炭投与を含む中毒診療が血中濃度の低下にどれほど寄与したかを類推するため，単位時間あたりの血中濃度の消失率［elimination rate（%/hr）］という概念を使用した。結果，服用9時間後の搬入であったにも関わらず，搬入から活性炭投与開始までの1時間に比べ，活性炭投与開始後の1時間におけるelimination rateは，LCMは3.2倍，LEVは7倍と高く，活性炭の効果を裏づける結果であった。
緊急腹腔穿刺で改善した上部消化管穿孔による緊張性気腹の1例(A case of tension pneumoperitoneum associated with upper gastrointestinal perforation treated by emergency abdominal decompression)
Authors: (Natsuo Kamimura) 上村 夏生 , (Taro Tamakawa) 玉川 大郎 , (Erika Yawata) 八幡 えり佳 , (Hiroyuki Honda) 本田 博之 , (Masakazu Nitta) 新田 正和 , (Tadayuki Honda) 本多 忠幸 , (Kei Nishiyama) 西山 慶 
Published: April 2022

要旨緊張性気腹は閉塞性ショックを呈し心肺停止に至ることがある。腹腔穿刺による緊急脱気によって容易に改善が見込めるため，迅速な診断と処置が望まれる。原因の明確な医原性の緊張性気腹症例がしばしば報告されているが，消化管穿孔などの非医原性の機序でも緊張性気腹を来しうる。このような場合，予備情報がないため病態の把握に時間がかかる可能性がある。今回我々は，上部消化管穿孔から緊張性気腹を呈し，緊急腹腔穿刺で改善した症例を経験したので報告する。患者は60歳の女性。感冒症状の後に呼吸苦が出現，意識障害を呈したため当院に救急搬送された。当院受診時は心肺停止状態であったが，直ちに蘇生処置を行い4分程度で自己心拍が再開した。胸部X線写真で腹腔内遊離ガスと横隔膜の挙上ならびに右上肺野に空洞を伴う腫瘤影を認め，腹部CTでは腹部の膨隆と多量の腹腔内遊離ガスならびに胃穿孔を疑う所見がみられた。緊急手術を行う方針となったが，ショック状態が遷延した。緊張性気腹と判断し18G留置針で試験穿刺を行ったところ，速やかに循環動態は安定した。開腹手術を施行し，ICUに入室となった。手術後循環状態は安定し経過したが，肺アスペルギルス症によると思われる喀血が出現し，コントロールができず第24病日に死亡退院となった。
重篤な喘息発作中に造影剤を使用せざるを得ず，吸入麻酔薬を使用して良好な経過を得た1例(A patient who could not but use contrast media during serious asthma attack, and obtained good course using inhalation anesthetic)
Authors: (Takayoshi Negoro) 根来 孝義 , (Shunya Kawasaki) 川崎 俊也 , (Ryousuke Zushi) 頭司 良介 
Published: April 2022

要旨重篤な喘息発作中に造影剤を使用せざるを得ず，吸入麻酔薬を用いて良好な経過を得た1例を経験したので報告する。症例は喘息の既往がある83歳の女性。かかりつけの耳鼻科医院で処置後に突然呼吸苦を訴えて意識を失い，当センターに救急搬送された。来院時も意識障害は遷延していた。直ちに気管挿管を行ったが，呼吸音をほぼ聴取せず，用手換気に抵抗があった。重篤な喘息発作と診断し加療を開始した。頭部CTでは有意な所見はなかった。アドレナリンの筋肉注射を2回行ったが，呼吸音はわずかしか改善せず，気道抵抗は高いままであった。12誘導心電図で虚血性変化があり，心臓超音波検査では左室心尖部の壁運動低下を認め，急性冠症候群の併発も否定できず，やむを得ず緊急で冠動脈造影検査を行う方針とした。造影剤による喘息発作の増悪の可能性もあり，セボフルランの吸入下に検査を行った。セボフルランの使用後喘鳴は改善し，気道抵抗も低下した。冠動脈検査では有意病変はなく，たこつぼ型心筋症と診断した。ICU入室後はケタミンを用いた。発作の再発はなく，神経学的転機が良好で，3日目に抜管を行い，8日目に転院となった。
Amide Proton Transfer Could Provide More Accurate Lesion Characterization in the Transition Zone of the Prostate
Authors: Guo Zixuan , Qin Xiaoyan , Mu Ronghua , Lv Jian , Meng Zhuoni , Zheng Wei , Zhuang Zeyu , Zhu Xiqi 
Published: April 2022

BackgroundThere is an overlap comparing transition zone prostate cancer (TZ PCa) and benign prostatic hyperplasia (BPH) on T2‐weighted imaging (T2WI) and diffusion‐weighted imaging (DWI), creating additional challenges for assessment of TZ tumors on MRI.PurposeTo evaluate whether amide proton transfer‐weighted (APTw) imaging provides new diagnostic ideas for TZ PCa.Study typeProspective.PopulationA total of 51 TZ PCa patients (age, 49–89), 44 stromal BPH (age, 57–92), and 45 glandular BPH patients (age, 56–92).Field Strength/SequenceA 3 T; T2WI turbo spin echo (TSE), quantitative T2*‐weighted imaging, DWI echo planar imaging, 3D APTw TSE.AssessmentDifferences in APTw, apparent diffusion coefficient (ADC), and T2* among three lesions were compared by one‐way analysis of variance (ANOVA). Regions of interest were drawn by two radiologists (X.Q.Z. and X.Y.Q., with 21 and 15 years of experience, respectively).Statistical TestsMultivariable logistic regression analyses; ANOVA with post hoc testing; receiver operator characteristic curve analysis; Delong test. Significance level: P < 0.05.ResultsAPTw among TZ PCa, stromal BPH, and glandular BPH (3.48% ± 0.83% vs. 2.76% ± 0.49% vs. 2.72% ± 0.45%, respectively) were significantly different except between stromal BPH and glandular BPH (P > 0.99). Significant differences were found in ADC (TZ PCa 0.76 ± 0.16 × 10−3 mm2/sec vs. stromal BPH 0.91 ± 0.14 × 10−3 mm2/sec vs. glandular BPH 1.08 ± 0.18 × 10−3 mm2/sec) among three lesions. APTw (OR = 12.18, 11.80, respectively) and 1/ADC (OR = 703.87, 181.11, respectively) were independent predictors of TZ PCa from BPH and stromal BPH. The combination of APTw and ADC had better diagnostic performance in the identification of TZ PCa from BPH and stromal BPH.Data ConclusionAPTw imaging has the potential to be of added value to ADC in differentiating TZ PCa from BPH and stromal BPH.Evidence Level2Technical EfficacyStage 2
High performance 2n:1:2n reversible MUX/DMUX architecture for quantum dot cellular automata
Authors: Bevara Vasudeva , Chowdary Shakamuri Narendra , Babu Bolem Venkata Surendra , Sanki Pradyut Kumar 
Published: April 2022

AbstractQuantum‐dot Cellular Automata (QCA) lead to fundamental changes in nanoscale technology. It promises small area, low power, & high‐speed structures for digital circuit design. This paper presents efficient low power structures of reversible multiplexer & demultiplexer (RMD) modules based on the QCA technology. The simulation result shows that the proposed RMD module has utilized less area & low power consumption. The simulation, layout, & energy dissipation of the proposed RMD module have been carried out using the QCA Designer‐E simulation tool.
Characterizing U.S. drought over the past 20 years using the U.S. drought monitor
Authors: Leeper Ronald D. , Bilotta Rocky , Petersen Bryan , Stiles Crystal J. , Heim Richard , Fuchs Brian , Prat Olivier P. , Palecki Michael , Ansari Steve 
Published: April 2022

AbstractThe main challenge of evaluating droughts in the context of climate change and linking these droughts to adverse societal outcomes is a lack of a uniform definition that identifies drought conditions at a location and time. The U.S. Drought Monitor (USDM), created in 1999, is a well‐established composite index that combines drought indicators across the hydrological cycle (i.e., meteorological to hydrological) with information from local experts. This makes the USDM one of the most holistic measures for evaluating past drought conditions across the United States. In this study, the USDM was used to define drought events as consecutive periods in time where the USDM status met or exceeded D1 conditions over the past 20 years. This analysis was applied to 5 km grid cells covering the U.S. and Puerto Rico to characterize the frequency, duration, and intensification rates of drought, and the timing of onset, amelioration, and other measures for every drought event on record. Results from this analysis revealed stark contrasts in the evolution of drought across the United States. Over the western United States, droughts evolved much slower, resulting in longer‐lasting but fewer droughts. The eastern United States experienced more frequent, shorter‐duration events. Given the slower evolution from onset to drought peak, flash droughts, which made up 9.8% of all droughts, were less common across the western United States, with a greater frequency over the southern United States. The most severe drought event on record was the 2012 drought, when more than 21% of the United States experienced its largest number of weeks at or above extreme (D3) drought conditions. The availability of historical drought events would support future societal impacts studies relating drought to adverse outcomes and aid in the evaluation of mitigation strategies by providing a dataset to local decision makers to compare and evaluate past droughts.
Occurrence of drought events at the land–atmosphere interface in Central Asia assessed via advanced microwave scanning radiometer data
Authors: Yang Peng , Zhang Shengqing , Xia Jun , Zhang Yongyong , Wang Wenyu , Yao Tianci 
Published: April 2022

AbstractThe timely and effective early warning of sudden drought events is of great importance for reducing disaster losses and drought risk. Satellite microwave remote sensing with the advanced microwave scanning radiometer (AMSR) has enabled the global monitoring of multiple components of water, such as soil moisture (SM), vapour pressure deficit (VPD), and open water fraction (OWF), on a daily scale since 2002. In this study, the applicability of the AMSR surface wetness index (ASWI) and drought features in Central Asia were studied from 2002 to 2017 based on AMSR data. This study concluded that (1) the spatial and temporal differences in the various water components and coefficient of variation of the Central Asia land–atmosphere interface were large, which led to large spatial and temporal differences under both dry and wet conditions in Central Asia; (2) although the ASWI was not significantly correlated with other drought indices (i.e., gravity recovery and climate experiment (GRACE) combined climatological deviation index (CCDI) and GRACE drought severity index (DSI)) over Central Asia, the maximum Pearson correlation coefficient (CC) between the ASWI and Palmer drought severity index (PDSI) in the Irtysh River Basin was 0.824 (p < 0.05), corresponding to a moving average window of 11 months. The CCs of ASWI and Standardized Precipitation Evapotranspiration Index on a 6‐month scale (SPEI‐6) in Central Asia were generally more than 0.8 (p < 0.05), indicating that the ASWI was effective for retrieving drought conditions in Central Asia. In addition, these four drought indices (ASWI, PDSI, GRACE‐DSI, and GRACE‐CCDI) revealed that drought occurred continuously after 2003 in Central Asia; (3) the spatial and temporal distribution of dry and wet conditions in Central Asia is closely related to the teleconnection indices (i.e., MEI, SOI, and PDO). Thus, AMSR data are critical for understanding drought events and their evolution in regions influenced by climate change.
Model errors of an intermediate model and their effects on realistic predictions of El Niño diversity
Authors: Tao Lingjiang , Duan Wansuo , Jiang Lin 
Published: April 2022

AbstractIn the present study, a nonlinear forcing singular vector (NFSV)‐based data assimilation approach is adopted to quantify the model errors of an intermediate coupled model (ICM) and their effects on El Niño predictions. Then, the tendency errors of the NFSV structure (NFSV‐TEs) that represent the combined effect of different kinds of model errors are determined in terms of the sea surface temperature (SST) anomaly component in the El Niño predictions. The NFSV‐TEs exhibit large values over the eastern equatorial Pacific and on model boundaries, indicating that large model errors exist there. In addition, two dominant NFSV‐TEs are found: one is E‐type that NFSV‐TEs are mostly located in the far eastern Pacific, and the other is the D‐type that presents positive anomalies in the eastern equatorial Pacific (EQeast‐TEs) and negative anomalies in the central equatorial Pacific (EQcenter‐TEs). The D‐type NFSV‐TEs often occur during realistic predictions of El Niño events. Simulations using the ICM equipped with the NFSV‐TEs are then implemented to study the effect of NFSV‐TEs on the ENSO predictions. It is shown that the ICM forced by the EQeast‐TEs shows better performance in reducing prediction errors and systematic bias, while the EQcenter‐TEs forcings are superior to the EQeast‐TEs forcings in reproducing the horizontal distribution of the SST anomaly, especially in identifying the difference between the central tropical (CP) and eastern tropical (EP) El Niño. This is because EQcenter‐TEs forcings can adjust not only the wind but also the ocean processes to yield realistic air‐sea conditions favouring CP‐El Niño formulations. Therefore, to make a better prediction of CP‐El Niño, the model uncertainties occurring in the central tropical Pacific should be considered preferentially and finally removed in realistic predictions of El Niño diversity.
Effect of CO2 concentration on drought assessment in China
Authors: Jiang Huiyan , Wang Guojie , Li Shijie , Ullah Waheed , Amankwah Solomon Obiri Yeboah , Lu Jiao 
Published: April 2022

AbstractGlobal climate change is projected to increase the probability of occurrence and severity of droughts. Increased CO2 concentration drives partial closure of plant stomata and reduces evapotranspiration. However, the impact of reduced evapotranspiration due to CO2 on future droughts characteristics in China is unclear. In this study, we have used the Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) global climate model simulations (GCMs) under historical period, and four shared socioeconomic pathway scenarios (SSP1‐2.6, SSP2‐4.5, SSP3‐7.0, and SSP5‐8.5) to estimate drought. We used a widely applicable drought index (i.e., the self‐calibrating Palmer Drought Severity Index [scPDSI]) to evaluate the historical and future drought conditions, using the Penman–Monteith formula with and without the CO2 concentrations. The results show that the increasing trend of scPDSI slows down when the CO2 effect is considered in all scenarios, especially in Heilongjiang, northern Xinjiang, and the Qinghai–Tibet Plateau. The divergence in the slowdown trend among the different scenarios becomes greater after 2030, with higher emission scenarios implying a greater slowdown in the increasing trend of scPDSI. After considering CO2, drought characteristics such as the drought frequency, intensity, and drought area decrease. Increased CO2 concentration on vegetation physiological processes could mitigate future drought. Therefore, the effects of CO2 on plant physiology should be considered in studies of future drought trends to develop more realistic response and adaptation policies to future drought changes.
Arbuscular mycorrhizal fungi and coconut coir dust application enhance the production of foliar secondary metabolites in Passiflora cincinnata Mast. seedlings
Authors: Falcão Eduarda Lins , da Silva Fábio Sérgio Barbosa 
Published: April 2022

AbstractBackgroundPassiflora cincinnata Mast. is used in family farming due to its easy cultivation and pathogens resistance. Moreover, in its leaves are produced secondary metabolites that confer anxiolytic properties to the species. However, these biomolecules are produced at low concentrations, making it necessary to search for alternatives that increase the production of these compounds, such as the application of arbuscular mycorrhizal fungi and coconut coir dust in the cultivation substrate. This study aimed to select the efficient AMF and coir dust proportion in enhancing the production of foliar metabolites in P. cincinnata.ResultsPlants cultivated in substrates with one‐third coconut coir dust and inoculated with Acaulospora longula Spain and N.C. Schenck concentrated more total phenols (91.39%), total tannins (147.47%), and total saponins (151.41%) in comparison to non‐inoculated seedlings. Furthermore, seedlings inoculated with A. longula and grown without coconut coir dust produced more flavonoids than the other treatments.ConclusionThe combined application of AMF and one‐third of coir dust is an option to optimize the production of metabolites of interest in P. cincinnata, constituting an alternative for phytomass supply to the anxiolytic herbal medicines industries based on Passiflora.