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Die regenerative Therapie der Parodontitis - eine retrospektive Studie
No full textDie Wiederherstellung des funktionellen Zahnhalteapparates zählt zu den wichtigsten Zielen in der modernen Parodontologie.
Ziel dieser Arbeit war es, den Erfolg einer regenerativ-chirurgischen Parodontitistherapie in einem standardisierten Fachpraxisbetrieb zu betrachten. Darüber hinaus soll evaluiert werden, ob eine auffällige Allgemeinanamnese einen Einfluss auf das Behandlungsergebnis ausüben kann.
Von 100 konsekutiv behandelten Patienten mit 668 intraossären Knochendefekten wurde über einen Zeitraum von 12-16 Monaten der Verlauf einer regenerativ-chirurgischen Parodontitistherapie hinsichtlich Sondierungstiefen (ST), Clinical Attachment Level (CAL), röntgenologischer Knochendefekt (RKD), Bleeding on Probing, Furkation (F) und Lockerungsgrad (LG) retrospektiv betrachtet. Die Defekte wurden sowohl für die gesamte Stichprobe als auch der unterschiedlichen Zahnkonstitution (einwurzelig, mehrwurzelig) entsprechend betrachtet. Für die regenerativ-chirurgische Therapie wurden körpereigene Faktoren (PRGF), Emdogain, Puros Allograft, Jason-Membran und eine antibakterielle, photodynamische Therapie (PACT) eingesetzt. Abschließend wurde eine mögliche Korrelation von abweichenden Ergebnissen zur Allgemeinanamnese betrachtet.
Bei den ST konnte eine durchschnittliche Reduktion um 4,12 mm verzeichnet werden, davon 2,1 mm nur durch die chirurgische Therapie. Der CAL zeigte ein Gewinn von insgesamt 4,04 mm, davon 2,24 mm durch die chirurgische Therapie. Beim RKD ließ sich einen Defektreduktion von durchschnittlich 12,59 % feststellen. Die einwurzeligen Zähne verzeichnen eine bessere Entwicklung bei ST-Reduktion und CAL-Gewinn, während die mehrwurzeligen Zähne eine bessere Tendenz beim BOP und RKD aufweisen. Durch die regenerativ-chirurgische Parodontitistherapie konnte eine signifikante Verbesserung von p < 0,001 belegt werden.
Alter, Geschlecht und Osteoporose erwiesen sich als Negativfaktoren. Dies sollte aufgrund der geringen Fallzahl jedoch kritisch betrachtet und perspektivisch für kommende Studien einbezogen werden
Elektronenkorrelationen und unkonventionelle Supraleitung in realistischen Festkörpermaterialien und Heterostrukturen
No full textThe interplay of electron correlations and unconventional superconductivity is a pivotal area of condensed matter research, driven by the discovery of novel superconducting materials and the development of theoretical techniques. This thesis contributes to this expanding field by examining different aspects of superconductivity in strongly correlated electron systems. A core focus is the development and application of computational tools that enhance the efficiency and scope of material-realistic studies of superconductors, thereby enabling the investigation of previously inaccessible parameter regimes and properties of correlated superconducting matter. The findings of this thesis are contextualized within a broader overview of recent advancements in superconductivity research, along with a review of the theoretical methods and models employed.
For advancing the characterization of superconducting materials, we follow two complementary paths. One direction leverages low-rank representations of many-body correlation functions to address computational challenges posed by the intrinsic complexity of real materials and their low-temperature behavior. Specifically, we employ the intermediate representation basis for compact and efficient data handling to study spin-fluctuation-mediated superconductivity across a variety of multi-orbital materials. This includes a characterization of water-intercalated sodium cobalt oxides, where the numerical improvement enables the study of superconductivity and possible pairing symmetries at the experimentally relevant temperature scales on the order of a few Kelvin. For the recently discovered bilayer nickelate, we uncover the crucial role of inter-layer correlations in the formation of high-temperature superconductivity. Shifting focus to moiré materials as highly tunable quantum materials, we investigate possible superconductivity in twisted transition metal dichalcogenides. Our analysis reveals a strong charge carrier density dependence of the critical temperature for different pairing mechanisms, facilitating simple experimental scrutiny between them. In addition, we thoroughly evaluate the possibility of room-temperature superconductivity in copper-doped lead apatite, for which we do not find sustainable evidence. In this context, we discuss the general scientific challenges involved in achieving superconductivity at ambient conditions.
Furthermore, this thesis advances the microscopic understanding of superconductors by developing a Green’s function-based method to access intrinsic superconducting length scales, which were previously inaccessible in strongly correlated materials. These length scales, namely the coherence length and magnetic penetration depth, dictate many of the key properties of superconductors, including excitation energies, critical fields, and condensate stiffness. We validate our approach through application to alkali-doped fullerides. Here, our extended characterization reveals enhanced superconductivity with resilient phase coherence in the strong coupling regime of pairing interactions. The robust superconducting state is facilitated by multi-orbital physics. It stands in contrast to conventional limitations seen in single-band systems, where superconductivity is usually suppressed in the strong coupling regime due to the high effective masses of tightly-bound pairs. Our results pinpoint towards strategies for optimizing superconducting materials by surpassing traditional constraints with multi-orbital physics. The methodological advancements presented in this thesis broaden the scope of theoretically accessible parameters, enhancing the characterization of superconducting properties and laying a foundation for future innovations in superconductor design.Die Erforschung des Zusammenspiels von Elektronenkorrelationen und unkonventioneller Supraleitung ist ein zentrales Gebiet der Festkörperforschung, welches durch die Entdeckung neuartiger supraleitender Materialien und die Entwicklung theoretischer Methoden stetig vorangetrieben wird. Die vorliegende Arbeit trägt zu diesem wachsenden Forschungsbereich bei, indem sie verschiedene Aspekte der Supraleitung in stark korrelierten Elektronensystemen untersucht. Ein zentraler Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung und Anwendung von computergestützten Rechenmethoden, welche die Effizienz und den Umfang materialrealistischer Simulationen von Supraleitern verbessern. Dadurch wird die Untersuchung bisher unzugänglicher Parameterbereiche und Eigenschaften korrelierter supraleitender Materie ermöglicht. Die Ergebnisse dieser Arbeit sind in eine umfassende Übersicht der aktuellen Fortschritte in der Supraleitungsforschung eingebettet und werden durch eine Darstellung der verwendeten theoretischen Methoden und Modelle ergänzt.
Zur umfassenden Charakterisierung supraleitender Materialien werden zwei sich ergänzende Ansätze verfolgt. Eine Richtung fokussiert sich auf die Nutzung von Niedrigrang-Darstellungen für Vielteilchenkorrelationsfunktionen, um rechnerische Hürden zu bewältigen, die aus der Komplexität realer Materialstrukturen und der Herausforderung ihrer Beschreibung bei tiefen Temperaturen resultieren. Insbesondere wird die sogenannte „Intermediate Representation Basis“ verwendet, um eine kompakte und effiziente Datenverarbeitung während der numerischen Simulation zu ermöglichen. Als Anwendung dieser wird die durch Spinfluktuationen vermittelte Supraleitung in ausgewählten Materialien mit multiorbitaler Elektronstruktur untersucht. Hierzu zählt die Charakterisierung der Supraleitung und der möglichen Paarsymmetrien des supraleitenden Ordnungsparameters in wasserinterkaliertem Natrium-Kobaltoxid. Die Verbesserung der numerischen Effizienz ermöglicht Simulationen bei experimentell relevanten Temperaturen im Bereich von wenigen Kelvin. Ein weiteres untersuchtes Material ist die Bilagen-Nickeloxidstruktur, bei der kürzlich Hochtemperatursupraleitung entdeckt wurde. Unsere Berechnungen zeigen dabei die tragende Rolle von Interlagenkorrelationen bei der Ausbildung der Supraleitung auf. Zudem werden im Rahmen dieser Arbeit Moiré-Materialien untersucht, deren Eigenschaften experimentell vielseitig einstellbar und präzise kontrollierbar sind. Im Speziellen untersuchen wir mögliche Supraleitung in verdrehten Übergangsmetalldichalkogeniden. Dabei wird eine starke Ladungsträgerdichteabhängigkeit der kritischen Temperatur für verschiedene Paarungsmechanismen gefunden, was eine einfache experimentelle Differenzierung zwischen diesen Mechanismen ermöglicht. Darüber hinaus untersuchen und falsifizieren wir die Möglichkeit von Raumtemperatursupraleitung in kupferdotiertem Bleiapatit und diskutieren die allgemeinen Herausforderungen, die mit Supraleitung unter Umgebungsbedingungen verbunden sind.
Als zweites zentrales Ergebnis verbessert die vorliegende Arbeit das mikroskopische Verständnis von Supraleitern, indem eine modellunabhängige Methode basierend auf Greenschen Funktionen entwickelt wird, um intrinsische Längenskalen von Supraleitern zu berechnen. Diese Längenskalen, die durch die Kohärenzlänge und die magnetische Eindringtiefe gegeben sind, lassen sich insbesondere in stark korrelierten Materialien nur schwer bestimmen. Dennoch sind sie von hoher Relevanz für eine Vielzahl an Eigenschaften supraleitender Materialien, darunter Anregungsenergien, kritische Felder und die Kondensatsteifigkeit. Wir validieren unseren Ansatz durch Anwendung auf alkalidotierte Fulleride. Durch die erweiterte Charakterisierung des supraleitenden Phasendiagramms wird im Fall starker Paarwechselwirkung eine verbesserte Supraleitung mit stabiler Phasenkohärenz entdeckt. Dieser robuste supraleitende Zustand wird durch Multiorbitalwechselwirkungen ermöglicht und steht im Gegensatz zu den herkömmlichen Einschränkungen, die in Einbandsystemen auftreten. In diesen wird Supraleitung im Grenzfall starker Paarwechselwirkungen durch hohe effektive Massen stark gebundener Paare unterdrückt. Unsere Ergebnisse zeigen Strategien zur Optimierung supraleitender Materialien auf, die durch gezielte Nutzung von Multiorbitalphysik ermöglicht werden. Die methodischen Fortschritte erweitern zudem den numerisch zugänglichen Parameterraum, verbessern die Charakterisierung der supraleitenden Eigenschaften und legen den Grundstein für zukünftige Innovationen im Design von Supraleitern
Functional role of T-bet-dependent Th17 to Th1 cell plasticity in immune-mediated diseases
No full textT cells play an important role in the defense against various pathogens. They are also involved in the development of autoimmune mediated diseases. Th1 and Th17 cells are particularly prevalent in this regard. Th17 cells have been linked to pathogenicity mainly via expression of the name giving cytokines IL-17A and IL-17F. Depending on the cytokine environment, Th17 cells can transdifferentiate towards other T helper subsets. These include Tregs, Tfh and Th1 cells. Plasticity towards Th1 cells involves the Th17 subpopulations Th1-like and exTh17 cells. These subsets have been linked to pathogenicity in experimental autoimmune encephalomyelitis and intestinal bowel disease. In crescentic glomerulonephritis, Th17 cells have been shown to be very stable. Despite an increasing focus, the drivers of pathogenicity of the Th17-Th1 subpopulations remain incompletely understood. T-bet as the master TF of the Th1 lineage is crucial for the transdifferentiation of Th17 cells towards Th1 cells. Using a Th17 specific knockout of T-bet, we aimed to better understand the role of the Th17-Th1 axis in pathogenicity in crescentic glomerulonephritis and intestinal bowel disease. The experiments conducted show that the expression of T-bet in Th17 cells actively drives pathogenicity in CD45RBhi colitis, while it is dispensable for pathogenicity in crescentic glomerulonephritis. Reduced pathogenicity is most likely conditioned by the direct implication of T-bet in the expression of IFN-g in Th17 cells. In line with previous data, we saw a downsized exTh17 and enlarged Th1-like and bona fide Th17 populations following the Th17 specific T-bet knockout. T-bet might act as a checkpoint gene in transition of Th1-like to exTh17 cells via suppression of IL-17A expression in Th1-like cells. IFN-g expression in Th1-like cells was independent of T-bet and could play an important role in the development of Crohn’s disease. Further research on the TFs that drive the formation of Th1-like Th17 cells in Crohn’s disease is needed. A decreased exTh17 and enlarged Th1-like population in IL17ACRE x Tbx21flox CD45RBhi colitis animals did result in less severe weight loss. ExTh17 cells therefore appear to be more potent inducers of wasting disease than Th1-like cells. In addition, T-bet is involved in regulating the migratory capacity of cells of the Th17-Th1 axis via induction of CXCR3 and inhibition of CCR6
Die Topologie des Magnetismus und der Supraleitung in nicht-kollinearen Spintexturen
No full textThe concept of topology in condensed matter physics has received a lot of attention in recent decades, due to its possible utilization in several applications. In the field of unconventional computing, non-collinear spin textures such as skyrmions and merons possess a topological protection making them to promising candidates for commercial spintronic devices. An approach in the realization of quantum computing is to utilize topologically robust edge modes at the boundary of topological non-trivial bulk systems, e. g. in topological superconductors. To obtain topological superconductivity, so-called two-dimensional magnet-superconductor hybrids are promising candidate systems for the realization of topology-based quantum technologies and superconducting spintronics. Magnet-superconductor systems hosting spin textures with collinear spin alignment are already well established, however, the experimental investigation of non-collinear spin textures in the vicinity of an s-wave superconductor is still pending.
In this thesis, the first observation of nanoscale skyrmions on a square symmetric lattice in one monolayer of Mn on W(001) is presented. By using low-temperature spin-polarized scanning tunneling microscopy, an interesting mixed state is found, consisting of a spin spiral texture background with a magnetic period of P = 2.2 nm and several magnetic skyrmions on the square symmetric crystal lattice surface of W(001).
Further, the realization of the first two-dimensional non-collinear magnet-superconductor-hybrid system in the monolayer of Fe on Ta(110) is presented. Fe/Ta(110) exhibits a spin spiral texture with a magnetic period of approximately P = 6 nm. As for the system of Mn/W(001), the spin spiral state of Fe/Ta(110) is transitioning to a skyrmionic phase at high magnetic fields of a few Teslas. In contrast to Mn/W(001), the skyrmions are elongated due to the two-fold lattice symmetry and they occur in a ferromagnetic background. In Fe/Ta(110), depending on the morphology of the monolayer, the system offers beside the spin spiral texture also an in-plane ferromagnetic state with non-collinear domain wall configurations. One domain wall orientation is characterized by a meron-antimeron texture along the propagation direction of the spin spiral.
To study the interaction between the spin spiral texture and superconductivity, the samples with a spin spiral as the magnetic ground state were measured at a temperature of T=1.3 K. The spectroscopic analysis shows in-gap states modulations in the bulk area of the Fe monolayer, while at the boundaries of the Fe, chiral edge states are identified at straight edges along the [001]-direction. Furthermore, tight-binding calculations validate nodal-point superconductivity for the system and identify the different signal intensities along edges with the same crystallographic orientation as an effect of the local spin orientation at the edge onto the chiral edge state dispersion
Zum Verbleib des Phytoplanktons im Elbe-Ästuar: Untersuchung des Zusammenbruchs der Gemeinschaft aus einer Lagrange-Perspektive
No full textThis dissertation aims to advance modeling capabilities in estuarine contexts and study phytoplankton community fate in the Elbe estuary. Eutrophication effects cause large upstream looms that collapse in the deep, turbid waters of Hamburg’s port, leading to oxygen depletion and environmental concerns. The prevailing narrative attributes this collapse primarily to zooplankton grazing, but we argue that underlying processes causing the mortality are not sufficiently well understood, necessitating improvements in estuarine ecosystem modeling.
To address this, we have developed a Lagrangian model of the Elbe estuary by extending the Oceantracker modeling framework to provide a new perspective on these problems. Our
model offers improved performance, outperforming its closest alternative by over an order of magnitude, while providing a more accurate representation of key physical processes and
maintaining flexibility.
Using this model, we challenge the prevailing narrative that phytoplankton collapse is primarily due to grazing pressure. Instead, we propose that collapse may be partly due to aggregation of phytoplankton with inorganic suspended sediment, resulting in sinking aggregates and light-limiting conditions in the highly turbid shipping channel. To test this, we incorporated an aggregation model into OceanTracker and evaluated different mortality mechanisms. Our results suggest that this aggregation process may play a significant role, especially for larger aggregates (50 µm), suggesting that light limitation-induced mortality may be more
important than previously thought. This suggests that effective turbidity management in the fairway may be crucial for the maintenance of the phytoplankton community.
Furthermore, our study of phytoplankton retention mechanisms revealed that shallow marshes and mudflats are vital for the survival of the phytoplankton community in the Elbe estuary. These areas allow phytoplankton to persist through periods of stranding and resuspension. We suggest that careful management of these areas is essential for the long-term stability and resilience of the phytoplankton community in the estuary. We strive to bring new impulses, both in the field of Lagrangian modeling in coastal and estuarine environments and in ecosystem management of the Elbe estuary.Im Laufe der Jahrhunderte haben antropogene Einflüsse das Elbestuar erheblich verändert. Dazu gehören der Bau von Deichen zur Landgewinnung und zum Schutz vor Stürmen sowie
das Ausbaggern der Fahrrinne, die sich von der Nordsee bis zum Hamburger Hafen erstreckt. Diese Veränderungen bringen eine Vielzahl von Umweltauswirkungen mit sich, die häufig zu
Konflikten zwischen den beteiligten Interessenvertreter führen, wobei die jüngste Vertiefung der Fahrrinne ein aktuelles, kontroverses Beispiel ist. Die Auswirkungen auf das Ökosystem
sind oft schwer vorherzusagen und werden nach der Fertigstellung nur selten verifiziert. Wir sind der Meinung, dass Fortschritte bei der Modellierung von Ökosystemen erforderlich sind,
um die Auswirkungen von Ökosystemprojekten und des Klimawandels besser zu verstehen und vorherzusagen.
Die Eutrophierung, die durch landwirtschaftliche Abwässer im Einzugsgebiet verursacht wird, führt zu großen Phytoplanktonblüten in den flussaufwärts gelegenen Flüssen. Diese Phytoplanktongemeinschaft bricht jedoch schnell zusammen, wenn sie die tiefen und trüben Gewässer des Hamburger Hafens erreicht. Die daraus resultierende Sauerstoffverarmung, aufgrund der Remineralisierung des abgestorbenen Phytoplanktons, ist ein großes Problem für die Gesundheit des Ästuar-Ökosystems. Die vorherrschende Meinung führt diesen Kollaps in erster Linie auf das Abweiden des Zooplanktons zurück. Wir sind jedoch der Meinung, dass die zugrundeliegenden Prozesse, die die Mortalität verursachen, nicht hinreichend verstanden sind. Das Verständnis dieser Prozesse ist jedoch entscheidend für eine angemessene Bewirtschaftung des Ästuars und unterstreicht die dringende Notwendigkeit, unser Verständnis des Ästuar-Ökosystems und unsere Modellierungsmöglichkeiten zu verbessern.
Um dieses Problem anzugehen, haben wir ein Lagrangesches Modell des Elbe-Ästuars entwickelt, indem wir das Oceantracker-Modell erweitert haben, um eine neue Perspektive
auf diese Probleme zu ermöglichen. Unser Modell ist leistungsfähiger und übertrifft seine engste Alternative um mehr als eine Größenordnung, während es gleichzeitig eine genauere
Darstellung der wichtigsten physikalischen Prozesse bietet und dabei flexibel bleibt. Mithilfe dieses Modells stellen wir die vorherrschende Meinung in Frage, dass der Kollaps
des Phytoplanktons in erster Linie auf Zooplankton zurückzuführen ist. Stattdessen vermuten wir, dass der Kollaps zum Teil auf die Aggregation von Phytoplankton mit anorganischen
Schwebstoffen zurückzuführen sein könnte, was zu sinkenden Aggregaten und lichtlimitieren den Bedingungen in der stark getrübten Fahrrinne führt. Um dies zu testen, haben wir ein
Aggregationsmodell in OceanTracker integriert und verschiedene Mortalitätsmechanismen bewertet. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass dieser Aggregationsprozess und die von
ihnen verursachte Mortalität durch Lichtlimitierung eine bedeutende Rolle spielen kann, insbesondere bei größeren Aggregaten (50 µm). Dies deutet darauf hin, dass ein wirksames Trübungsmanagement in der Fahrrinne für die Erhaltung der Phytoplanktongemeinschaft von entscheidender Bedeutung sein könnte.
Darüber hinaus hat unsere Studie über die Mechanismen der Phytoplanktonrückhaltung gezeigt, dass flache Marsch- und Wattflächen für das Überleben der Phytoplanktongemein-
schaft im Elbeästuar von entscheidender Bedeutung sind. Diese Gebiete ermöglichen es dem Phytoplankton, durch regelmäßiges stranden und resuspendieren zu überleben. Wir vermu-
ten, dass eine sorgfältiges Managment dieser Gebiete für eine langfristige Stabilität und Widerstandsfähigkeit der Phytoplanktongemeinschaft im Ästuar unerlässlich ist. Mit dieser Arbeit möchten wir neue Impulse, sowohl auf dem Gebiet der Lagrange’schen Modellierung von Küsten- und Ästuarumgebungen als auch für das Ökosystemmanagement des Elbästuars setzten
Effects of the lockdown during the corona pandemic on the care of women after sexual assaults in the emergency room at the UKE
No full textDer Ausbruch der COVID-19-Pandemie führte zu einer Ausnahmesituation, die eine einmalige Gelegenheit bot, die Auswirkungen solcher Extremsituationen auf die Anzahl und Muster der Sexualdelikte in Hamburg zu begutachten. Hierzu wurden standardisierte Untersuchungsberichte von Frauen ausgewertet, die sich im Zeitraum vom 01. März 2013 bis zum 28. Februar 2021 aufgrund eines Sexualdeliktes in der Notaufnahme des Universitätsklinikums Hamburg Eppendorf vorstellten.
Die vorliegende Arbeit zeigt im Vergleich des gesamten ersten Jahres der Coronapandemie (März 2020 - März 2021) mit den Vorjahren (März 2013 - Februar 2020) eine annährend gleiche Verteilung der Sexualdelikte. Lediglich in den Zeiträumen mit Kontaktbeschränkungen fanden im Vergleich zu den Lockerungen im ersten Covid-Jahr signifikant weniger Sexualdelikte als in den entsprechenden Non- Covid-Vorjahreszeiträumen statt. Des Weiteren war im zeitlichen Zusammenhang nach einer Party im ersten Covid-Jahr eine Reduktion der Delikte zu beobachten. Bei der Vorstellung des Opfers in der Notaufnahme war die Polizei im ersten Jahr Covid- Jahr signifikant seltener anwesend und auch eine polizeiliche Anzeige wurde im ersten Covid-Jahr ebenfalls seltener erstattet. Hinsichtlich des Konsumverhaltens der Opfer wurde ein signifikanter Anstieg des Drogenkonsums während des ersten Jahres der Pandemie festgestellt. Bei einer detaillierten Analyse der Zeiträume mit Kontaktbeschränkungen wurde hingegen statistisch signifikant weniger Alkohol konsumiert. Insgesamt gab es im ersten Covid-Jahr statistisch signifikant weniger Mehrfachverletzungen und -verletzungsorte sowie genitale Verletzungen. Obwohl der Anteil der Delikte mit einem bekannten Täter während der Kontaktbeschränkungen proportional anstieg, konnte kein Zusammenhang zwischen dem Beziehungsstatus zum Täter und genitalen Verletzungen festgestellt werden. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie zeigen, dass in der Notaufnahme des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf während der strikten Kontaktbeschränkungen im ersten Jahr der Corona-Pandemie ein Rückgang an Opfern sexueller Übergriffe zu verzeichnen war. Eine mögliche Erklärung für den Rückgang der Sexualdelikte könnte das Verbot von Veranstaltungen im Nachtleben und anderen öffentlichen Veranstaltungen sein. In einigen Fällen wurde jedoch dokumentiert, dass illegale Partys stattfanden und sexuelle Übergriffe im privaten Raum erfolgten. Der Zusammenhang zwischen Kontaktbeschränkungen, illegalem Drogenkonsum und sexuellen Übergriffen unterstreicht die Bedeutung und Wichtigkeit von Präventionsmaßnahmen
How water vapor shapes Earth's longwave climate feedback
No full textDie langwellige Rückkopplung bei klarem Himmel, λ, ist bei weitem die stärkste Strahlungsrückkopplung im Klimasystem der Erde. Daher spielt λ eine wesentliche Rolle bei der Bestimmung der Klimasensitivität, dem Temperaturanstieg in Folge einer Verdopplung der atmosphärischen CO2-Konzentration. Diese Arbeit behandelt die herausragende Rolle, die Wasserdampf bei der Bestimmung von λ spielt. Diese ergibt sich daraus, dass Wasserdampf ein starkes Treibhausgas ist, dessen Konzentration mit steigender Temperatur stark zunimmt. Diese spektroskopischen und thermodynamischen Eigenschaften von Wasserdampf sind grundsätzlich gut verstanden, aber es gibt weiterhin Unsicherheiten hinsichtlich ihres genauen quantitativen Verhaltens. In dieser Arbeit untersuche ich die Auswirkungen dieser Unsicherheiten in den Eigenschaften von Wasserdampf auf λ. Zu diesem Zweck analysiere ich das spektral aufgelöste λν, das quantifiziert, wie λ von der Wellenzahl ν der thermischen Strahlung abhängt. Dieser Ansatz ermöglicht ein besseres Verständnis der zugrunde liegenden Rückkopplungsprozesse bezüglich der relevanten Treibhausgase und vertikalen Schichten der Atmosphäre.
In meiner ersten und zweiten Studie konzentriere ich mich auf Unsicherheiten in der Thermodynamik, insbesondere darauf, wie sich die relative Feuchte R in einer wärmeren Atmosphäre ändert. In erster Näherung wird in der Regel angenommen, dass R bei Erwärmung konstant bleibt, doch Änderungen in der Zirkulation können Veränderungen der relativen Feuchte sowohl regional als auch im globalen Mittel verursachen. In meiner ersten Studie leite ich das global gemittelte λν aus Satellitenbeobachtungen der kurzfristigen Variabilität ab. Ich finde heraus, dass das beobachtete λν in den Absorptionsbanden von Wasserdampf stärker stabilisierend wirkt im Vergleich zu idealisierten Modellstudien. Anhand von Strahlungstransfersimulationen zeige ich, dass dies teilweise auf zwei Merkmale von Wasserdampf zurückzuführen ist, die von diesen Modellen nicht erfasst werden: (1) Horizontale Variationen in der Wasserdampfkonzentration q zwischen den Tropen und den Polargebieten bedeuten, dass die bodennahe Emission aus den Polargebieten in der realen Welt leichter in den Weltraum entweichen kann im Vergleich zu idealisierten Modellen, welche die Atmosphäre der Erde durch eine einzelne, global gemittelt Atmosphärensäule darstellen. (2) Eine abnehmende global gemittelte R bei Erwärmung in der analysierten kurzfristigen Variabilität führt zu mehr atmosphärischer Emission bei Erwärmung, was das beobachtete λν stabilisiert im Vergleich zu idealisierten Modellen, welche konstante R annehmen. Diese beobachtungsgestützte Einschränkung des global gemittelten λν kann nützlich sein, um die Darstellung von Variationen in der relativen Feuchte sowie Rückkopplungsprozessen in Klimamodellen zu evaluieren.
In meiner zweiten Studie baue ich auf diese Erkenntnisse auf, indem ich λν als Funktion der bodennahen Lufttemperatur Ts direkt beobachte. Diese Beobachtungen bestätigen den Effekt der bodennahen Emission bei niedrigen Ts und zeigen darüber hinaus, dass λν bei diesen Ts empfindlich auf Abweichungen in der Darstellung der Obeflächentemperatur der Erde reagiert. Die Beobachtungen bestätigen auch die wichtige Rolle von Änderungen der relativen Feuchte bei Erwärmung bei hohen Ts. Insbesondere zeige ich, dass das Spektrum von λν direkt vertikale Variationen in der Änderung der relativen Feuchte bei Erwärmung abbildet, da verschiedene Teile des Spektrums auf verschiedene atmosphärische Schichten reagieren. Auf diese Weise zeige ich, dass das beobachtete λν bei einer großen Bandbreite von Ts vollständig verstanden werden kann, wenn nur eine geringe Anzahl von Variablen berücksichtigt wird. Dies festigt unser Verständnis von λ und bildet die Grundlage für ähnliche Studien zu vergangenen Klimaten der Erde.
In meiner dritten Studie konzentriere ich mich auf Unsicherheiten in der Spektroskopie, insbesondere in der Kontinuumabsorption von Wasserdampf, welche die Absorption aufgrund von schlecht verstandenen Wechselwirkungen zwischen Wasserdampfmolekülen darstellt. Unter Verwendung eines Einzelsäulenmodells finde ich heraus, dass die zwei Komponenten des Kontinuums λ unterschiedlich beeinflussen: Eine Erhöhung des Eigenkontinuums, das quadratisch von q abhängt, schwächt λ ab; eine Erhöhung des Fremdkontinuums, das linear von q abhängt, verstärkt λ. Ich zeige, dass diese entgegengesetzten Auswirkungen aufgrund der unterschiedlichen Abhängigkeiten von q auftreten: Ein stärkeres Eigenkontinuum reduziert die ausgehende langwellige Strahlung L hauptsächlich bei hohen Ts während ein stärkeres Fremdkontinuum L hauptsächlich bei niedrigen Ts reduziert. Um die Unsicherheit des Kontinuums in der realen Welt darzustellen, berücksichtige ich die negative Korrelation zwischen den Unsicherheiten des Eigenkontinuums und des Fremdkontinuums mit zwei verschiedenen Ansätzen. Auf diese Weise zeige ich, dass die Unsicherheit des Kontinuums λ beeinflusst, indem sie sowohl die Temperaturabhängigkeit als auch die vertikale Verteilung der Kontinuumabsorption beeinflusst. Insgesamt ist der Effekt auf λ bei globalen Mitteltemperaturen moderat, aber bei tropischen Temperaturen erheblich. Daher ist eine korrekte Aufteilung zwischen Eigen- und Fremdkontinuumabsorption wichtig, um λ und seine Temperaturabhängigkeit besser zu bestimmen.The clear-sky longwave feedback λ is by far the strongest radiative feedback in Earth’s climate system. Therefore, λ plays an essential role in determining climate sensitivity, the temperature increase following a doubling of atmospheric CO2 concentration. The overarching theme of this thesis concerns the uniquely important role water vapor plays in determining λ which arises from the fact that water vapor is a strong greenhouse gas whose concentration strongly increases with temperature. These spectroscopic and thermodynamic properties of water vapor are overall well-understood, but uncertainties remain regarding their exact quantitative behavior. In this thesis, I investigate the impact of these uncertainties in the properties of water vapor on λ. I do so by focusing on the spectrally resolved λν which quantifies how λ depends on the wavenumber ν of thermal radiation. This approach allows for a better understanding of the underlying feedback processes regarding both the relevant greenhouse gases and the vertical layers of the atmosphere.
In my first and second study, I focus on uncertainty in the thermodynamics, specifically, how relative humidity R will change in a warming atmosphere. To first order, it is usually assumed that R remains constant with warming; however, changes in circulation can lead to variations in R, both regionally and in the global mean. In my first study, I derive the global-mean λν from satellite observations of short-term variability. I find that the observed λν is more strongly stabilizing in the absorption bands of water vapor compared to idealized model studies. Based on radiative transfer simulations, I demonstrate that this is in part due to two features of water vapor not captured by these models: (1) Horizontal variations in water vapor concentration q between the tropics and the polar regions mean that surface emission from the polar regions can more easily escape to space in the real world compared to idealized models that represent Earth’s atmosphere by a single global-mean atmospheric column. (2) Decreasing global-mean R with warming in the analyzed short-term variability causes more atmospheric emission with warming which stabilizes the observed λν compared to idealized models that assume constant R. This observational constraint on the global-mean λν can be useful to evaluate the representation of R variations and feedback processes in climate models.
In my second study, I expand on these findings by directly observing λν as a function of near-surface air temperature Ts. These observations corroborate the effect of surface emission at low Ts, and further show that λν at these Ts is sensitive to biases in the representation of Earth’s skin temperature. The observations also confirm the important role of changes in R with warming at high Ts. In particular, I demonstrate that the spectrum of λν directly maps onto vertical variations in the change of R with warming, as different parts of the spectrum are sensitive to different atmospheric layers. This way, I demonstrate that the observed λν at a wide range of Ts can be fully understood considering only a small number of variables, which solidifies our understanding of λ and provides the foundation for similar studies on past climates of Earth.
In my third study, I focus on uncertainty in the spectroscopy, specifically in water vapor continuum absorption, which represents absorption due to poorly understood interactions between water vapor molecules. Using a single-column model, I find that the two components of the continuum differently affect λ: Increasing the self continuum, which depends quadratically on q, weakens λ; increasing the foreign continuum, which depends linearly on q, strengthens λ. I demonstrate that these opposite effects occur because of the different dependencies on q: A stronger self continuum mostly reduces outgoing longwave radiation L at high Ts, whereas a stronger foreign continuum mostly reduces L at low Ts. To represent real-world continuum uncertainty, I account for the negative correlation between self and foreign continuum uncertainties using two different approaches. This way, I show that continuum uncertainty affects λ by affecting both the temperature dependence and vertical distribution of continuum absorption. Overall, the effect on λ is modest at global-mean temperatures, but substantial at tropical temperatures. Therefore, a correct partitioning between self and foreign continuum absorption is important to better constrain λ and its temperature dependence
Evaluation der biologischen Carpentier-Edwards Perimount Aortenklappenprothese hinsichtlich Hämodynamik, Frühmortalität und Langzeithaltbarkeit
Get PDFEinleitung: Biologische Aortenklappenprothesen werden im Allgemeinen vorwiegend bei Patienten >65 Jahre implantiert. Zunehmend werden jedoch auch Patienten <65 Jahre mit biologischen Aortenklappen versorgt. Die Carpentier-Edwards Perimount Klappenprothese (CEP) gehört zu den weltweit am häufigsten implantierten Prothesen, dennoch sind Daten hierzu in der Literatur inkonsistent. In dieser Arbeit sollten hämodynamische Parameter der CEP, die Haltbarkeit der Prothese sowie Einflussfaktoren auf Früh- und Spätmortalität untersucht werden.
Material und Methoden: In dieser retrospektiven Studie wurden 614 konsekutive Patienten eingeschlossen, die im Zeitraum von Januar 2004 bis September 2013 am Universitären Herz- und Gefäßzentrum Hamburg einen Aortenklappenersatz mittels einer CEP erhalten haben. Erstellt wurde eine umfassende Datenbank inklusive klinischer, patienten-spezifischer und klappenbezogener Daten bezüglich des prä-, peri- und postoperativen Verlaufs. Die Auswertung basierte auf kumulativ 2.622 Patientenjahren und einer Nachbeobachtungszeit von bis zu 14,7 Jahren. Einflussfaktoren wurden ermittelt durch uni- und multivariate Cox-Regressions-Analysen.
Ergebnisse: Die 30-Tages-Mortalität betrug 2,6% inklusive
Begleiteingriffe und 1,4% bei isoliertem AKE. Der postoperative maximale/mittlere transvalvuläre Gradient der CEP lag bei 22,7 ± 8 / 12,2 ± 4,8mmHg. Ein schweres Prothesen-Patienten-Mismatch (PPM) war mit 1,8% selten. Einflussfaktoren der Frühmortalität waren ein präoperatives NYHA Stadium III-IV, eine kardiale Vor-Operation und ein Notfalleingriff. Im Follow-up zeigten sich mit 4,5% niedrige Raten von strukturellen Klappendegenerationen und klappenbedingten Re-Operationen. Klappenassoziierte Todesfälle wurden bei 1,4% der Patienten beobachtet. Die multivariable Analyse zeigte Vorerkrankungen wie Dialyse, COPD und Vorhofflimmern als unabhängige Einflussfaktoren für das Langzeitüberleben. Des Weiteren waren Notfalleingriffe mit einer erhöhten Spätmortalität assoziiert. Faktoren wie die Klappengröße und PPM zeigten keinen signifikanten Einfluss auf das Langzeitüberleben.
Schlussfolgerung: Bei Patienten, die sich einem AKE mit der CEP-Bioprothese unterzogen, fanden sich niedrige Früh- und Spätmortalitätsraten mit einer sehr guten Haltbarkeit von bis zu 14,7 Jahren sowie guten hämodynamischen Ergebnissen und niedrigen PPM-Raten. Das Patientenalter und Vorerkrankungen wie Vorhofflimmern, COPD, Dialysepflichtigkeit sowie ein NYHA Stadium III/IV und Notfalleingriffe sind zur Risikobeurteilung zu berücksichtigen
Einfluss der TLR4-Rezeptor-Aktivität auf die Shiga-Toxin 2 vermittelte NETose in vitro und in vivo
No full textIn vitro zeigten sich eine gesteigerte Menge an cf-DNA sowie Komplexe aus DNA, MPO und H3cit in der Immunofluoreszenz nach Inkubation neutrophiler Granulozyten mit Shiga-Toxin 2. Eine Behandlung mit TAK242 führte zu einer Hemmung der cf-DNA Freisetzung und der mikroskopisch darstellbaren NETose. Apoptotische Prozesse als Ursache freier DNA konnten durchflusszytometrisch ausgeschlossen werden. In der PCR ließ sich eine Stimulation für IRF3 darstellen, was auf eine Aktivierung des MyD88-unabhängigen Weges schließen lässt. Eine Hemmung von IRF3 durch TAK242 sowie Beteiligung von IRF5, Teil des MyD88-abhängigen Wegs, konnte nicht gezeigt werden. Eine signifikante Vermehrung von neutrophiler Elastase und Calciumeinstrom konnte bei hohen Standardabweichungen nicht festgestellt werden. Ursache hierfür könnten niedrige Sensitivitäten der Versuchsaufbauten bzw. Spezifitäten des Parameters sein. Doch auch eine Abhängigkeit von einem oder mehreren Mediatoren der NETose in vivo muss in diesem Zusammenhang diskutiert werden.
Die in vivo-Versuche ermöglichten Untersuchungen bei defizienten TLR4-Rezeptor. Es zeigte sich eine signifikante Verminderung von NE und MPO bei TLR4-Knockout Tieren. Allein für cf-DNA zeigte sich in beiden Versuchsgruppen eine signifikante Vermehrung, eventuell aufgrund von anderen apoptotischen Prozessen, die bei den Knockout-Mäusen vermehrt auftreten. Im Gegensatz zu dieser Vermutung steht, dass TLR4-KO-Tiere während des Versuchs eine geringere Beeinträchtigung zeigten, sodass die Ursache der erhöhten cf-DNA nicht abschließend geklärt werden kann.
Aufgrund dessen postulieren wir einen Teileinfluss des TLR4-Rezeptors auf die NETose und den Schweregrad des Hämolytisch-Urämischen Syndroms im Mausmodell