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Utility of deep learning networks for the generation of artificial cardiac magnetic resonance images in congenital heart disease
No full textBackground: Deep learning algorithms are increasingly used for automatic medical imaging analysis and cardiac chamber segmentation. Especially in congenital heart disease, obtaining a sufficient number of training images and data anonymity issues remain of concern.
Methods: Progressive generative adversarial networks (PG-GAN) were trained on cardiac magnetic resonance imaging (MRI) frames from a nationwide prospective study to generate synthetic MRI frames. These synthetic frames were subsequently used to train segmentation networks (U-Net) and the quality of the synthetic training images, as well as the performance of the segmentation network was compared to U-Net-based solutions trained entirely on patient data.
Results: Cardiac MRI data from 303 patients with Tetralogy of Fallot were used for PG-GAN training. Using this model, we generated 100,000 synthetic images with a resolution of 256 × 256 pixels in 4-chamber and 2-chamber views. All synthetic samples were classified as anatomically plausible by human observers. The segmentation performance of the U-Net trained on data from 42 separate patients was statistically significantly better compared to the PG-GAN based training in an external dataset of 50 patients, however, the actual difference in segmentation quality was negligible (< 1% in absolute terms for all models).
Conclusion: We demonstrate the utility of PG-GANs for generating large amounts of realistically looking cardiac MRI images even in rare cardiac conditions. The generated images are not subject to data anonymity and privacy concerns and can be shared freely between institutions. Training supervised deep learning segmentation networks on this synthetic data yielded similar results compared to direct training on original patient data
Vom Ephemeren in der Literaturwissenschaft:Neue Methoden für digitale Texte
No full textDa Literatur, die in den digitalen Medien entsteht, häufig in Bewegung und ephemer ist, braucht es neue literaturwissenschaftliche Methoden, um dieser Literatur zu begegnen. Der Beitrag skizziert die Schwierigkeiten, mit denen die Literaturwissenschaft konfrontiert ist, und schlägt vor, sich an den Methoden der Tanz- und Theaterwissenschaften zu orientieren, um methodologische Zugänge zu finden, die die Spezifika digitaler Literatur einbeziehen
Preferential mobilisation of oxidised iron by slab-derived hydrous silicate melts
No full textThe role of slab-derived hydrous silicate melts in the transfer of the oxidised signature in subduction zones remains poorly constrained. We have investigated the mobility and redox state of iron in hydrous silicate melts by carrying out solubility measurements of hematite–magnetite assemblages in a piston-cylinder apparatus combined with electron microprobe and Mössbauer analysis of the recovered glasses. The experiments were performed at subcritical conditions, i.e. two-fluid phases coexisting with the solid assemblage. We observe concentrations of total FeO as high as 1.85 ± 0.18 wt. % (2.07 ± 0.41 wt. % in saline systems) at 2 GPa and 900 °C, with Fe3+/Fetot ratios of 0.79 ± 0.04 (0.45 ± 0.07) that indicate the dominance of oxidised iron in the melt phase. Combined with thermodynamic modelling to reconstruct the composition and speciation of the coexisting fluid phase, we demonstrate that hydrous silicate melts can transport 20 times more dissolved iron, preferentially as oxidised iron, than aqueous fluids at sub-arc conditions. Our results support the efficient dissolution of 'fluid-insoluble' iron oxides in slab-melts, which are thus efficient agents for the transfer of oxidised iron to the mantle wedge, ultimately contributing to the oxidation of the arc magma source
Entwicklung und Validierung neuer nicht-invasiver Diagnosesysteme für Mucociliary Clearance Disorders (MCCD)
No full textMukoviszidose (CF) ist die häufigste genetische Krankheit in der kaukasischen Bevölkerung. Durch die eingeschränkte Funktion des epithelialen Chloridkanals CFTR wird der Mukus in den Atemwegen visköser. Die Kanal Aktivität kann mit elektrophysiologischen Methoden untersucht werden. Hier wurde eine 'current clamp' Ussing Kammer verwendet, die den Widerstand und die Spannung misst, womit der Strom berechnet werden kann. Es standen Primärkulturen von Gesundkontrollen und CF-Patienten zur Verfügung, dessen Funktion der Kanäle CFTR und ENaC ausgiebig untersucht wurde. Außerdem wurde getestet, ob der Effekt der Vertex Modulatoren gemessen werden kann, sowie die Transfektion mit experimentell hergestellten Chitosan-Nanokapseln als Transfektionsvektor. Die Ergebnisse zeigten, dass sich die %ENaC Aktivität in Gesundkontrollen und CFZellen unterschied. In Zellen, die als 'liquid covered culturen' gezüchtet waren, wurde, wie in der Literatur beschrieben, eine Hyperabsorption von Natrium in den CF-Zellen beobachtet. In Kulturen, die als air 'liquid interface' gezüchtet wurden, zeigten die CF-Zellen eine geringere Aktivität des ENaC. Um die Wirkung der Modulatoren zu bewerten war die Betrachtung der Spannung von besonderer Bedeutung, da sich der Widerstand bzw. die Leitfähigkeit kaum veränderten. Dagegen war die Leitfähigkeit ein aussagekräftigerer Parameter nach der Transfektion mit Chitosan-Nanokapseln, die deutlich effizienter war, als mit einem kommerziellen Vektor. Die MTECC Ussing Kammer erwies sich als präzises Werkzeug, um umfangreiche elektrophysiologische Messungen von Epithelzellen zu machen
Existence, uniqueness, and convergence rates for gradient flows in the training of artificial neural networks with ReLU activation
No full textThe training of artificial neural networks (ANNs) with rectified linear unit (ReLU) activation via gradient descent (GD) type optimization schemes is nowadays a common industrially relevant procedure. GD type optimization schemes can be regarded as temporal discretization methods for the gradient flow (GF) differential equations associated to the considered optimization problem and, in view of this, it seems to be a natural direction of research to first aim to develop a mathematical convergence theory for time-continuous GF differential equations and, thereafter, to aim to extend such a time-continuous convergence theory to implementable time-discrete GD type optimization methods. In this article we establish two basic results for GF differential equations in the training of fully-connected feedforward ANNs with one hidden layer and ReLU activation. In the first main result of this article we establish in the training of such ANNs under the assumption that the probability distribution of the input data of the considered supervised learning problem is absolutely continuous with a bounded density function that every GF differential equation admits for every initial value a solution which is also unique among a suitable class of solutions. In the second main result of this article we prove in the training of such ANNs under the assumption that the target function and the density function of the probability distribution of the input data are piecewise polynomial that every non-divergent GF trajectory converges with an appropriate rate of convergence to a critical point and that the risk of the non-divergent GF trajectory converges with rate 1 to the risk of the critical point. We establish this result by proving that the considered risk function is semialgebraic and, consequently, satisfies the Kurdyka-Łojasiewicz inequality, which allows us to show convergence of every non-divergent GF trajectory
Finger Tapping as a Biomarker to Classify Cognitive Status in 80+-Year-Olds
No full textThis study examined the association between finger tapping and cognitive function in a group of 225 elderly participants (116 males; age 79–92 years; M = 82.5; SD = 2.4). Finger tapping was assessed in two conditions: self-selected pace and fast pace. Based on cognitive assessments, including the MoCA and CERA-NP test battery, participants were classified as cognitively healthy individuals (CHI), participants with mild cognitive impairments (MCI), and those with possible MCI (pMCI). Results of the analyses show significant differences between groups, sex and the group × sex interaction in four parameters for the self-selected pace condition and eight parameters for the fast pace condition. These parameters were used for classification by means of linear discriminant analysis (LDA). The first LDA component showed significant differences between CHI and pMCI and between CHI and MCI. Furthermore, the second LDA component showed significant differences between CHI and pMCI as well as between pMCI and MCI. Nevertheless, the algorithm correctly classified only 50% of participants, regardless of group, suggesting that tapping parameters are only partially useful for classification in early stages of dementia. We discuss these findings in terms of the diadochokinetic nature of finger tapping as associated with the age-related degeneration of cortical and subcortical motor areas
Fundamente liberalen und republikanischen politischen Denkens:Subjektivistische und objektivistische Grundannahmen in Theorien der 'Civil Society'
No full textIn Zeiten, in denen im Namen von Freiheit, Gerechtigkeit oder dem Gemeinwohl teils gegenteilige politische Forderungen erhoben werden, lassen sich Diskurse kaum mehr nach parteipolitischen Standpunkten aufschlüsseln. Auch in der Politischen Theorie zeigen sich unterschiedliche Begriffsverständnisse und werden auf deren Grundlage unterschiedliche politische Forderungen erhoben. Liberalismus und Republikanismus können als die dienstältesten Denktraditionen gelten, erscheinen aber gerade deswegen als heterogen, ihre Grenzen als umstritten. Diesem Problem möchte das Buch mittels eines methodologischen Ansatzes aus der theoretischen Philosophie begegnen. Während der liberale oder republikanische Gehalt politischer Theorien und Forderungen umstritten sein mag, ist die Frage nach der Subjektivität oder Objektivität eines Phänomens eine entscheidbare Frage. Dieser Umstand wird zur Analyse politischer Theorien und Forderungen nutzbar gemacht und schließlich gezeigt, dass eine belastbare und folgenschwere Verbindung zwischen Subjektivismus und Liberalismus sowie zwischen Objektivismus und Republikanismus besteht.Today, we find various political claims, made in the name of freedom, justice, or the public good. Public discourse can no longer be broken down into clear cut partisan positions. The same is true for Political Theory. Here, too, different understandings of basic terms lead to a variety of political claims. Liberalism and Republicanism are the longest-serving traditions of thought, but for this very reason appear to be heterogeneous. Their limits are highly disputed. This problem shall be tackled by adapting a methodological approach from theoretical philosophy. While liberal or republican traits of a political theory, or claim may be disputable, the question of the subjectivity or objectivity of a phenomenon is a decidable one. This fact is used to analyze political theories and claims. Thereby the existence of a highly relevant connection between subjectivism and liberalism as well as between objectivism and republicanism is proven
Gerichtsszenen im englischsprachigen Theater
No full textObwohl die Darstellung von Gerichtsverhandlungen durch die gesamte Geschichte des englischsprachigen Theaters hinweg eine wichtige Rolle spielt, gibt es keinen gängigen Gattungsbegriff (wie etwa das deutsche 'Prozessdrama' oder auch die vorwiegend zur Klassifizierung entsprechender Filme verwendete Bezeichnung courtroom drama), unter den sich solche Stücke subsumieren ließen. Eine begrifflich besser erschlossene Ausnahme stellt allenfalls das tribunal play als eigenständiges Genre dar. Einer gattungsbegrifflichen Festlegung stehen die sehr unterschiedlichen Funktionen entgegen, die Gerichtsprozessen in englischsprachigen Dramen zukommen. Wie im Folgenden weiter ausgeführt wird, steigern sie die Spannung oder verstärken voyeuristische Impulse, verhandeln individuelle oder kollektive Identitäten und Verantwortlichkeiten, hinterfragen Konstruktionen von 'Wahrheit', debattieren moralische Fragen, intervenieren in gesellschaftliche und politische Diskurse oder kritisieren rechtliche Institutionen.Even though the portrayal of trials has been of major significance throughout the history of anglophone theatre, there is no common generic term for such plays (such as, for instance, 'courtroom drama' in the context of film). With the exception of the tribunal play as a widely acknowledged dramatic subcategory, the following therefore avoids such generic labelling. This resistance against generic pigeonholing is also reflected in the diverse functions dramatic trials may serve; as explained in more detail below, they further suspense or channel voyeuristic impulses, negotiate individual or collective responsibilities and identities, interrogate constructions of 'truth', debate moral questions, intervene into socio-political discourse, or criticise legal institutions
Warnung an andere Städte, dem im Kriege mit dem König von Polen befindlichen Hochmeister Albrecht Vorschub zu leisten (26. Januar 1520, niederdt.)
No full textWie plausibilisieren Literaturwissenschaftler*innen ihre Interpretationen?:Das DFG-Projekt »Das Herstellen von Plausibilität in Interpretationstexten. Untersuchungen zur Argumentationspraxis in der Literaturwissenschaft« (ArguLit)
No full textDer Beitrag stellt das ArguLit-Projekt vor, das sich der Erforschung der literaturwissenschaftlichen Interpretationspraxis widmet. Leitfrage des Projekts ist es, welche argumentativen Strategien und Darstellungsmittel eingesetzt werden, um interpretative Thesen zu plausibilisieren