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Analyse der kontrastmittelverstärkten Magnetresonanztomographie in der Diagnostik von Krankheitsbildern der muskuloskelettalen Radiologie
Get PDFDiese kumulative Habilitation behandelt die wissenschaftliche Analyse der kontrastmittelverstärkten Magnetresonanztomographie in der Diagnostik von Krankheitsbildern der muskuloskelettalen Radiologie. Die MRT-basierte Bildgebung hat in der Diagnostik sowohl gutartiger als auch maligner muskuloskelettaler Erkrankungen einen hohen Stellenwert.
Teilprojekt 1 beschäftigte sich mit der MRT-basierten Diagnostik der Frozen Shoulder, auch genannt adhäsive Kapsulitis. Die Frozen Shoulder ist eine häufige Erkrankung in der Bevölkerung mittleren Alters, bei der die Patientinnen und Patienten unter einer schmerzhaft eingeschränkten Bewegungsfähigkeit der Schulter leiden, wobei primär konservative Therapieverfahren eingesetzt werden. Eine korrekte und frühzeitige klinische und radiologische Diagnose ist dabei wesentlich für eine adäquate Behandlung. Ziel des Projektes war es, die Relevanz kontrastmittelverstärkter Sequenzen für die MRT-basierte Diagnosestellung zu eruieren.
Teilprojekt 2 behandelte den Einfluss neuartiger, dynamisch-kontrastverstärkter MRT-Sequenzen sowie einzelner MRT-Bildgebungsparameter auf die diagnostische Aussagekraft der MRT in der Erkennung von Rezidiven von Weichteilsarkomen nach multimodaler Therapie. Die MRT ist derzeit eine wichtige Säule in der Nachsorge dieser Patientengruppe und wird in den ersten drei Jahren nach Resektion routinemäßig alle 3-4 Monate durchgeführt. Zentrale Fragestellungen waren die mögliche Verbesserung der diagnostischen Aussagekraft der MRT durch dynamisch-kontrastverstärkte Sequenzen sowie die Relevanz von MRT-Voruntersuchungen und einzelner MR-morphologischer Bildparameter.
In Teilprojekt 3 wurden Assoziationen des Ödems des Quadrizeps-Fettkörpers mit Alterationen der Sehne des M. quadriceps femoris untersucht. Ein Ödem des Quadrizeps-Fettkörpers wird in der Literatur als Ursache für vorderen Knieschmerz betrachtet, seine Ätiologie bleibt jedoch umstritten. Ziel dieser Studie war es, einen möglichen Zusammenhang zwischen dem Ödem des Quadrizeps-Fettkörpers, Veränderungen der angrenzenden Quadrizepssehne sowie Strukturen im vorderen Knie zu analysieren
A multidisciplinary approach to star-formation: observations and modelling of molecular emission in a pre-stellar core and laboratory spectroscopy of molecules of astrophysical interest
Get PDFPhase transitions in linear polymers
Get PDFPhase transition are ubiquitous and have long been studied in physics. In recent years, phase transitions in biological systems have attracted growing interest and are more and more established as an important regulatory principle. In this thesis, I will present three research projects investigating phase transitions in linear polymers, how we can understand them in a biological context, and demonstrate their use for biotechnological and biomedical applications. In addition, I will introduce and apply newly established methods that are essential for quantitative measurements at the nanoscale.
The first part focuses on a newly developed selective and switchable nanopore system for biomacromolecules. By exploiting the influence of different polymer graftings inside artificial nanopores on the translocation of biomolecules, I will demonstrate the creation of a thermally switchable nanogate. The system is based on a polymer phase transition of the polymers grafted in the nanopore which is tunable via temperature. This thermoswitch opens up new perspectives for controlling transport and filtration of macromolecules and, particularly, viral particles.
In the second part, I will present a novel method for atomic force microscopy (AFM) tip characterization and image reconstruction based on a DNA origami reference structure. The method allows to characterize AFM tips in detail and then use this information to obtain precise 3D AFM images and accurate size estimates of biomolecules as well as other types of (non-)biological nanostructures. This versatile and easy-to-use system greatly improves current AFM imaging and has broad applications in improving imaging results for samples ranging from biological macromolecules and their complexes to synthetic nanoparticles.
Finally, in the third part, I will analyze and characterize the interaction of the protein HIV integrase (IN) with DNA. Using AFM imaging, AFM-based elasticity mapping, and single-molecule magnetic tweezers measurements, I show that IN can play an additional, previously unknown role beyond viral integration catalysis, namely in DNA compaction. Intriguingly, compaction occurs in two distinct concentration regimes and results in the formation of biphasic condensates with a rigid core and a softer outer layer which are held together by two mechanically and thermodynamically distinct types of interaction forces. The results of the following work highlight the importance of phase transitions in linear polymers and pave the way for new applications of these systems and techniques in nanotechnology, biomedicine, and beyond
Die Instrumente zur Kastration in der Tiermedizinhistorischen Sammlung der Tierärztlichen Fakultät / LMU München
Get PDFDie Dissertation „Die Instrumente zur Kastration in der Tiermedizinhistorischen Sammlung der Tiermedizinischen Fakultät/LMU München“ von Michaela Pfeuffer beschäftigt sich mit 218 ausgewählten Instrumenten zur Kastration der Nutz- und Haustiere aus dem Bestand der Tiermedizinhistorischen Sammlung der Tierärztlichen Fakultät/LMU. Anhand der Objekte werden die Entwicklungen und Konstruktionen der Instrumente und Methoden, ihre Erfinder und Herstellerfirmen im Zeitraum vom 14. Jahrhundert bis in die moderne Zeit, Anfang des 21. Jahrhunderts beleuchtet.
Hierzu wurden die Kastrationsobjekte einzeln aufgenommen und beschrieben. Die Signatur eines jeden Objektes wurde aus einer Kombination aus der Sammlungsherkunft, dem Ablageort in Form von „Kistennummer“ und der Inventarnummer gebildet. Die Objekte wurden vor allem mit Hilfe von Herstellerkatalogen bestimmt. Anschließend wurde die Größe in Form von Länge, Breite und Höhe des Objekts in Zentimetern und das Gewicht in Gramm aufgenommen. Um Gemeinsamkeiten und Unterschiede zu anderen Instrumenten aufzuzeigen, wurde eine Kurzbeschreibung ergänzt. Weiterhin wurde das Material, soweit ersichtlich der Hersteller, Herstellungsort, Alter und die Aufschriften festgehalten. Zum Abschluss wurde der aktuelle Zustand des Objektes beschrieben. Die fertig aufgenommenen Objekte wurden fotografiert und letztendlich in die Datenbank „Digicult“ eingegeben. Für die Arbeit wurden die Hersteller, der Herstellungszeitraum, die Nutzung des Instruments, dessen Vorbilder aus Human- oder Veterinärmedizin, deren Vor- und Nachteile sowie deren Erfinder erforscht. Dazu wurden die Instrumente in der Arbeit nach ihrer Nutzung bei den verschiedenen Tierarten und Geschlechtern gegliedert und nachfolgend nach ihrer zeitlichen Nutzung und ihrem historischen Vorkommen sortiert. Neben den wichtigsten und am meisten vertretenen Instrumenten wie die zur Kluppenmethode, die Burdizzo-Zangen, die Emaskulatoren sowie die Kapaunisierungsinstrumente, werden einige spezielle und selten genutzte Objekte, wie z.B. das Kombinierte Kastrationsinstrument für männliche Lämmer erläutert.
Neben der historischen Entwicklung der Kastrationsmethoden und Instrumente wird auf die Gründe einer Kastration und deren Veränderung mit der Zeit, auch auf die Verbindung der Kastration und Tierzucht eingegangen. Zudem wird die Frage geklärt, wie und warum Modifikationen und technische Änderungen an den Instrumenten entstanden. Des Weiteren werden in diesem Zusammenhang Instrumentenfirmen beschrieben. Außerdem werden Methoden zur Datierung der Objekte in dieser Arbeit dargestellt. Auch der Einfluss von humanmedizinischen Instrumenten und Methoden, der sich insbesondere bei den Instrumentengruppen der Emaskulatoren und der Ekraseure zeigte, wird besprochen. Neben den Entwicklern der Instrumente, die nicht nur Tiermediziner*innen waren, sondern auch aus dem Umfeld der Tierhaltung oder Tierzucht stammten, wird ebenfalls auf die Konkurrenzsituation von Kastrierern und Veterinären, die unteranderem die überdurchschnittliche Vielfalt von Instrumenten-Modellen Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts erklären, eingegangen. Die Erfindungen und Modifikationen der Kastrationsinstrumente wurden in erster Linie für den Tierarzt entwickelt und dienten erst in zweiter Linie dem Tierschutz. Vor dem Tierschutzgesetz von 1933 war die Konkurrenz um Kunden zu den Kastrierern ein stetiger Motor der Neuentwicklung von Kastrationsinstrumenten. Der zweite Grund für die Innovationen in der Instrumentenentwicklung war die Verhinderung einer Nachblutung aus den Samenstrang- oder Ovarialarterien und der Tierschutz in Form von Schmerzreduzierung. Einige Tierärzte gründeten eigene Firmen, um ihre Instrumente herstellen und verkaufen zu können. Neben etlichen Neuerfindungen wurden auch bestehende Instrument verbessert und modifiziert, wie beispielsweise die Emaskulatoren und die Burdizzo-Zangen. Auch Sonderanfertigungen wurden vorrangig von der Firmen Aesculap produziert, die vermutlich sowohl der Bequemlichkeit für den Operateur als auch der Ausbesserung von Mängeln einiger Instrumente dienten.The dissertation „The instruments for castration in the Veterinary History Collection of the Faculty of Veterinary Medicine/LMU Munich.“ by Michaela Pfeuffer deals with 218 selected instruments for castration of farm and domestic animals from the holdings of the Veterinary History Collection of the Faculty of Veterinary Medicine/LMU. On the basis of the objects, the developments in the construction and functioning of the instruments, their inventors and manufacturing companies in the period from the 14th century until the beginning of the 21st century are illuminated.
For this purpose, the castration objects were individually inventoried and described. The signature of each object was formed by a combination of the collection origin, the place of storage in the form of "box number" and the inventory number. Objects were identified primarily with the use of manufacturers´ catalogs. Size was documented in the form of length, width, and height of the object in centimeters and weight in grams. A short description was added to show similarities and differences to other instruments. Furthermore, the material, the manufacturer as far as evident, the place of manufacture, age and inscriptions were determined. Finally, the current condition of the object was assessed and described. Lastly the instrumentes were photographed and together with all information entered into the database "Digicult". For the work, the manufacturers, the period of manufacture, the use of the instruments, their models of human or veterinary medicine, their advantages and disadvantages, and their inventors were researched. For this purpose, the selected instruments were classified according to their usage for the different animal species and sexes, and subsequently sorted according to their usage in time and historical occurrence. Besides the most important and most represented instruments, such as those used for the clipping method, the Burdizzo forceps, the emasculators as well as the caponization instruments, some special and rarely used objects, such as the combined castration instrument for male lambs, are explained.
In addition to the historical development of castration methods and instruments, the reasons for castration and how they have changed over time are discussed, as well as the connection of castration and animal breeding. Also, the question of how and why modifications and technical changes to the instruments arose are illuminated. Furthermore, instrument companies are described in this context. In addition, methods for dating the instruments are presented in this work. The influence of human medical instruments and methods, which was particularly evident in the emasculators and ecraseurs instrument groups, is also discussed. In addition to the developers of the instruments, who were not only veterinarians, but also came from the environment of animal husbandry or animal breeding, the competitive situation of castrators and veterinarians, which among other things explains the above-average variety of instrument models at the end of the 19th and in the beginning of the 20th century, is also discussed. The inventions and modifications of castration instruments were primarily developed for the veterinarian and only secondarily served animal welfare. Before the Animal Welfare Act of 1933, competition for customers to castrators was a constant driver of new development of castration instruments. The second reason for innovations in instrument development was animal welfare in the form of preventing postoperative bleeding from the spermatic cord or ovarian arteries as well as pain reduction. Some veterinarians established their own companies to manufacture and sell their instruments. In addition to several recent inventions, existing instruments were improved and modified, such as the emasculators and the Burdizzo forceps. Custom-made instruments were also produced primarily by the Aesculap company, presumably for the convenience of the surgeon as well as to repair deficiencies in some instruments
Perception design
Get PDFCurrent research and development of Virtual Reality (VR) focuses on improving the appearance of the virtual world and replicating the real world as well as possible. The advancements in technology and experiences try to replicate our reality in a virtual space in the finest detail, thereby creating a doppelgänger for reality.
VR is a new medium that needs to evolve beyond the mere replication of reality.
Previous research has shown that simplified virtual environments and avatars are effective in bringing a person to remote worlds or enhancing one’s self-perception in a way that is impossible in the real world.
This focus on the replication of reality is heavily focused on the field of haptic feedback, as shown by our literature review.
Therefore, there is a need for research in Human-Computer Interaction (HCI) for novel approaches to designing VR that go beyond reality.
In this thesis, I discuss the design constraints and considerations involved in working with VR as a new medium that allows creating experiences that go beyond reality.
I demonstrate how multimodal experiences transform the perception of the user through the use of simple elements such as haptics.
To that end, I divide the perception of the user in relation to oneself, other characters or people and the embodiment of multiple bodies in the form of out-of-body experiences.
Through iterative design, building systems, and conducting user studies, I show how changing one's step sound impacts gait; a computer-controlled character appears more human with a touch on one's shoulder; and changing the perspective lets the users embody in multiple bodies simultaneously.
Further, I demonstrate a framework and application of a drone-based feedback system that facilitates haptic encounters. I also contribute to the technical design of a system that provides inertial feedback in VR through air resistance.
The work in this thesis builds a base for inquiries into VR systems that offer sensory experiences beyond what is possible in real life. I offer a theoretical framework to classify haptic experiences in VR as well as numerous design solutions for building illusions that expand the scope of perception in virtual worlds.
Thus, I provide researchers and designers with the thinking tools and design solutions needed to build a new wave of VR research.Die derzeitige Forschung und Entwicklung im Bereich der virtuellen Realität (VR) konzentriert sich darauf, das Erscheinungsbild der virtuellen Welt zu verbessern und die reale Welt so gut wie möglich nachzubilden. Mit den Fortschritten in der Technologie und den Erfahrungen wird versucht, unsere Realität in einem virtuellen Raum bis ins kleinste Detail nachzubilden und so einen Doppelgänger der Realität zu schaffen.
VR ist ein neues Medium, das sich über die bloße Nachbildung der Realität hinaus weiterentwickeln muss.
Frühere Forschungen haben gezeigt, dass vereinfachte virtuelle Umgebungen und Avatare entscheidend dazu beitragen, eine Person in ferne Welten zu versetzen oder ihre Selbstwahrnehmung auf eine Weise zu verbessern, die in der realen Welt unmöglich ist.
Dieser Fokus auf die Nachbildung der Realität konzentriert sich stark auf den Bereich des haptischen Feedbacks, wie unsere Literaturübersicht zeigt.
Daher besteht in der Forschung im Bereich der Mensch-Computer-Interaktion (HCI) ein Bedarf an neuen Ansätzen für die Gestaltung von VR, die über die Realität hinausgehen.
In dieser Arbeit erörtere ich die gestalterischen Limitationen und Überlegungen, die bei der Arbeit mit VR als neuem Medium, das die Schaffung von Erfahrungen jenseits der Realität ermöglicht, eine Rolle spielen.
Ich zeige, wie multimodale Erfahrungen die Wahrnehmung des Benutzers durch den Einsatz einfacher Elemente wie Haptik verändern.
Zu diesem Zweck unterscheide ich die Wahrnehmung des Benutzers in Bezug auf sich selbst, andere Figuren oder Menschen und die Verkörperung mehrerer Körper in Form von außerkörperlichen Erfahrungen.
Durch iteratives Design, den Aufbau von Systemen und durchgeführten Nutzerstudien zeige ich, wie sich die Änderung des Schrittgeräuschs auf den Gang auswirkt, wie eine computergesteuerte Figur durch eine Berührung an der Schulter menschlicher erscheint und wie eine Änderung der Perspektive den Nutzer in mehrere Körper gleichzeitig schlüpfen lässt.
Darüber hinaus demonstriere ich einen Rahmen und die Anwendung eines dronenbasierten Feedbacksystems, das haptische Begegnungen erleichtert. Ich trage auch zum technischen Design eines Systems bei, das durch den Luftwiderstand ein Trägheitsfeedback in VR ermöglicht.
Die Arbeit in dieser Dissertation bildet eine Grundlage für die Erforschung von VR-Systemen, die sensorische Erfahrungen bieten, die über das hinausgehen, was im realen Leben möglich ist. Ich biete einen theoretischen Rahmen zur Klassifizierung haptischer Erfahrungen in der VR sowie zahlreiche Designlösungen für den Aufbau von Illusionen, die den Umfang der Wahrnehmung in virtuellen Welten erweitern.
Auf diese Weise gebe ich Forschern und Designern die Denkwerkzeuge und Designlösungen an die Hand, die sie benötigen, um eine neue Phase der VR-Forschung einzuleiten
Climate impact of a contrail cirrus outbreak and a novel prediction of relative humidity for weather forecast
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