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Quantitative Imaging of the Iron-Oxide Nanoparticle- Concentration for Magnetic Drug Targeting Employing Inverse Magnetomotive Ultrasound
Full text linkMagnetomotive Ultrasound is an imaging technique that is capable to detect tissue, which is perfused by magnetic nanoparticles. However, this modality is restricted to qualitative imaging only. Therefore, we present an extended Magnetomotive Ultrasound algorithm, which allows the quantitative determination of the spatial distribution of magnetic nanoparticle density in tissue. The algorithm is based on an iterative adjustment of simulated data to measurements. Experiments with tissue-mimicking phantoms reveal that the presented method leads to the spatial particle concentration in the correct order of magnitude
Entwicklung neuartiger Radarsignalverarbeitungsalgorithmik zur Bewegungsanalyse und Bildgebung frei schwebender Weltraumobjekte
No full textAutonome Andockmanöver spielen eine entscheidende Rolle sowohl in der Beseitigung von Weltraumtrümmern als auch der Wartung intakter Satelliten und stellen damit eine wesentliche Komponente zur Lösung der Weltraumschrottproblematik dar. Essentiell für eine sichere und zuverlässige Durchführung dieser Manöver sind präzise Informationen über die teilweise unkontrolliert taumelnden Bewegungen der Zielobjekte. In dieser Arbeit wird daher ein neuartiger Algorithmus entwickelt, der die Bewegungsparameter frei schwebender Weltraumobjekte durch Auswertung der Messdaten eines Multiple Input Multiple Output (MIMO)-Radarsystems ermittelt. Der Einsatz eines derartigen Radarsystems ermöglicht eine robuste Bewegungsanalyse in einer von Erschütterungen und schwierigen Lichtverhältnissen geprägten Messumgebung. Nach einer Extraktion der dominanten Streuzentren des Zielobjektes aus den Radardaten werden dafür deren 3D-Positionen lokalisiert und über einen längeren Zeitraum getrackt. Basierend auf den resultierenden Streuzentrumtrajektorien ermittelt ein Kalman-Filter schließlich die gesuchten Bewegungsparameter.
Mit der Erarbeitung einer quantitativen Darstellung des Bewegungsverhaltens frei schwebender Weltraumobjekte legt Kapitel 2 die Grundlagen für die Implementierung des Bewegungsanalysealgorithmus. Aufbauend auf der Definition der wichtigsten Bewegungsparameter und den aus der kräftefreien Weltraumumgebung abgeleiteten Parameterbeschränkungen stellt der Abschnitt die rotatorisch-translatorischen Bewegungsgleichungen rotationssymmetrischer und asymmetrischer Weltraumobjekte sowohl in integraler als auch in differentieller Form auf. Diese ermöglichen eine Realisierung der simulativen und messtechnischen Radardatenaufnahme und bilden darüber hinaus die Basis für das Design der Kalman-Filter-Systemfunktionen. Des Weiteren wird mit der Kombination aus dualen Quaternionen und generellen Rodriguezparametern im Rahmen eines Vergleichs verschiedener Ausrichtungsdarstellungsformen eine bezüglich des Speicherbedarfs optimale Posenrepräsentation ermittelt, welche zudem die Überparametrisierungs- und Singularitätsproblematik überwindet.
Die in Kapitel 3 entwickelte Simulationsumgebung stellt die zur Evaluation der Bewegungsanalyse benötigen Radardaten bereit. Sie ermöglicht eine Berechnung der Messdaten sowohl einfacher Ziele als auch realistischer Satellitenmodelle und komplexer Weltraumtrümmer. Darüber hinaus wird ein neuartiger Ansatz konzipiert und implementiert, der eine realistische Modellierung der Oberflächenreflektivität dieser Zielobjekte realisiert. Der ebenfalls in Kapitel 3 entworfene Messaufbau bildet die Basis für eine messtechnische Verifikation des Algorithmus. Er setzt sich aus einem MIMO-Radar sowie einer schrittmotorgesteuerten kardanischen Aufhängung zusammen, die die Taumelbewegung frei schwebender Weltraumobjekte unter Gravitationseinfluss realisiert. Um die Umgebungsbedingungen des Erdorbits möglichst realitätsnah abzubilden, befindet sich der gesamte Messaufbau in einer reflexionsarmen Messkammer. Der entwickelte Algorithmus setzt sich aus zwei Bestandteilen zusammen.
Die erste, in Kapitel 4 konzipierte Komponente umfasst die Extraktion der Streuzentren aus den Radardaten sowie deren Lokalisierung und Verfolgung. Der in diesem Abschnitt erarbeitete und optimierte Algorithmus beruht auf der Anwendung eines moderaten Zeropaddings, einer Interpolation der Radardaten bei gleichzeitiger Fensterung mit einer Gaußfunktion der Länge σ sowie dem Einsatz einer neu entwickelten, betragsbasierten Multichannel-CLEAN-Technik. Das ebenfalls entworfene Trackingverfahren zur Verfolgung der Streuzentren in den Range-Doppler-Diagrammen unter Berücksichtigung der jeweiligen Reflexionsintensitäten ermöglicht eine Separierung und Entfernung fehlerhaft lokalisierter Streuzentren, wie sie beispielsweise an den Artefakten unvollständiger Extraktionen auftreten können. Durch die Optimierung des auf holographischer Rekonstruktion basierenden Lokalisierungsverfahrens sowie durch einen neuartigen, im Rahmen dieser Dissertation erarbeiteten 3D-Trackingalgorithmus gelingt es, die Streuzentrumpositionen anhand der simulierten Radardaten mit einem mittleren quadratischen Fehler von 0,88 cm, beziehungsweise bei Auswertung der Messdaten von 2,13 cm zu ermitteln.
In Kapitel 5 wird schließlich ein Feature-basiertes Bewegungsanalyse (FBA) - Cubature-Kalman-Filter (CKF) entwickelt, das anhand der zuvor ermittelten Streuzentrumtrajektorien erstmals eine radarbasierte Bestimmung der Bewegungsparameter frei schwebender Weltraumobjekte ermöglicht. Die Konzipierung dieses Algorithmus umfasst die Definition des Filterzustandsvektors und dessen Initialisierung, das Design der Zustandsübergangs- und Messfunktion anhand der in Kapitel 2 dargestellten Bewegungsgleichungen sowie einen Entwurf der allgemeinen Filterstruktur. Bedingt durch den geringen und nur langfristig observierbaren Einfluss der Trägheitsmomente auf die Zielobjektbewegung stellt deren Bestimmung eine besondere Herausforderung dar, der durch den in diesem Kapitel neu entwickelten, auf mehreren Filterinstanzen basierenden Algorithmus begegnet wird. Aufgrund der komplexen Rotationsbewegung dieser Ziele, deren analytische Beschreibung insbesondere bei der Analyse rotationsasymmetrischer Objekte nur schwer möglich ist, ist dieser erarbeitete, Kalman-Filter-basierte Ansatz dem nur bei einfachen, symmetrischen Rotationen anwendbaren Verfahren der Kurvenanpassung überlegen. Eine Evaluation des Einflusses verschiedener Designparameter auf dessen Leistungsfähigkeit anhand simulierter und messtechnisch ermittelter Radardaten belegt anschließend die besondere Eignung des CKFs zum Einsatz in der radarbasierten Bewegungsanalyse sowie den geringen Einfluss eines additiven weißen Gaußschen Rauschens auf die FBA-CKF-Resultate. Zudem kann nachgewiesen werden, dass sich ein großes MIMO-Array aufgrund der höheren lateralen Auflösung grundsätzlich positiv auf die Genauigkeit der ermittelten Bewegungsparameter auswirkt und das aus vier Reflektoren bestehende Zielobjekt in der gegebenen Messumgebung einen optimalen Kompromiss zwischen einer möglichst großen Anzahl an analysierbaren Streuzentren und einer Maximierung der Streuzentrumabstände darstellt. Auch in realistischen Simulationsszenarien, die auf der Analyse eines Satellitenmodells beruhen, kann die Leistungsfähigkeit des erarbeiteten Algorithmus erfolgreich verifiziert werden. In allen untersuchten Bewegungsanalysen gewährleistet das entwickelte FBA-CKF eine zuverlässige und akkurate Bestimmung der Bewegungsparameter mit einer Konvergenzzeit, basierend auf Simulationsdaten, von ein bis zwei, bei Auswertung der Messdaten von zwei bis drei Rotationsperioden. Abschließend wird in Abschnitt 5.6 ein neuartiges Verfahren zur optimierten Rekonstruktion der Oberfläche des Ziels realisiert, das auf einer Überlagerung der 3D-Streuzentrumpositionen verschiedener Blickwinkel unter Auswertung der ermittelten Zielpose beruht.
Realisiert wurde damit ein alternativer Ansatz zu den bisher hauptsächlich auf Laser- und Kameradaten basierenden Bewegungsanalysealgorithmen. Aufgrund der inhärent mit Radarsystemen verbundenen mechanischen Robustheit und Unempfindlichkeit gegenüber externen Störungen wie direkter Sonneneinstrahlung verspricht er eine signifikante Verbesserung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Messsystems und kann so in Zukunft entscheidend zur Entwicklung einer autonomen Weltraumschrottbeseitigung und Satellitenwartung beitragen.Autonomous docking maneuvers play a decisive role in addressing the growing issue of space debris in Earth’s orbit as they enable efficient space debris removal and satellite maintenance. The planning of these maneuvers heavily relies on precise information about the motion parameters of the target objects. Thus, this work designs a novel algorithm for characterizing the motion of free-floating space objects by analyzing data from a multiple-input-multiple-output (MIMO) radar system. The deployment of such a radar system enables robust and reliable motion analysis in an environment characterized by strong vibrations and harsh lighting conditions. The algorithm first extracts, localizes, and tracks the dominant scatterers of the target, and subsequently employs a Kalman filter to determine the target’s motion parameters. Chapter 2 lays the foundation for the realization of this algorithm by developing a quantitative representation of the target’s motion characteristics. This includes a definition of the most important motion parameters and their limitations within the context of the given space scenario and a formulation of the free-floating target’s motion equations in both integral and differential form. These equations play a decisive role in the implementation of the simulation environment, the recording of measurement data, and the design of the Kalman filter. Choosing a combination of dual quaternions and generalized Rodriguez parameters, a memory-optimized pose representation is obtained, which avoids the issues of parameter overdetermination and attitude singularities. The simulation environment developed in chapter 3 provides computationally generated radar data that is required to evaluate the designed motion analysis algorithm. It can simulate both the measurement setup and various realistic space scenarios employing a newly created technique, which accurately models the surface reflectivity of satellites and space debris. Furthermore, a measurement setup is developed that is employed to metrologically validate the designed algorithm. It comprises a MIMO radar and a stepper engine-controlled gimbal, realizing the free-floating motion of space debris in a gravitationally affected environment. To replicate the low-reflective space conditions, the measurement is conducted within an anechoic chamber. Chapter 4 conceives, optimizes, and assesses the first part of the motion analysis algorithm, which involves extracting, localizing, and tracking the dominant scatterers of the target within the radar data. It incorporates interpolation, moderate zeropadding, windowing with a Gaussian window of length σ, and the application of a novel modification of the multichannel (MC)-CLEAN technique, based on the absolutes of the complex radar images. A newly developed algorithm tracking the scatterers within the range-Doppler-diagrams enables the identification of erroneous scatterer extractions, which may result from MC-CLEAN extraction artifacts. By conducting an optimization of the scatterer localization process and developing a novel 3D-tracking algorithm, the scatterers can be located with a root-mean-square error of 0.88 cm in a simulative evaluation and 2.13 cm in a measurement-based localization. Finally, chapter 5 realizes a feature-based motion-analysis (FBA) - Cubature Kalman filter (CKF), which for the first time provides a radar-based motion parameter estimation of free-floating space targets by evaluating the previously determined scatterer trajectories. For this purpose, this section defines the structure and initialization process of the Kalman filter’s system state, formulates the state transition and measurement functions of the CKF based on the motion equations of chapter 2 and designs the overall filter structure. As the estimation of the target’s moment of inertia tensor poses a challenging issue due to its minimal impact on the motion, a novel approach using multiple filter instances is subsequently proposed. Based on the evaluation of simulation and measurement data, both the CKF’s particular suitability to analyze the motion of tumbling space debris and the minimal impact of an additive white Gaussian noise on the performance of the designed algorithm is subsequently demonstrated. Furthermore, it is shown that a target object comprising four corner reflectors represents an optimal compromise between a high number of analyzable features and sufficient separability of the scatterers in the range-Doppler-diagrams. Enlarging the employed MIMO array finally enhances the localization precision and motion parameter estimation due to the increased lateral resolution. In addition
to evaluating the measurement setup, the motion analysis is also successfully
conducted in a realistic space scenario based on a simulated
satellite model. In summary, it can be concluded
that the developed FBA-CKF algorithm estimates the target’s
motion parameters with high accuracy and a short convergence time in
all considered cases. Finally, section 5.6 designs an enhanced method
for reconstructing the target’s surface by superimposing scatterers from
various measurement times and observation angles. For this, these scatterers
are transformed into the target’s coordinate system evaluating its
estimated pose.
An alternative approach to the motion analysis algorithms previously
often based on laser and camera data has been developed, implemented
and verified. Due to the inherent mechanical robustness of radar
systems and their insensitivity to external interference such as harsh
lighting conditions, this approach promises a significant improvement in
the reliability and lifespan of the measurement system. Consequently, it
can play a decisive role in the future development of autonomous space
debris removal and satellite maintenance
Vaccine Hesitancy in Patients with Autoimmune Diseases: Data from the Coronavirus Disease-2019 Vaccination in Autoimmune Diseases Study
Full text linkHeavier alkaline earth and heterobimetallic s-block “ate” complexes of a di(amido)siloxane ligand: solid-state structure and dynamic solution-phase behaviour†
Full text linkThe diverse solid-state structures and solution-phase dynamics of both neutral and heterometallic s-block “ate” complexes of the heavier alkaline earth metals (Ae; Ca–Ba) supported by a chelating and flexible di(amido)siloxane ligand ([NON-DippL]2− = [O(SiMe2NDipp)2]2−) are described, enabling comparison with those of closely related di(amido) ligands based on either flexible aliphatic or rigid xanthene-based backbones. Three dimeric alkaline earth complexes [(NON-DippL)Ae]2 (Ae = Ca (2), Sr (3) and Ba (4)) which feature a κ3-N,O,N′-κ1-N′-tridentate coordination mode were prepared from protonolysis reactions between NON-DippLH2 with (Ae = Ca, Sr and Ba); N′′ = [N(SiMe3)2]−. In tetrahydrofuran, these complexes were readily converted into the monomeric adducts [(NON-DippL)Ae(thf)n] (n = 2, Ae = Ca (5); n = 3, Ae = Sr (6) and Ba (7)). Heterometallic Ae/K amide “ate” complexes were afforded through two routes: reaction of previously reported [(NON-DippL)Mg]2 (1) with two equivalents of KN′′ at elevated temperatures resulted in [(NNO-DippL)Mg(μ-N′′)K]n (8; NNO-DippL = [OSiMe2NDippSiMe2NDipp]2−), whereas the equimolar reaction of NON-DippLH2 with led to [(NON-DippL)Ae(μ-N′′)K]n (Ae = Ca (9), Sr (10) and Ba (11)). Complexes 8–11 exist as one-dimensional coordination polymers propagated by K+–aryl π-facial interactions in the solid-state. The mixed amide/siloxide “NNO” ligand in 8 results from a 1,3-silyl retro-Brook rearrangement of the original di(amido)siloxane ligand, while the larger Ae2+ congeners readily accommodate the coordination of KN′′ with the di(amido)siloxane ligand retaining a κ3-N,O,N′-tridentate motif in 9–11. Finally, the solution-phase behaviour of 8–11 in both toluene and thf were investigated indicating the reversible dissociation of KN′′ from 9–11 and the thermodynamic parameters of this process were elucidated.Heavy alkaline earth and heterobimetallic s-block “ate” complexes.Royal Society 10.13039/501100000288MacDiarmid Institute for Advanced Materials and Nanotechnology 10.13039/501100013266SCG Chemicals 10.13039/501100007165Engineering and Physical Sciences Research Council 10.13039/501100000266Deutsche Forschungsgemeinschaft 10.13039/501100001659Oxford University Press 10.13039/50110000772
Lipidic folding pathway of α-Synuclein via a toxic oligomer
Full text linkAggregation intermediates play a pivotal role in the assembly of amyloid fibrils, which are central to the pathogenesis of neurodegenerative diseases. The structures of filamentous intermediates and mature fibrils are now efficiently determined by single-particle cryo-electron microscopy. By contrast, smaller pre-fibrillar α-Synuclein (αS) oligomers, crucial for initiating amyloidogenesis, remain largely uncharacterized. We report an atomic-resolution structural characterization of a toxic pre-fibrillar aggregation intermediate (I1) on pathway to the formation of lipidic fibrils, which incorporate lipid molecules on protofilament surfaces during fibril growth on membranes. Super-resolution microscopy reveals a tetrameric state, providing insights into the early oligomeric assembly. Time resolved nuclear magnetic resonance (NMR) measurements uncover a structural reorganization essential for the transition of I1 to mature lipidic L2 fibrils. The reorganization involves the transformation of anti-parallel β-strands during the pre-fibrillar I1 state into a β-arc characteristic of amyloid fibrils. This structural reconfiguration occurs in a conserved structural kernel shared by a vast number of αS-fibril polymorphs including extracted fibrils from Parkinson’s and Lewy Body Dementia patients. Consistent with reports of anti-parallel β-strands being a defining feature of toxic αS pre-fibrillar intermediates, I1 impacts viability of neuroblasts and disrupts cell membranes, resulting in an increased calcium influx. Our results integrate the occurrence of anti-parallel β-strands as salient features of toxic oligomers with their significant role in the amyloid fibril assembly pathway. These structural insights have implications for the development of therapies and biomarkers.An atomistic structure of a toxic pre-fibrillar α-Synuclein intermediate is presented, highlighting structural changes that drive amyloid fibril formation.Deutsche Forschungsgemeinschaft (German Research Foundation)https://doi.org/10.13039/501100001659Max-Planck-Gesellschaft (Max Planck Society)https://doi.org/10.13039/50110000418
Bioinspirierte Diamantlaminate: Herstellung und Eigenschaften
No full textDiamant in Form von dichten, haftfesten Schichten bietet eine hervorragende Möglichkeit
Bauteile vor mechanischem Verschleiß zu schützen. Hauptsächlich die Sprödigkeit solcher
Diamantschichten und das daraus resultierende, katastrophale Versagen verhindern aus
technischer Sicht einen weitverbreiteten Einsatz in der Praxis. Die vorliegende Arbeit hat
deshalb die Entwicklung gleichzeitig hochfester und schadenstoleranter Diamantlaminate
zum Ziel. Dies soll durch das Einbringen weicher metallischer Zwischenschichten in mittels
chemischer Gasphasenabscheidung hergestellten Diamant erreicht werden.
Zunächst gilt es, die generelle Machbarkeit des Vorhabens unter Beweis zu stellen. Dazu
wird ein Laminat durch Verlöten freistehender Diamantfolien mithilfe einer Silber-Titan-
Legierung hergestellt und im Dreipunktbiegetest untersucht. Verglichen mit reinem Diamantmaterial
zeigt es eine mehr als doppelt so hohe Brucharbeit bei ca. 75% der Festigkeit,
wodurch das Proof of Principle erbracht ist.
Die Interpretation der Messdaten ist auf ein theoretisches Modell gestützt, das von Yang
Xuan am Partnerinstitut der Technischen Universität Darmstadt erarbeitet wurde. Es erlaubt
Vorhersagen über das Bruchverhalten in biegebeanspruchten Mehrschichtsystemen
und lässt damit die Zuordnung des Versagens einzelner oder mehrerer Diamantlagen zu im
Experiment detektierten Lastabfällen zu. Frühe Delaminationen können so als Ursache für
Schwankungen im Laminatverhalten identifiziert werden, was in-situ-Tests bestätigen.
Zur Herstellung von Laminaten mit geringeren Lagendicken wird ein rein beschichtungstechnischer,
Lage-um-Lage-Aufbau durch aufeinanderfolgende Diamant- und Metallabscheidungen
entwickelt. Die zur Metallisierung verwendeten PVD-Verfahren ergeben unterschiedliche
Schichtqualitäten und Haftfestigkeiten, was das mechanische Verhalten der Laminate
beeinflusst. Eine Laserstrukturierung der Diamantschichten direkt nach deren Abscheidung
ermöglicht es, übereinanderliegende Lagen aus aneinandergereihten Diamantplättchen zu
realisieren und so den strukturellen Aufbau von Perlmutt zu imitieren.
Insgesamt gelingt es, Materialien auf Basis von CVD-Diamant herzustellen, die eine Kombination
aus hohen Festigkeiten und hohen Bruchzähheiten aufweisen. Die erreichten Festigkeitswerte
übertreffen die für andere keramische Laminate berichteten Literaturwerte um
ein Vielfaches. Das aus Diamantfolien hergestellte Laminat stellt im angestellten Vergleich
das zugleich festeste und zähste keramische Laminat dar. Beschichtungsbasierte Laminate
zeigen nicht das gewünschte stufenweise Versagen, weswegen deren Zähheiten unter den
Erwartungen liegen.Diamond as a dense, adherent coating offers an excellent opportunity to protect components
from mechanical wear. Mainly the brittleness of such diamond coatings and the resulting
catastrophic failure prevent from a technical point of view a widespread use in practice.
Therefore, the present work aims at the development of both high strength and damage
tolerant diamond laminates. This is to be achieved by introducing soft metallic interlayers
into diamond produced by chemical vapor deposition.
The first task is to prove the general feasibility of the project. To do so, a laminate is
produced by soldering free-standing diamond foils with the aid of a silver-titanium alloy and
examined in a three-point bending test. Compared with pure diamond material, it shows
more than twice the work of fracture at about 75% of the strength, thus providing proof of
principle.
The interpretation of the measured data is supported by a theoretical model developed
by Yang Xuan at the partner institute of the Technical University of Darmstadt. It allows
predictions about the fracture behavior in multilayer systems subjected to bending stress
and thus permits the assignment of the failure of individual or several diamond layers to
specific load drops detected in the experiment. Early delaminations can be identified as the
cause of variations in laminate behavior, which is confirmed by in-situ tests.
To produce laminates with thinner layers, a purely coating-based, layer-by-layer buildup
by successive diamond and metal depositions is developed. The PVD processes used
for metallization result in different layer qualities and adhesion strengths, which affects
the mechanical behavior of the laminates. Laser structuring of the diamond layers directly
after their deposition allows superimposed layers of diamond platelets to be realized, thus
imitating the structural composition of mother-of-pearl.
It is possible to produce materials based on CVD diamond that have a combination of high
strength and high fracture toughness. The strength values achieved exceed those reported in
literature for other ceramic laminates many times over. The diamond foil laminate is both
the strongest and the toughest ceramic laminate in the comparison conducted. Coatingbased
laminates do not show the desired stepwise failure, therefore their toughness is below
expectations
Establishment of Real-Time Multispectral Imaging for the Detection of Bladder Cancer Using a Preclinical in Vivo Model
No full textBACKGROUND: Emerging imaging technologies such as real-time multispectral imaging (rMSI) hold great potential for simultaneous visualization of multiple target structures using fluorophores on various tumours including bladder cancer (BC). These technologies, however, require a multi-step preclinical evaluation process, including mouse models. OBJECTIVE: To demonstrate the suitability of the new rMSI technology for the detection of premalignant lesions and malignant BC in a preclinical mouse model using contrast agents. METHODS: Tumours were induced by N-butyl-N-(4-hydroxybutyl)-nitrosamine (BBN), which is known to induce BC in rodent models. In total, 30 mice (C57BL/6) were fed with 0.1% BBN ad libitum in drinking water for up to 5 months. Bladders were excised at 3 ( n = 6) and 5 months ( n = 24) of treatment and incubated ex vivo with Hexaminolevulinat (HAL, Hexvix®), CD47-FITC, CD90.2-FITC or a combination of CD90.2-FITC/CD47-FITC and HAL. The bladders were analyzed by an endoscopic rMSI prototype system equipped with a spectral filter (Chroma), a 4 mm endoscope (Karl Storz) with 30° optic, a LED light source and a PC with a microcontroller board. RESULTS: 5-month treatment of mice with 0.1% BBN led to the formation of squamous carcinoma (46%, n = 11) while urothelial carcinoma was observed only in one mouse (4%, n = 1). Carcinoma in situ (CIS) was detectable in twelve out of twenty-four mice (50%, n = 12) treated for 5 month and in three out of six mice (50%, n = 3) treated for 3 months.The metabolite of HAL, protoporphyrin IX (PpIX), could be reliably and specifically detected in all of mouse bladder tumours and CIS. However, detection of the CD90.2 surface marker was less reliable, potentially due to species- or tumour-subtype specificity. CONCLUSIONS: This model offers the potential for preclinical imaging studies with combined fluorescence targets, e.g. HAL, in combination with BC-specific antibodies
Discordance, accuracy and reproducibility study of pathologists’ diagnosis of melanoma and melanocytic tumors
No full textAccurate melanoma diagnosis is crucial for patient outcomes and reliability of AI diagnostic tools. We assess interrater variability among eight expert pathologists reviewing histopathological images and clinical metadata of 792 melanoma-suspicious lesions prospectively collected at eight German hospitals. Moreover, we provide access to the largest panel-validated dataset featuring dermoscopic and histopathological images with metadata. Complete agreement is achieved in 53.5% of cases (424/792), and a majority vote ( ≥ five pathologists) in 90.9% (720/792). Considerable discordance is observed for non-invasive melanomas (complete agreement in only 10/73 cases). The expert panel disagrees with the local pathologists’ and dermatologists’ diagnoses in 14.9% and 33.5% of cases, respectively. This variability highlights the diagnostic challenges of early-stage melanomas and the need to reconsider how ground truth is established in routine care and AI research. Including at least two pathologists or virtual panels may contribute to more consistent diagnostic results.The accuracy of melanoma diagnosis can vary considerably among clinicians, impacting both patient outcomes and the performance of related AI tools. Here, the authors systematically assess interrater variability among expert pathologists reviewing histopathological images and clinical metadata of melanoma-suspicious lesions collected at eight German hospitals.Bundesministerium für Gesundheit (Federal Ministry of Health, Germany)https://doi.org/10.13039/50110000310
Investigation of the Discrepancy Between Optically and Gravimetrically Calculated Fiber Volume Fraction in Flax-Fiber-Reinforced Polymer
No full textThe fiber volume fraction significantly influences the mechanical properties of fiber-reinforced composites. However, accurate measurements can be particularly challenging in natural-fiber-reinforced polymers. This study compared indirect methods using gravimetric and volumetric measurements with a U-Net-based direct method using micro-CT images for flax-fiber-reinforced polymers made via compression molding at 2.33–13.5 bar. A notable discrepancy was observed between the direct and indirect methods, with the latter yielding a fiber volume fraction approximately 25% lower than what could be determined optically. This difference arose from the matrix being absorbed by the fibers, resulting in a mixed region between dry fiber and pure matrix, further explained using a four-phase model. Our findings indicate that the volume fraction depended on the applied pressure. Specifically, we established a linear relationship between the fiber volume fraction and the pressure up to 9.4 bar, beyond which the fiber volume fraction plateaued. Furthermore, we examined the impact of void distribution in relation to pressure. At lower pressures, voids were distributed irregularly throughout the composite, whereas at higher pressures, the overall number of voids decreased, and they tended to concentrate primarily in the center.This work was supported by the Carl Zeiss Foundation through the project “Intelligent Composite Materials”.Carl Zeiss Foundatio