von reproduzierbarer Forschung bis zur künstlichen Intelligenz

Die vorgestellten Arbeiten nutzen alle Möglichkeiten der fortgeschrittenen Datenverarbeitung und des “reproducible research” Ansatzes wie in der Einleitung der Arbeit beschrieben. Die erste Arbeit (siehe Publikation 1), eine tierexperimentelle Arbeit aus der biomedizinischen Grundlagenwissenschaft, nutzt hierarchische Modellierung und einen formalisierten Analyseansatz. Die folgenden drei Arbeiten kommen aus dem Bereich der klinischen Forschung; hier wurde eine umfassende Programmbibliothek entwickelt, mit deren Hilfe agile und dennoch wissenschaftlich höchsten Ansprüchen genügende Analysen retro- und auch prospektiver Kohorten semi-automatisch ermöglicht werden. Alle Tabellen, Grafiken und analytischen Ergebnisse aus den Publikationen stammen direkt aus der Verwendung der entwickelten Programmbibliothek. In Publikation 5 wird ein Ansatz der Echtzeit-Qualitätskontrolle für chirurgische Eingriffe vorgestellt. Ein Aufbau eines solchen Systems ermöglicht die Nutzung von Big Data Methoden und die Verwendung der von uns publizierten Open Source Programmbibliothek rcusum (siehe Publikation 5). Die letzte Arbeit beschreibt die Entwicklung und Validierung einer Big Data und KI Plattform zur Echtzeit Prädiktion von chirurgischen Komplikationen in der postoperativen Phase auf der Intensivstation (Publikation 6). Zusammenfassend erlaubt die Nutzung der in dieser kumulativen Arbeit genutzten Methoden der Datenverarbeitung und -analytik sowohl die Erstellung robuster und schneller Forschungsarbeiten als auch die Entwicklung innovativer Risikostratifizierungs-Werkzeuge. Beides kommt konkret mittel- und unmittelbar den Patienten und dem medizinischen Fortschritt im Allgemeinen zugute

Bibliographie der Veröffentlichungen von Angehörigen der Technischen Hochschule Ilmenau: aus d. Jahr 1989

Übersicht: Bibliographie der Veröffentlichungen von Angehörigen der Technischen Hochschule Ilmena

Effect of weight loss on the macronutrient specific postprandial hormone response (RepDiet)

Wie steuert der menschliche Körper die Nahrungsaufnahme und damit das Körpergewicht? Dies ist eine zentrale Frage im Forschungsgebiet der Adipositas und Gewichtsreduktion. Neben neuroendokrinen Mechanismen, unabhängig von einer akuten Nahrungszufuhr, haben Hormone, die während und nach dem Essen freigesetzt werden und von denen wir wissen, dass sie Sättigung und Nahrungszufuhr beeinflussen, natürlich ebenfalls einen wesentlichen Anteil. Diese Arbeit geht insbesondere dem genaueren Verständnis der nahrungsabhängigen Regulation verschiedener Hormone, die in Sättigung und Appetitsverhalten involviert sind, nach. Die Frage nach der „richtigen“ Diät bzw. Ernährung treibt Populär- wie Naturwissenschaften seit langem umher, denn die Daten zeigen tatsächlich, dass diese Hormone unterschiedlich auf verschiedene Diäten reagieren können. Gleichzeitig beeinflusst aber auch Gewichtsverlust diese Hormone. Momentan fehlt jedoch ein spezifisches und tiefgreifendes Verständnis dieser Interaktionen. Inwiefern diese Hormone unterschiedlich auf verschiedene Diäten reagieren und welche Auswirkungen eine Gewichtsreduktion darauf hat, waren daher die zentralen Fragen unserer Studie. Wir untersuchten 32 Proband*innen mit Übergewicht und Adipositas hinsichtlich ihrer Hormonantwort (Insulin, Ghrelin, GIP und GLP-1) nach dem Verzehr von drei unter-schiedlichen Testmahlzeiten. Diese drei Mahlzeiten betonten dabei jeweils einen Mak-ronutrienten (Kohlenhydrate (CHO), Protein (PRO), Fett (FAT)). Dann durchliefen alle Proband*innen eine Gewichtsreduktionsintervention und anschließend die gleichen Untersuchungen, um den additiven Einfluss des Gewichtsverlusts auf diese Regulation zu untersuchen. Dabei sahen wir, dass Insulin, GIP und GLP-1 auf die unterschiedlichen Zusammensetzungen auch unterschiedlich reagierten. Ghrelin zeigte keine Unterschiede in der Reaktion auf die verschiedenen Makronutrienten. Nach der Gewichtsabnahme veränderten sich die Werte (in Abgrenzung vom Muster) von Insulin, Ghrelin und GLP-1, nicht jedoch die Werte von GIP. Insulin, GIP und GLP-1 reagierten differenziell auf die Testmahlzeiten (Muster) und dies veränderte sich durch den Gewichtsverlust nur wenig. Dabei fiel auf, dass GLP-1 eine besonders starke Reaktion auf PRO sowohl vor als auch nach der Gewichtsreduktion zeigt. Dieses Ergebnis ist insofern interessant, dass GLP-1 als akutes Sättigungshormon und Signalgeber in der Nahrungsaufnahme bekannt ist. Insbesondere in den letzten Jahren hat es sich als attraktives und effektives Ziel in der pharmakologischen Therapie der Adipositas herausgestellt. Dies könnte ein Erklärungsansatz für die bereits beschriebene vorteilhafte Rolle von proteinbetonter Nahrung im Rahmen von Gewichtsreduktionsprogrammen sein. Zudem kann unser Ergebnis dazu beitragen, die diätetische Therapie bei Adipositas, möglicherweise auch im Rahmen einer individualisierten Medizin, zu verbessern.How does the human body regulate energy intake and subsequently body weight? That is one of the main questions in the field of obesity and weight reduction research. There are neuroendocrine mechanisms working independently of momentary food intake and there are hormones being released during and after a meal that have part in it because they can regulate satiety and food intake. This piece of work aims to investigate how diet regulates different hormones that are involved in satiety and appetite. The quest for the “right” diet has been an ongoing one for both popular and natural sciences. The data actually show that hormones react differently to different diets. To make matters more complicated, weight loss also influences these hormones, though. Currently, we lack a specific and comprehensive understanding of these interactions. This is how we came to the central questions of this study: How do hormones react to different diets and how does weight loss affect those differences? We investigated 32 study participants with overweight or obesity regarding their hormonal response (insulin, ghrelin, GIP, and GLP-1) after eating mixed meals. The mixed meals were different in their composition and emphasized a single macronutrient (carbohydrates (CHO), protein (PRO), or fat (FAT)) each. The participants then underwent a weight re-duction intervention after which we performed the same tests again in order to determine the added influence of weight loss on hormonal response. Our data showed that insulin, GIP, and GLP-1 reacted differently to the different meal compositions. Ghrelin did not exhibit a differential reaction to the macronutrients. After weight loss, insulin, ghrelin, and GLP-1 levels (as opposed to patterns) changed but not GIP. Insulin, GIP, and GLP-1 reacted differentially to the test meals (patterns) and changed only slightly after weight loss. We noticed that GLP-1 showed an especially pro-nounced reaction to PRO, both before and after weight loss. This finding is interesting because GLP-1 is known as an acute satiety hormone and sig-nal in food intake. In the past couple of years, it has proven itself both an attractive and effective target in the pharmacological therapy of obesity. This might be an explanation for the documented, favorable role of protein-heavy diets in weight loss programs. Our finding might contribute to improve the dietetic therapy of obesity, possibly in an individ-ualized manner

Deutsch für Computer- und Maschinenbauingenieure

Навчально-методичний посібник складається з двох частин: перша частина – "Все про машинобудування", друга частина – "У світі комп’ютера". Посібник містить систему оригінальних технічних текстів з лексикою та різні граматично-лексичні вправи. Також у посібнику пропонуються додаткові тексти для читання та подальшої дискусії. Призначено для просунутого рівня студентів, магістрів, аспірантів, які вивчають курси машинобудування та комп’ютерних технологій, а також для всіх, хто працює над мовою самостійно.Das Lehrwerk besteht aus 2 Teilen: Teil I - „Alles um den Maschinenbau“; Teil II - „In der Welt des Computers“. Jeder Teil beeinhaltet authentische Texte mit dem Vokabular, vielfältige Aufgaben für Lexik und Grammatik, Texte für die Selbstkontrolle und Diskussion. Geeignet für Studierende mit fortgeschrittenen Deutschkenntnissen, deren Fächer Maschinenbau und Computerwissenschaften sind, sowie für alle, die selbstständig die Sprache beherrschen

Natürliche Kognition technologisch begreifen

Die Technologisierung der Wissenschaften verändert die Welt, bzw. die Sichtweisen auf uns und die Welt. Dies zeigt sich insbesondere an der Erforschung der artifiziellen Kognition, was im Folgenden in Bezug auf ein spezifisches industrienahes Forschungs- und Entwicklungsprojekt aufgezeigt wird. Aufgrund der zu erwarteten Implikationen aus der wirklichkeitsverändernden Macht einer Technologisierung im Allgemeinen und der Entwicklung künstlicher Kognitionen im Speziellen gilt es, den Forschungsgegenstand der „natürlichen und artifiziellen Kognition“ zu begreifen oder zumindest begreiflich zu machen

Elektronenstrahl-Diagnostik zur Bestimmung vom transversalen Profil intensiver Ionenstrahlen

Zur Bestimmung des transversalen Profils eines intensiven Ionenstrahls wurde im Rahmen dieser Arbeit eine nichtinvasive Diagnostikmethode entwickelt und sowohl theoretisch als auch experimentell untersucht. Diese Methode basiert auf der Ablenkung der Elektronen im elektromagnetischen Feld eines Ionenstrahls. Dazu wird ein Elektronenstrahl eingesetzt, dessen transversales Profil für solche Messungen angepasst wurde. Dies unterscheidet diese Methode von ähnlichen Messverfahren bei denen ein dünner Strahl zur Abtastung des elektromagnetischen Feldes eingesetzt wird \citep{roy05, blockland10}. Die in der vorliegenden Arbeit dargestellte Diagnostikmethode soll in Zukunft \glqq Electron--Beam--Imaging\grqq \ (EBI) genannt werden. Als Erstes wurde der Einfluss des elektromagnetischen Feldes des Ionenstrahls auf die Elektronen theoretisch analysiert. Es wurde festgestellt, dass das magnetische Feld eine Verschiebung der Elektronen praktisch nur entlang der Ionenstrahlachse verursacht, während das elektrische Feld eine Verschiebung nur transversal zum Ionenstrahl zur Folge hat. Außerdem ist im nichtrelativistischen Fall der Betrag der magnetischen Kraft wesentlich kleiner als der der elektrischen Kraft und die Elektronen erfahren unter dem Einfluss des magnetischen Feldes lediglich eine Verschiebung nur in der Nähe der Ionenstrahlachse und bewegen sich danach parallel zur ursprünglichen Bahn. Unter dem Einfluss des elektrischen Feldes bewegen sich die Elektronen von der Ionenstrahlachse weg mit einem gewissen Winkel zur ursprünglichen Bahn. Dieser Ablenkungswinkel hängt praktisch nur vom elektrischen Feld des Ionenstrahls ab. Daher wurde zur Entwicklung des theoretischen Modells das magnetische Feld in erster Linie nicht berücksichtigt. Das theoretische Modell liefert hierbei einen Zusammenhang zwischen dem Ablenkungswinkel der Elektronen und der Ladungsverteilung im Querschnitt des Ionenstrahls. Dieses Modell kann aber nur für kleine Ablenkungswinkel angewendet werden. In diesem Fall gibt es eine Beziehung zwischen der Linienladungsdichte des Ionenstrahls und der ursprünglichen kinetischen Energie der Elektronen. Zum Anwendungsbereich der EBI--Diagnostikmethode und zur Überprüfung des theoretischen Modells wurden numerische Untersuchungen durchgeführt. Dafür wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Code in der Programmiersprache Python entworfen. Es wurden unterschiedliche Ladungsverteilungen berücksichtigt und die Resultate der Simulationen mit dem theoretischen Modell verglichen. Die numerischen Untersuchungen haben für kleinen Ablenkungswinkeln bis einschließlich $20\,$mrad eine sehr gute Übereinstimmung mit dem theoretischen Modell gezeigt, was den Anwendungsbereich des theoretischen Modells festlegt. Ferner wurde durch die Simulationen auch der Einfluss des magnetischen Feldes des Ionenstrahls auf die Elektronen untersucht. Es hat sich gezeigt, dass bei sehr hohen Ionenströmen --- ab ungefähr $1\,$A --- die Elektronen eine nicht vernachlässigbare Verschiebung entlang der Ionenstrahlachse erfahren, was bei Experimenten mit intensiven Ionenstrahlen zu berücksichtigen ist. Unabhängig von ihrem Offset erfahren die Elektronen unter dem Einfluss des magnetischen Feldes in etwa die gleiche Verschiebung. An einem Offset von $10\,$mm beträgt die Abweichung verglichen mit der Verschiebung auf der Ionenstrahlachse nur weniger als $3\,$\%. Für die experimentellen Untersuchungen der EBI--Diagnostikmethode wurde zuerst ein Offline--Experiment entwickelt. Dabei wurde mithilfe elektrostatisch geladener Drähte das Feld des Ionenstrahls simuliert. Im Falle eines einzigen Drahtes stimmen die experimentellen Ergebnisse mit dem theoretischen Modell für kleine Ablenkungswinkel bis einschließlich $20\,$mrad sehr gut überein. Dies bestätigt die Resultate der numerischen Untersuchungen. Um den Innenbereich des Ionenstrahls zu simulieren, wurde mehrere parallele Drähte in einer Ebene gespannt, die senkrecht zum Elektronenstrahl stand. Die Elektronen konnten sich durch die Zwischenräume bewegen. Die Resultate dieses Experiments haben quantitativ die Vorhersage des theoretischen Modells bestätigt, dass die Ableitung des Ablenkungswinkels nach dem Offset proportional zur Ladungsverteilung im Querschnitt des Ionenstrahls ist. Quantitativ sind allerdings Abweichungen vom theoretischen Modell zu beobachten, die sich durch die ungenaue Modellierung der Ladungsverteilung im Ionenstrahl durch die Drähte erklären lässt. Der erste Einsatz der EBI--Diagnostikmethode erfolgte in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Professor Ulrich Ratzinger am FRANZ--Beschleuniger der Goethe Universität Frankfurt am Main mit niederenergetischen Dauerstrich--Ionenstrahlen --- $^4$He$^+$ bei $13{,}5\,$keV und einem Strom von ungefähr $1\,$mA. Mithilfe dieser Diagnostikmethode wurde die transversale Ladungsverteilung des Ionenstrahls bestimmt. Der maximale Ablenkungswinkel der Elektronen betrug etwa $1/3$ des theoretisch vorhergesagten. Durch den Einsatz des Elektronenfilters, welcher sich in der Ionenstrahlführung vor der Diagnostikkammer befindet, wurde ein Anstieg des Ablenkungswinkels festgestellt. Dies lässt vermuten, dass der Zusammenstoß der Ionen mit Atomen oder Molekülen im Restgas so viele Elektronen freisetzt, dass ihr Einfluss auf das elektrostatische Feld des Ionenstrahls nicht zu vernachlässigen ist. Diese Tatsache ist in der Zukunft noch genauer zu untersuchen

Integration eines Antidoping-Informationsmoduls in VETIDATA und Bewertung der Antidoping-Bestimmungen am Beispiel von Alkaloiden

Einleitung: Im Pferdesport kann es heutzutage durch die starke Verbesserung der Sensitivität der eingesetzten Nachweismethoden bereits durch die Aufnahme von mit dopingrelevanten Stoffen kontaminiertem Futter zu positiven Anti-Doping-Proben kommen. Dies trifft insbesondere für Alkaloide zu. Wird nach dem tiermedizinisch begründeten Einsatz von Arzneimitteln bei Sportpferden keine ausreichende Frist beachtet, können auch hierdurch Fälle unabsichtlichen Dopings auftreten. Ziele der Untersuchung: Erstes Ziel dieser Arbeit war es, die zur Verhinderung unabsichtlichen Dopings nach Arzneimittelanwendung durch den Tierarzt benötigten Informationen in den webbasierten Veterinärmedizinischen Informationsdienst für Arzneimittelanwendung, Toxikologie und Arzneimittelrecht (VETIDATA) zu integrieren. Dafür sollten insbesondere die Regel der Deutschen Reiterlichen Vereinigung e.V. (FN) und des Weltpferdesportverbandes Fédération Équestre Internationale (FEI) berücksichtigt werden. Die International Federation of Horseracing Authorities (IFHA) hat im Jahr 2014 Rückstandshöchstmengen für die Kontrolle bestimmter dopingrelevanter Futtermittel-kontaminanten festgelegt. Die wissenschaftliche Untersuchung und Validierung der International Residue Limits (IRL) der Alkaloide Atropin, Scopolamin, Morphin, Koffein und Theophyllin war das zweite Ziel dieser Untersuchung. Material und Methoden: Zunächst wurde in VETIDATA ein Anti-Doping-Informationsmodul integriert. Zur Speicherung der für die Informationsanzeige benötigen Daten wurden Datenbanktabellen entwickelt und mit dem VETIDATA-System verknüpft. Zur Anzeige der Information wurde anschließend ein Prototyp der Darstellungslogik mit der Programmiersprache PHP erstellt. Dieser diente als Grundlage für die Aufnahme des Anti-Doping-Informationsmoduls in die Webseite von VETIDATA. Zur Bewertung der IRLs der untersuchten Alkaloide wurde eine systematische Metaanalyse durchgeführt. Zuerst wurden die Literaturdatenbanken PubMed, Web of Science, CABI und die Publikationsdatenbanken der deutschsprachigen veterinärmedizinischen Fakultäten und Hochschulen nach potentiell relevanten Veröffentlichungen durchsucht. Nach Anwendung von Inklusionskriterien, die z.B. Alter, Tierart, verabreichten Stoff und dessen Dosis, Applikationsweg und Angaben zu pharmakokinetischen Parametern in den Publikationen berücksichtigten, wurden die für diese Arbeit geeigneten Studien identifiziert und anschließend die darin enthaltenen pharmakokinetischen Daten extrahiert. Die Parameter Clearance, Verteilungsvolumen und Halbwertszeit wurden statistisch auf das Vorliegen einer Normalverteilung geprüft und der jeweilige Mittelwert, das 95%-Konfidenzintervall sowie die Standardabweichung wurden berechnet. Dosis-Urinkonzentrationsverhältnisse wurde mittels linearer Regressionsanalysen untersucht. Diese Daten dienten als Grundlage für die Berechnung geeigneter Grenzwerte mithilfe von in der Literatur beschriebenen Methoden. Ergebnisse: Das erstellte Anti-Doping-Informationsmodul beinhaltet Angaben zum Status von 863 Wirkstoffen nach den Regeln der FEI und der FN. Diese umfassen alle in Deutschland in für Pferde zugelassenen Arzneimitteln enthaltenen wirksamen Substanzen sowie alle weiteren bei nicht von der Lebensmittelgewinnung ausgeschlossenen Pferden nach geltendem Recht anwendbaren Stoffe. Diese Informationen können vom Nutzer auf VETIDATA an unterschiedlichen Stellen abgerufen werden und sind direkt mit den für Pferde zugelassenen Tierarzneimitteln verknüpft. Für die Durchführung der Metaanalyse der IRLs wurden 1173 potentiell nutzbare Studien in der Literatur identifiziert. Nach Anwendung der Inklusionskriterien konnten Daten aus 42 Studien in die Metaanalyse inkludiert werden. Diese erlaubten eine statistische Untersuchung pharmakokinetischer Parameter für Morphin, Theophyllin und Koffein, nicht aber für Atropin und Scopolamin. Eine lineare Regressionsanalyse der Dosis-Urinkonzentrationsverhältnisse war bei Scopolamin und Koffein möglich. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen erlaubten in Verbindung mit nicht statistisch bearbeiteten Daten aus den inkludierten Studien die Anwendung einer Methode zur IRL-Bewertung von Atropin und Scopolamin, von zwei Methoden für Morphin und Theophyllin und von drei Methoden für Koffein. Dabei zeigte sich, dass von den untersuchten Stoffen nur die IRLs von Atropin und Theophyllin in geeigneter Höhe festgelegt wurden, um positive Dopingbefunde durch die Aufnahme von geringgradig kontaminierten Futtern zu verhindern. Die IRLs von Morphin, Theophyllin und Koffein sind geeignet, das Bestehen eines relevanten pharmakologischen Effekts nach systemischer Anwendung dieser Stoffe auszuschließen, was für Atropin und Scopolamin aufgrund der mangelhaften Datenlage nicht sicher beurteilt werden konnte. Ein eventuell vorhandener pharmakologischer Effekt nach lokaler Anwendung kann durch die IRLs von Atropin und Scopolamin nicht sicher ausgeschlossen werden. Die Eignung des IRL von Morphin für diesen Zweck wurde als fraglich beurteilt, während diese Fragestellung für Koffein und Theophyllin nicht relevant war. Das Fehlen eines IRL für den aus Koffein bzw. Theophyllin gebildeten aktiven Metaboliten Paraxanthin wurde als erheblicher Mangel am bestehenden IRL-System erkannt. Schlussfolgerungen: Die Integration des Anti-Doping-Informationsmoduls in VETIDATA ermöglicht Tierärzten einen einfachen und schnellen Zugang zu den für die Arzneimittelanwendung bei Sportpferden benötigten Informationen. Das IRL-System der IFHA erfüllt in seiner aktuellen Form nicht alle Anforderungen, die im Sinne eines fairen und dopingfreien Pferdesports zu stellen sind. Geeignete Änderungen an diesem System könnten eine Verbesserung der Einschätzung für Koffein und Theophyllin ermöglichen. Systematische Mängel des IRL-Systems erfordern einen strukturell anderen Ansatz zur Kontrolle der auch lokal wirksamen Stoffe Atropin, Scopolamin und Morphin