Erstellung quantitativer Imaging-Biomarker zur Detektion von fibrosiertem Lungengewebe im HR-CT

Ziel dieser Arbeit war die Erstellung von Imaging-Biomarkern, die robust zwischen fibrosiertem und gesundem Lungengewebe im HR-CT unterscheiden können. Mit Hilfe morphologischer Bildverarbeitungsverfahren sollten die Charakteristika von fibrosiertem Lungengewebe verstärkt und numerisch ausgewertet werden. Hierfür wurden HR-CT-Bilddaten von 78 Patienten mit fibrosiertem Lungengewebe und 23 Patienten mit unauffälligem Lungenparenchym untersucht. Zu Beginn erfolgte eine semiautomatische Segmentierung der Schnittbilder, um anschließend die für fibrosiertes Lungengewebe typischen morphologischen Charakteristika hervorzuheben. Da diese Merkmale bei Lungengesungen nicht vorliegen, führt diese Bearbeitung zu einer Verstärkung der Unterschiede zwischen Patienten mit Lungenfibrose und Lungengesunden. Dazu erfolgte nach der Segmentierung im zweiten Schritt eine Binarisierung durch drei festgelegte Schwellenwertbereiche, um morphologische Charakteristika des Lungengewebes hervorzuheben. Im dritten Schritt wurden diese Merkmale durch vier verschiedene Kombinationen aus Closing- und Opening-Strukturelementen verstärkt. Die Ergebnisse zeigen für alle vier erstellten Parameter statistisch hoch signifikante Gruppenunterschiede. Zur Klassifizierung der insgesamt 39 Datenreihen wurden, auf einer logistischen Regressionsanalyse basierend, die AUC-Werte der ROC-Kurven bestimmt. Eine erste Auswertung erfolgte nach der Binarisierung und eine zweite Auswertung nach der Verstärkung der morphologischen Charakteristika durch Closing- und Opening-Operationen. Schon nach der Binarisierung zeigten sich AUC-Werte bis zu 0,976. Der analysierte Schwellenwertbereich S3-500; -200 HE brachte für die meisten Parameter die prädiktivsten Werte hervor. Der Parameter Cluster-Pixel/CT-Seg-Pixel im Schwellenwertbereich S3 mit einem 5×5 Pixel großem Closing- und einem 3×3 Pixel großem Opening-Strukturelement erreichte einen maximalen AUC-Wert von 0,989. Durch den ersten Arbeitsschritt der Binarisierung konnte im Schwellenwertbereich S3 robust zwischen den Gruppen mit fibrosiertem und gesundem Lungengewebe unterschieden werden. Die Verstärkung der morphologischen Charakteristika konnte eine zusätzliche Verbesserung der AUC-Werte erzielen. Eingebettet in ein Konzept, wie z. B. von Radiomics, stellt dieses Modell einen funktionierenden und robusten Imaging-Biomarker dar.The purpose of this study was the creation of imaging biomarkers to distinguish patients with pulmonary fibrosis and healthy subjects in high-resolution CTs. Intensification of characteristics of pulmonary fibrosis, based on morphological image processing, was performed and evaluated numerically. Datasets of 78 patients with the diagnosis of pulmonary fibrosis and 23 healthy subjects were studied and compared. At first semiautomatic lung parenchyma segmentation was performed. After that, the segmented images were used to isolate and to enhance specif- ic morphological fibrosis characteristics. Next, binary images were created for each of three different Hounsfield unit (HU) threshold ranges. To intensify the morphological fibrosis characteristics, basic image processing methods like morphological opening and closing were applied, leading to different, parameterized image variations of the normal and the fibrotic group. Statistical analysis shows significant differences, between both patient groups, for all parameter settings. In order to find the best parameter settings, a logistic regression analysis was implemented and the values of the area under the receiver operator charac- teristic (ROC) curve (AUC) were computed. A first group comparison was performed after the binarization of the images and a second comparison after the enhancement of the specific fibrosis characteristics by the closing and opening operations. Based on the analysis of binary image, AUC values of up to 0,976 could be found. The threshold range of -500 to -200 HU lead to the highest AUC values. Application of the morpho- logical image processing operations lead to a slight increase up to AUC values being 0,989. These findings suggest that the evaluated image processing operations can serve as a valuable numerical image marker for a reproducible, and observer independent differen- tiation between normal and fibrotic lung parenchyma. The concept fits well into the current radiomics philosophy

Tanaris®, das neue Bodenherbizid im Winterraps für den Vor und Nachauflauf

Mit dem Produkt Tanaris® stellt die BASF ein breit wirksames Produkt zur Unkrautkontrolle im Winterraps vor. Tanaris® hat eine Zielaufwandmenge von 1,5 l/ha und enthält die beiden Wirkstoffe Dimethenamid-P (333 g/l) und Quinmerac (167 g/l). Durch die Kombination beider Wirkstoffe entstand ein Herbizid, welches eine hohe Wirkung auf wichtige Schlüsselunkräuter im Winterraps wie Kamille, Taubnessel und Ehrenpreisarten aufweist. Insbesondere die gute Klettenlabkraut-Wirkung sowie die ausgeprägte Stärke gegen Storchschnabel-Arten zeichnen das Produkt aus. Weiterhin ist Tanaris® gut kulturverträglich, unabhängig davon ob der Einsatz im Vor- oder Nachauflauf der Kultur erfolgt. Tanaris® befindet sich momentan im Zulassungsverfahren, mit einer Zulassung in Deutschland wird 2016 gerechnet.Tanaris® – the new herbicide for weed control in pre and post emergence in oilseed rapeWith the Product Tanaris® BASF introduces a broadly effective herbicide for weed control in winter oilseed rape. Tanaris® is used at a dose rate of 1.5 l/ha and contains the active substances Dimethenamid-P (333 g/l) and Quinmerac (167 g/l). With the combination of both actives, the product is delivering high activity on most oilseed rape key weeds such as mayweeds, deadnettles and speedwell. Especially the high effectivity on cleavers and cranesbill species needs to be emphasized. Further Tanaris® is highly selective in oilseed rape in pre and post emergence. Currently Tanaris® is evaluated for registration; a registration in Germany is expected for 2016

Mitigation of hysteresis due to a pseudo-photochromic effect in thermochromic smart window coatings

Abstract The aim of thermochromic window coatings is to reduce the energy consumption in the built environment by passively switching between a high solar transmitting state at low temperatures and low solar transmitting state at high temperatures. Previous studies have highlighted the negative impact of phase transition hysteresis on the performance of reflection based thermochromic films. However in the literature, the best reported results have depended on vanadium dioxide nanoparticle composites and anti-reflective structures that modulate light via changes in absorption rather than reflection. In light of these factors, this work aims to demonstrate theoretically, how the effects of phase transition hysteresis and gradient differ between absorbing and non-absorbing thermochromic films. To quantify and compare the performance of films with different transition characteristics, we define a metric based on the varying net energy flux through the window over the course of a year, including thermal energy re-radiated into the building from the film. Specifically, and importantly for the field, we demonstrate that a pseudo-photochromic effect in absorbing thermochromic films mitigates the detrimental effects of phase transition hysteresis and gradient that have been reported for reflection based thermochromic films. We find that for moderate hysteresis widths of 15 °C, the performance of the non-absorbing case drops to ~60% of its initial value whilst the performance of the absorbing film only drops to ~95%. As a result we find that the absorbing case outperforms the non-absorbing case when hysteresis widths are greater than 8 °C

Precursor-Derived Rare Earth Metal Pyrochlores: Nd2Sn2O7 Nanofibers and Thin Films As Efficient Photoabsorbers

Single phase rare earth pyrochlores, Ln(2)M(2)O(7), were produced as nanofibers and thin films by electrospinning and spin-coating of chemical sols obtained from bimetallic metalorganic precursors, Ln(III)M(II)((OBu)-Bu-t)(5)Py (Ln(III) = La, Pr, Nd, Sm, Er, Yb; M-II = Ge, Sn, Pb; Py = pyridine). Compatibility of the metal ratio in the single-source compounds was confirmed by single crystal X-ray diffraction analyses and the ratio was preserved during the processing as the crystalline pyrochlore materials originated from an amorphous preceramic aggregate as confirmed by powder XRD and TEM studies. The photocatalytic activity of the Nd2Sn2O7 nanofibers was found to be significantly higher than that of TiO2. Nd2Sn2O7 thin films deposited on F:SnO2 as bilayered Nd2Sn2O7//Fe2O3 photoanodes showed superior photoelectrochemical (PEC) efficiency for water splitting reaction with an over 3-fold higher photocurrent density than bare Fe2O3 photoanodes

Octakis(tert-butoxo)dicerium(IV) [Ce-2((OBu)-Bu-t)(8)]: Synthesis, Characterization, Decomposition, and Reactivity

An advanced synthesis for the homometallic derivative [Ce-2((OBu)-Bu-t)(8)] (1) starting from [Ce((OBu)-Bu-t)(2){N(SiMe3)(2)}(2)] was developed. Structural characterization of a cerium(IV) complex and its decomposition products confirmed the coexistence of both ether elimination and Ce-O bond cleavage processes, which lead to the formation of [Ce3O((OBu)-Bu-t)(10)] and [Ce-3((OBu)-Bu-t)(11)] (2) derivatives, respectively. Variable-temperature NMR spectroscopy under strict exclusion of moisture enabled insight into the decomposition processes in noncoordinating solvents and at elevated temperature. In addition, structural analysis of the heterovalent 2 and of two new complexes of the general formula [Ce-2((OBu)-Bu-t)(8)(L)] [L = (HOBu)-Bu-t (3), OCPh2 (4)] is described