Kinematik des Beckens und der kaudalen Lendenwirbelsäule beim Deutschen Schäferhund : eine Untersuchung mittels biplanarer Röntgenvideographie und Scientific Rotoscoping

Die Morphologie und Bewegung des lumbosakralen Übergangs beim Deutschen Schäferhund steht aufgrund dessen Prädisposition für die degenerative lumbosakrale Stenose im Fokus der klinischen Forschung. Trotz zahlreicher Studien ist die Entstehung der degenerativen lumbosakralen Stenose und die Ursache für die Rasseprädiposition des Deutschen Schäferhundes für diese Erkrankung bislang weitgehend ungeklärt. Obwohl die MRT-Untersuchung heute den Gold Standard für die Diagnostik des Cauda equina Kompressionssyndroms darstellt, besteht bekanntermaßen eine Diskrepanz zwischen den statischen Befunden in der Bildgebung und der Ausprägung der Klinik, was eine eindeutige Diagnosestellung in vielen Fällen erschwert. Ziel dieser Arbeit war eine detaillierte dreidimensionale nicht invasive in vivo Bewegungsanalyse des Beckens und der kaudalen Lendenwirbelsäule des gesunden Deutschen Schäferhundes (n=4) in den Gangarten Schritt und Trab. Die Untersuchung wurde mittels „Scientific Rotoscoping“ durchgeführt, einem markerlosen Verfahren der XROMM-Methode (X-ray Reconstruction of Moving Morphology). Das Scientific Rotoscoping ist eine kinematische Methode zur Untersuchung der Knochenbewegung von Wirbeltieren in vivo. Die Knochenbewegung wird dabei mittels biplanarer Röntgenvideographie während der Bewegung aufgezeichnet. Die Röntgenfilme geben dabei die exakte Knochenbewegung aus zwei verschiedenen Richtungen wieder. Zusätzlich wird eine Computertomographie des der Wirbelsäule angefertigt. Die zu untersuchenden Knochen (Becken, Kreuzbein, siebter und sechster Lendenwirbel) werden anhand der Daten aus der Computertomographie zu einer dreidimensionalen virtuellen Knochenmarionette rekonstruiert, welche anschließend manuell an die Bewegung aus den Röntgenvideos angepasst wird. Somit entsteht eine dreidimensionale virtuelle Wirbelsäule, welche die reale Bewegung der knöchernen Strukturen während der natürlichen Fortbewegung virtuell widerspiegelt und dreidimensionale Bewegungsmessungen mit hoher Genauigkeit ermöglicht. In der vorliegenden Untersuchung waren die Rotationsbewegungen des Beckens deutlich vom Schrittzyklus der Hintergliedmaßen abhängig. Dies ließ auf eine Übertragung der Hintergliedmaßenbewegung auf das Becken schließen. Die axiale und die laterale Rotation des Beckens zeigte ein monophasisches Bewegungsmuster, während die sagittale Rotation in beiden Gangarten ein biphasisches Bewegungsmuster aufwies. Im Schritt dominierte die axiale (ROM ca. 12°), im Trab die laterale Rotation (ROM ca. 9°) des Beckens. Die Beckenbewegung zeigte zwischen den einzelnen Schritten und Hunden eine gute Übereinstimmung. Die Intervertebralbewegung in der kaudalen Lendenwirbelsäule war nur gering ausgeprägt (etwa 3-4°, Ausnahme sagittale Rotation L7-S1 Trab: ca. 5,1°). Lediglich die sagittale Intervertebralrotation bei L7-S1 und L6-L7 zeigte im Trab eine deutliche Abhängigkeit vom Schrittzyklus. Die axiale Rotation bei L7-S1 war meist unregelmäßig triphasisch ausgebildet. Die Hauptschwingung von L7 war entgegengesetzt zur axialen Beckenrotation gerichtet, jedoch wurde die axiale Rotation der kaudalen Lendenwirbelsäule neben der Beckenbewegung noch von weiteren Schwingungen deutlich beeinflusst. Die axiale Rotation von L6 war unregelmäßig mehrphasig ausgeprägt. Die axiale Rotation in der kaudalen Lendenwirbelsäule war in beiden symmetrischen Gangarten am kleinsten ausgeprägt (L7-S1: ca. 3°, L6-L7: ca. 2,3°). Die laterale intervertebrale Rotation war asynchron zum Schrittzyklus und bei L7-S1 bi-bis triphasisch, bei L6-L7 unregelmäßig mehrphasig ausgeprägt. Die ROM betrug etwa zwischen 3,4 und 3,9°. Bei L6-L7 dominierte die laterale Rotation in beiden Gangarten. Die sagittale intervertebrale Rotation war im Trab biphasisch und synchron zum Schrittzyklus. Dies war bei L7-S1 stärker ausgeprägt als bei L6-L7. Im Schritt war dieser Zusammenhang nicht nachvollziehbar. Die ROM betrug lumbosakral im Schritt um die 3,6° und dominierte im Trab mit ca. 5,1°. Bei L6-L7 betrug die ROM im Schritt ca. 3, im Trab ca. 3,3°. Die intervertebrale Translationsbewegung war in allen 3 Freiheitsgraden minimal mit etwa 0,1-0,2cm. Lediglich die kraniokaudale Translation war im Trab synchron zum Schrittzyklus und zeigte einen biphasischen Kurvenverlauf. Bei Gesamtbetrachtung der Bewegung des Beckens und der kaudalen Lendenwirbelsäule zeigte sich vor allem im Trab eine inverse Bewegung am lumbosakralen Übergang, der sowohl die axiale als auch die sagittale Rotation betraf. Zusätzlich war im Trab eine Kopplung der sagittalen inversen Becken- und L7-Rotation mit der kraniokaudalen Translation von L7 nachvollziehbar, was die Verengung und Erweiterung des lumbosakralen Zwischenwirbelspaltes während des Schrittzyklus im Trab verstärkte. Daneben zeigte sich ein Ausgleich abnormer Beckenbewegungen durch die kaudale Lendenwirbelsäule, um den Stamm in Balance zu halten. Der im Vergleich zu Kadaverstudien geringe Bewegungsumfang in der kaudalen Lendenwirbelsäule bestärkt die Annahme einer stabilisierenden Funktion der epaxialen Muskulatur aus einer Voruntersuchung von Wachs am Beagle (Wachs 2015). Die Ergebnisse der Studie legen den Verdacht nahe, dass die lumbosakrale Bandscheibe beim Deutschen Schäferhund vor allem im Trab einer verstärkten Belastung ausgesetzt ist. Ebenso zeigt die Untersuchung, dass das Gangbild auch bei Hunden einer Rasse sehr komplex und vielfältig ist und vor allem die Intervertebralbewegung von mehr Faktoren als nur dem Schrittzyklus der Hintergliedmaßen beeinflusst wird. Die vorliegende Arbeit liefert damit einen ersten detaillierten Einblick in die Bewegungsvorgänge der kaudalen Lendenwirbelsäule beim Deutschen Schäferhund während der natürlichen Fortbewegung, schafft eine Grundlage für weitere Vergleichsstudien und liefert somit einen Beitrag zum besseren Verständnis des Cauda equina Kompressionssyndroms beim Deutschen Schäferhund.Morphology and motion of the lumbosacral junction are of strong clinical interest in German Shepherd dogs owing to its predisposition for degenerative lumbosacral stenosis and Cauda equina syndrome. Despite numerous scientific studies, the exact cause of this breed predisposition remains unclear. MRI is the gold standard for the diagnosis of cauda equina compression syndrome. However, it is known that there is discrepancy between static imaging and clinical findings, which commonly complicates a definitive diagnosis. The aim of this study was a detailed three-dimensional non-invasive in vivo analysis of pelvic and caudal lumbar motion in healthy German Shepherd dogs in walk and trot. Scientific Rotoscoping, a markerless XROMM method (X-ray Reconstruction of Moving Morphology) was used. Scientific Rotoscoping is a kinematic method to study skeletal motion in vertebrates in vivo. Vertebral and pelvic motion is recorded using biplanar cineradiography. Furthermore, a computed tomography (CT) of the spine is obtained. A three-dimensional virtual bone marionette of the pelvis, sacrum and the last two lumbar vertebrae is designed based on the available reconstructed CT data. The bony marionette is then matched to the biplanar x-ray videos to create a three-dimensional virtual spine, which reflects real time motion and enables highly accurate three-dimensional measurements. In the present study, pelvic rotation was dependent on hind limb motion suggesting transmission of hindlimb movement to the pelvis. Pelvic rotation in the axial and lateral body plane had a monophasic pattern, while sagittal rotation showed a biphasic pattern in both gaits. Axial rotation of the pelvis dominated during walk (ROM about 12°), while lateral rotation dominated during trot (ROM about 9°). Pelvic motion had good overall agreement between various steps and dogs. The intervertebral motion of the caudal lumbar spine was small (about 3-4 °, except for sagittal lumbosacral rotation with about 5,1° during trot). Only sagittal intervertebral rotation at L7-S1 and L6-L7 during trot depended on the gait cycle. Axial lumbosacral rotation usually was irregular and triphasic. The main axial motion of L7 was inverse to the axial pelvic rotation. However, axial rotation of the caudal lumbar spine was influenced by other additional motion than the pelvic motion alone. Axial rotation of L6 was irregularly multiphasic. In both symmetric gaits, axial rotation was smallest in the caudal lumbar spine (L7-S1: about 3°, L6-L7: about 2,3°). Lateral intervertebral rotation was asynchronous to the gait cycle. It was bi- to triphasic at L7-S1 and irregular multiphasic in L6-L7. Range of motion was approximately between 3,4 and 3,9°. At L6-L7, lateral rotation dominated in both gaits. Sagittal intervertebral rotation was biphasic in trot and synchronous with the gait cycle. This was more pronounced at L7-S1 than at L6-L7. Lumbosacral range of motion was about 3,6 ° during walk and dominated during trot with about 5,1°. Range of motion at L6-L7 during walk was about 3°, in trot about 3,3°. Intervertebral translation was minimal with about 0,1-0,2cm in all 3 degrees of freedom. Only craniocaudal translation was synchronous to the gait cycle and showed a biphasic curve. Overall, motion of the pelvis and the caudal lumbar spine showed an inverse motion for axial and sagittal rotation at the lumbosacral junction, especially during trot. In addition, a coupling of sagittal inverse pelvic and L7 rotation with craniocaudal translation of L7 could be demonstrated during trot. This coupling increased the narrowing and dilation of the lumbosacral intervertebral disc space. Furthermore, abnormal pelvic movements were counterbalanced by the caudal lumbar spine. The low range of motion in the caudal lumbar spine, compared to cadaver studies, supports the thesis of a stabilizing function of epaxial muscles by Wachs (Wachs 2015). The results of the study suggest that the lumbosacral intervertebral disc of the German Shepherd dog is exposed to increased stress especially at the trot. Moreover, the study underlines that the gait and motion patterns are very complex and vary between individual dogs and even steps. Intervertebral motion is influenced by more factors than just the gait cycle of the hindlimbs. The present work provides a first detailed insight into kinematics of the caudal lumbar spine in the German Shepherd dog as a basis for further comparative studies and therefore contributes to a better understanding of the Cauda equina compression syndrome in the German Shepherd dog

Preservice teachers' online self-regulated learning: does digital readiness matter?

(1) Background: Teaching in today’s schools asks teachers to foster self-regulated learning and digital competences in children and young people. In order to do so, teachers first need to acquire and use these competences themselves. (2) Methods: Based on a mixed-methods approach, the study investigates self-regulated learning in online courses of N = 129 preservice teachers at a German university. (3) Results and conclusions: Perceiving their digital readiness as generally high, preservice teachers appear to not overly self-regulate their learning in the online environment. Finally, preservice teachers’ digital readiness was related only weakly to their online self-regulated learning. A discussion is offered which shows teacher education as a broader phenomenon and implies the need for professional development for teacher educators. Additionally, it is argued to link research on self-regulated learning more closely to research on online learning environments in teacher education

Einflussfaktoren in der standortverteilten Produktgenerationsentwicklung: Eine literaturbasierte Momentaufnahme

Beobachtungen der vergangenen Jahre zeigen, dass sich Unternehmen für die Entwicklung von Produkten zunehmend global verteilt aufstellen (Lindemann und Kern 2016). So bieten verteilt arbeitende Teams neben potenziellen Kostensenkungen und kürzeren Entwicklungszeiten auch die Möglichkeit, Synergieeffekte effektiv nutzen zu können. Insbesondere für die Entwicklung immer komplexer werdender Produkte, die an der Schnittstelle von Maschinenbau, Elektrotechnik oder Informatik entstehen, ist die überregionale Zusammenarbeit von Experten aus den verschiedenen Bereichen notwendig (Bavendiek et al. 2018a). Erst die Kooperation in verteilten Teams erlaubt es, das weltweit verteilte Know-How zu bündeln. Um den Produktentwicklungsprozess bedarfsgerecht zu unterstützen existiert eine Vielzahl von Methoden, die in den vergangenen Jahren einen immer größer werdenden Stellenwert in der Industrie erlangt haben. Trotz ihrer empirisch nachgewiesenen Vorteile für die Produktentwicklung (Graner & Behr 2012) lässt sich in der Praxis oftmals nur ein zögerlicher Methodeneinsatz beobachten (Gericke et al. 2016). Gerade in verteilten Entwicklungsprojekten stellt sich der Methodeneinsatz als Herausforderung dar, da viele Methoden für den Einsatz an einem Standort konzipiert und daher nur eingeschränkt für die spezifischen Anforderungen der verteilten Anwendung ausgelegt sind (Walter et al. 2016). Methoden können allerdings erst dann ihr volles Potential entfalten, wenn sie an die vorherrschende Entwicklungssituation angepasst werden. Allerdings fehlt zurzeit das Wissens um die entscheidenden Faktoren zur Beschreibung des Entwicklungskontextes in der standortverteilten Produktgenerationsentwicklung, was letztendlich dazu führt, dass Methoden zurzeit nicht bedarfs- und situationsgerecht an die entsprechende standortverteilte Entwicklungssituation angepasst werden können. Grundlegend hierfür ist zusätzlich ein allgemeingültiges Verständnis des Begriffs standortverteilte Produktgenerationsentwicklung. [... aus der Einleitung

WS-BPEL extension for compliance fragments (BPEL4CFrags), Version 1.0

The Web Services Business Process Execution Language, version 2.0 (WS-BPEL 2.0 or BPEL for brevity) introduces a model for business processes based on Web services. A BPEL process orchestrates interactions among different Web services. The language comprises features required to describe complex control flows, including error handling and compensation behaviour. BPEL for Compliance Fragments (BPEL4CFrags) enables the specification of compliance fragments providing a reusable solution for implementing and meeting compliance requirements. The compliance fragments are not necessarily executable. Providing process modeling support at design time requires the completion of not directly executable compliance fragments, because compliance fragments contain several degrees of freedom, into already existing executable BPEL processes. Moreover, assistance for creation of executable BPEL processes from scratch during IT refinement has to be provided

A Classification of BPEL Extensions

The Business Process Execution Language (BPEL) has emerged as de-facto standard for business processes implementation. This language is designed to be extensible for including additional valuable features in a standardized manner. There are a number of BPEL extensions available. They are, however, neither classified nor evaluated with respect to their compliance to the BPEL standard. This article fills this gap by providing a framework for classifying BPEL extensions, a classification of existing extensions, and a guideline for designing BPEL extensions

Iconicity in child reports. Does gesture-speech integration of preschoolersreally differ from adults?

Abramov O, Kopp S, Kern F, Rohlfing K, Mertens U, Németh A. Iconicity in child reports. Does gesture-speech integration of preschoolersreally differ from adults? Presented at the The 12thInternational Symposium on Iconicity in Language and Literature, Lund, Sweden

Towards a Computational Model of Child Gesture-Speech Production. How information is spread across modalities in pre-school children

Abramov O, Kopp S, Németh A, Kern F, Mertens U, Rohlfing K. Towards a Computational Model of Child Gesture-Speech Production. How information is spread across modalities in pre-school children. In: Gesellschaft für Kognitionswissenschaft e.V., ed. KogWis2018: Computational Approaches to Cognitive Science. 2018.Previous work by [1] studied gesture-speech interaction in adults. [1] focussed on temporal and semantic coordination of gesture and speech and found that while adult speech is mostly coordinated (or redundant) with gestures, semantic coordination increases the temporal synchrony. These observations do not necessarily hold for children (in particular with respect to iconic gestures, see [2]), where the speech and gesture systems are still under development. We studied the semantic and temporal coordination of speech and gesture in 4-year old children using a corpus of 40 children producing action descriptions in task oriented dialogues. In particular, we examined what kinds of information are transmitted verbally vs. non-verbally and how they are related. To account for this, we extended the semantic features (SFs) developed in [3] for object descriptions in order to include the semantics of actions. We coded the SFs on the children’s speech and gestures separately using video data. In our presentation, we will focus on the quantitative distribution of SFs across gesture and speech. Our results indicate that speech and gestures of 4-year olds are less integrated than those of the adults, although there is a large variability among the children. We will discuss the results with respect to the cognitive processes (e.g., visual memory, language) underlying children’s abilities at this stage of development. Our work paves the way for the cognitive architecture of speech-gesture interaction in preschoolers which to our knowledge is missing so far

Development, Implementation (Pilot) and Evaluation of a Demand-Responsive Transport System

This paper presents the partial results of the first phases of the BOOLEAN (Bürgerorientierte Optimierung der Leistungsfähigkeit, Effizienz und Attraktivität im Nahverkehr) research project. The demand-responsive transport and operating systems as well as virtual vehicle concepts are developed in a “real-world laboratory” in Schorndorf. The demand-responsive transport system is implemented as a part of the existing public transport system and will be tested for nine months. The paper focuses on the derivation of system requirements for the operating system and vehicle concepts. The virtual vehicle concepts developed within the project are specifically designed according to the needs of demand-responsive transport systems and are based on automation technologies and electric propulsion. An inter- and transdisciplinary approach integrates perspectives from the social, technical and computer sciences and various local stakeholders (operators, municipality, politics and citizens of a medium sized town in Southern Germany). Transformative processes are induced, supported and scrutinized during and beyond the pilot phase

Introduction to Swiss Law

What are the origins of direct democracy in Switzerland? How does the Swiss judiciary function? What are the principles of Swiss civil, contract and administrative law? What is the role of public service broadcasting in the political decision-making process? What are the leading cases in tax law? What forms of euthanasia are legal in Switzerland? In this introduction 19 legal scholars of the University of Zurich Law Faculty try to answer these questions and give the reader an overview of Swiss public, private, and criminal law. As the first comprehensive introduction to Swiss law in English, it is addressed to both lawyers from abroad and incoming students to the University of Zurich