Diffusion tensor imaging: Darstellung der physiologischen Entwicklung des menschlichen Gehirns anhand des Diffusionskoeffizienten ADC und der Fraktionellen Anisotropie FA

Das Diffusion Tensor Imaging (DTI) ist eine neue Methode der Magnetresonanztomografie, die die Möglichkeit bietet, die physiologische Entwicklung des menschlichen Gehirns anhand der Diffusionsparameter ADC (Apparent Diffusion Coefficient) und FA (Fraktionelle Anisotropie) zu untersuchen. Beide Diffusionsparameter sind in der Lage, indirekt Aussagen über den Grad der Myelinisierung des Gehirns zu treffen und Myelinisierungsstörungen zu quantifizieren. Um diesen Vergleich zu ermöglichen, müssen altersbezogene Normwerte eines gesunden pädiatrischen Kollektivs zum Vergleich vorliegen. Zur Erstellung dieser Normwerte und zur Klärung der Frage, ob Unterschiede der Diffusionsparameter zwischen den Gehirnhemisphären und dem Geschlecht der Patienten bestehen, wurden ADC- und FA-Datensätze anhand von 116 neuroradiologisch gesunden Kindern und Jugendlichen im Alter von 2 Monaten bis zum 20. Lebensjahr in 40 Regionen des Gehirns untersucht. Die vorliegende Arbeit konnte in Übereinstimmung mit vorhandener Literatur zeigen, dass ADC-Werte mit dem Patientenalter abfallen, während FA-Werte ansteigen. Die Normwerte wurden in Form von Vorhersageintervallen dargestellt und Optimierungsmöglichkeiten bezüglich der Datenakquisition und der Zusammensetzung des Patientenkollektivs ausführlich diskutiert

Bibliotheken als lernende Organisationen – Ermittlung des Reifelevels anhand eines Selbstbewertungstools auf Grundlage des Maturity Models

Diese Masterarbeit thematisiert die Umgestaltung von klassisch organisierten Bibliotheken zu lernenden Organisationen und die damit verbundenen Change Management Prozesse. Ziel ist die Entwicklung eines Selbstbewertungstools, welches dazu dient, den Entwicklungsstand der Bibliothek auf dem Weg zur lernenden Organisation festzustellen. Es gilt zu beweisen, dass dieses Tool praxistauglich und in Bibliotheken aller Größen und Typen einsetzbar ist. Das Selbstbewertungstool basiert auf dem Maturity Model, das in Australien explizit für Bibliotheken entwickelt wurde und in dieser Masterarbeit weiterentwickelt wird. Grundlage für das Maturity Model und das Selbstbewertungstool bildet die fünfte Disziplin von Peter Senge, die 1990 veröffentlicht wurde. Diese wird neben weiteren Theorien zu lernenden Organisationen, nämlich von Argyris und Schön (1996), Garvin (1993) sowie Pedler, Burgoyne und Boydell (1991), dargestellt und verglichen. Grundlage für die Darstellung bilden einschlägige Monographien. Darüber hinaus wird auf Grundlage von wissenschaftlichen Aufsätzen aus einschlägigen Fachjournalen dargelegt, welche Erfahrungen Bibliotheken bereits mit Umstrukturierungsprozessen zu lernenden Organisationen haben. Basierend auf der Darstellung der unterschiedlichen Theorien sowie der Erfahrungen von Bibliotheken mit lernenden Organisationen wird das Maturity Model weiterentwickelt. Es bildet den Ausgangspunkt für die Konzeption des Selbstbewertungstools. Es folgt ein Pretest des Selbstbewertungstools mit fünf Bibliotheken unterschiedlicher Größe und verschiedener Bibliothekstypen. Im Pretest werden die Praxistauglichkeit des Tools sowie die universelle Einsetzbarkeit an allen Bibliothekstypen bewiesen. Es folgen Empfehlungen zu Maßnahmen, die eingesetzt werden können, um die Entwicklung einer Bibliothek zu einer lernenden Organisation einzuleiten bzw. zu akzelerieren. Abschließend werden den Bibliotheken Empfehlungen für den Umgang mit dem Selbstbewertungstool gegeben.This Master’s thesis deals with the ways in which classically organized libraries may be viewed as learning organizations, as well as the connected processes of change management. The goal of the study is to develop a self-evaluation tool to determine a library’s state of development on its journey to become a learning organization. It seeks to prove the practicality and applicability of the tool for all types and sizes of libraries. The self-evaluation tool itself is based on the Maturity Model, which was developed in Australia explicitly for libraries. In this Master’s thesis the Maturity Model will be developed further. The basis for the Maturity Model and the self-evaluation tool was the Fifth Discipline by Peter Senge, which was published in 1990. This theory, as well as other theories of learning organizations like Argyris and Schön (1996), Garvin (1993) and Pedler, Burgoyne and Boydell (1991) will be discussed. Furthermore the study will consider the extent to which libraries have already moved towards becoming learning organizations, which will be based on research articles from pertinent journals. Using the analysis of different theories of learning organizations and the experiences of libraries as learning organizations the Maturity Model will be developed further. This then represents the starting point for the conception of the self-evaluation tool. The next step is a pretest of the self-evaluation tool in five libraries of different sizes and types. The pretest proves the practicability and the all-purpose applicability for all types of libraries. This is followed by suggestions for measures that will initiate and respectively accelerate the development of a library on its way to become a learning organization. The thesis concludes with recommendations about how libraries can use the self-evaluation tool

Identification of Prostate Cancer Metabolomic Markers by 1H HRMAS NMR Spectroscopy and Quantitative Immunohistochemistry

Background Prostate cancer (PCa) is the most frequently diagnosed malignant disease among adult males in the USA and the second leading cause of cancer deaths in men. Due to the lack of diagnostic tools that are able to differentiate highly malignant and aggressive cases from indolent tumors, overtreatment has become very common in the era of prostate specific antigen (PSA) screening. New diagnostic methods to determine biological status, malignancy, aggressiveness and extent of PCa are urgently needed. 1H High Resolution Magic Angle Spinning Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (1H HRMAS MRS) can be used to establish PCa metabolomic profiles while preserving tissue architecture for subsequent histopathological analysis. Immunohistochemistry (IHC), as opposed to conventional histopathology methods, has the potential to provide objective, more accurate and quantitative knowledge of tissue pathology. This diagnostic- accuracy study sought to evaluate a novel approach to quantitatively identify metabolomic markers of PCa by exploring the potential of PCa immunomarkers to quantify metabolomic profiles established by 1H HRMAS MRS. Material and Methods 1H HRMAS MRS was performed on tissue samples of 51 prostate cancer patients using a 14.1 Tesla NMR spectrometer (BRUKER Biospin, Billerica, MA) with a rotor synchronized CPMG pulse sequence. Spectral intensities of 36 regions of interest were measured as integrals of curve fittings with Lorentzian-Gaussian line shapes. Immunohistochemistry (IHC) was carried out following the spectroscopy scan, using three prostate immunomarkers to identify cancerous and benign glands: P504S (Alpha-methylacyl-CoA-racemace), CK903 (high-molecular weight cytokeratin) and p63. The immunostaining quality following 1H HRMAS MRS was evaluated and compared to unscanned sections of the same sample, to verify the stability and accessibility of the proposed immunomarkers. IHC images were automatically and quantitatively evaluated, using a quantitative image analysis program (QIAP), to determine the percentage of cancerous and benign epithelia in the tissue cross- sections. The results of the program were validated by a correlation with the results of a quantitative IHC review and quantitative conventional histopathology analysis performed by an experienced pathologist. Ultimately, spectral intensities and the cancer epithelium percentage, obtained from quantitative immunohistochemistry, were correlated in order to validate PCa metabolomic markers identified by 1H HRMAS MRS. Patient outcomes and incidence of recurrence were determined by retrospective review of medical records five years after initial surgery. Categories of recurrence were correlated to spectral intensities to explore potential metabolomic markers of recurrence in the cohort. Results Immunostainings with P504S and CK903 showed excellent staining quality and accessibility following 1H HRMAS MRS, suggesting these markers to be suitable for the presented quantitative approach to determine metabolomics profiles of PCa. In contrast, the quality of p63 IHC was impaired after previously performed spectroscopy. IHC using the immunomarkers P504S and CK903 on adjacent slides was found to present a feasible quantitative diagnostic method to distinguish between benign and cancerous conditions in prostate tissue. The cancer epithelium percentage as determined by QIAP showed a significant correlation to the results of quantitative IHC analysis performed by a pathologist (p < 0.001), as well as to a quantitative conventional histopathology review (p = 0.001). The same was true for the benign epithelium percentage (p < 0.001 and p = 0.0183), validating the presented approach. Two metabolomic regions showed a significant correlation between relative spectral intensities and the cancer epithelium percentage as determined by QIAP: 3.22 ppm (p = 0.015) and 2.68 ppm (p = 0.0144). The metabolites corresponding to these regions, phosphocholine and citrate, could be identified as metabolomic markers of PCa in the present cohort. 45 patients were followed for more than 12 months. Of these, 97.8% were still alive five years after initial surgery. 11 patients (24.4%) experienced a recurrence during the follow- up time. The categories of recurrence showed a correlation to the spectral intensities of two regions, 2.33 – 2.3 ppm (p = 0.0403) and 1.28 ppm (p = 0.0144), corresponding to the metabolites phosphocreatine and lipids. Conclusion This study introduces a method that allows an observer-independent, quantitative analysis of IHC to help establish metabolomic profiles and identify metabolomic markers of PCa from spectral intensities obtained with 1H HRMAS NMR Spectroscopy. The immunomarkers P504S and CK903 have been found suitable IHC analysis following 1H HRMAS MRS. A prospective in vivo application of PCa metabolite profiles and metabolomic markers determined by the presented method could serve as highly sensitive, non- invasive diagnostic tool. This observer- independent, computer- automated, quantitative analysis could help to distinguish highly aggressive tumors from low-malignant conditions, avoid overtreatment and reduce risks and complications for cancer patients in the future. Further studies are needed to verify the identified PCa metabolomic markers and to establish clinical applicability.:Table of Contents Glossary 1 Introduction 1. 1 Prostate Cancer 1. 2 Detection of Prostate Cancer – State of the Art 1. 2. 1 Prostate- Specific Antigen Test and Digital Rectal Examination 1.2.2 Radiographic Methods in PCa Detection 1.2.3 Transrectal Core Biopsies and Histopathological Analysis 1.2.4 Histopathological Grading of Prostate Cancer: GLEASON Score 1.3 Challenges and Need for New Approaches in PCa Diagnostic Management 2 Scientific Background I: Nuclear Magnetic Resonance,1H HRMAS NMR Spectroscopy and Metabolomic Profiles 2.1 Nuclear Magnetic Resonance 2.1.1 Spin Precession 2.1.2 Magnetic Resonance 2.1.3 Chemical Shift and J- coupling 2.2 Nuclear Magnetic Resonance 2.2.1 Magic Angle Spinning and 1H HRMAS NMR Spectroscopy 2.2.2 MAS Spinning Rates and Spinning Side Bands 2. 3 Metabolomics, Metabolite Profiles and Clinical Utility 3 Scientific Background II: Immunohistochemistry of Prostate Cancer 4 Aims of the Study 5 Material and Methods 5.1 Prostate Tissue Samples and Patient Demographics 5.2 1H HRMAS NMR Spectroscopy 5.2.1 Sample Preparation 5.2.2 Spectroscopy Scan 5.2.3 Data Processing 5.3 Immunohistochemistry 5.3.1 Immunohistochemistry Material and Equipment 5.3.2. Immunohistochemistry Protocol 5. 3. 3 Prostate Immunomarker Stability after 1H HRMAS NMR Spectroscopy 5.3.4 Qualitative IHC Analysis 5. 3.5 Quantitative IHC Analysis 5.3.5.1 Quantitative IHC Slide Review 5.3.5.2 Computer-Automated Quantitative IHC Analysis 5.3 Quantitative Histopathology 5. 4 Identification of Prostate Cancer Metabolomic Markers 5. 5 Patient Outcomes and Recurrence Categories 5.6 Statistical Analysis 6 Results 6. 1 Patient demographics 6. 2 Spectroscopy Results 6. 3 Immunohistochemistry 6. 3. 1 Evaluation of Prostate Immunomarker Stability after 1H HRMAS MRS 6. 3. 2 Qualitative Immunohistochemistry 6. 4 Quantitative Immunohistochemistry 6. 4. 1 Quantitative IHC Slide Review 6. 4. 2 Computer-Automated Quantitative IHC Evaluation using QIAP 6. 5 Quantitative Histopathology 6. 6 Identification of Prostate Cancer Metabolomic Markers using QIAP 6. 7 Patient Outcomes and Recurrence 7 Discussion 8 Summary / Abstract 9 Zusammenfassung 10 References 11 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 12 Danksagung 13 Lebenslauf und Publikationsverzeichnis Appendix A.1 Immunostaining protocols A.2 Spectral Intensities Measured by 1H HRMAS MRS in 51 Samples A.3 Graphs for Correlations of Spectral Intensities and CaE% determined by QIAP in 34 Additional Regions of InterestEinführung Prostatakrebs ist eine häufigsten Krebserkrankungen in den USA und die zweithäufigste malignom- assoziierte Todesursache männlicher Patienten weltweit. Seit der Einführung des Prostata- spezifischen Antigen (PSA)- Screeningtests wird diese Krebsart in früheren Stadien diagnostiziert und therapiert, wodurch die Mortalitätsrate in den letzten Jahren deutlich reduziert werden konnte. Da moderne diagnostische Methoden bislang jedoch nicht ausreichend in der Lage sind, suffizient zwischen hochmalignen und weniger aggressiven Varianten dieses bösartigen Krebsleidens zu unterscheiden, werden häufig auch Patienten aggressiv therapiert, deren niedriggradiges Prostatakarzinom keine klinische Relevanz gehabt hätte. Es besteht daher ein großes wissenschaftliches Interesse an der Entwicklung neuer diagnostischer Methoden zur akkuraten Bestimmung von biologischem Status, Malignität, Aggressivität und Ausmaß einer Prostatakrebserkrankung. \\\\\\\"1H High Resolution Magic Angle Spinning Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy\\\\\\\" (1H HRMAS MRS) ist eine vielversprechende diagnostische Methode, welche es ermöglicht, metabolomische Profile von Prostatakrebs zu erstellen, ohne die Gewebsstruktur der analysierten Proben zu zerstören. Durch anschließende histopathologische Begutachtung lassen sich die erstellten Metabolitprofile validieren und evaluieren. Im Gegensatz zu konventionellen histopathologischen Methoden können durch immunhistochemische Verfahren dabei objektivere, akkuratere und quantifizierbare histopathologische Erkenntnisse gewonnen werden. Die vorliegende Studie präsentiert einen neuentwickelten diagnostischen Ansatz zur quantitativen Bestimmung von metabolomischen Markern von Prostatakrebs, basierend auf der Durchführung von 1H HRMAS NMR Spektroskopie und quantitativer Immunhistochemie. Material und Methoden Einundfünfzig Gewebsproben von Prostatakrebspatienten wurden mittels 1H HRMAS MRS an einem 14.1 T BRUKER NMR Spektrometer unter Einsatz einer CPMG-Pulssequenz untersucht. Spektrale Intensitäten in 36 Metabolitregionen wurden gemessen. Anschließend wurden die analysierten Gewebeproben mit drei Immunfärbemarkern für sowohl malignes (P504S, Alpha-methylacyl-CoA-racemase) als auch benignes (CK903, High-molecular weight cytokeratin, und p63) Prostatagewebe angefärbt und quantitativ mit Hilfe eines Bildanalyseprogramms (QIAP) ausgewertet. Die Anwendbarkeit und Auswertbarkeit der genannten Immunomarker nach Spektroskopie wurde evaluiert und mit der Färbungsqualität von nicht- gescannten Schnitten verglichen. Die Resultate der automatischen Auswertung durch QIAP konnten durch einen erfahrenen Pathologen in einer quantitativen Analyse der Immunfärbungen sowie konventioneller histologischer Färbungen derselben Gewebsproben validiert werden. Die spektralen Intensitäten aus den Messungen mit 1H HRMAS MRS wurden mit den korrespondierenden Ergebnissen der quantitativen Auswertung der Immunfärbungen korreliert, um metabolomische Marker von Prostatakrebs zu identifizieren. Der klinische Verlauf und die Rezidivrate der Patienten wurden 5 Jahre nach der initialen Prostatektomie retrospektiv bestimmt. Rezidivkategorien wurden erstellt und mit den bestimmten spektralen Intensitäten korreliert, um metabolomische Marker für das Auftreten von Prostatakrebsrezidiven zu identifizieren. Ergebnisse Die Immunfärbungen mit P504S und CK903 zeigten exzellente Qualität und Auswertbarkeit nach vorheriger 1H HRMAS MRS. Beide Marker eigneten sich zur Durchführung von quantitativer Immunhistochemie an spektroskopierten Gewebeproben. Im Gegensatz dazu war die Qualität der Immunfärbungen mit p63 nach Spektroskopie vermindert. Quantitative Immunfärbungen unter Einsatz der Immunmarker P504S und CK903 stellten eine praktikable diagnostische Methode dar, um zwischen malignen und benignem Prostatagewebe zu unterscheiden. Der Anteil von bösartig verändertem Prostatagewebe, bestimmt durch QIAP, korrelierte signifikant mit den Ergebnissen der quantitativen Analyse der Immunfärbungen durch den Pathologen (p < 0.001), sowie mit der quantitativen Auswertung der konventionellen histopathologischen Färbung (p = 0.001). Ebenso ließ sich die Bestimmung des Anteils von benignem Gewebe mit QIAP zu den Ergebnissen der pathologischen Analyse korrelieren (p < 0.001 und p = 0.0183). Für zwei metabolomische Regionen konnte ein signifikante Korrelation zwischen relativen spektralen Intensitäten, bestimmt mit 1H HRMAS NMR Spektroskopie, und dem Anteil von malignem Epithelium in derselben Gewebeprobe, ermittelt durch QIAP, festgestellt werden: 3.22 ppm (p = 0.015) und 2.68 ppm (p = 0.0144). Die zu diesen Regionen korrespondierenden Metaboliten, Phosphocholin und Zitrat, konnten als potentielle metabolomische Marker für Prostatakrebs identifiziert werden. Die retrospektiven Analyse der klinischen Daten der Patienten fünf Jahre nach Prostatektomie ergab eine Überlebensrate von 97.8%. Elf dieser Patienten (24.4%) erlitten ein Rezidiv ihrer Erkrankung. Die bestimmten Rezidivkategorien korrelierten signifikant mit zwei metabolomischen Regionen (2.33 – 2.3 ppm, p = 0.0403 und 1.28 ppm, p = 0.0144), welche zu den Metaboliten Phosphokreatin und Lipiden korrespondierten. Schlussfolgerung Die vorliegende Studie präsentiert einen diagnostischen Ansatz zur objektiven und quantitativen Bestimmung metabolomischer Marker von Prostatakrebs unter Verwendung von 1H HRMAS MRS und Immunhistochemie. P504S und CK903 eignen sich als Immunmarker für quantitative Immunfärbungen nach vorheriger Durchführung von 1H HRMAS MRS. Die Metaboliten Phosphocholin und Zitrat konnten in der vorliegenden Patientenkohorte als potentielle metabolomische Marker für Prostatakrebs identifiziert werden. Eine mögliche in vivo Anwendung der gefundenen metabolomischen Marker könnte als hochsensitives, objektives und nicht- invasives diagnostisches Werkzeug der Prostatakrebsdiagnostik dienen. Der vorliegende untersucherunabhängige, automatisierte und quantitative diagnostischer Ansatz hat das Potential, zwischen hochmalignen und weniger aggressiven Krebsfällen zu unterscheiden und somit unnötige Risiken und Komplikationen für Prostatakrebspatienten zu reduzieren. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um die identifizierten metabolomischen Marker zu verifizieren und eine klinische Anwendung zu etablieren.:Table of Contents Glossary 1 Introduction 1. 1 Prostate Cancer 1. 2 Detection of Prostate Cancer – State of the Art 1. 2. 1 Prostate- Specific Antigen Test and Digital Rectal Examination 1.2.2 Radiographic Methods in PCa Detection 1.2.3 Transrectal Core Biopsies and Histopathological Analysis 1.2.4 Histopathological Grading of Prostate Cancer: GLEASON Score 1.3 Challenges and Need for New Approaches in PCa Diagnostic Management 2 Scientific Background I: Nuclear Magnetic Resonance,1H HRMAS NMR Spectroscopy and Metabolomic Profiles 2.1 Nuclear Magnetic Resonance 2.1.1 Spin Precession 2.1.2 Magnetic Resonance 2.1.3 Chemical Shift and J- coupling 2.2 Nuclear Magnetic Resonance 2.2.1 Magic Angle Spinning and 1H HRMAS NMR Spectroscopy 2.2.2 MAS Spinning Rates and Spinning Side Bands 2. 3 Metabolomics, Metabolite Profiles and Clinical Utility 3 Scientific Background II: Immunohistochemistry of Prostate Cancer 4 Aims of the Study 5 Material and Methods 5.1 Prostate Tissue Samples and Patient Demographics 5.2 1H HRMAS NMR Spectroscopy 5.2.1 Sample Preparation 5.2.2 Spectroscopy Scan 5.2.3 Data Processing 5.3 Immunohistochemistry 5.3.1 Immunohistochemistry Material and Equipment 5.3.2. Immunohistochemistry Protocol 5. 3. 3 Prostate Immunomarker Stability after 1H HRMAS NMR Spectroscopy 5.3.4 Qualitative IHC Analysis 5. 3.5 Quantitative IHC Analysis 5.3.5.1 Quantitative IHC Slide Review 5.3.5.2 Computer-Automated Quantitative IHC Analysis 5.3 Quantitative Histopathology 5. 4 Identification of Prostate Cancer Metabolomic Markers 5. 5 Patient Outcomes and Recurrence Categories 5.6 Statistical Analysis 6 Results 6. 1 Patient demographics 6. 2 Spectroscopy Results 6. 3 Immunohistochemistry 6. 3. 1 Evaluation of Prostate Immunomarker Stability after 1H HRMAS MRS 6. 3. 2 Qualitative Immunohistochemistry 6. 4 Quantitative Immunohistochemistry 6. 4. 1 Quantitative IHC Slide Review 6. 4. 2 Computer-Automated Quantitative IHC Evaluation using QIAP 6. 5 Quantitative Histopathology 6. 6 Identification of Prostate Cancer Metabolomic Markers using QIAP 6. 7 Patient Outcomes and Recurrence 7 Discussion 8 Summary / Abstract 9 Zusammenfassung 10 References 11 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 12 Danksagung 13 Lebenslauf und Publikationsverzeichnis Appendix A.1 Immunostaining protocols A.2 Spectral Intensities Measured by 1H HRMAS MRS in 51 Samples A.3 Graphs for Correlations of Spectral Intensities and CaE% determined by QIAP in 34 Additional Regions of Interes

Untersuchung der Koordination von Rücken- und Rumpfmuskulatur an Personen mit chronischem Rückenschmerz und gesunden Vergleichspersonen während dynamischer Belastung mittels Oberflächenelektromyographie

In allen modernen Industriestaaten führen Erkrankungen des Bewegungsapparates und insbesondere Rückenschmerzsyndrome der Lendenwirbelsäule zu immensen direkten und indirekten Kosten. Dabei stellen unspezifische, lokal begrenzte Rückenschmerzen ein erhebliches diagnostisches und therapeutisches Problem dar, da bei diesen Patienten keine Befunde erhoben werden können, die das Schmerzgeschehen hinreichend erklären. Es handelt sich somit beim unspezifischen Rückenschmerz um eine Ausschlussdiagnose. Die entstehenden Kosten werden im wesentlichen durch den lediglich 5-10%igen Anteil von Patienten mit chronifizierender Schmerzsymptomatik verursacht. Die therapeutischen Bemühungen konzentrieren sich derzeit auf multimodale Ansätze, die neben der begleitenden psychologischen Betreuung dieser Patienten vor allem auf die Verbesserung ihrer muskulär - funktionellen Situation abzielen. Hier stellt die Wiederherstellung des koordinierten Zusammenspiels aller Rumpfmuskeln ein wesentliches therapeutisches Ziel dar, da eine Störung im adäquaten Wechselspiel zwischen Stabilität und Mobilität derzeit als pathogenetischer Hauptfaktor für den unspezifischen Rückenschmerz angesehen wird. An einem Kollektiv von Rückenschmerzpatienten und gesunden Vergleichspersonen sollte deshalb der Einfluß ermüdender Haltearbeit des Oberkörpers auf die Koordinationsmuster von Rumpfmuskeln während Flexions- und Extensionsbewegungen des Oberkörpers evaluiert werden. Die Personen wurden drei aufeinander folgenden statischen Halteaufgaben des Oberkörpers unterworfen. Jeweils vor und direkt nach der auf maximal 9 Minuten begrenzten statischen Haltezeit führten alle Probanden 5 Flexions- und Extensionsbewegungen des Oberkörpers durch. Während dieser Bewegungen wurde das Oberflächen EMG (OEMG) von repräsentativen Rumpfmuskeln und dem M. biceps femoris (MBF) gemessen. Zu funktionell definierten Zeitpunkten der Oberkörperbewegungen wurden OEMG - Aktivitätsmuster extrahiert. Das untersuchte Probandengut wurde anhand der Ausprägung des Schmerzes, funktioneller Beeinträchtigung, des Alters und der Haltedauer charakterisiert. Anhand dieser Einteilung erfolgten Gruppenvergleiche, wobei immer extrem unterschiedliche Ausprägungen eines Merkmals miteinander verglichen wurden. 2 Die Mm. erectores in den Höhen von LWK 2 (=MES2) und LWK5 (=MES5) zeigen ein unterschiedliches Aktivitätsverhalten bei Schmerzpersonen und Kontrollen. Die Schmerzpersonen zeigen eine geringere Aktivität des MES5 und eine fehlende Anpassung der Aktivität unter Belastung. Somit lassen sich Rückenschmerzpatienten von Gesunden anhand der Aktivierungsmuster im Bereich der LWS unterscheiden. Der MBF bietet ebenfalls hohe Aktivitäten und ist in seinem Aktivitätsanteil an die MES gebunden. Dabei führt die Zunahme MES Aktivität (beide Anteile) zu einer Abnahme des MBF - Aktivitätsanteiles. Die restlichen observierten Muskeln lassen bei geringen Aktivitätsanteilen keine signifikanten Unterschiede erkennen. Es finden sich unterschiedliche Koordinierungsmuster zwischen den Extremgruppen der Kriterien Schmerz und funktionelle Beeinträchtigung. Erstaunlicherweise zeigt sich eine geringe Korrelation der Schmerzintensität und der empfundenen Beeinträchtigung der Schmerzpersonen. Mit aller Vorsicht kann abgeleitet werden, daß es sich auch um verschiedene Stadien eines Krankheitsprozesses handeln könnte, die über das zunächst isolierte Schmerzempfinden zur schmerzbedingten Beeinträchtigung führen. Die Schmerzpersonen mit starken Schmerzen und starker Beeinträchtigung bilden somit eine eigene Entität gegenüber Schmerzpersonen mit Dominanz der Schmerzen und untergeordneter Beeinträchtigung. Die Zuordnung der Personen zu den Alter- und Haltedauergruppen erfolgte unabhängig von den Schmerzangaben. Bei der Haltedauer bieten die kurz Haltenden Analogien zur Schmerzgruppe und die lange Haltenden zur Vergleichsgruppe. Dies erklärt sich mit der Überlappung der Gruppen. Ein Einfluß des Kriteriums Alter auf die Aktivierungsverhältnisse konnte nicht gefunden werden. Die Ergebnisse bekräftigen die Annahme, daß eine gestörte Koordination der Rumpf- und Rückenmuskulatur zu einer Beeinträchtigung der Funktion der LWS führt oder mit ihr assoziiert ist, was in komplexeren Modellen implementiert ist. Die Ergebnisse weisen darauf hin, daß bei Patienten mit chronisch unspezifischen Rückenschmerzen das Ausmaß der individuell empfundenen Beeinträchtigung Hinweise auf das Vorliegen von Koordinationsstörungen der Rumpfmuskulatur geben kann. Daraus ergeben sich erweiterte Therapieoptionen

Microstructure and Wear Resistance of AlCoCrFeNiTi High-Entropy Alloy Coatings Produced by HVOF

The investigation of high-entropy alloys (HEAs) has revealed many promising properties. HEAs with a high share of Al and Ti are suitable for the formation of lightweight materials. Investigations of the alloy system AlCoCrFeNiTi showed high strength, hardness, ductility, and wear resistance, which makes this special alloy interesting for surface engineering and particularly for thermal spray technology. In this study, the suitability of inert gas-atomised HEA powder for high-velocity-oxygen-fuel (HVOF) thermal spray is investigated. This process allows for high particle velocities and comparatively low process temperatures, resulting in dense coatings with a low oxidation. The microstructure and phase composition of the atomised powder and the HVOF coating were investigated, as well as the wear behaviour under various conditions. A multiphase microstructure was revealed for the powder and coating, whereas a chemically ordered bcc phase occurred as the main phase. The thermal spray process resulted in a slightly changed lattice parameter of the main phase and an additional phase. In comparison with a hard chrome-plated sample, an increase in wear resistance was achieved. Furthermore, no brittle behaviour occurred under abrasive load in the scratch test. The investigation of wear tracks showed only minor cracking and spallation under maximum load

Odorant-Bindeproteine (OBPs) als molekulare Detektoreinheiten für die Erkennung und Diskriminierung von Duftstoffen

Das olfakorische System ist in der Lage, Tausende von Duftstoffen zu diskriminieren und sie z.T. in geringste Konzentrationen zu detektieren. Diese enorme Erkennungskapazität wird generell auf die Vielfalt an Odorantrezeptoren der olfaktorischen Sinneszellen zurückgeführt. Man geht jedoch davon aus, daß die Duftstoffmoleküle zunächst mit den sogenannten Odorant-Bindeproteinen (OBPs) interagieren, die als Transporter die überwiegend hydrophoben organischen Moleküle durch die wässrige Mucusbarriere zu den Sinneszellen transferieren. OBPs gehören zu den Lipocalinen, die sich durch eine simple aber sehr rigide beta-Faß Struktur mit einer hydrophoben Bindungstasche und einer überwiegend hydrophilen Proteinoberfläche auszeichnen; sie stellen damit ideale „Lösungsvermittler“ für hydrophobe Substanzen dar. Die Entdeckung von mehreren OBP-Subtypen in einer Spezies und die geringe Sequenzhomologie der Subtypen untereinander legte die Vermutung nahe, dass die unterschiedlichen OBPs für die Interaktion mit distinkten chemischen Strukturklassen spezialisiert sind, d.h. über eine gewissen Ligandenspezifität verfügen. Im Hinblick auf detaillierte Analysen der Bindungseigenschaften von OBPs wurden drei identifizierte OBP-Subtypen der Ratte in E. coli als Histidin-Fusionsproteine überexprimiert und unter nativen Bedingungen gereinigt. Für die Charakterisierung der Wechselwirkungen dieser Proteine mit verschiedenen Liganden wurde ein markierungsfreier fluoreszenzspektroskopischer “Schnelltest“ entwickelt, der auf einer reversiblen Interaktion von OBP mit Fluoreszenzchromophor beruht. Durch die Änderung der Fluoreszenzeigenschaften des Chromophors bei einer spezifischen Wechselwirkung mit dem OBP sind die gebundenen Chromophoren im Emissionsspektrum selektiv erkennbar; eine Trennung von freiem und gebundenen Chromophore wird dadurch überflüssig. Diese Methode scheint für ein Hochdurchsatzscreening prädestiniert zu sein

How Migration Status Shapes Susceptibility of Individuals’ Loneliness to Social Isolation

Objectives: Our research provides competing hypotheses and empirical evidence how associations between objectively social isolation and subjective loneliness differ between host populations, migrants, and refugees.Methods: The analysis uses data of 25,171 participants from a random sample of the German population (SOEP v.35). We estimate regression models for the host population, migrants, and refugees and test five hypotheses on the association between social isolation and loneliness using a Bayesian approach in a multiverse framework.Results: We find the strongest relative support for an increased need for social inclusion among refugees, indicated by a higher Bayes factor compared to the hosts and migrants. However, all theoretically developed hypotheses perform poorly in explaining the major pattern in our data: The association of social isolation and loneliness is persistently lower for migrants (0.15 SD−0.29 SD), with similar sizes of associations for refugees and the host population (0.38 SD−0.67 SD).Conclusion: The migration history must be actively considered in health service provision and support programs to better cater to the needs of the different groups

The Phase composition and microstructure of AlχCoCrFeNiTi alloys for the development of high-entropy alloy systems

Alloying aluminum offers the possibility of creating low-density high-entropy alloys (HEAs). Several studies that focus on the system AlCoCrFeNiTi differ in their phase determination. The effect of aluminum on the phase composition and microstructure of the compositionally complex alloy (CCA) system AlxCoCrFeNiTi was studied with variation in aluminum content (molar ratios x = 0.2, 0.8, and 1.5). The chemical composition and elemental segregation was measured for the different domains in the microstructure. The crystal structure was determined using X-ray diffraction (XRD) analysis. To identify the spatial distribution of the phases found with XRD, phase mapping with associated orientation distribution was performed using electron backscatter diffraction. This made it possible to correlate the chemical and structural conditions of the phases. The phase formation strongly depends on the aluminum content. Two different body-centered cubic (bcc) phases were found. Texture analysis proved the presence of a face-centered cubic (fcc) phase for all aluminum amounts. The hard η-(Ni, Co)3Ti phase in the x = 0.2 alloy was detected via metallographic investigation and confirmed via electron backscatter diffraction. Additionally, a centered cluster (cc) with the A12 structure type was detected in the x = 0.2 and 0.8 alloys. The correlation of structural and chemical properties as well as microstructure formation contribute to a better understanding of the alloying effects concerning the aluminum content in CCAs. Especially in the context of current developments in lightweight high-entropy alloys (HEAs), the presented results provide an approach to the development of new alloy systems