Spatial Characterization and Estimation of Intracardiac Propagation Patterns During Atrial Fibrillation

This doctoral thesis is in the field of biomedical signal processing with focus on methods for the analysis of atrial fibrillation (AF). Paper I of the present thesis addresses the challenge of extracting spatial properties of AF from body surface signals. Different parameters are extracted to estimate the preferred direction of atrial activation and the complexity of the atrial activation pattern. In addition, the relation of the spatial properties to AF organization, which is quantified by AF frequency, is evaluated. While no significant correlation between the preferred direction of atrial activation and AF frequency could be observed, the complexity of the atrial activation pattern was found to increase with AF frequency. The remaining three papers deal with the analysis of the propagation of the electrical activity in the atria during AF based on intracardiac signals. In Paper II, a time-domain method to quantify propagation patterns along a linear catheter based on the detected atrial activation times is developed. Taking aspects on intra-atrial signal organization into account, the detected activation times are combined into wavefronts, and parameters related to the consistency of the wavefronts over time and the activation order along the catheter are extracted. Furthermore, the potential relationship of the extracted parameters to established measures from body surface signals is investigated. While the degree of wavefront consistency was not reflected by the applied body surface measures, AF frequency could distinguish between recordings with different degrees of intra-atrial signal organization. This supports the role of AF frequency as an organization measure of AF. In Paper III, a novel method to analyze intracardiac propagation patterns based on causality analysis in the frequency domain is introduced. In particular, the approach is based on the partial directed coherence (PDC), which evaluates directional coupling between multiple signals in the frequency domain. The potential of the method is illustrated with simulation scenarios based on a detailed ionic model of the human atrial cell as well as with real data recordings, selected to present typical propagation mechanisms and recording situations in atrial tachyarrhythmias. For simulated data, the PDC is correctly reflecting the direction of coupling and thus the propagation between all recording sites. For real data, clear propagation patterns are identified which agree with previous clinical observations. Thus, the results illustrate the ability of the novel approach to identify propagation patterns from intracardiac signals during AF which can provide important information about the underlying AF mechanisms, potentially improving the planning and outcome of ablation. However, spurious couplings over long distances can be observed when analyzing real data comprised by a large number of simultaneously recorded signals, which gives room for further improvement of the method. The derivation of the PDC is entirely based on the fit of a multivariate autoregressive (MVAR) model, commonly estimated by the least-squares (LS) method. In Paper IV, the adaptive group least absolute selection and shrinkage operator (LASSO) is introduced in order to avoid overfitting of the MVAR model and to incorporate prior information such as sparsity of the solution. The sparsity can be motivated by the observation that direct couplings over longer distances are likely to be zero during AF; an information which has been further incorporated by proposing distance-adaptive group LASSO. In simulations, adaptive and distance-adaptive group LASSO are found to be superior to LS estimation in terms of both detection and estimation accuracy. In addition, the results of both simulations and real data analysis indicate that further improvements can be achieved when the distance between the recording sites is known or can be estimated. This further promotes the PDC as a method for analysis of AF propagation patterns, which may contribute to a better understanding of AF mechanisms as well as improved AF treatment

Jahn-Teller like origin of the tetragonal distortion in disordered Fe-Pd magnetic shape memory alloys

The electronic structure and magnetic properties of disordered Fe$_{x}$Pd$_{100-x}$ alloys $(50 < x < 85)$ are investigated in the framework of density functional theory using the full potential local orbital method (FPLO). Disorder is treated in the coherent potential approximation (CPA). Our calculations explain the experimental magnetization data. The origin of the tetragonal distortion in the Fe-Pd magnetic shape memory alloys is found to be a Jahn-Teller like effect which allows the system to reduce its band energy in a narrow composition range. Prospects for an optimization of the alloys' properties by adding third elements are discussed

Mechanisms underlying cortical resonant states: implications for levodopa-induced dyskinesia

A common observation in recordings of neuronal activity from the cerebral cortex is that populations of neurons show patterns of synchronized oscillatory activity. However, it has been suggested that neuronal synchronization can, in certain pathological conditions, become excessive and possibly have a pathogenic role. In particular, aberrant oscillatory activation patterns have been implicated in conditions involving cortical dysfunction. We here review the mechanisms thought to be involved in the generation of cortical oscillations and discuss their relevance in relation to a recent finding indicating that high-frequency oscillations in the cerebral cortex have an important role in the generation of levodopa-induced dyskinesia. On the basis of these insights, it is suggested that the identification of physiological changes associated with symptoms of disease is a particularly important first step toward a more rapid development of novel treatment strategies

Towards a conceptual model of staffs in disaster response organizations

We argue that staffs and their leaders play an important role in disaster response. The main contribution of this paper is a conceptual staff model. It based on scientific literature on leadership, command and control, emergency response coordination patterns, staffs, staff regulations and an empirical basis of three command post exercises

Concepts for Command & Control Effectiveness in German Disaster Response

The paper analyzes relevant concepts for command & control effectiveness in the German disaster response system. The concepts are derived from legal text review, an analogy between military and disaster response domain and interpretations of representatives from major German disaster response organizations. The concepts are integrated into a conceptual model

Inklusion im Kindergarten : Grundlagen für die Entwicklung eines Projektesals Voraussetzung für die gelingende Umgestaltung im Elementarbereich

Die Bachelorarbeit befasst sich mit den theoretischen Grundlagen und den gesellschaftlichen Voraussetzungen für die Entwicklung eines Projekts zur Umgestaltung eines Regelkindergartens in eine Einrichtung mit inklusiver Pädagogik. Es wird beschrieben, wie komplex sich gerade im Bereich der Bildung der derzeitige Stand der Ratifizierung der Behindertenrechtskonvention in der Bunderepublik Deutschland auswirkt. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt dabei auf Recherchen im Internet und der zur Verfügung stehenden Literatur. Dadurch konnte das Thema umfangreich erfasst und für die weitere Projektentwicklung angewendet werden. Analysen und erste Schritte der Projektentwicklung beziehen sich auf die Kindertagesstätte „Regenbogen“, Bereich Kindergarten, Straße der Einheit 31 in Freiberg und sind die Voraussetzung für die Weiterentwicklung mit dem Team ab Februar 2011

Fakten schaffen. Eine Organisationsethnographie zur Konstruktion von Rationalität, Macht und Geschlecht

Diese Studie befasst sich mit der Konstruktion von Rationalität, Macht und Geschlecht am Beispiel von Restrukturierungsmaßnahmen (Entlassungen, Standortverlagerung) in einem Familienunternehmen. Reiches empirisches Material – Beobachtungsprotokolle, informelle Gespräche, leitfadengestützte Interviews, Artefakte des untersuchten Unternehmens – wurden mit der Methode der dichten Beschreibung von Clifford Geertz ausgewertet. Diese Daten ermöglichen einen interpretativ-verstehenden Zugang zu sich im Verborgenen vollziehenden Sinnkonstitutionsprozessen. In der Untersuchung stehen kulturelle und soziale Prozesse im Fokus, durch die ein bestimmtes Rationalitätskonzept erfolgreich Deutungshoheit für sich beanspruchen kann. Die Arbeit weist auf, wie hochrelevant Rationalitätskonzepte für die Reproduktion der betrieblichen, heteronormativen Geschlechterordnung sind und schlägt vor, diesem Befund auf der begrifflichen Ebene mit dem Konzept „Rationormativität“ Rechnung zu tragen

Deutsch und weiter! – Sprachbewusstheit im schulischen DaF-Unterricht mit fortgeschrittenen Lernenden

Die mehrsprachigkeitsdidaktische Unterrichtseinheit „Deutsch und weiter!“ wurde im Schuljahr 2016-17 in zehn Deutschkursen der finnischen gymnasialen Oberstufe mit fortgeschrittenen Lernenden (mindestens sechs Jahre Deutsch) durchgeführt. Deutsch (sowie Englisch und Schwedisch) diente als Ausgangspunkt für die Erkundung weiterer germanischer Sprachen bzw. Dialekte (Niederländisch, Plattdeutsch, Jiddisch o.ä.). Über einen „germanischen Sprachvergleich“ in der Art des EuroComGerm (vgl. Hufeisen & Marx 2014) zielt die Unterrichtseinheit darauf ab, bei fortgeschrittenen Deutschlernenden ein basales Lese- (und Hör-)-verstehen aufzubauen und ein anfängliches Bewusstsein für Interkomprehension zu schaffen. Mithilfe des Vergleichens und Erschließens der fremden Sprachformen und des Einsatzes der vorhandenen Deutsch-(Schwedisch-Englisch-)Kenntnisse wird ein Aufbau bzw. Ausbau von Sprachbewusstheit und Sprachlernmotivation angestrebt. Darüber hinaus können den OberstufenschülerInnen so kleine Einblicke in philologische Forschungsbereiche wie Sprachgeschichte, Sprachverwandtschaft, sprachliche Variation etc. gegeben werden, die u.U. Interesse für das Sprachenstudium wecken. Der Beitrag berichtet über Material und Durchführung der Unterrichtseinheit und gibt Einblicke in das Feedback der SchülerInnen.The multilingual teaching unit „Deutsch und weiter!“ was applied in 10 courses of advanced German in Finnish high schools in 2016-17. German (as well as Swedish and English) served as the starting point for the exploration of six other Germanic languages and dialects. On the basis of a „Germanic cross-linguistic comparison“ in the style of EuroComGerm (cf. Hufeisen & Marx 2014), the teaching unit aims to develop basic reading and hearing comprehension and thus to create an initial awareness of intercomprehension and further the advanced learners’ language awareness and motivation for language learning. In addition, the students are given a small insight into philological research areas such as language history and linguistic variation. The article reports on the material and the implementation of the teaching unit and gives an insight into the students’ feedback

Deutsch und weiter! – Sprachbewusstheit im schulischen DaF-Unterricht mit fortgeschrittenen Lernenden

Peer reviewe

Deutsch und weiter! – Sprachbewusstheit im schulischen DaF-Unterricht mit fortgeschrittenen Lernenden

Die mehrsprachigkeitsdidaktische Unterrichtseinheit „Deutsch und weiter!“ wurde im Schuljahr 2016-17 in zehn Deutschkursen der finnischen gymnasialen Oberstufe mit fortgeschrittenen Lernenden (mindestens sechs Jahre Deutsch) durchgeführt. Deutsch (sowie Englisch und Schwedisch) diente als Ausgangspunkt für die Erkundung weiterer germanischer Sprachen bzw. Dialekte (Niederländisch, Plattdeutsch, Jiddisch o.ä.). Über einen „germanischen Sprachvergleich“ in der Art des EuroComGerm (vgl. Hufeisen & Marx 2014) zielt die Unterrichtseinheit darauf ab, bei fortgeschrittenen Deutschlernenden ein basales Lese- (und Hör-)-verstehen aufzubauen und ein anfängliches Bewusstsein für Interkomprehension zu schaffen. Mithilfe des Vergleichens und Erschließens der fremden Sprachformen und des Einsatzes der vorhandenen Deutsch-(Schwedisch-Englisch-)Kenntnisse wird ein Aufbau bzw. Ausbau von Sprachbewusstheit und Sprachlernmotivation angestrebt. Darüber hinaus können den OberstufenschülerInnen so kleine Einblicke in philologische Forschungsbereiche wie Sprachgeschichte, Sprachverwandtschaft, sprachliche Variation etc. gegeben werden, die u.U. Interesse für das Sprachenstudium wecken. Der Beitrag berichtet über Material und Durchführung der Unterrichtseinheit und gibt Einblicke in das Feedback der SchülerInnen