Modellprojekt in der Berufsbildung für nachhaltige Entwicklung

Das Forschungsvorhaben „Verwertung von Gemüse- und Grünschnittabfällen zur Herstellung von Pflanzenkohlesubstraten für ein klimafreundliches Gärtnern - Modellprojekt in der Berufsbildung für nachhaltige Entwicklung“ untersuchte die Schließung regionaler Stoffkreisläufe mittels Pflanzenkohletechnologie und schuf Modellprojekte, um berufliche und schulische Aus- und Weiterbildung zu fördern und anschaulich erlebbar zu machen. Die Pflanzenkohletechnologie wird auf internationaler Ebene vermehrt als eine Option zur Rückführung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre (carbon dioxide removal; kurz CDR Technologie) diskutiert. Pflanzenkohle bezeichnet das Endprodukt der Karbonisierung von Biomasse durch Pyrolyse bei einer Temperatur zwischen 350 und 900 °C. Bei der Karbonisierung wird im Gegensatz zur Verbrennung oder natürlichen Verrottung nur etwa 50 - 60 % des in der Biomasse gespeicherten Kohlenstoffs wieder an die Atmosphäre abgegeben. Die Prozesstemperaturen bestimmen dabei maßgeblich die Eigenschaften, wie z. B. Kohlenstoffgehalt und Stabilität. Die hohe Stabilität und damit die langfristige Festlegung von Kohlenstoff in der Pflanzenkohle und deren stoffliche Anwendung könnte eine signifikante Rolle bei der Verlangsamung des Anstiegs der atmosphärischen CO2-Konzentrationen spielen. Durch den Aufbau bzw. die Nutzung von Kompostieranlagen mit Pflanzenkohle, entstanden modellhafte Lernorte am Umweltbildungszentrum Berlin, im Gutsgarten Hellersdorf und im Botanischen Garten Berlin-Dahlem, an denen zugleich lokale Stoffkreisläufe geschlossen wurden. Die Kompostierung mit Pflanzenkohle wurde an den einzelnen Modellstandorten wissenschaftlich begleitet und die Umweltwirkung mittels Klimabilanz ermittelt und mit der energetischen Nutzung durch Vergärung/Biogas bzw. Verbrennung verglichen. Für die berufliche Aus- und Weiterbildung zum Thema „Stoffkreisschließung mit Pflanzenkohle“ wurden 25 Bildungsmodule entwickelt. Die Module wurden an den Lernorten in insgesamt 11 vier- bis fünfstündigen Workshops mindesten zweifach mit insgesamt 200 Auszubildenden und UmschülerInnen positiv evaluiert. Entstanden ist ein Bildungsmaterial „Pflanzenkohle“ für die berufliche - aber auch schulische - Bildung, in dem das Thema Pflanzenkohle und ihre Anwendung im gärtnerischen und landwirtschaftlichen Bereich aufbereitet wurde. In den Blick gelangt die gegenwärtige Herstellung von Pflanzenkohle und Pflanzenkohlesubstraten durch die Kompostierung und ihre gärtnerischen Anwendungen. Die Pflanzenkohle-Technologie wird im Kontext des Klima- und Bodenschutzes und der nachhaltigen Ressourcennutzung verortet und als Negative Emissionstechnologie eingeführt. Darüber hinaus entstand ein weiteres Bildungsmaterial „Boden entdecken“ für die 5. und 6. Klasse, dass das Thema Pflanzenkohle und Kompostierung in einen Projekttag zum Boden einbettet. In 12 Lernstationen, beschreiben Schüler*innen den Boden, entdecken seine Lebewesen, erforschen seine Entstehung, starten einen Kompostversuch und sammeln Ideen für den Schutz des Bodens

Zur Wirkung von Biokohle-Substraten auf den Kohlenstoff- und Nährstoffhaushalt ertragsschwacher Acker- und Kippenböden der Lausitz - Ergebnisse aus Feldversuchen

Um die Wirkung von Biokohle-Substraten auf Bodenfunktionen und Pflanzenwachstum ertragsschwacher Acker- und Kippenböden zu klären, wurden im Frühling 2011 Feldversuche auf drei typischen, sandigen Böden der Lausitz angelegt. Die Untersuchung der Oberböden nach der Winterroggenernte im zweiten Anbaujahr 2012 ergaben, dass BKS-Gaben von 30 bis 90 t TS ha-1 zu einer teilweise deutlichen Erhöhung der Kohlenstoff- und Gesamtstickstoff- sowie der verfügbaren Phosphor- und Kaliumgehalte geführt haben. Durch die Zufuhr der BKS wurden sowohl die stabilen als auch die leicht mineralisierbaren C-Pools vergrößert

Ischemic biomarker heart-type fatty acid binding protein (hFABP) in acute heart failure - diagnostic and prognostic insights compared to NT-proBNP and troponin I

Background: To evaluate diagnostic and long-term prognostic values of hFABP compared to NT-proBNP and troponin I (TnI) in patients presenting to the emergency department (ED) suspected of acute heart failure (AHF). Methods: 401 patients with acute dyspnea or peripheral edema, 122 suffering from AHF, were prospectively enrolled and followed up to 5 years. hFABP combined with NT-proBNP versus NT-proBNP alone was tested for AHF diagnosis. Prognostic value of hFABP versus TnI was evaluated in models predicting all-cause mortality (ACM) and AHF related rehospitalization (AHF-RH) at 1 and 5 years, including 11 conventional risk factors plus NT-proBNP. Results: Additional hFABP measurements improved diagnostic specificity and positive predictive value (PPV) of sole NT-proBNP testing at the cutoff <300 ng/l to “rule out” AHF. Highest hFABP levels (4th quartile) were associated with increased ACM (hazard ratios (HR): 2.1–2.5; p = 0.04) and AHF-RH risk at 5 years (HR 2.8–8.3, p = 0.001). ACM was better characterized in prognostic models including TnI, whereas AHF-RH was better characterized in prognostic models including hFABP. Cox analyses revealed a 2 % increase of ACM risk and 3–7 % increase of AHF-RH risk at 5 years by each unit increase of hFABP of 10 ng/ml. Conclusions: Combining hFABP plus NT-proBNP (<300 ng/l) only improves diagnostic specificity and PPV to rule out AHF. hFABP may improve prognosis for long-term AHF-RH, whereas TnI may improve prognosis for ACM. Trial registration: ClinicalTrials.gov identifier: NCT00143793

Early oral switch therapy in low-risk Staphylococcus aureus bloodstream infection (SABATO): study protocol for a randomized controlled trial

Background Current guidelines recommend that patients with Staphylococcus aureus bloodstream infection (SAB) are treated with long courses of intravenous antimicrobial therapy. This serves to avoid SAB-related complications such as relapses, local extension and distant metastatic foci. However, in certain clinical scenarios, the incidence of SAB-related complications is low. Patients with a low-risk for complications may thus benefit from an early switch to oral medication through earlier discharge and fewer complications of intravenous therapy. The major objective for the SABATO trial is to demonstrate that in patients with low-risk SAB a switch from intravenous to oral antimicrobial therapy (oral switch therapy, OST) is non-inferior to a conventional course of intravenous therapy (intravenous standard therapy, IST). Methods/Design The trial is designed as randomized, parallel-group, observer-blinded, clinical non-inferiority trial. The primary endpoint is the occurrence of a SAB-related complication (relapsing SAB, deep-seated infection, and attributable mortality) within 90 days. Secondary endpoints are the length of hospital stay; 14-day, 30-day, and 90-day mortality; and complications of intravenous therapy. Patients with SAB who have received 5 to 7 full days of adequate intravenous antimicrobial therapy are eligible. Main exclusion criteria are polymicrobial bloodstream infection, signs and symptoms of complicated SAB (deep-seated infection, hematogenous dissemination, septic shock, and prolonged bacteremia), the presence of a non-removable foreign body, and severe comorbidity. Patients will receive either OST or IST with a protocol-approved antimicrobial and are followed up for 90 days. Four hundred thirty patients will be randomized 1:1 in two study arms. Efficacy regarding incidence of SAB-related complications is tested sequentially with a non-inferiority margin of 10 and 5 percentage points. Discussion The SABATO trial assesses whether early oral switch therapy is safe and effective for patients with low-risk SAB. Regardless of the result, this pragmatic trial will strongly influence the standard of care in SAB. Trial registration ClinicalTrials.gov NCT01792804 registered 13 February 2013; German Clinical trials register DRKS00004741 registered 4 October 2013, EudraCT 2013-000577-77. First patient randomized on 20 December 2013

Zwischen Schattendasein, Governance und Entrepreneurship - Eine empirische Bestandsaufnahme zum Professionalisierungsgrad des IT-Managements in deutschen Krankenhäusern

Bei der Umsetzung der digitalen Transformation bewegt sich das ITManagement in Krankenhäusern in einem Spannungsfeld aus historischkulturellen Vorbedingungen und den besonderen Herausforderungen wissensintensiver Expertenorganisation. Um zu untersuchen, wie professionell das ITManagement vor diesem Hintergrund ist, wurde in der vorliegenden Studie der Professionalisierungsgrad des IT-Managements als Beschreibungsgröße vorgeschlagen. Darüber hinaus wurden Ausprägungen der IT-Governance und des IT-Entrepreneurships als mögliche Determinanten des Professionalisierungsgrades konzeptionalisiert. Ein entsprechend aufgestelltes, hypothesengeleitetes Untersuchungsmodell wurde anhand der Daten von 164 CIOs deutscher Krankenhäuser überprüft. Die Ergebnisse der Studie deuten auf Professionalisierungspotenziale des IT-Managements im strategischen und evaluierenden Bereich hin. Etablierte Kommunikationskanäle zwischen CIO und Krankenhausleitung sowie eine ausgewiesene IT-Budgetverantwortungen wirkten sich positiv auf den Professionalisierungsgrad aus. Zudem Das agierte das ITManagement umso professioneller, je stärker der IT-Entrepreneurship auf organisatorischer und individueller Ebene ausgeprägt war. Die Ergebnisse können den theoretischen Erkenntnisstand über die Wirkungsweise von IT-Governance und IT-Entrepreneurship erweitern und auf ähnliche, wissensintensive Expertenorganisationen übertragen werden

Modelling and simulation of electromagnetic source mechanisms and sensor optimization via homogenization

The failure of a brittle dielectric material under mechanical load generates acoustic emission (AE) and electromagnetic emission (EME). Detection and analysis of acoustic signals are commonly used for the investigation of failure in solid materials. AE analysis aims at deriving information about the amount of damage, source position and type of damage from counting signal activity, localizing source positions and identifying classes of signals in order to investigate material failure. Similar to AE analysis, counting and classification of EME signals can provide further information about accumulated damage and failure type. In experiments, we observe further a strong directional character of the EME source, which indicates that EME analysis allows conclusions about position and orientation of fracture surfaces in the material. Both, AE analysis and EME analysis, allow conclusions based on real-time information on a qualitative basis. The lack of detailed understanding of correlation between source mechanisms and measured signals prohibit the reliability of quantitative information so far The profound understanding of the basic characteristics of the emitting EME source and the origins of the electromagnetic fields are essential to enable better analysis and interpretation of emitted signals. We establish a model of the emitting source, which is capable of explaining the different parts of the experimentally obtained EME signals by comparison of simulation and experimental data obtained during mode-I fracture of epoxy resin materials. Three contributions of the EME signals originate from separation and relaxation of charges during crack growth and from the vibration of charged crack surfaces. The simulations reproduce the results of the experimentally examined directional character of the emitted electromagnetic field and the strong dependence of the amplitude of the signals on the distance of source and capacitive sensor plate. The long-term objective of detection and analysis of EME and AE signals for the purpose of determination of failure type, location of failure and orientation of crack walls motivates the need for optimization of the EME sensor system. In particular, because there is no commercial sensor system available for EME detection until now, the development of EME sensor systems employed in the experiments is so far based on the experience of the scientists. Mathematical justification or improvement of these established sensor systems can improve the method considerably. We approach the topic of sensor optimization using and extending the so-called method of shape optimization via homogenization and investigate the applicability of the method in the described context in order to answer questions related to the sensor design in the experiments.Das Versagen eines spröden dielektrischen Materials unter mechanischer Belastung erzeugt Schallemission (AE) und elektromagnetische Emission (EME). Detektion und Analyse akustischer Signale werden häufig für die Untersuchung des Versagens in Feststoffen verwendet. Um Materialversagen zu untersuchen, werden in der Schallemissionsanalyse Informationen über Schadensausmaß, Quellenposition und Schadensart aus Signalaktivität, Lokalisierung von Quellenpositionen und Identifizierung von Signalklassen abgeleitet. Ähnlich wie bei der Schallemissionsanalyse können auch das Zählen und die Klassifizierung von EME-Signalen weitere Informationen über akkumulierte Schäden und Versagensart liefern. In Experimenten beobachten wir au\ss erdem eine stark richtungsabhängige Charakteristik der EME-Quelle. Dies weist darauf hin, dass die EME-Analyse Rückschlüsse auf Position und Orientierung von Bruchflächen im Material zulässt. Sowohl die Schallemissions- als auch die EME-Analyse ermöglichen Schlussfolgerungen qualitativer Art auf der Grundlage von Echtzeitinformationen. Es fehlt ein detailliertes Verständnis der Korrelation von Quellmechanismen und gemessenen Signalen, welches die Verlässlichkeit quantitativer Informationen bisher in Frage stellt. Das Verständnis der grundlegenden Eigenschaften der emittierenden EME-Quelle und des Ursprungs der elektromagnetischen Felder ist also wesentlich, um eine bessere Analyse und Interpretation der emittierten Signale zu ermöglichen. Auf Basis des Vergleichs von Simulationsdaten und experimentellen Ergebnissen, die während des Mode-I-Bruchs von Epoxidharzmaterialien gemessen wurden, erstellen wir ein Modell der emittierenden Quelle. Dieses Modell ist in der Lage, die verschiedenen Anteile der experimentell erhaltenen EME-Signale zu erklären. Die drei Beiträge der EME-Signale stammen aus der Trennung und der Relaxation von Ladungen während des Risswachstums und aus der Vibration geladener Rissoberflächen. Die Simulationen reproduzieren die Ergebnisse des experimentell untersuchten Richtungsverhaltens des emittierten elektromagnetischen Feldes und die starke Abhängigkeit der Amplitude der Signale vom Abstand der Quelle von der kapazitiven Sensorplatte. Das langfristige Ziel der Detektion und Analyse von EME- und AE-Signalen zur Bestimmung von Versagensart, Versagensort und Orientierung der Rissflächen motiviert die Notwendigkeit zur Optimierung des EME-Sensorsystems. Insbesondere da bisher kein kommerzielles Sensorsystem zur EME-Detektion zur Verfügung steht, basiert die Entwicklung der in den Experimenten eingesetzten EME-Sensorsysteme bisher auf den Erfahrungen der Wissenschaftler. Wir befassen uns mit dem Thema der Sensoroptimierung unter Verwendung und Erweiterung der sogenannten Methode der Topologieoptimierung durch Homogenisierung und untersuchen die Anwendbarkeit der Methode im beschriebenen Kontext, um Fragen des Sensordesigns für die Experimente zu beantworten

Phylogenetic prediction of nucleation complexes and their roles in capsid assembly

Infectious diseases are among the leading causes of death, especially in developing countries. Novel insights into viral life cycles can be exploited for antiviral therapies. One such opportunity is packaging signal mediated assembly of viral capsids, in which multiple dispersed sequence/structure motifs in the genome, called packaging signals (PSs), regulate capsid formation. I have developed a novel phylogenetic method to group viruses by their PS distributions. This method is specifically designed to identify PSs that are in similar positions in extended families of viruses, thus identifying candidates within the PS distribution that may have specific functions. We exemplify this for two viral families: Hepadnaviridae and Leviviridae. After identification of the PS motif in hepatitis B virus (HBV), the method was applied to different sets of HBV sequences. The distribution pattern of PSs highlighted small groups of highly conserved PSs. Weinvestigated their roles in formation of the nucleation complex, and identified a pair that formed into PSs on the same short fragment and may have a double functional role. Using this focus on function, PSs were predicted in related avian and mammalian HBV strains. Application to Leviviridae required an extension to include a secondary structure context. This identified six PSs conserved across MS2, BZ13, and Qβ. I developed a computational model of virus assembly in order to test their roles in nucleation and demonstrated that three of these PSs play crucial roles in nucleation of assembly. Studying PS-mediated assembly through phylogeny has thus led to an increased understanding of the essential nucleation of this process in two unrelated viruses

Diffusion Dynamics of Radiology IT : Systems in German Hospitals : A Bayesian Bass Model

Radiology has a reputation for having a high affinity to innovation – particularly with regard to information technologies. Designed for supporting the peculiarities of radiological diagnostic workflows, Radiology Information Systems (RIS) and Picture Archiving and Communication Systems (PACS) developed into widely used information systems in hospitals and form the basis for advancing the field towards automated image diagnostics. RIS and PACS can thus serve as meaningful indicators of how quickly IT innovations diffuse in secondary care settings – an issue that requires increased attention in research and health policy in the light of increasingly fast innovation cycles. We therefore conducted a retrospective longitudinal observational study to research the diffusion dynamics of RIS and PACS in German hospitals between 2005 and 2017. Based upon data points collected within the “IT Report Healthcare” and building on Rogers’ Diffusion of Innovation (DOI) theory, we applied a novel methodological technique by fitting Bayesian Bass Diffusion Models on past adoption rates. The Bass models showed acceptable goodness of fit to the data and the results indicated similar growth rates of RIS and PACS implementations and suggest that market saturation is almost reached. Adoption rates of PACS showed a slightly higher coefficient of imitation (q = 0.25) compared to RIS (q = 0.11). However, the diffusion process expands over approximately two decades for both systems which points at the need for further research into how innovation diffusion can be accelerated effectively. Furthermore, the Bayesian approach to Bass modelling showed to have several advantages over the classical frequentists approaches and should encourage adoption and diffusion research to adapt similar techniques

Exploring Innovation Capabilities of Hospital CIOs : An Empirical Assessment

Hospital CIOs play a central role in the adoption of innovative health IT. Until now, it remained unclear which particular conditions constitute their capability to innovate in terms of intrapersonal as well as organisational factors. An inventory of 20 items was developed to capture these conditions and examined by analysing data obtained from 164 German hospital CIOs. Principal component analysis resulted in three internally consistent components that constitute large portions of the CIOs innovation capability: organisational innovation culture, entrepreneurship personality and openness towards users. Results were used to build composite indicators that allow further evaluations