Shape and Topology Constrained Image Segmentation with Stochastic Models

The central theme of this thesis has been to develop robust algorithms for the task of image segmentation. All segmentation techniques that have been proposed in this thesis are based on the sound modeling of the image formation process. This approach to image partition enables the derivation of objective functions, which make all modeling assumptions explicit. Based on the Parametric Distributional Clustering (PDC) technique, improved variants have been derived, which explicitly incorporate topological assumptions in the corresponding cost functions. In this thesis, the questions of robustness and generalizability of segmentation solutions have been addressed in an empirical manner, giving comprehensive example sets for both problems. It has been shown, that the PDC framework is indeed capable of producing highly robust image partitions. In the context of PDC-based segmentation, a probabilistic representation of shape has been constructed. Furthermore, likelihood maps for given objects of interest were derived from the PDC cost function. Interpreting the shape information as a prior for the segmentation task, it has been combined with the likelihoods in a Bayesian setting. The resulting posterior probability for the occurrence of an object of a specified semantic category has been demonstrated to achieve excellent segmentation quality on very hard testbeds of images from the Corel gallery

In vivo manipulation of interleukin-2 expression by a retroviral tetracycline (tet)-regulated system

We have used the tetracycline (tet)-regulated system as described previously to evaluate the applicability of controlled gene expression in cancer gene therapy. As a model gene, we used the human interleukin-2 (IL-2) gene, which has been placed under the transcriptional control of the tetO/promoter. Human melanoma cells were transduced by two modified retroviral tet vectors containing the transactivator regulatory unit and the IL-2 gene driven by the tetO/promoter, respectively. In the absence of tet, IL-2 expression in the target cells was stable over several months. IL-2 production was in the range of 40 U/106 cells/24 hours. A fine tuning of IL-2 expression could be achieved by culturing the transduced cells with increasing doses of tet, whereby a concentration of 500 ng/mL tet in the culture medium abrogated IL-2 expression. Most importantly for clinical application, IL-2 expression by the transduced melanoma cells could also be regulated in vivo. When nu/nu mice were inoculated with the transduced tumor cells, they failed to develop tumors. Instead, the inhibition of IL-2 expression in the transduced tumor cells by oral administration of tet led to subcutaneous tumor growth; this growth rate was comparable with the growth rate of subcutaneously inoculated untransduced parental cells. The finding demonstrates the applicability of the tet-regulated system in cancer gene therapy

Gemeindesteuern der Zinsbereinigten Gewinnsteuer

Ein rationales Steuersystem sollte sich durch Finanzierungs-, Investitions- und Rechtsformneutralität auszeichnen und das Wirtschaftswachstum möglichst nicht negativ beeinträchtigen. Ferner muss eine Steuererhebung seitens der Finanzverwaltung und eine Steuerbefolgung durch die Steuerpflichtigen unter administrativ vertretbarem Aufwand möglich sein. Das geltende deutsche Steuersystem vermag diese Anforderungen auch nach der jüngsten Unternehmensteuerreform von 2008 nicht zu erfüllen. Mit dem Reformvorschlag 'Zinsbereinigte Gewinnsteuer' (ZGS) sollen diese Mängel beseitigt werden. Gemeindesteuern sind ein wichtiger Bestandteil des Steuersystems und bedürfen der besonderen Beachtung im Rahmen einer konsistenten Steuerreform. Insbesondere dürfen kommunale Steuern nicht die ökonomische Wirkung der föderalen konterkarieren. Die Reform der Gemeindefinanzierung wird hier vor dem Hintergrund und im Kontext der Reform der föderalen Ertragssteuern behandelt. Die ertragssteuerliche Umsetzung der ZGS bildet dabei die Grundlage für die Implementierung ihrer Gemeindesteuern. Zur Gemeindefinanzierung aus Steuermitteln sieht der Reformvorschlag ZGS vier Hauptsäulen vor. Eine betriebsstättenbezogene kommunale Gewinnsteuer mit zinsbereinigter Bemessungsgrundlage bildet die erste zentrale Säule. Sie wird von einer an der Einkommensteuer anknüpfenden kommunalen Bürgersteuer flankiert, die den Wohnortgemeinden zugute kommt. Zur Deckung von Finanzierungslücken wird ein neuer Anteil an der Umsatzsteuer eingeführt, der den einzelnen Gemeinden nach Maßgabe eines Verteilungsschlüssels zugewiesen wird. Eine vierte Säule der Gemeindefinanzierung stellt eine reformierte Grundsteuer dar. Teil 1 dieser Arbeit beschreibt die ZGS zunächst in ihren Grundzügen. Vor dem Hintergund der Kriterien für ein rationales kommunales Steuersystem wird die Gemeindeebene des Reformvoschlages entwickelt. Die Umsetzung der kommunalen Gewinnsteuer erfolgt auf der Basis der existierenden Gewerbesteuer, die zu einer Gemeindewirtschaftssteuer fortentwickelt wird. Auf systematisch notwendige Änderungen in der Bemessungsgrundlage wird dabei detailliert eingegangen. Die kommunale Bürgersteuer wird bezüglich ihrer Bemessungsgrundlage und Tarifstruktur konzeptionell beschrieben. Merkmale eines Verteilungsschlüssels für den neuen kommunalen Anteil an der Umsatzsteuer werden entwickelt und ökonomisch begründet. Ferner wird auf die Sinnhaftigkeit einer revitalisierten Grundsteuer als Bestandteil des kommunalen Steuersystems hingewiesen. Teil 2 beinhaltet Rechtsgrundlagen in Form von Änderungsgesetzen. Zwecks besserer Lesbarkeit werden außerdem die geänderten Rechtsnormen im Kontext des jeweiligen vollständigen Gesetzes abgedruckt. Die steuerrechtliche Implementierung der ZGS erfolgt für die kommunale Gewinnsteuer und den Verteilungsschlüssel des kommunalen Anteils an der Umsatzsteuer. Noch nicht Gegenstand der gesetzlichen Umsetzung sind die kommunale Bürgersteuer und die revitalisierte Grundsteuer.Gemeindesteuerreform, Rechtsgrundlagen, Zinsbereinigung

Verbesserung des Auflösungsverhaltens von schwer löslichen schwachen Säuren durch feste Lösungen und Cyclodextrin-Komplexe

In dieser Arbeit wurden Methoden entwickelt, mit denen das Auflösungsverhalten schwer wasserlöslicher schwacher Säuren verbessert werden kann. Als Modellwirkstoffe wurden drei Vertreter der Sulfonylharnstoff-Gruppe (Glibenclamid, Glipizid und Glimepirid) gewählt. Diese Wirkstoffe, werden zur oralen Standardtherapie des Typ 2 Diabetes eingesetzt. Die Ergebnisse aus den Löslichkeits- und Freisetzungsuntersuchungen der reinen Arzneistoffe bildeten in dieser Arbeit den Ausgangspunkt der Entwicklungsarbeit. Um den Einfluss der galenischen Methoden auf das Freisetzungsverhalten der entwickelten Formulierungen besser zu beurteilen, wurden ebenfalls entsprechende Handelspräparate (Euglucon N 3,5 mg, Luditec 5 mg und Amaryl 4 mg) untersucht. Zunächst wurden mit Glibenclamid und dem natürlichen ?-CD sowie verschieden Cyclodextrin-Derivaten (M-?-CD und HP-?-CD) binäre Komplexe im molaren Verhältnis von 1:2 (Glibenclamid:CD) hergestellt und charakterisiert. Anschließend wurden feste Lösungen aus Glibenclamid und Kollicoat(r) IR bzw. PVP K30 entwickelt. Bei den nachfolgenden Freisetzungsuntersuchungen zeichnete sich im Falle der binären Cyclodextrin-Komplexe ab, dass der Glibenclamid-HP-?-CD-Komplex das beste Freisetzungsverhalten von Glibenclamid in den untersuchten Medien erreichte. Bei den festen Lösungen von Glibenclamid gab es zwischen den beiden untersuchten Polymeren keine signifikanten Unterschiede im Ausmaß der Glibenclamidfreisetzung. Im nächsten Schritt wurden ternäre Komplexe (Glibenclamid-HP-?-CD-Polymer) entwickelt, eine Kombination aus binären CD- Komplexen und festen Lösungen. Als dritte Komponente wurden Kollicoat(r) IR, PVP K30 und PEG 6000 in unterschiedlichen Zusätzen, 5, 10 und 20% bezogen auf den zugrunde liegenden binären Glibenclamid-HP-?-CD-Komplex eingearbeitet. Die Charakterisierung der verschiedenen ternären Komplexe ergab, dass das beste Freisetzungsverhalten bei den Komplexen, welche einen 10%igen Kollicoat(r) IR- bzw. 20%igen PVP K30-Zusatz enthielten, generiert werden konnte. Bei den drei verwendeten Methoden (binäre-, ternäre Komplexe und feste Lösungen) erhielt man während der Freisetzungsuntersuchungen in den Medien mit einem pH-Wert unterhalb des pKs-Wertes von Glibenclamid (5,4) eine übersättigte Wirkstofflösung, was zum Teil innerhalb kürzester Zeit zum Präzipitieren des Wirkstoffes führte. Initiale DSC-Untersuchungen hatten gezeigt, dass Glibenclamid in den beschriebenen Präformulierungen in amorpher Form vorlag, was der Grund für die rasche Freisetzung war. Anschließend wurde versucht, das Präzipitieren zu verlangsamen und im besten Fall zu verhindern. Hierfür wurde HPMC in verschiedenen Formen verwendet. Das einfache Hinzumischen von HPMC in eine Gelatine-Kapsel zu der Glibenclamid-Formulierung führte aufgrund von Agglomeratbildungen zu einer deutlichen Verzögerung der Wirkstofffreisetzung. Pankreatin als Zusatz zum Freisetzungsmedium konnte die Bildung eines Agglomerates nicht verhindern, was darauf schließen ließ, dass dieses nicht durch sogenanntes "Cross-linking" der Gelatine entstanden war. In einem nächsten Schritt wurden HPMC-Kapseln eingesetzt. Die Glibenclamidfreisetzung konnte durch einfaches Austauschen der Gelatine-Kapseln gegen Vcaps(r) Plus-Kapseln in allen untersuchten Medien deutlich gesteigert werden, was auf die durch die Anwesenheit von HPMC verzögerte Präzipitation des Wirkstoffes im Freisetzungsmedium zurückzuführen war. Im nächsten Schritt wurde, die Formulierungsmethode von Glibenclamid, auf Glipizid übertragen. Es wurde analog zu Glibenclamid ein binärer Glipizid-HP-?-CD-Komplex im molaren Verhältnis von 1:2 (Glipizid:HP-?-CD) hergestellt. Dieser Komplex führte zu einer deutlichen Verbesserung des Auflösungsverhaltens von Glipizid, was zu einer annähernd 100%igen Wirkstofffreisetzung in allen untersuchten Medien führte. Weiterhin wurden die mit Glibenclamid entwickelten Methoden auch auf Glimepirid übertragen. Die Formulierung von Glimepirid zu einem binären Glimepirid-HP-?-CD-Komplex führte zu einer höheren Wirkstofffreisetzung, verglichen mit der kristallinen Reinsubstanz und des Handelspräparates. Durch die Verarbeitung von Glimepirid in ternären Komplexen erhöhte sich das Ausmaß der Wirkstofffreisetzung deutlich. Mit Kollicoat(r) IR konnte eine Wirkstofffreisetzung von ca. 60% der Dosis und mit PVP K30 als dritter Komponente sogar ca. 85% Wirkstofffreisetzung in Blank FeSSIF erzielt werden. Das Präzipitieren des Wirkstoffes nach initialer Wirkstofffreisetzung in Blank FeSSIF konnte durch den Einsatz von Vcaps(r) Plus-Kapseln deutlich reduziert werden. Stabilitätsuntersuchungen, welche mit den in dieser Arbeit verwendeten Präformulierungen durchgeführt wurden zeigten, dass der jeweilige Wirkstoff auch nach einem Jahr der Lagerung bei Raumtemperatur und < 30% rel. Luftfeuchte, in amorpher Form in den entsprechenden Präformulierungen vorlag. All diese Untersuchungen zeigten eindrucksvoll, dass sich Cyclodextrin-Derivate in Kombination mit hydrophilen Polymeren, dazu eigneten, die Verfügbarkeit schwer löslicher Wirkstoffe im Dünndarm für deren Resorption zu verbessern. Es wurde gezeigt, dass die Herstellungsmethodik der Cyclodextrin-Komplexe einen wesentlichen Einfluss auf die Wirkstofffreisetzung hatte

Kosten der Erhebung von Unternehmenssteuern in Deutschland

Der folgende Bericht beschreibt die bisherigen Ergebnisse der Forschungsarbeiten zum Projekt "Steuererhebungskosten". Ziel des empirisch orientierten Projektes ist es, mit wissenschaftlichen Methoden die Kosten der Erhebung von Ertragssteuer bei Unternehmen (Einkommensteuer von Einzelunternehmen, Einkommensteuer auf Gewinne von Personengesellschaften, Lohnsteuerabzugsverfahren, Körperschaftsteuer, Gewerbesteuer u. ä.) zu untersuchen sowie Steuerreformvorschläge darauf hin zu prüfen, ob und inwieweit sich hiermit auch eine Senkung der Steuererhebungskosten erreichen lässt. Im Teil I des Berichts wird zunächst die Steuervereinfachung als Kriterium einer optimalen Ertragsbesteuerung gewürdigt. Teil II bietet den Problemeinstieg durch eine Würdigung der Steuererhebungskosten als quantitativen Ausdruck von Steuerkomplexität. Die empirischen Untersuchungen erstreckten sich im Rahmen des Projekts zunächst auf die Ermittlung des Status Quo der Steuerbefolgungskosten im Bereich der gegenwärtigen Ertragssteuern bei jenen Unternehmen, die die Erfüllung ihrer wesentlichen Pflichten aus den Ertragssteuern an Steuerberater delegieren. Im Teil III des Berichts wird über den Ansatz und die Ergebnisse dieses Projekts berichtet.Tax compliance costs, tax reform, optimal taxation

τBu₂SiF-Derivatized D₂-Receptor Ligands: The First SiFA-Containing Small Molecule Radiotracers for Target-Specific PET-Imaging

The synthesis, radiolabeling and in vitro evaluation of new silicon-fluoride acceptor (SiFA) derivatized D-2-receptor ligands is reported. The SiFA-technology simplifies the introduction of fluorine-18 into target specific biomolecules for Positron-Emission-Tomography (PET). However, one of the remaining challenges, especially for small molecules such as receptor-ligands, is the bulkiness of the SiFA-moiety. We therefore synthesized four Fallypride SiFA-conjugates derivatized either directly at the benzoic acid ring system (SiFA-DMFP, SiFA-FP, SiFA-DDMFP) or at the butyl-side chain (SiFA-M-FP) and tested their receptor affinities. We found D2-receptor affinities for all compounds in the nanomolar range (Ki(SiFA-DMFP) = 13.6 nM, Ki(SiFA-FP) = 33.0 nM, Ki(SiFA-DDMFP) = 62.7 nM and Ki(SiFA-M-FP) = 4.21 nM). The radiofluorination showed highest yields when 10 nmol of the precursors were reacted with F-18]fluoride/TBAHCO(3) in acetonitrile. After a reversed phased cartridge purification the desired products could be isolated as an injectable solution after only 10 min synthesis time with radiochemical yields (RCY) of more than 40% in the case of SiFA-DMFP resulting in specific activities >41 GBq/mu mol (>1,100 Ci/mmol). Furthermore, the radiolabeled products were shown to be stable in the injectable solutions, as well as in human plasma, for at least 90 min

Yersinia pestis DNA from Skeletal Remains from the 6(th) Century AD Reveals Insights into Justinianic Plague.

Yersinia pestis, the etiologic agent of the disease plague, has been implicated in three historical pandemics. These include the third pandemic of the 19(th) and 20(th) centuries, during which plague was spread around the world, and the second pandemic of the 14(th)-17(th) centuries, which included the infamous epidemic known as the Black Death. Previous studies have confirmed that Y. pestis caused these two more recent pandemics. However, a highly spirited debate still continues as to whether Y. pestis caused the so-called Justinianic Plague of the 6(th)-8(th) centuries AD. By analyzing ancient DNA in two independent ancient DNA laboratories, we confirmed unambiguously the presence of Y. pestis DNA in human skeletal remains from an Early Medieval cemetery. In addition, we narrowed the phylogenetic position of the responsible strain down to major branch 0 on the Y. pestis phylogeny, specifically between nodes N03 and N05. Our findings confirm that Y. pestis was responsible for the Justinianic Plague, which should end the controversy regarding the etiology of this pandemic. The first genotype of a Y. pestis strain that caused the Late Antique plague provides important information about the history of the plague bacillus and suggests that the first pandemic also originated in Asia, similar to the other two plague pandemics

Reconstructing Quaternary vegetation history in the Carpathian Basin, SE-Europe, using n-alkane biomarkers as molecular fossils

Seit einigen Jahren gibt es zunehmend Studien, die, basierend auf der Untersuchung von fossilen Holzkohlen und Schneckenschalen aus Löss-Paläoboden Sequenzen, die traditionelle Vorstellung von weitestgehend baumlosen Steppen im Karpaten-Becken während der letzten Kaltzeit in Frage stellen. Mit unseren Arbeiten versuchen wir anhand von Biomarkern einen Beitrag zu dieser Diskussion zu leisten und herauszufinden, welches Potenzial in der Untersuchung von Alkan Biomarkern für die Rekonstruktion der Vegetationsgeschichte während der letzten glazialen Zyklen steckt. Kürzlich veröffentlichte erste Ergebnisse weisen darauf hin, dass der Degradationsgrad der pflanzenbürtigen organischen Substanz einen starken Einfluss auf das Alkanmuster in Böden hat und dass der in der Literatur häufig verwendete Alkanquotient nC31/nC27 kein reiner Vegetations-Proxy ist, sondern auch maßgeblich die unterschiedliche Degradation widerspiegelt. In der vorliegenden Arbeit führen wir daher erstmals einen End Member Modellierungsansatz ein, bei dem der Degradationsgrad der organischen Bodensubstanz mit berücksichtig wird. Das Modell wird auf die Loess-Paläoboden Sequenz Crvenka auf dem Bačka Loess Plateau (Serbien) zwischen Donau und Theiss angewendet. Die so für den letzten Interglazial-Glazial-Zyklus rekonstruierte Vegetationsgeschichte bestätigt die Holzkohle- und Mollusken-Befunde und deutet auf Gras-Steppen während des letzten Interglazials und -stadials hin (Marine Isotopenstadien (MIS) 5 bzw. 3). Die Ergebnisse machen deutlich, dass Steppen während des gesamten letzten glazialen Zyklus vorgeherrscht haben. Für das letzte Interglazial und das Interstadial der Marinen Isotopen Stufe (MIS) 3 deuten die Biomarker Befunde auf reine Grassteppen hin. Dagegen prägten in den Glazialen vermutlich auch vereinzelte Bäume das Landschaftsbild einer ‚Taiga-Steppe’. Die so rekonstruierte Vegetationsgeschichte steht im Einklang mit den Holzkohle- und Schneckenfunden, wie auch mit Ergebnissen von Klima- und Biom-Modellierungen.researc