Student Selection Criteria in Undergraduate Leadership Education Programs

Citizens expect and deserve effective leadership in both the public and private sectors. In today’s 24/7 information access society, high profile leaders have become a source of constant scrutiny by citizens and the media demanding results and integrity on par with the enormous salaries and fringe benefits these individuals receive

Bildbasierte Weichgeweberegistrierung in der Laparoskopie

Die minimal-invasive Chirurgie bietet viele Vorteile für den Patienten. Durch die Reduzierung des Operationstraumas und der damit beschleunigten Rekonvaleszenz des Patienten können zudem die Zeit der stationären Behandlung und damit auch die Kosten für das Gesundheitssystem reduziert werden. Dem gegenüber steht die höhere Belastung der Chirurgen während der Operation. Erst nach jahrelangem Training sind Ärzte in der Lage, die Herausforderungen dieser speziellen Operationstechnik zu meistern. Um Chirurgen bei dieser schwierigen Aufgabe zu unterstützen, wurden in den letzten Jahren durch die Verfügbarkeit von neuen Technologien verstärkt computergestützte Assistenzsysteme entwickelt. Während beispielsweise in der Neurochirurgie schon kommerzielle Assistenzsysteme existieren, gibt es in der Laparoskopie ein großes ungelöstes Problem: die Weichgeweberegistrierung. Um die detaillierten Organmodelle aus präoperativen Planungsdaten (bspw. aus der Computertomografie) während der Operation nutzen zu können, müssen diese an die Position, Ausrichtung und Form des intraoperativen Organs angeglichen werden. Diese nicht-rigide Anpassung des Modells wird als Weichgeweberegistrierung bezeichnet. Dabei werden die Verschiebungen und Deformationen der Organe des Patienten sowohl durch zuvor verursache Änderungen, wie der Lagerung des Patienten oder dem Anlegen des Pneumoperitoneums (Füllen und Aufblähen des Bauchraums mit CO$_2$-Gas), als auch durch dynamische Ereignisse während der Operation, wie der Atmung des Patienten oder Manipulationen der chirurgischen Instrumente, verursacht. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die verschiedenen Bestandteile und Schritte für die laparoskopischen Weichgeweberegistrierung untersucht. Zur Erzeugung von intraoperativen 3D-Modellen wurde ein auf Convolutional Neuronalen Netzen basiertes Stereorekonstruktionsverfahren entwickelt, welches Disparitäten endoskopischer Bilddaten durch das Training mit domänenspezifischen Trainingsdaten bestimmt. Da für endoskopische Bilddaten nur sehr schwer eine Referenz für die Tiefendaten bestimmt werden kann, wurde ein mehrstufiger Trainingsprozess entwickelt. Aufgrund der speziellen Endoskop-Optik und den Eigenheiten dieser Bildgebung, bspw. Glanzlichter und texturarme, kantenfreie Oberflächen, sind endoskopische Trainingsdaten jedoch unverzichtbar, um bestmögliche Resultate zu erzielen. Hierzu wurden einerseits virtuelle Stereobilder von endoskopischen Simulationen erzeugt, andererseits wurden vorhandene reale Aufnahmen genutzt, um daraus durch die Erkennung von Landmarken, vollautomatisch dünnbesetzte Referenzkarten zu erzeugen. Das Verfahren wurde mit einem öffentlichen Datensatz evaluiert und konnte eine hohe Genauigkeit bei geringer Laufzeit demonstrieren. Für den eigentlichen Registrierungsprozess wurde ein zweistufiges Verfahren entwickelt. Im ersten Schritt wird zu Beginn der Operation eine initiale Weichgeweberegistrierung durchgeführt. Da die Verschiebungen, Rotationen und Deformationen zwischen präoperativer Aufnahme und Operation sehr groß sein können, ist hier ein möglichst umfangreiches intraoperatives Modell des betrachteten Organs wünschenswert. Mit dem in dieser Arbeit entwickelten Mosaikverfahren kann ein globales Oberflächenmodell aus mehreren Rekonstruktionsfragmenten der einzelnen Aufnahmen erzeugt werden. Die Evaluation zeigt eine starke Verringerung des Registrierungsfehlers, im Vergleich zur Nutzung von einzelnen Oberflächenfragmenten. Um dynamische Deformationen während der Operation auf das präoperative Modell zu übertragen, wurde ein Verfahren zur dynamischen Registrierung entwickelt. Dabei werden die präoperativen Daten durch ein biomechanisches Modell repräsentiert. Dieses Modell wird durch die Projektion in das aktuelle Kamerabild mit den Punkten der intraoperativen 3D-Rekonstruktion verknüpft. Diese Verknüpfungen dienen anschließend als Randbedingungen für eine FEM-Simulation, die das biomechanische Modell in jedem Zeitschritt an das intraoperative Organ anpasst. In einer in silico Evaluation und einem ersten Tierversuch konnte das Verfahren vielversprechende Ergebnisse vorweisen. Neben den eigentlichen Verfahren zur Weichgeweberegistrierung ist auch deren Evaluation von Bedeutung. Hier zeigt sich, dass künstliche Organmodelle ein wichtiges Bindeglied zwischen Simulationen und Tierversuchen darstellen. Für die Evaluation von Registrierungsalgorithmen sind vor allem die mechanischen Eigenschaften des Organmodells von Bedeutung. Der Guss von Silikonorganen ist einfach und kostengünstig, hat aufgrund des verwendeten Silikons allerdings den Nachteil, dass die Modelle deutlich härter als vergleichbares Weichgewebe sind. Um ein weiches Organmodell zu erstellen und gleichzeitig die Vorteile des Silikongusses beizubehalten, wurde in dieser Arbeit ein spezielles 3D-Druckverfahren erforscht. Dabei wird ein Negativgussmodell des Organs aus wasserlöslichem Material mit einem 3D-Drucker hergestellt. Die Besonderheit ist eine Gitterstruktur, die sich durch das ganze Gussmodell zieht. Nach dem Einfüllen und Aushärten des Silikons kann die Gussform mitsamt der innen liegenden Gitterstruktur aufgelöst werden. Dadurch entstehen überall im Silikonmodell kleine Hohlräume, welche die Struktur des Modells schwächen. In dem die Gitterstruktur vor dem Druckprozess angepasst wird kann der Härtegrad des späteren Modells in einem Rahmen von 30-100% des Silikon-Vollmodells eingestellt werden. Mechanische Experimente konnten die zuvor in der Simulation berechneten Kennwerte bestätigen

Parteienlandschaft in Bewegung

Nach der Bundestagswahl 2013 gilt es, die Konturen des deutschen Parteiensystems neu zu vermessen. Dazu behandelt der vorliegende Beitrag zunächst dessen Grundstrukturen auf elektoraler wie auch auf parlamentarischer Ebene, um sich dann der Wettbewerbssituation zwischen den beiden Volksparteien sowie unter den kleinen Parteien zu widmen. Schließlich richtet sich der Fokus auf die Koalitionsarithmetik im fluiden Parteiensystem, deren machtstrategische Perspektiven vor dem Hintergrund der jüngsten Entwicklungen aufgezeigt werden

Continuum and Emission-Line Properties of Broad Absorption Line Quasars

We investigate the continuum and emission-line properties of 224 broad absorption line quasars (BALQSOs) with 0.9<z<4.4 drawn from the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) Early Data Release (EDR), which contains 3814 bona fide quasars. We find that low-ionization BALQSOs (LoBALs) are significantly reddened as compared to normal quasars, in agreement with previous work. High-ionization BALQSOs (HiBALs) are also more reddened than the average nonBALQSO. Assuming SMC-like dust reddening at the quasar redshift, the amount of reddening needed to explain HiBALs is E(B-V)~0.023 and LoBALs is E(B-V)~0.077 (compared to the ensemble average of the entire quasar sample). We find that there are differences in the emission-line properties between the average HiBAL, LoBAL, and nonBAL quasar. These differences, along with differences in the absorption line troughs, may be related to intrinsic quasar properties such as the slope of the intrinsic (unreddened) continuum; more extreme absorption properties are correlated with bluer intrinsic continua. Despite the differences among BALQSO sub-types and nonBALQSOs, BALQSOs appear to be drawn from the same parent population as nonBALQSOs when both are selected by their UV/optical properties. We find that the overall fraction of traditionally defined BALQSOs, after correcting for color-dependent selection effects due to different SEDs of BALQSO and nonBALQSOs, is 13.4+/-1.2% and shows no significant redshift dependence for 1.7<z<3.45. After a rough completeness correction for the effects of dust extinction, we find that approximately one in every six quasars is a BALQSO.Comment: 35 pages, 11 figures (1 color), 1 table; accepted by A

Neuromorphic stereo vision: A survey of bio-inspired sensors and algorithms

Any visual sensor, whether artificial or biological, maps the 3D-world on a 2D-representation. The missing dimension is depth and most species use stereo vision to recover it. Stereo vision implies multiple perspectives and matching, hence it obtains depth from a pair of images. Algorithms for stereo vision are also used prosperously in robotics. Although, biological systems seem to compute disparities effortless, artificial methods suffer from high energy demands and latency. The crucial part is the correspondence problem; finding the matching points of two images. The development of event-based cameras, inspired by the retina, enables the exploitation of an additional physical constraint—time. Due to their asynchronous course of operation, considering the precise occurrence of spikes, Spiking Neural Networks take advantage of this constraint. In this work, we investigate sensors and algorithms for event-based stereo vision leading to more biologically plausible robots. Hereby, we focus mainly on binocular stereo vision

The large area KX quasar catalogue: I. Analysis of the photometric redshift selection and the complete quasar catalogue

The results of a large area, ~600 deg^2, K-band flux-limited spectroscopic survey for luminous quasars are presented. The survey utilises the UKIRT Infrared Deep Sky Survey (UKIDSS) Large Area Survey (LAS) in regions of sky within the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) footprint. The K-band excess (KX) of all quasars with respect to Galactic stars is exploited in combination with a photometric redshift/classification scheme to identify quasar candidates for spectroscopic follow-up observations. The data contained within this investigation will be able to provide new constraints on the fraction of luminous quasars reddened by dust with E(B-V)<=0.5 mag. The spectroscopic sample is defined using the K-band, 14.0<=K<=16.6, and SDSS i-band limits of i=19.5, 19.7 and 22.0 over sky areas of 287, 150 and 196 deg^2, respectively. The survey includes >3200 known quasars from the SDSS and more than 250 additional confirmed quasars from the KX-selection. A well-defined sub-sample of quasars in the redshift interval 1.0<=z<=3.5 includes 1152 objects from the SDSS and 172 additional KX-selected quasars. The quasar selection is >95 per cent complete with respect to known SDSS quasars and >95 per cent efficient, largely independent of redshift and i-band magnitude. The properties of the new KX-selected quasars confirm the known redshift-dependent effectiveness of the SDSS quasar selection and provide a sample of luminous quasars experiencing intermediate levels of extinction by dust. The catalogue represents an important step towards the assembly of a well-defined sample of luminous quasars that may be used to investigate the properties of quasars experiencing intermediate levels of dust extinction within their host galaxies or due intervening absorption line systems.Comment: 22 pages, 17 figures, accepted for publication in MNRAS. Resolution of Figures 2 and 5 have been reduced for submission. Tables 4 and 6 are available with the online versio

On the variability of quasars: a link between Eddington ratio and optical variability?

Repeat scans by the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) of a 278 square degree stripe along the Celestial equator have yielded an average of over 10 observations each for nearly 8,000 spectroscopically confirmed quasars. Over 2500 of these quasars are in the redshift range such that the CIV emission line is visible in the SDSS spectrum. Utilising the width of these CIV lines and the luminosity of the nearby continuum, we estimate black hole masses for these objects. In an effort to isolate the effects of black hole mass and luminosity on the photometric variability of our dataset, we create several subsamples by binning in these two physical parameters. By comparing the ensemble structure functions of the quasars in these bins, we are able to reproduce the well-known anticorrelation between luminosity and variability, now showing that this anticorrelation is independent of the black hole mass. In addition, we find a correlation between variability and the mass of the central black hole. By combining these two relations, we identify the Eddington ratio as a possible driver of quasar variability, most likely due to differences in accretion efficiency.Comment: 13 pages, 5 figures, Accepted for publication in MNRA