Genetics of recurrent airway obstruction (RAO)

Recurrent airway obstruction (RAO) is a multifactorial and polygenic disease. Affected horses are typically 7 years of age or older and show exercise intolerance, increased breathing effort, coughing, airway neutrophilia, mucus accumulation and hyperreactivity as well as cholinergic bronchospasm. The environmental factors responsible are predominantly allergens and irritants in haydust, but the immunological mechanisms underlying RAO are still unclear. Several studies have demonstrated a familiar predisposition for RAO and it is now proven that the disease has a genetic basis. In offspring, the risk of developing RAO is 3-fold increased when one parent is affected and increases to almost 5-fold when both parents have RAO. Segregation analysis in two high-prevalence families demonstrated a high heritability and a complex inheritance with several major genes. A whole genomescan showed chromosome-wide significant linkage of seven chromosomal regions with RAO. Of the microsatellites, which were located near atopy candidate genes, those in a region of chromosome 13 harboring the IL4R gene were strongly associated with the RAO phenotype in the offspring of one RAO-affected stallion. Furthermore, IgE-levels are influenced by hereditary factors in the horse, and we have evidence that RAO-affected offspring of the same stallion have increased levels of specific IgE against moldspore allergens. The identification of genetic markers and ultimately of the responsible genes will not only allow for an improved prophylaxis, i.e. early identification of susceptible individuals and avoidance of high-risk matings, but also improve our ability to find new therapeutic targets and to optimize existing treatments.

Die chirurgische Kronenverlängerung zur Verbesserung der biologischen Breite und Ästhetik.

The aims of surgical crown lengthening procedures are to improve prosthetic reconstructions at teeth with limited hard tissue, to prevent periodontal problems and/or to improve esthetics. When planning and performing surgical crown lengthening, it is important to consider not only periodontal and technical aspects but also the gingival profile of the neighbouring teeth. This paper presents the systematic approach starting with the diagnosis and indication to the performed treatments and the obtained results and gives clinical recommendations.

Improved VMAT planning for head and neck tumors with an advanced optimization algorithm

OBJECTIVE In this study, the "Progressive Resolution Optimizer PRO3" (Varian Medical Systems) is compared to the previous version "PRO2" with respect to its potential to improve dose sparing to the organs at risk (OAR) and dose coverage of the PTV for head and neck cancer patients. MATERIALS AND METHODS For eight head and neck cancer patients, volumetric modulated arc therapy (VMAT) treatment plans were generated in this study. All cases have 2-3 phases and the total prescribed dose (PD) was 60-72Gy in the PTV. The study is mainly focused on the phase 1 plans, which all have an identical PD of 54Gy, and complex PTV structures with an overlap to the parotids. Optimization was performed based on planning objectives for the PTV according to ICRU83, and with minimal dose to spinal cord, and parotids outside PTV. In order to assess the quality of the optimization algorithms, an identical set of constraints was used for both, PRO2 and PRO3. The resulting treatment plans were investigated with respect to dose distribution based on the analysis of the dose volume histograms. RESULTS For the phase 1 plans (PD=54Gy) the near maximum dose D2% of the spinal cord, could be minimized to 22±5 Gy with PRO3, as compared to 32±12Gy with PRO2, averaged for all patients. The mean dose to the parotids was also lower in PRO3 plans compared to PRO2, but the differences were less pronounced. A PTV coverage of V95%=97±1% could be reached with PRO3, as compared to 86±5% with PRO2. In clinical routine, these PRO2 plans would require modifications to obtain better PTV coverage at the cost of higher OAR doses. CONCLUSION A comparison between PRO3 and PRO2 optimization algorithms was performed for eight head and neck cancer patients. In general, the quality of VMAT plans for head and neck patients are improved with PRO3 as compared to PRO2. The dose to OARs can be reduced significantly, especially for the spinal cord. These reductions are achieved with better PTV coverage as compared to PRO2. The improved spinal cord sparing offers new opportunities for all types of paraspinal tumors and for re-irradiation of recurrent tumors or second malignancies.

COPD-Exazerbation

Das Management der akuten Exazerbation beginnt mit der akuten Situation, hört aber erst nach sorgfältiger Überprüfung und Optimierung des Langzeitmanagements auf. Das Ziel ist, zukünftige Exazerbationen möglichst zu vermeiden, da die Exazerbationsfrequenz mit der Langzeitpro­gnose assoziiert ist.

Ernährungssicherheit in der Schweiz

Viele Länder verankern die Versorgungs- oder Ernährungssicherheit als staatspolitisches Ziel in ihrem Grundgesetz. Neuerdings wird auch das Recht auf Nahrung und auf die Erfüllung weiterer Grundbedürfnisse aufgeführt. Das Schweizer Parlament hat darüber hinaus sogar den Grundsatz der Ernährungssouveränität im Landwirtschaftsgesetz verankert. Die zur Förderung dieser Ziele genannten Aufgaben und Eingriffsrechte des Staates sind jeweils unterschiedlich und unterschiedlich präzise formuliert. Dabei gibt es für jedes Land eigentlich nur zwei Möglichkeiten zur Ernährung: Inlandproduktion und Einfuhr. Eine zusätzliche Option ist die Bildung von Nahrungsmittelreserven zur Überbrückung von Versorgungsengpässen. Die Schweiz benützt und fördert alle drei Möglichkeiten zu ihrer Ernährungssicherheit, im Wesentlichen mit vier Politiken: Versorgungs-, Aussenwirtschafts-, Agrar- und Entwicklungspolitik. Bei Störungen sollen die durch Grenzabgaben finanzierten Pflichtlager während rund sechs Monaten die Inlandnachfrage sichern. Die Optimierung und die Abstimmung unter den verschiedenen Sektorpolitiken, welche unter Berücksichtigung der internationalen Rahmenbedingungen eine grösstmögliche Ernährungssicherheit herbeiführen, gehört zu den Kernaufgaben jedes Staates. Die Umsetzung der genannten Sektorpolitiken ist jedoch in der Praxis nicht immer kohärent, geschweige denn konfliktfrei. Dieser Artikel beschreibt zunächst die internationalen rechtlichen und ökonomischen Parameter für die Schweizer Versorgungspolitik und ihre Beziehung zur Wirtschaftsfreiheit im Allgemeinen, und speziell auf ihre Zweckmässigkeit hinsichtlich der Ernährungssicherheit. Die Analyse der Wechselwirkungen und der Konflikte bei der Umsetzung zeigt, dass die Schweizer Ernährungssicherheitspolitik (food security) in Wirklichkeit eine Politik zur einheimischen Produzentensicherheit ist (farm security). Den Abschluss bilden einige Vorschläge zur Minderung der sektorpolitischen Inkohärenzen und der festgestellten negativen Auswirkungen der Agrarpolitik auf die Schweizer und globale Ernährungssicherheit.

Mathematical methods for the configuration of transportation systems with a focus on continuous and modular matrix conveyors

The lack of flexibility in logistic systems currently on the market leads to the development of new innovative transportation systems. In order to find the optimal configuration of such a system depending on the current goal functions, for example minimization of transport times and maximization of the throughput, various mathematical methods of multi-criteria optimization are applicable. In this work, the concept of a complex transportation system is presented. Furthermore, the question of finding the optimal configuration of such a system through mathematical methods of optimization is considered.

Zielgerechte Logistikkonzepte in Betrachtung von LNG- Umschlageplätzen unter Berücksichtigung von Industrie 4.0

Logistikkonzepte in der Spedition und Transportgewerbe spielen heutzutage eine immer wichtigere Rolle, um Lohnnebenkosten so niedrig wie möglich zu halten. Gerade in der Spedition entsteht ein Zusammenspiel aus zeitnaher Lieferung von Konsumgütern und Optimierung der Lagerhaltungskosten bei dem die modulare Integration von Logistik, Informationstechnischen Systemen und vernetzter Kommunikation eine ganz spezifische Rolle hat. Anbindung von der Industrie zum Kunden wird dadurch immer mehr verstärkt, wobei sich somit dies zusehends zu einem Technologietransfer der Industrie 4.0 entwickelt. Die deutsche Wirtschaft steht augenblicklich am Übergabepunkt zur virtuellen Revolution im Industriezeitalter.

Konzeption, Implementierung und Anwendung eines automatisierten aerothermodynamischen Vorentwurfsprozesses für Axialturbinen

In dieser Arbeit wird ein Prozess für den frühen aerothermodynamischen Entwurf von Axialturbinen konzipiert und durch Kopplung einzelner Computerprogramme im DLR Göttingen realisiert. Speziell für die Erstauslegung von Geometrien und die Vorhersage von globalen Leistungsdaten beliebiger Axialturbinen wurde ein neues Programm erzeugt. Dessen effiziente Anwendung wird mit einer zu diesem Zweck konzipierten grafischen Entwurfsumgebung ausgeführt. Kennzeichnend für den Vorentwurfsprozess in dieser Arbeit ist die Anwendung von ein- und zweidimensionaler Strömungssimulation sowie der hohe Grad an Verknüpfung der verwendeten Programme sowohl auf prozesstechnischer wie auch auf datentechnischer Ebene. Dabei soll dem sehr frühen Entwurf eine deutlich stärkere Rolle zukommen als bisher üblich und im Gegenzug die Entwurfszeit mit höher auflösenden Vorentwurfsprogrammen reduziert werden. Die Anwendung der einzelnen Programme im Rahmen von Subprozessen wird anhand von exemplarischen Turbinenkonfigurationen in der Arbeit ebenso dargestellt, wie die Validierung des gesamten Entwurfsprozesses anhand der Auslegung einer folgend realisierten und erfolgreich operierenden Axialturbine eines Triebwerkssimulators für Flugzeug-Windkanalmodelle (TPS). Neben der Erleichterung von manueller Entwurfstätigkeit durch grafische Benutzerinteraktion kommt in einzelnen Subprozessen eine automatisierte Mehrziel-Optimierung zum Einsatz.

3D nanoimprint technology for NIR Fabry-Pérot filter arrays

Im Rahmen dieser Arbeit wird die Herstellung von miniaturisierten NIR-Spektrometern auf Basis von Fabry-Pérot (FP) Filter Arrays behandelt. Bisher ist die kostengünstige Strukturierung von homogenen und vertikal erweiterten Kavitäten für NIR FP-Filter mittels Nanoimprint Technologie noch nicht verfügbar, weil die Qualität der Schichten des Prägematerials unzureichend ist und die geringe Mobilität der Prägematerialien nicht ausreicht, um die vertikal erweiterten Kavitäten zu füllen. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Reduzierung des technischen Aufwands zur Herstellung von homogenen und vertikal erweiterten Kavitäten. Zur Strukturierung der Kavitäten wird ein großflächiger substratkonformer UV-Nanoimprint Prozess (SCIL - Substrate Conformal Imprint Lithoghaphy) verwendet, der auf einem Hybridstempel basiert und Vorteile von harten und weichen Stempeln vereint. Um die genannten Limitierungen zu beseitigen, werden alternative Designs der Kavitäten untersucht und ein neues Prägematerial eingesetzt. Drei Designlösungen zur Herstellung von homogenen und erweiterten Kavitäten werden untersucht und verglichen: (i) Das Aufbringen des Prägematerials mittel mehrfacher Rotationsbeschichtung, um eine höhere Schichtdicke des Prägematerials vor dem Prägeprozess zu erzeugen, (ii) die Verwendung einer hybriden Kavität bestehend aus einer strukturierten Schicht des Prägematerials eingebettet zwischen zwei Siliziumoxidschichten, um die Schichtdicke der organischen Kavität zu erweitern und (iii) die Optimierung des Prägeprozesses durch Verwendung eines neuen Prägematerials. Die mit diesen drei Ansätzen hergestellten FP-Filter Arrays zeigen, hohe Transmissionen (beste Transmission > 90%) und kleine Linienbreiten (Halbwertsbreiten <5 nm).

Optimizing immobilized cultivation of Haematococcus pluvialis for astaxanthin production

Die Produktion von Astaxanthin mittels Haematococcus pluvialis ist eines der wichtigsten Fachgebiete der Mikroalgen Biotechnologie. Kommerzielles Interesse ist zurückzuführen auf dessen Anwendungen als Pigment in der Tierzucht und neuerdings auch im Bereich des Gesundheitswesens, begründet auf seiner starken anti-oxidativen Wirkung. Allerdings begrenzen die Herausforderungen in der industriellen Produktion von H. pluvialis, in Bezug auf den Metabolismus der Alge wie gleichermaßen auch die Kultivierungsstrategie, immer noch den Markt für natürliches Astaxanthin. Die derzeit gängigen Kultivationstechnologien basieren auf Suspensionssystemen, welche weitgehende Nachteile mit sich führen, wie hoher Wasser-, Energie und Technikaufwand. Diese Probleme können durch die Anwendung einer immobilisierten Kultivation vermieden werden, weshalb diesem Verfahren immer mehr Aufmerksamkeit zu Teil wird. In dieser Arbeit wurde H. pluvialis als immobilisierte Kultur in einem Twin-Layer PSBR verwendet. Insgesamt wurden 26 verschiedene Arten von H. pluvialis gefunden, die als Biofilm wachsen und Astaxanthin produzieren konnten, wobei der Stamm CCAC 0125 zur weiteren Optimierung des Prozesses ausgewählt wurde. Biomasse und Astaxanthin Produktion stiegen zunehmenden in Abhängigkeit zu der Lichtintensität, bis einschließlich 1,015 µmol Photonen m-2 s-1, ohne Anzeichen von Photoinhibition. Maximale Biomasse Produktivität von 19.4 g m-2 d-1 wurde unter starken Lichtverhältnissen verzeichnet. Nährstofflimitierungen und Salinität unterstützen die Astaxanthin Produktion hinderten allerdings das Wachstum der Biomasse. Nichtdestotrotz, wurde die höchste Astaxanthin Produktivität von 0.507 g m-2 d-1 mit einem Biomasseanteil von 3.5% in der Trockenmasse durch starke Belichtung sowie Stickstoff- und Phosphatmangel erreicht. Diese Ergebnisse bestärken die Verwendung der immobilisierten Kultivation von H. pluvialis als Alternative zu den derzeitigen Technologien. Die Verknüpfung von hoher Biomasse mit der Produktion von Astaxanthin bei starkem Lichtintensitäten wurde nur durch die Anordnung in einem Biofilm ermöglicht. Es kann einen Durchbruch in der kommerziellen Herstellung von H. pluvialis darstellen, da hierbei das Vorziehen der Kulturen bei geringen Licht entfällt, was wiederum den derzeit verwendeten komplexen Zwei-Stufen Prozess stark vereinfacht.

Projekt EDUCARE:Skalendokumentation zur Elternbefragung an Kindertageseinrichtungen

Die in diesem Dokument aufgeführten Skalen dienen der Erfassung der bildungsbezogenen Vorstellungen und Praktiken von Eltern mit Kindern im Kindergartenalter. Die Skalen wurden im Projekt EDUCARE teils neu entwickelt, teils in Anlehnung an bestehende Instrumente konstruiert und ggf. an die Perspektive von Eltern angepasst. Alle Items wurden mittels eines mehrstufigen Antwortformats erfasst. Ihr Einsatz erfolgte in einer vom Projektteam durchgeführten Datenerhebung mittels Fragebogen. Die Skalenkonstruktion fand auf Basis der erhobenen Primärdaten statt und orientierte sich an den Prinzipien der klassischen Testtheorie. Zu jedem Konstrukt werden deskriptive Kennwerte auf Item- und Skalenebene berichtet. Zur Beurteilung der Güte der Instrumente werden zwei Reliabilitätsmaße sowie die Trennschärfen der Items angegeben. Bei der Auswahl und Konzeption der gemessenen Konstrukte waren habitus- und milieutheoretische sowie kindheitstheoretische Annahmen leitend. Im Projekt ging es darum, ein möglichst breites Bild der im Habitus von Eltern verankerten Vorstellungen, Ziele und Sollensvorstellungen in Bezug auf Betreuung, Bildung, Erziehung und Förderung zu erhalten. Zudem wurde die Praxis der Akteure in diesen Handlungsbereichen untersucht, um Rückschlüsse auf eine milieuspezifische Lebensführung von Familien ziehen zu können. Gerade mit Blick auf gegenwärtige, politisch dominante Leitbilder hinsichtlich der Ausgestaltung von Kindheit war es von Interesse, inwieweit Eltern diese Leitbilder teilen oder ihnen ablehnend gegenüberstehen. Durch die Veröffentlichung der hier berichteten Erhebungsinstrumente wird ihr erneuter Einsatz und ihre weitere Optimierung in Studien mit ähnlicher theoretischer und thematischer Ausrichtung ermöglicht. Die Skalendokumentation ist wie folgt aufgebaut: Im Anschluss an (I.) eine einführende Darstellung des Forschungsprojekts werden (II.) das Vorgehen bei der Datenerhebung und die bei der Skalenkonstruktion verwendete Stichprobe beschrieben. Die zur Analyse der Items und zur Konstruktion der Skalen verwendeten Verfahren werden (III.) im nachfolgenden Abschnitt dargestellt. Der Hauptteil des Dokuments ist (IV.) eine thematisch geordnete Zusammenstellung der im Projekt eingesetzten Skalen. Damit wird zugleich ein Einblick in die deskriptiven Ergebnisse der Elternbefragung an Kindertageseinrichtungen gegeben. (Orig.)

Projekt EDUCARE: Skalendokumentation zur Kinderbefragung an Grundschulen

Die in diesem Dokument aufgeführten Skalen dienen der Erfassung der bildungsbezogenen Vorstellungen und Praktiken von Kindern im Grundschulalter. Die Skalen wurden im Projekt EDUCARE in einigen Fällen neu entwickelt, überwiegend in Anlehnung an bestehende Instrumente konstruiert und ggf. an die Perspektive von Grundschulkindern angepasst, also bspw. altersgemäß umformuliert. Alle Items wurden mittels eines mehrstufigen Antwortformats erfasst. Ihr Einsatz erfolgte in einer vom Projektteam durchgeführten Datenerhebung mittels Fragebogen. Die Skalenkonstruktion fand auf Basis der erhobenen Primärdaten statt und orientierte sich an den Prinzipien der klassischen Testtheorie. Zu jedem Konstrukt werden deskriptive Kennwerte auf Item- und Skalenebene berichtet. Zur Beurteilung der Güte der Instrumente werden zwei Reliabilitätsmaße sowie die Trennschärfen der Items angegeben. Bei der Auswahl und Konzeption der gemessenen Konstrukte waren habitus- und milieutheoretische sowie kindheitstheoretische Annahmen leitend. Im Projekt ging es darum, ein möglichst breites Bild der im schul- und bildungsbezogenen Habitus von Kindern verankerten Vorstellungen, Ziele und Sollensvorstellungen zu erhalten. Zudem wurde die Praxis der Kinder innerhalb und außerhalb der Schule in den Blick genommen, um Rückschlüsse auf eine milieuspezifische Lebensführung von Kindern und deren Familien ziehen zu können. Durch die Veröffentlichung der hier berichteten Erhebungsinstrumente wird ihr erneuter Einsatz und ihre weitere Optimierung in Studien mit ähnlicher theoretischer und thematischer Ausrichtung ermöglicht. Die Skalendokumentation ist wie folgt aufgebaut: Im Anschluss an (I.) eine einführende Darstellung des Forschungsprojekts werden (II.) das Vorgehen bei der Datenerhebung und die bei der Skalenkonstruktion verwendete Stichprobe beschrieben. Die zur Analyse der Items und zur Konstruktion der Skalen verwendeten Verfahren werden (III.) im nachfolgenden Abschnitt dargestellt. Der Hauptteil des Dokuments ist (IV.) eine thematisch geordnete Zusammenstellung der im Projekt eingesetzten Skalen. Damit wird zugleich ein Einblick in die deskriptiven Ergebnisse der Kinderbefragung an Grundschulen gegeben.(Orig.)

Elsa Köhler (1879-1940): Eine fast vergessene Pionierin der Bildungsforschung

Nach der Biographie der österreichischen Pädagogin und Psychologin Elsa Köhler (1879-1940) werden in diesem Beitrag ihre Pionierleistungen bei der Grundlegung der empirischen Bildungsforschung beschrieben. Als Lehrerin war sie früh um den Einbezug des Entwicklungsstands von Schülern in die Didaktik im Sinne der Entwicklung differentieller Unterrichtsansätze bemüht. Am Psychologischen Institut der Universität Wien lernte sie bei Karl Bühler die für longitudinale Einzelfallanalysen der Entwicklung von Kindern und Jugendlichen konzipierten quantitativen und qualitativen Beobachtungs- und Protokolltechniken kennen und weitete diese Methoden als erste auf die pädagogische Situation im Unterricht, auf Schülergruppen und auf die Analyse der Entwicklung ganzer Schulklassen aus. Sie trug Wesentliches dazu bei, dass empirische Forschungsmethoden in reformpädagogische Ansätze der 1920er und 1930er Jahre Eingang fanden und machte ihre in der pädagogischen Situation durchgeführten Entwicklungsanalysen für die Entwicklungsberatung zur Optimierung der Selbststeuerung von Schülern fruchtbar. Elsa Köhler verband Grundlagenforschung mit einem starken Anwendungsbezug in den klassischen Bereichen der auf die Kindheit und das Jugendalter bezogenen Entwicklungspsychologie sowie in den Bereichen der Pädagogischen Psychologie und Pädagogik, die heute unter der Bildungsforschung subsumiert werden. Die Beschäftigung mit ihr ist von fachhistorischer Bedeutung und kann zudem auch Impulse für die moderne interdisziplinär ausgerichtete Bildungsforschung geben. (DIPF/Orig.)

Development, Evaluation and Optimization of Fabrication Processes for Daylight Guiding Systems Based on Micromirror Arrays

In this work, fabrication processes for daylight guiding systems based on micromirror arrays are developed, evaluated and optimized.Two different approaches are used: At first, nanoimprint lithography is used to fabricate large area micromirrors by means of Substrate Conformal Imprint Lithography (SCIL).Secondly,a new lithography technique is developed using a novel bi-layered photomask to fabricate large area micromirror arrays. The experimental results showing a reproducible stable process, high yield, and is consuming less material, time, cost and effort.

Nitrogen use efficiency and optimization of nitrogen fertilizer application for stable yields and high quality of cereals grown in conservation agriculture

In most agroecosystems, nitrogen (N) is the most important nutrient limiting plant growth. One management strategy that affects N cycling and N use efficiency (NUE) is conservation agriculture (CA), an agricultural system based on a combination of minimum tillage, crop residue retention and crop rotation. Available results on the optimization of NUE in CA are inconsistent and studies that cover all three components of CA are scarce. Presently, CA is promoted in the Yaqui Valley in Northern Mexico, the country´s major wheat-producing area in which from 1968 to 1995, fertilizer application rates for the cultivation of irrigated durum wheat (Triticum durum L.) at 6 t ha-1 increased from 80 to 250 kg ha-1, demonstrating the high intensification potential in this region. Given major knowledge gaps on N availability in CA this thesis summarizes the current knowledge of N management in CA and provides insights in the effects of tillage practice, residue management and crop rotation on wheat grain quality and N cycling. Major aims of the study were to identify N fertilizer application strategies that improve N use efficiency and reduce N immobilization in CA with the ultimate goal to stabilize cereal yields, maintain grain quality, minimize N losses into the environment and reduce farmers’ input costs. Soil physical and chemical properties in CA were measured and compared with those in conventional systems and permanent beds with residue burning focusing on their relationship to plant N uptake and N cycling in the soil and how they are affected by tillage and N fertilizer timing, method and doses. For N fertilizer management, we analyzed how placement, time and amount of N fertilizer influenced yield and quality parameters of durum and bread wheat in CA systems. Overall, grain quality parameters, in particular grain protein concentration decreased with zero-tillage and increasing amount of residues left on the field compared with conventional systems. The second part of the dissertation provides an overview of applied methodologies to measure NUE and its components. We evaluated the methodology of ion exchange resin cartridges under irrigated, intensive agricultural cropping systems on Vertisols to measure nitrate leaching losses which through drainage channels ultimately end up in the Sea of Cortez where they lead to algae blooming. A throughout analysis of N inputs and outputs was conducted to calculate N balances in three different tillage-straw systems. As fertilizer inputs are high, N balances were positive in all treatments indicating the risk of N leaching or volatilization during or in subsequent cropping seasons and during heavy rain fall in summer. Contrary to common belief, we did not find negative effects of residue burning on soil nutrient status, yield or N uptake. A labeled fertilizer experiment with urea 15N was implemented in micro-plots to measure N fertilizer recovery and the effects of residual fertilizer N in the soil from summer maize on the following winter crop wheat. Obtained N fertilizer recovery rates for maize grain were with an average of 11% very low for all treatments.