Laboruntersuchungen zur Aufnahme atmosphärischer Spurengase auf statischen und wachsenden Eisoberflächen

Der erste Teil dieser Arbeit befaßt sich mit der Adsorption von H2O2 auf nicht-wachsendem Eis. Die Experimente wurden in einem zylindrischen Strömungsreaktor mit massenspektrometrischer Detektion (Elektronenstoß und chemische Ionisation) ausgeführt. Die Daten einer zuvor bereits am Max Planck-Institut für Chemie (Mainz) von Dr. N. Pouvesle ausgeführten Laborstudie zur Adsorption von H2O2 auf Eis bei 203 bis 233 K wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit durch Coadsorptionsexperimente mit Ameisensäure und Verwendung unterschiedlicher Ionisationsmodi validiert. Zusätzlich wurde eine Korrelation der Langmuir-Konstanten und der Kondensationsenthalpie für H2O2 und andere Moleküle durchgeführt, welche die Ergebnisse der MPI-Studie ebenfalls stützt. Die Ergebnisse belegen, daß die Aufnahme von H2O2 in Eiswolken um bis zu 3 Größenordnungen höher ist als bisher angenommen. Anhand dieser Erkenntnisse wurde die atmosphärische Relevanz der Adsorption von H2O2 auf Eis in der oberen Troposphäre neu bewertet. Der zweite Teil der Arbeit widmet sich der Aufnahme verschiedener organischer Verbindungen (Ethanol, 1-Butanol, Ameisensäure, Trifluoressigsäure) und HCl auf Eis während dieses wächst. Der hierfür erstmals in Betrieb genommene Eiswachstumsreaktor wurde zunächst durch Messung der Adsorptionsisotherme von Ethanol und Butanol und Berechnung der Adsorptionsenthalpien aus experimentellen Daten evaluiert. Im Anschluß wurden die Ergebnisse der Wachstumsexperimente der oben aufgeführten Verbindungen vorgestellt, wobei jedoch nur Trifluoressigsäure und HCl eine erhöhte Aufnahme zeigen. Der Aufnahmekoeffizient g_trapp von HCl wurde bei Temperaturen zwischen 194,3 und 228 K und HCl-Gasphasenkonzentrationen von 6,4x10^9 bis 2,2x10^11 cm^-3 gemessen und war unter den untersuchten Bedingungen proportional zu Eiswachstumsgeschwindigkeit x und antikorreliert zum Bedeckungsgrad theta und der Eistemperatur T. Der vom wachsenden Eis aufgenommene Fluß von HCl-Molekülen war positiv mit x und negativ mit T korreliert, während theta keinen Einfluß hatte. Anhand der erzielten Resultate wurde eine Parametrisierung für g_trapp entwickelt, mit der die Aufnahme künftig in Abhängigkeit von x, T und [HCl]_gas leicht berechnet werden kann, beispielsweise in globalen Modellsimulation der troposphärischen Chemie. Abschließend wurden die Ergebnisse mit einem von Kärcher et al. (2009) entwickelten semiempirischen Modell verglichen und für die offenen Parameter des Modells wurden aus den experimentellen Daten ebenfalls Parametrisierungen entwickelt.

Development and application of an analytical method for the determination of total atmospheric biogenic non-methane organic carbon

Ein wesentlicher Anteil an organischem Kohlenstoff, der in der Atmosphäre vorhanden ist, wird als leichtflüchtige organische Verbindungen gefunden. Diese werden überwiegend durch die Biosphäre freigesetzt. Solche biogenen Emissionen haben einen großen Einfluss auf die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Atmosphäre, indem sie zur Bildung von bodennahem Ozon und sekundären organischen Aerosolen beitragen. Um die Bildung von bodennahem Ozon und von sekundären organischen Aerosolen besser zu verstehen, ist die technische Fähigkeit zur genauen Messung der Summe dieser flüchtigen organischen Substanzen notwendig. Häufig verwendete Methoden sind nur auf den Nachweis von spezifischen Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffverbindungen fokussiert. Die Summe dieser Einzelverbindungen könnte gegebenenfalls aber nur eine Untergrenze an atmosphärischen organischen Kohlenstoffkonzentrationen darstellen, da die verfügbaren Methoden nicht in der Lage sind, alle organischen Verbindungen in der Atmosphäre zu analysieren. Einige Studien sind bekannt, die sich mit der Gesamtkohlenstoffbestimmung von Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffverbindung in Luft beschäftigt haben, aber Messungen des gesamten organischen Nicht-Methan-Verbindungsaustauschs zwischen Vegetation und Atmosphäre fehlen. Daher untersuchten wir die Gesamtkohlenstoffbestimmung organische Nicht-Methan-Verbindungen aus biogenen Quellen. Die Bestimmung des organischen Gesamtkohlenstoffs wurde durch Sammeln und Anreichern dieser Verbindungen auf einem festen Adsorptionsmaterial realisiert. Dieser erste Schritt war notwendig, um die stabilen Gase CO, CO2 und CH4 von der organischen Kohlenstofffraktion zu trennen. Die organischen Verbindungen wurden thermisch desorbiert und zu CO2 oxidiert. Das aus der Oxidation entstandene CO2 wurde auf einer weiteren Anreicherungseinheit gesammelt und durch thermische Desorption und anschließende Detektion mit einem Infrarot-Gasanalysator analysiert. Als große Schwierigkeiten identifizierten wir (i) die Abtrennung von CO2 aus der Umgebungsluft von der organischen Kohlenstoffverbindungsfaktion während der Anreicherung sowie (ii) die Widerfindungsraten der verschiedenen Nicht-Methan-Kohlenwasserstoff-verbindungen vom Adsorptionsmaterial, (iii) die Wahl des Katalysators sowie (iiii) auftretende Interferenzen am Detektor des Gesamtkohlenstoffanalysators. Die Wahl eines Pt-Rd Drahts als Katalysator führte zu einem bedeutenden Fortschritt in Bezug auf die korrekte Ermittlung des CO2-Hintergrund-Signals. Dies war notwendig, da CO2 auch in geringen Mengen auf der Adsorptionseinheit während der Anreicherung der leichtflüchtigen organischen Substanzen gesammelt wurde. Katalytische Materialien mit hohen Oberflächen stellten sich als unbrauchbar für diese Anwendung heraus, weil trotz hoher Temperaturen eine CO2-Aufnahme und eine spätere Abgabe durch das Katalysatormaterial beobachtet werden konnte. Die Methode wurde mit verschiedenen leichtflüchtigen organischen Einzelsubstanzen sowie in zwei Pflanzenkammer-Experimenten mit einer Auswahl an VOC-Spezies getestet, die von unterschiedlichen Pflanzen emittiert wurden. Die Pflanzenkammer-messungen wurden durch GC-MS und PTR-MS Messungen begleitet. Außerdem wurden Kalibrationstests mit verschiedenen Einzelsubstanzen aus Permeations-/Diffusionsquellen durchgeführt. Der Gesamtkohlenstoffanalysator konnte den tageszeitlichen Verlauf der Pflanzenemissionen bestätigen. Allerdings konnten Abweichungen für die Mischungsverhältnisse des organischen Gesamtkohlenstoffs von bis zu 50% im Vergleich zu den begleitenden Standardmethoden beobachtet werden.

Presenza e diffusione della Leishmaniosi e dei suoi vettori in provincia di Rieti

Nel presente studio ci si è proposti di valutare la presenza e diffusione della leishmaniosi in una provincia dell’Italia centrale (Rieti) che, per caratteristiche ambientali (prevalentemente montuosa, clima freddo-secco) poco sembra prestarsi al ciclo della malattia. A questo scopo sono stati calcolati: i) sieroprevalenza grezza nella popolazione canina (2006-2013) e prevalenza media annuale ii) casi di leishmaniosi viscerale (LV) e cutanea (LC) (2000-2013). Catture di flebotomi sono state effettuate per due stagioni consecutive (2011-2012) per ogni sito sono stati registrati i dati climatici (temperatura, umidità etc.) ed altitudine. I flebotomi sono stati sottoposti a ricerca di Leishmania mediante PCR. La sieroprevalenza grezza per leishmania varia da 0 a 76,9% e la prevalenza media annuale non presenta un trend lineare. Sono stati registrati 6 casi di LV tutti in pazienti italiani tutti residenti in provincia di Rieti. I flebotomi sono stati rilevati in 5 dei 6 siti monitorati fino agli 800 m s.l.m., seppur con basse densità. Sono state identificate le seguenti specie: P. perniciosus (6,4 %), P. perfiliewi (1,8%), P. mascittii (0,1%) e S. minuta (91,7 %). E’ stata rilevata una correlazione statisticamente significativa (r=0,69, p<0,001) tra numero di flebotomi e temperatura giornaliera (Tmed°C) ed una correlazione negativa significativa (r= -0,51, p<0,05) con l’umidità relativa (Umed%). La ricerca di leishmania ha dato esito negativo in tutti i flebotomi analizzati. Questi rilievi suggeriscono l’endemia della leishmaniosi nella provincia di Rieti.

Funktionelle Charakterisierung der Protein-Kinase CK2 in der Suppression Th2-vermittelter Immunantworten durch regulatorische T-Zellen

Regulatorische T-Zellen (Tregs) leisten durch ihre suppressiven Eigenschaften einen essenziellen Beitrag zur Aufrechterhaltung der immunologischen Toleranz. Sie verhindern schädliche Immunreaktionen gegen Autoantigene, kommensale Bakterien, sowie harmlose Nahrungsmittel-bestandteile. Gleichzeitig gewährleisten sie die Entwicklung effektiver Immunantworten gegen eindringende Pathogene, wie z.B. Parasiten, Bakterien und Viren. Damit haben Tregs direkten Einfluss auf das Gleichgewicht zwischen Immunität und Toleranz. Fehler in der suppressiven Funktionsweise von Tregs begünstigen daher auf der einen Seite die Entstehung zahlreicher autoimmuner Erkrankungen und Allergien. Auf der anderen Seite können Tregs Immunreaktionen bei chronischen Infektionen reduzieren, sowie die Entstehung effektiver Immunantworten gegen Tumore hemmen. Ihre Beteiligung an der Ätiologie all dieser Krankheiten macht Tregs zu einem bedeutenden potenziellen Zielobjekt, um diese Krankheiten effektiv zu therapieren. Die Erweiterung des Grundwissens um die molekularen Mechanismen der Treg-vermittelten Suppression ist daher ein notwendiger Schritt bei der Entwicklung Treg-basierter Theraphieansätze. 2003 konnte mit Foxp3 ein Transkriptionsfaktor identifiziert werden, der maßgeblich die suppressiven Funktionen von Tregs steuert. Um weiteren Einblick in die der Suppression zugrundeliegenden Signalwege zu erhalten, wurde im Institut für Immunologie ein komparativer Kinomarray durchgeführt, anhand dessen die Casein Kinase 2 (CK2) als eine der aktivsten Kinasen in Tregs identifiziert wurde (Daten freundlicherweise von Prof. Dr. Tobias Bopp bereitgestellt). rnBasierend auf den Ergebnissen des Kinomarrays wurde in dieser Arbeit die Funktion der CK2 in Tregs untersucht. Dabei konnte in in vitro Experimenten die Treg-vermittelte Suppression durch den pharmakologische CK2 Inhibitor DMAT aufgehoben werden. Weil derartige Inhibitoren jedoch nicht absolut spezifisch die Aktivität nur einer Kinase supprimieren, wurden außerdem Mäuse mit konditionalem „knockout“ der CK2β Untereinheit spezifisch in Tregs gekreuzt (CK2βTreg-/- Mäuse). Die Analyse dieser Tiere offenbarte eine essenzielle Beteiligung der CK2 an den suppressiven Funktionen von Tregs. So entwickeln CK2βTreg-/- Mäuse mit zunehmendem Alter Splenomegalien und Lymphadenopathien, von denen in besonderem Maße die Mukosa-assoziierten Lymphknoten betroffen sind. Eine Analyse des Aktivierungsstatus der T-Zellen in den Tieren konnte zudem einen erhöhten Anteil sogenannter Effektor-Gedächtnis T-Zellen aufdecken, die charakteristische Merkmale eines Th2 Phänotyps zeigten. Erhöhte Titer des Antikörperisotyps IgE in den Seren von CK2βTreg-/- Mäusen suggerieren zusätzlich eine fehlerhafte Suppression speziell Th2-vermittelter Immunantworten durch CK2β-defiziente Tregs. In Th2-vermittelten Asthma Experimenten in vivo konnte der Verdacht der fehlerhaften Kontrolle von Th2-Antwort bestätigt werden, wobei zusätzlich aufgedeckt wurde, dass bereits unbehandelte CK2βTreg-/- Mäuse Zeichen einer Entzündungsreaktion in der Lunge aufweisen. Bei der Suche nach den molekularen Ursachen der fehlerhaften Suppression Th2-vermittelter Immunantworten durch CK2β-defiziente Tregs konnten zwei mögliche Erklärungsansätze gefunden werden. Zum einen zeigen CK2β-defiziente Tregs eine verringerte Expression von Foxp3, was, in Analogie zu Ergebnissen der Gruppe von R. Flavell (Wang Y.Y. Nature. 445, 766-770 (2007)), zu einer Konversion von Tregs zu Th2 Zellen und damit zur Entstehung eines Th2-basierten, autoimmunen Phänotyps führt. Des Weiteren weisen CK2β-defiziente Tregs eine reduzierte Expression des Transkriptionsfaktors IRF4 auf, der in Tregs entscheidend für die Kontrolle Th2-basierter Immunreaktionen ist (Zheng Y. Nature. 19; 351-356 (2009)). Die dargelegten Ergebnisse identifizieren die CK2 damit als Kinase, die entscheidend an der Treg-vermittelten Suppression speziell Th2-basierter Immunantworten beteiligt ist. Demnach könnten pharmakologische CK2 Inhibitoren beispielsweise dazu eingesetzt werden, um die Treg-vermittelte Suppression im Rahmen chronischer Parasiten-Infektionen aufzuheben. Die in CK2βTreg-/- Mäusen beobachtete Prävalenz der Funktion der CK2 für Mukosa-assoziierte Organe stellt dabei einen zusätzlichen Vorteil dar, weil systemische Nebenwirkungen, die durch die Blockade der Treg-vermittelte Suppression entstehen, zumindest in nicht-Mukosa-assoziierten Geweben nicht zu erwarten sind.rn

Relating the physicochemical characteristics and dispersion of multiwalled carbon nanotubes in different suspension media to their oxidative reactivity in vitro and inflammation in vivo

Reactive oxygen species (ROS) production is important in the toxicity of pathogenic particles such as fibres. We examined the oxidative potential of straight (50 microm and 10 microm) and tangled carbon nanotubes in a cell free assay, in vitro and in vivo using different dispersants. The cell free oxidative potential of tangled nanotubes was higher than for the straight fibres. In cultured macrophages tangled tubes exhibited significantly more ROS at 30 min, while straight tubes increased ROS at 4 h. ROS was significantly higher in bronchoalveolar lavage cells of animals instilled with tangled and 10 mum straight fibres, whereas the number of neutrophils increased only in animals treated with the long tubes. Addition of dispersants in the suspension media lead to enhanced ROS detection by entangled tubes in the cell-free system. Tangled fibres generated more ROS in a cell-free system and in cultured cells, while straight fibres generated a slower but more prolonged effect in animals.

Two new rapid SNP-typing methods for classifying Mycobacterium tuberculosis complex into the main phylogenetic lineages

There is increasing evidence that strain variation in Mycobacterium tuberculosis complex (MTBC) might influence the outcome of tuberculosis infection and disease. To assess genotype-phenotype associations, phylogenetically robust molecular markers and appropriate genotyping tools are required. Most current genotyping methods for MTBC are based on mobile or repetitive DNA elements. Because these elements are prone to convergent evolution, the corresponding genotyping techniques are suboptimal for phylogenetic studies and strain classification. By contrast, single nucleotide polymorphisms (SNP) are ideal markers for classifying MTBC into phylogenetic lineages, as they exhibit very low degrees of homoplasy. In this study, we developed two complementary SNP-based genotyping methods to classify strains into the six main human-associated lineages of MTBC, the "Beijing" sublineage, and the clade comprising Mycobacterium bovis and Mycobacterium caprae. Phylogenetically informative SNPs were obtained from 22 MTBC whole-genome sequences. The first assay, referred to as MOL-PCR, is a ligation-dependent PCR with signal detection by fluorescent microspheres and a Luminex flow cytometer, which simultaneously interrogates eight SNPs. The second assay is based on six individual TaqMan real-time PCR assays for singleplex SNP-typing. We compared MOL-PCR and TaqMan results in two panels of clinical MTBC isolates. Both methods agreed fully when assigning 36 well-characterized strains into the main phylogenetic lineages. The sensitivity in allele-calling was 98.6% and 98.8% for MOL-PCR and TaqMan, respectively. Typing of an additional panel of 78 unknown clinical isolates revealed 99.2% and 100% sensitivity in allele-calling, respectively, and 100% agreement in lineage assignment between both methods. While MOL-PCR and TaqMan are both highly sensitive and specific, MOL-PCR is ideal for classification of isolates with no previous information, whereas TaqMan is faster for confirmation. Furthermore, both methods are rapid, flexible and comparably inexpensive.

Dynamics of Shifting Cultivation Landscapes in Northern Lao PDR Between 2000 and 2009 Based on an Analysis of MODIS Time Series and Landsat Images

The rotational nature of shifting cultivation poses several challenges to its detection by remote sensing. Consequently, there is a lack of spatial data on the dynamics of shifting cultivation landscapes on a regional, i.e. sub-national, or national level. We present an approach based on a time series of Landsat and MODIS data and landscape metrics to delineate the dynamics of shifting cultivation landscapes. Our results reveal that shifting cultivation is a land use system still widely and dynamically utilized in northern Laos. While there is an overall reduction in the areas dominated by shifting cultivation, some regions also show an expansion. A review of relevant reports and articles indicates that policies tend to lead to a reduction while market forces can result in both expansion and reduction. For a better understanding of the different factors affecting shifting cultivation landscapes in Laos, further research should focus on spatially explicit analyses.

Atlantic hurricanes and associated insurance loss potentials in future climate scenarios: limitations of high-resolution AGCM simulations

Potential future changes in tropical cyclone (TC) characteristics are among the more serious regional threats of global climate change. Therefore, a better understanding of how anthropogenic climate change may affect TCs and how these changes translate in socio-economic impacts is required. Here, we apply a TC detection and tracking method that was developed for ERA-40 data to time-slice experiments of two atmospheric general circulation models, namely the fifth version of the European Centre model of Hamburg model (MPI, Hamburg, Germany, T213) and the Japan Meteorological Agency/ Meteorological research Institute model (MRI, Tsukuba city, Japan, TL959). For each model, two climate simulations are available: a control simulation for present-day conditions to evaluate the model against observations, and a scenario simulation to assess future changes. The evaluation of the control simulations shows that the number of intense storms is underestimated due to the model resolution. To overcome this deficiency, simulated cyclone intensities are scaled to the best track data leading to a better representation of the TC intensities. Both models project an increased number of major hurricanes and modified trajectories in their scenario simulations. These changes have an effect on the projected loss potentials. However, these state-of-the-art models still yield contradicting results, and therefore they are not yet suitable to provide robust estimates of losses due to uncertainties in simulated hurricane intensity, location and frequency.

Emergence and spread of Chlamydia trachomatis variant, Sweden

A variant of Chlamydia trachomatis that had escaped detection by commonly used systems was discovered in Sweden in 2006. In a nationwide study, we found that it is now prevalent across Sweden, irrespective of the detection system used. Genetic analysis by multilocus sequence typing identified a predominant variant, suggesting recent emergence.

Termination of Ventricular Tachycardia with Antitachycardia Pacing after Ineffective Shock Therapy in an ICD Recipient with Hypertrophic Cardiomyopathy

Implantable Cardioverter Defibrillator (ICD) implantation is the only established therapy for primary or secondary prevention of sudden cardiac death in patients with Hypertrophic Cardiomyopathy (HCM). Ineffectiveness of shock therapy for the termination of potentially fatal ventricular arrhythmias in ICD recipients is rare in the presence of appropriate arrhythmia detection by the device. We report the case of a 48-year-old woman with HCM and a single chamber ICD, who received five inefficient high-energy (35 Joules) shocks for the termination of an appropriately detected episode of Ventricular Tachycardia (VT). The episode was safely terminated with a subsequent application of Antitachycardia Pacing (ATP) by the device. At the following ICD control, an acceptable defibrillation threshold was detected.

Estimation of tool pose based on force-density correlation during robotic drilling

The application of image-guided systems with or without support by surgical robots relies on the accuracy of the navigation process, including patient-to-image registration. The surgeon must carry out the procedure based on the information provided by the navigation system, usually without being able to verify its correctness beyond visual inspection. Misleading surrogate parameters such as the fiducial registration error are often used to describe the success of the registration process, while a lack of methods describing the effects of navigation errors, such as those caused by tracking or calibration, may prevent the application of image guidance in certain accuracy-critical interventions. During minimally invasive mastoidectomy for cochlear implantation, a direct tunnel is drilled from the outside of the mastoid to a target on the cochlea based on registration using landmarks solely on the surface of the skull. Using this methodology, it is impossible to detect if the drill is advancing in the correct direction and that injury of the facial nerve will be avoided. To overcome this problem, a tool localization method based on drilling process information is proposed. The algorithm estimates the pose of a robot-guided surgical tool during a drilling task based on the correlation of the observed axial drilling force and the heterogeneous bone density in the mastoid extracted from 3-D image data. We present here one possible implementation of this method tested on ten tunnels drilled into three human cadaver specimens where an average tool localization accuracy of 0.29 mm was observed.

Pathology of sarcoptic mange in red foxes (Vulpes vulpes): macroscopic and histologic characterization of three disease stages

Sarcoptic mange is a highly contagious skin disease that can have a devastating impact on affected wild mammal populations. There are notable variations in the clinical and pathologic picture of sarcoptic mange among species and among conspecifics. However, the origin of these variations is unclear. We propose a classification scheme for skin lesions associated with Sarcoptes scabiei infestation to provide a basis for a subsequent risk factor analysis. We conducted a case-control study focused on macroscopic and histologic examination of the skin, using 279 red foxes (Vulpes vulpes) found dead or shot in Switzerland between November 2004 and February 2006. All animals were submitted to gross necropsy following a detailed protocol. Selection criteria for cases (n=147) vs. controls (n=111) were the presence or absence of mange-like lesions, mite detection by isolation or histologic examination, and serologic testing for S. scabiei antibodies. Characteristic features of mange lesions were scored macroscopically in all foxes and histologically in 67 cases and 15 controls. We classified skin lesions and associated necropsy findings into three types of mange: A) early stage (n=45): focal-extensive skin lesions, thin crusts, mild to moderate alopecia, few mites, numerous eosinophils, and mild lymph node enlargement; B) hyperkeratotic, fatal form (n=86): generalized skin lesions, thick crusts with or without alopecia, foul odor, abundance of mites, numerous bacteria and yeasts, numerous lymphocytes and mast cells, severe lymph node enlargement, and emaciation; C) alopecic, healing form (n=16): focal lesions, no crusts, severe alopecia, hyperpigmentation and lichenification, absence of mites, mixed cell infiltration, and rare mild lymph node enlargement. We hypothesize that after stage A, the animal either enters stage B and dies, or stage C and survives, depending on largely unknown extrinsic or intrinsic factors affecting the host ability to control mite infestation.

Robust Proximal Femur Segmentation in Conventional X-Ray Images via Random Forest Regression on Multi-resolution Gradient Features

In this paper, we propose a fully automatic, robust approach for segmenting proximal femur in conventional X-ray images. Our method is based on hierarchical landmark detection by random forest regression, where the detection results of 22 global landmarks are used to do the spatial normalization, and the detection results of the 59 local landmarks serve as the image cue for instantiation of a statistical shape model of the proximal femur. To detect landmarks in both levels, we use multi-resolution HoG (Histogram of Oriented Gradients) as features which can achieve better accuracy and robustness. The efficacy of the present method is demonstrated by experiments conducted on 150 clinical x-ray images. It was found that the present method could achieve an average point-to-curve error of 2.0 mm and that the present method was robust to low image contrast, noise and occlusions caused by implants.

Assessment of Collimator Jaw Optimization in Reducing Normal Tissue Irradiation with Intensity Modulated Radiation Therapy

Purpose: To evaluate normal tissue dose reduction in step-and-shoot intensity-modulated radiation therapy (IMRT) on the Varian 2100 platform by tracking the multileaf collimator (MLC) apertures with the accelerator jaws. Methods: Clinical radiation treatment plans for 10 thoracic, 3 pediatric and 3 head and neck patients were converted to plans with the jaws tracking each segment’s MLC apertures. Each segment was then renormalized to account for the change in collimator scatter to obtain target coverage within 1% of that in the original plan. The new plans were compared to the original plans in a commercial radiation treatment planning system (TPS). Reduction in normal tissue dose was evaluated in the new plan by using the parameters V5, V10, and V20 in the cumulative dose-volume histogram for the following structures: total lung minus GTV (gross target volume), heart, esophagus, spinal cord, liver, parotids, and brainstem. In order to validate the accuracy of our beam model, MLC transmission measurements were made and compared to those predicted by the TPS. Results: The greatest change between the original plan and new plan occurred at lower dose levels. The reduction in V20 was never more than 6.3% and was typically less than 1% for all patients. The reduction in V5 was 16.7% maximum and was typically less than 3% for all patients. The variation in normal tissue dose reduction was not predictable, and we found no clear parameters that indicated which patients would benefit most from jaw tracking. Our TPS model of MLC transmission agreed with measurements with absolute transmission differences of less than 0.1 % and thus uncertainties in the model did not contribute significantly to the uncertainty in the dose determination. Conclusion: The amount of dose reduction achieved by collimating the jaws around each MLC aperture in step-and-shoot IMRT does not appear to be clinically significant.

Prediction and prevention of psychosis: current progress and future tasks

Prevention of psychoses has been intensively investigated within the past two decades, and particularly, prediction has been much advanced. Depending on the applied risk indicators, current criteria are associated with average, yet significantly heterogeneous transition rates of ≥30 % within 3 years, further increasing with longer follow-up periods. Risk stratification offers a promising approach to advance current prediction as it can help to reduce heterogeneity of transition rates and to identify subgroups with specific needs and response patterns, enabling a targeted intervention. It may also be suitable to improve risk enrichment. Current results suggest the future implementation of multi-step risk algorithms combining sensitive risk detection by cognitive basic symptoms (COGDIS) and ultra-high-risk (UHR) criteria with additional individual risk estimation by a prognostic index that relies on further predictors such as additional clinical indicators, functional impairment, neurocognitive deficits, and EEG and structural MRI abnormalities, but also considers resilience factors. Simply combining COGDIS and UHR criteria in a second step of risk stratification produced already a 4-year hazard rate of 0.66. With regard to prevention, two recent meta-analyses demonstrated that preventive measures enable a reduction in 12-month transition rates by 54-56 % with most favorable numbers needed to treat of 9-10. Unfortunately, psychosocial functioning, another important target of preventive efforts, did not improve. However, these results are based on a relatively small number of trials; and more methodologically sound studies and a stronger consideration of individual profiles of clinical needs by modular intervention programs are required