virtX - Ein rechnergestütztes System zum Training des intraoperativen Einsatzes eines mobilen Bildverstärkers

Hintergrund und Fragestellung: Die korrekte intraoperative Positionierung und Einstellung eines mobilen Bildverstärkers (auch C-Bogen) kann zurzeit theoretisch mit Hilfe von Lehrbüchern erlernt, am Gerät selbst aber nur ohne visuelle Rückmeldung, d.h. ohne ein zur Ausrichtung korrespondierendes Röntgenbild, trainiert werden. Hieraus ergibt sich die Fragestellung, inwiefern das Training der Handhabung und richtigen Einstellung des C-Bogens in verschiedenen Operationsszenarien durch ein C-Bogen Simulationssystem als Teil eines CBT-Systems (Computer Based Training) unterstützt werden kann. Methoden: In Kooperation mit Ärzten aus Unfallchirurgie und Radiologie wurde das computer-basierte Trainingssystem virtX entwickelt. virtX kann dem Nutzer verschiedene Aufgaben zur Einstellung eines C-Bogens stellen und die Ausführung und das Ergebnis bewerten. Die Aufgaben können mit Hilfe eines Autorensystems erstellt und vom Trainierenden in verschiedenen Modi erfüllt werden: im rein virtuellen Modus oder im kombinierten virtuell-realen Modus. Im rein virtuellen Modus steuert der Nutzer den virtuellen C-Bogen in einem virtuellen OP-Saal mittels einer grafisch-interaktiven Benutzungsoberfläche. Im virtuell-realen Modus hingegen wird die Ausrichtung eines realen C-Bogens erfasst und auf den virtuellen C-Bogen übertragen. Während der Aufgabenerfüllung kann der Benutzer zu jeder Zeit ein realitätsnahes, virtuelles Röntgenbild erzeugen und dabei alle Parameter wie Blendenstellung, Röntgenintensität, etc. wie bei einem realen C-Bogen steuern. virtX wurde auf einem dreitägigen Kurs für OP-Personal mit 120 Teilnehmern eingesetzt und auf der Basis von Fragebögen evaluiert. Ergebnisse: Von den Teilnehmern gaben 79 einen ausgefüllten Evaluations-Fragebogen ab. Das Durchschnittsalter der 62 weiblichen und 15 männlichen Teilnehmer (zwei o.A.) lag bei 34 ± 9 Jahren, die Berufserfahrung bei 8,3 ± 7,6 Jahren. 18 Personen (23%) gaben an, gelegentlich mit einem C-Bogen zu arbeiten, 61 (77%) arbeiteten regelmäßig damit. Über 83% der befragten Teilnehmer empfanden virtX als eine sinnvolle Ergänzung zur herkömmlichen Ausbildung am C-Bogen. Das virtuelle Röntgen wurde mit einer Zustimmung von 91% der befragten Teilnehmer als besonders wichtig für das Verständnis der Arbeitsweise eines C-Bogens beurteilt. Ebenso erhielt der kombinierte virtuell-reale Modus mit 84% Zustimmung einen vergleichsweise hohen Stellenwert. Schlussfolgerung: Die Befragung zeichnet ein positives Bild der Akzeptanz des virtX-System als substanzielle Ergänzung zur herkömmlichen Ausbildung am C-Bogen.

virtX: ein Lehr- und Lernsystem für mobile Röntgengeräte zur Verbesserung der Ausbildung im Strahlenschutz

Hintergrund und Fragestellung: Die durch röntgentechnische Diagnoseverfahren in der Medizin entstehende Strahlenbelastung für Patient und Personal soll laut Strahlenschutzverordnung so gering wie möglich gehalten werden. Um dieses zu erreichen ist ein professioneller und bedachter Umgang mit den Röntgengeräten unabdingbar. Dieses Verhalten kann derzeit jedoch nur theoretisch vermittelt werden, da sich ein Üben mit realer Strahlung von selbst verbietet. Daher stellt sich die Frage wie man die Strahlenschutzausbildung durch eine verbesserte Vermittlung der komplexen Thematik unterstützen kann. Methoden: Das CBT-System (Computer Based Training) virtX, welches das Erlernen der korrekten Handhabung mobiler Röntgengeräte unterstützt, wurde um Aspekte aus dem Bereich des Strahlenschutzes erweitert. Es wurde eine prototypische Visualisierung der entstehenden Streustrahlung sowie die Darstellung des Nutzstrahlenganges integriert. Des Weiteren wurde die Berechnung und Anzeige der virtuellen Einfallsdosis für das durchstrahlte Volumen sowie für den Bereich des Bildverstärkers hinzugefügt. Für die Berechnung und Visualisierung all dieser Komponenten werden die in virtX parametrisierbaren C-Bogen-Einstellungen, z.B. Stellung der Blenden, Positionierung des Röntgengerätes zum durchstrahlten Volumen und Strahlenintensität, herangezogen. Das so erweiterte System wurde auf einem dreitägigen Kurs für OP-Personal mit über 120 Teilnehmern eingesetzt und auf der Basis von Fragebögen evaluiert. Ergebnisse: Von den Teilnehmern gaben 55 einen ausgefüllten Evaluations-Fragebogen ab (Responserate 82%). Das Durchschnittsalter der 39 weiblichen und 15 männlichen Teilnehmer (einer o.A.) lag bei 33±8 Jahren, die Berufserfahrung bei 9,37±7 Jahren. Die Erfahrung mit dem C-Bogen wurde von einem Teilnehmer (2%) mit „Keine oder bisher nur Einführung erhalten“, von acht Teilnehmern (14%) mit „bediene einen C-Bogen gelegentlich“ und von 46 (84%) mit „bediene einen C-Bogen regelmäßig“ angegeben. 45 (92%) der Teilnehmer gaben an, durch die Visualisierung der Streustrahlung etwas Neues zur Vermeidung unnötiger Strahlenbelastung dazugelernt zu haben. Schlussfolgerung: Trotz einer bislang nur prototypischen Visualisierung der Streustrahlung können mit virtX zentrale Aspekte und Verhaltensweisen zur Vermeidung unnötiger Strahlenbelastung erfolgreich vermittelt werden und so Lücken der traditionellen Strahlenschutzausbildung geschlossen werden.

Investitionsfinanzierung in der Herbarbeleg-Digitalisierung

Die Forschung am Herbarbeleg ist in der Botanik und der Taxonomie einem Wandel ausgesetzt. Zunehmend werden in Herbarien digitale Kopien verwendet, die neue Auswertungs- und Analysemethoden ermöglichen. Die Entwicklung technischer und wirtschaftlicher Verfahren zur Herbarbeleg-Digitalisierung ist Gegenstand des Forschungsschwerpunkts Herbar Digital der Hochschule Hannover. Das Ziel von Herbar Digital ist es, das System der Virtualisierung von Herbarbelegen und deren Verwaltung so zu automatisieren, dass die Kosten von 20 US-$ auf 2 US-$ reduziert werden. Betrachtet man die Herbarbeleg-Digitalisierung als ein zu planendes 5-Jahres-Investitionsprojekt, dann sind unterschiedliche Szenarien und deren wirtschaftlichen Auswirkungen denkbar. In dem vorliegenden Arbeitspapier werden drei Szenarien entwickelt und soweit operationalisiert, dass sowohl Aussagen einer technischen Investitionsplanung als auch einer wirtschaftlichen Investitionsplanung über den Planungshorizont von 5 Jahren abgeleitet werden. In technischer Hinsicht werden die Produktion, Logistik (inkl. IT) sowie das Personal geplant. Die wirtschaftlichen Aussagen beziehen sich auf Standort- und Betriebsmittelkosten, IT- und Logistikkosten, Personalkosten sowie sonstige Kosten. Um den Projekterfolg sicherzustellen, sind beide Planungsbereiche in einem Konzept für das Investitionscontrolling integriert. Als Ergebnis von Szenario 1 ergeben sich bei einer Produktionsmenge von 1 Mio. digitalen Belegen Ausgaben in Höhe von 2,05 € pro Digitalisat. Das Szenario 1 ist als generelles Forschungsergebnis von Herbar Digital zu verstehen und liefert entsprechend eine Referenzlösung für alle Objekte im Kontext einer musealen Herbarbeleg-Digitalisierung. Bei einer Produktion von 5 Mio. Digitalisaten in Szenario 2 wird von einer Kooperation der Herbarien in Berlin und einem ausländischen Partner mit halben Lohnniveau ausgegangen. Es reduzieren sich die zahlungswirksamen Kosten auf 1,21 € pro Digitalisat. Das Ergebnis aus Szenario 2 bleibt auch in Szenario 3 konstant, worin unter Einbezug eines weiteren inländischen Kooperationspartners 10 Mio. digitale Herbarbelege hergestellt werden. Vermutlich ergeben sich unter den technischen Bedingungen keine weiteren Kostendegressionseffekte.

Generation Y : affektives Commitment von Mitarbeitern in Unternehmen der Metropolregion Hannover-Braunschweig Göttingen Wolfsburg

Vertreter der Generation Y, Personen, die in den 1980er Jahren geboren wurden, drängen verstärkt in den Arbeitsmarkt. Ihre Wert- und Erwartungshaltung ist deshalb von großem Interesse für Unternehmen, die mit Themen wie dem Fachkräftemangel und demografischen Wandel konfrontiert sind und die Leistungsträger langfristig binden müssen. Ziel dieser Hausarbeit ist herauszufinden, wie ausgeprägt die emotionale Bindung der Generation Y in Unternehmen allgemein ist und unter welcher Voraussetzung affektives Commitment bei der Generation Y entsteht. Ein weiteres Ziel ist die Erarbeitung von Handlungsempfehlungen bezüglich des Personalmanagements von Generation Y in Unternehmen. Generation Y hat hohe Erwartungen an Arbeitsinhalt, Selbstverwirklichungsmöglichkeiten, Aus- und Weiterbildungsmaßnahmen, Unternehmenswerte und -ethik, Sinnhaftigkeit der Tätigkeit und Teamarbeit. Vertreter dieser Generation wünschen sich Wertschätzung, eine gute Beziehung zum Vorgesetzten, viele Partizipationsmöglichkeiten, regelmäßiges Feedback und Flexibilität. Weiterhin sind Work-Life-Balance, Karriereoptionen, Einkommen, digitale Vernetzung und Arbeitsplatzsicherheit wichtige Themen für diese Generation. Affektives Commitment entsteht durch Erfüllung von Erwartungen. Generation Y ist nur bedingt affektiv gebunden, tendiert zu häufigen Unternehmenswechseln und ist durch eine schwache Loyalität gekennzeichnet. Dies liegt hauptsächlich daran, dass die Erwartungen dieser Generation nicht erfüllt werden. Es wird empfohlen HR-Maßnahmen zu implementieren, die auf Erfüllung der Erwartungen von Generation Y abzielen.

CoScience : gemeinsam forschen und publizieren mit dem Netz

Der Arbeitsalltag von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern hat sich in den letzten Jahren dramatisch verändert. Forschen, Schreiben und Publizieren sind mittlerweile stark durch netzbasierte Anwendungen geprägt. Das digitale Zeitalter aber hat nicht nur neue technische Werkzeuge hervorgebracht, sondern auch neue Wege eröffnet, um Wissen zu generieren und zu verbreiten. Dies gilt sowohl innerhalb der akademischen Welt als auch über diese hinaus. Das Arbeiten mit dem Netz stellt unsere bisherigen etablierten wissenschaftlichen Praktiken in Frage. Forschung wird zunehmend vernetzt, kollaborativ, multimedial, trans- bzw. interdisziplinär durchgeführt. Das vorliegende Handbuch beschreibt diese sich herausbildenden wissenschaftlichen Praktiken. Ziel der Autoren war es dabei, ein praxisnahes und leicht verständliches Handbuch zu schreiben.

Entwicklung von Verfahren zur visuellen Beurteilung von Stabilitätseigenschaften nichtlinearer, zeitdiskreter Systeme

In dieser Arbeit werden Verfahren zur visuellen Beurteilung von Stabilitätseigenschaften nichtlinearer, zeitdiskreter Systeme und mögliche Anwendungen vorgestellt. Ausgehend von den erforderlichen Grundbegriffen der Chaostheorie werden verschiedene Maße zur Detektion, Beschreibung und Visualisierung chaotischen Systemverhaltens motiviert, mathematisch definiert, physikalisch interpretiert und gedeutet: der Lyapunov Exponent, die Entropie, das Fourierspektrum und die Korrelation. Als erste Anwendung basierend auf diesen Gütemaßen wird das Verhalten von linearen und nichtlinearen rekursiven Systemen visualisiert und verglichen. Es zeigt sich, dass bei rekursiven linearen Systemen der Übergang von einem stabilen in einen instabilen oder chaotischen Zustand kontinuierlich erfolgt, während dieser Übergang bei nicht linearen Systemen häufig abrupt auftritt. Unter Verwendung der vorgestellten Visualisierung lässt sich sehr genau nachvollziehen, welche Parameter und insbesondere welche Parameterübergänge dabei kritisch sind. Diese Kenntnis ist sehr wichtig für eine störfreie Systemparametrierung und eine erforderliche Arbeitspunktsuche. In einer zweiten Anwendung wird chaotisches Systemverhalten als Generator optimal orthogonaler Signalfunktionen eingesetzt. Dazu wird die Rekursionsfolge in einem chaotischen Arbeitspunkt eines nichtlinearen rekursiven Systems als Musterfunktion eines statistischen Zufallsprozesses interpretiert: Je chaotischer das Systemverhalten und je kleiner die Varianz des Korrelationsmaßes desto besser können orthogonale Signalfolgen modelliert werden. Solche Signalfolgen sind von großer Bedeutung, wenn digitale Nachrichten über einen gestörten Kanal mit minimalem Daten- und Energieaufwand übertragen werden sollen. Als abschließendes Beispiel wird die fraktale Bildcodierung vorgestellt. Sie beruht nicht wie die klassischen Verfahren der Bildcodierung (Prädiktion, Transformation) auf statistischen Eigenschaften des Bildsignals sondern ausschließlich auf Selbstähnlichkeit. Die Bildpunkte eines Bildblockes werden nicht durch deren Grauwerte sondern durch ein Fraktal beschrieben, wobei dieses Fraktal durch eine kontraktive, affine Abbildung der Grauwertinformation dargestellt wird. Dieses Fraktal, d.h. diese Abbildungsvorschrift oder Gesetzmäßigkeit beschreibt die vollständige Information des Bildes. Durch die Anwendung dieser fraktalen Darstellung wird das codierte Bild aus beliebigen Bildern gleicher Größe generiert.

Partial volume correction using bimodal contrast agents in PET-MRI

Tese de mestrado integrado em Engenharia Biomédica e Biofísica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2014

How hydrogen peroxide and CXCL8 modulate neutrophil recruitment "in vivo"

Tese de doutoramento, Ciências Biomédicas (Biologia Celular e Molecular), Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2014

Design and low-power implementation of an adaptive image rejection receiver

This paper deals with and details the design and implementation of a low-power; hardware-efficient adaptive self-calibrating image rejection receiver based on blind-source-separation that alleviates the RF analog front-end impairments. Hybrid strength-reduced and re-scheduled data-flow, low-power implementation of the adaptive self-calibration algorithm is developed and its efficiency is demonstrated through simulation case studies. A behavioral and structural model is developed in Matlab as well as a low-level architectural design in VHDL providing valuable test benches for the performance measures undertaken on the detailed algorithms and structures.

Dual studies on autonomic function and cerebral autoregulation in ischemic stroke patients

Tese de mestrado, Neurociências, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2015

Using Modern Tools to Explain the Use of the Smith Chart

The concept of explaining the use of an old tool like the Smith chart, using modern tools like MATLAB [1] scripts in combination with e-learning facilities, is exemplified by two MATLAB scripts. These display, step by step, the graphical procedure that must be used to solve the double-stub impedance-matching problem. These two scripts correspond to two different possible ways to analyze this matching problem, and they are important for students to learn by themselves.

Reactive power compensation by EPSO technique

This paper presents a methodology to address reactive power compensation using Evolutionary Particle Swarm Optimization (EPSO) technique programmed in the MATLAB environment. The main objective is to find the best operation point minimizing power losses with reactive power compensation, subjected to all operational constraints, namely full AC power flow equations, active and reactive power generation constraints. The methodology has been tested with the IEEE 14 bus test system demonstrating the ability and effectiveness of the proposed approach to handle the reactive power compensation problem.

Optimal dispatch with reactive power compensation by Genetic Algorithm

This paper presents a Unit Commitment model with reactive power compensation that has been solved by Genetic Algorithm (GA) optimization techniques. The GA has been developed a computational tools programmed/coded in MATLAB. The main objective is to find the best generations scheduling whose active power losses are minimal and the reactive power to be compensated, subjected to the power system technical constraints. Those are: full AC power flow equations, active and reactive power generation constraints. All constraints that have been represented in the objective function are weighted with a penalty factors. The IEEE 14-bus system has been used as test case to demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm. Results and conclusions are dully drawn.

A probabilistic methodology for distributed generation location in isolated electrical service area

Distributed generation unlike centralized electrical generation aims to generate electrical energy on small scale as near as possible to load centers, interchanging electric power with the network. This work presents a probabilistic methodology conceived to assist the electric system planning engineers in the selection of the distributed generation location, taking into account the hourly load changes or the daily load cycle. The hourly load centers, for each of the different hourly load scenarios, are calculated deterministically. These location points, properly weighted according to their load magnitude, are used to calculate the best fit probability distribution. This distribution is used to determine the maximum likelihood perimeter of the area where each source distributed generation point should preferably be located by the planning engineers. This takes into account, for example, the availability and the cost of the land lots, which are factors of special relevance in urban areas, as well as several obstacles important for the final selection of the candidates of the distributed generation points. The proposed methodology has been applied to a real case, assuming three different bivariate probability distributions: the Gaussian distribution, a bivariate version of Freund’s exponential distribution and the Weibull probability distribution. The methodology algorithm has been programmed in MATLAB. Results are presented and discussed for the application of the methodology to a realistic case and demonstrate the ability of the proposed methodology for efficiently handling the determination of the best location of the distributed generation and their corresponding distribution networks.

Solving a signalized traffic intersection problem with an hyperbolic penalty function

Mathematical Program with Complementarity Constraints (MPCC) finds many applications in fields such as engineering design, economic equilibrium and mathematical programming theory itself. A queueing system model resulting from a single signalized intersection regulated by pre-timed control in traffic network is considered. The model is formulated as an MPCC problem. A MATLAB implementation based on an hyperbolic penalty function is used to solve this practical problem, computing the total average waiting time of the vehicles in all queues and the green split allocation. The problem was codified in AMPL.