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After having described many different aspects of our team software in previous years, in this paper we take the freedom to describe the magmaChallenge framework provided by the magmaOffenburg team. The framework is used as a benchmark tool to run different challenges like the running challenge in 2014 or the kick accuracy challenge in 2015. This description should serve as a documentation to simplify the maintenance by the community and to add new benchmarks in the future.
Geschichte(n) der Medizin
(2016)
Nach dem großen Erfolg der beiden ersten Bände liegt jetzt der Abschluss der Trilogie vor. Renommierte Autorinnen und Autoren erzählen einmal mehr lebendige und mitreißende Geschichte(n) der Medizin über Krankheiten, Ärzte und Forscher. Wie kam es beispielsweise zur Entdeckung der "Perkussion"? Wer war Avicenna? Warum wurde der Name Goldberg so berühmt? Was haben Rembrandt und Schiller gemeinsam? Welchen Einfluss nahm deutsche Medizin auf den Fernen Osten? Die populärwissenschaftlich aufbereitete Welt der Medizingeschichte(n) fasziniert nicht nur, sie sorgt auch immer wieder für überraschende Erkenntnisse und Aha-Erlebnisse. Das Buch richtet sich daher gleichermaßen an medizinische Laien wie Fachleute.
Kommentar zu "Intracortical microstimulation of human somatosensory cortex" von Sharlene N. Flesher et al., veröffentlicht in Science Translational Medicine, Vol. 8, No. 361, Seite 361ra141 (DOI: 10.1126/scitranslmed.aaf8083)
A new yield function for lamellar gray cast iron materials is proposed. The new model is able to describe the results of recently performed microstructure-based finite-element computations that resolve the three dimensional yield surface of three different gray cast irons. The yield function requires only the yield stress in tension and compression of the respective material as model parameters. Furthermore, the algorithmic formulation of the new model is assessed for numerical robustness and efficiency.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Klassifikation des Modulationsformats eines digital modulierten Signals, welches die empfangenen I/Q-Datenpunkte zuerst für jedes Modulationsformat mittels eines Clustering-Verfahrens ausgewertet, wobei nach Durchführung des Clustering-Verfahrens für jedes der Modulationsformate jeweils alle I/Q-Datenpunkte jeweils einem ermittelten Cluster-Schwerpunkt zugeordnet sind. Danach wird für jedes Modulationsformat jeweils der Wert einer Nutzenfunktion bestimmt, welche einen umso höheren (niedrigeren) Wert annimmt, je besser die einem Cluster-Schwerpunkt zugeordneten I/Q-Datenpunkte durch den Cluster-Schwerpunkt abgedeckt sind und je geringer die euklidischen Abstände der ermittelten Custer-Schwerpunkte von dem zugeordneten Konstellationspunkt sind. Es wird dann dasjenige Modulationsformat als das für das digital modulierte Signal zutreffende Modulationsformat angenommen, für welche die Nutzenfunktion den höchsten (niedrigsten) Wert annimmt.
Elektronische Pille zur steuerbaren Abgabe einer Substanz in einem menschlichen oder tierischen Körper, (a) mit einem Gehäuse (3), in welchem die abzugebende Substanz (17) aufgenommen und in welchem eine Abgabeöffnung (47) zur Abgabe der Substanz (17) vorgesehen ist, wobei die Substanz (17) zur Abgabe aus dem Gehäuse (3) mit einem vorbestimmten Druck beaufschlagt ist, (b) mit einer elektronischen Steuereinheit (53, 59, 61, 63), und (c) mit einer im Verlauf eines Abgabepfades angeordneten Ventileinheit (33), welche von der Steuereinheit (53, 59, 61, 63) von einer Geschlossen- Stellung in eine Geöffnet-Stellung steuerbar ist und umgekehrt, (d) dadurch gekennzeichnet, (e) dass die Ventileinheit (33) eine von der elektronischen Steuereinheit (53, 59, 61, 63) ansteuerbare Heizeinheit (49) umfasst, (f) dass die Ventileinheit (33) ein Schaltelement (39) umfasst, welches in der Geschlossen-Stellung zumindest mit einem Teilbereich dichtend an einem Ventilsitz (37) der Ventileinheit (33) anliegt und welches von der Heizeinheit (49) beheizbar ist, (g) dass das Schaltelement (39) zwei temperaturabhängige stabile Schaltstellungen aufweist, welche durch eine Formänderung des Schaltelements (39) definiert sind, und (h) die Heizeinheit (49) an der dem Ventilsitz (37) abgewandten Seite des Schaltelements (39) angeordnet und integriert mit dem Schaltelement (39) ausgebildet ist (i) wobei die Steuereinheit (53, 59, 61, 63) zum Öffnen der Ventileinheit (33) die Heizeinheit (49) aktiviert, so dass das Schaltelement (39) bei Überschreiten einer Schwellentemperatur aus der Geschlossen-Stellung in die Geöffnet-Stellung geschaltet wird und (j) wobei die Steuereinheit (53, 59, 61, 63) zum Schließen der Ventileinheit (33) die Heizeinheit (49) deaktiviert, so dass das Schaltelement bei Unterschreiten einer Schwellentemperatur aus der Geöffnet-Stellung in die Geschlossen-Stellung schaltet.
BACKGROUND:
While hearing aids for a contralateral routing of signals (CROS-HA) and bone conduction devices have been the traditional treatment for single-sided deafness (SSD) and asymmetric hearing loss (AHL), in recent years, cochlear implants (CIs) have increasingly become a viable treatment choice, particularly in countries where regulatory approval and reimbursement schemes are in place. Part of the reason for this shift is that the CI is the only device capable of restoring bilateral input to the auditory system and hence of possibly reinstating binaural hearing. Although several studies have independently shown that the CI is a safe and effective treatment for SSD and AHL, clinical outcome measures in those studies and across CI centers vary greatly. Only with a consistent use of defined and agreed-upon outcome measures across centers can high-level evidence be generated to assess the safety and efficacy of CIs and alternative treatments in recipients with SSD and AHL.
METHODS:
This paper presents a comparative study design and minimum outcome measures for the assessment of current treatment options in patients with SSD/AHL. The protocol was developed, discussed, and eventually agreed upon by expert panels that convened at the 2015 APSCI conference in Beijing, China, and at the CI 2016 conference in Toronto, Canada.
RESULTS:
A longitudinal study design comparing CROS-HA, BCD, and CI treatments is proposed. The recommended outcome measures include (1) speech in noise testing, using the same set of 3 spatial configurations to compare binaural benefits such as summation, squelch, and head shadow across devices; (2) localization testing, using stimuli that rove in both level and spectral content; (3) questionnaires to collect quality of life measures and the frequency of device use; and (4) questionnaires for assessing the impact of tinnitus before and after treatment, if applicable.
CONCLUSION:
A protocol for the assessment of treatment options and outcomes in recipients with SSD and AHL is presented. The proposed set of minimum outcome measures aims at harmonizing assessment methods across centers and thus at generating a growing body of high-level evidence for those treatment options.
n this work a mathematical model for describing the performance of lithium-ion battery electrodes consisting of porous active material particles is presented. The model represents an extension of the Newman-type model, accounting for the agglomerate structure of the active material particles, here Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2 (NCM) and Li(Ni1/3Co1/3Al1/3)O2 (NCA). To this goal, an additional pore space is introduced on the active material level. The space is filled with electrolyte and a charge-transfer reaction takes place at the liquid-solid interface within the porous active material particles. Volume-averaging techniques are used to derive the model equations. A local Thiele modulus is defined and provides an insight into the potentially limiting factors on the active material level. The introduction of a liquid-phase ion transport within the active material reduces the overall transport losses, while the additional active surface area within the agglomerate lowers the charge-transfer resistance. As a consequence, calculated discharge capacities are higher for particles modeled as agglomerates. This finding is more pronounced in the case of high C-rates
MITK-OpenIGTLink for combining open-source toolkits in real-time computer-assisted interventions
(2016)
PURPOSE:
Due to rapid developments in the research areas of medical imaging, medical image processing and robotics, computer-assisted interventions (CAI) are becoming an integral part of modern patient care. From a software engineering point of view, these systems are highly complex and research can benefit greatly from reusing software components. This is supported by a number of open-source toolkits for medical imaging and CAI such as the medical imaging interaction toolkit (MITK), the public software library for ultrasound imaging research (PLUS) and 3D Slicer. An independent inter-toolkit communication such as the open image-guided therapy link (OpenIGTLink) can be used to combine the advantages of these toolkits and enable an easier realization of a clinical CAI workflow.
METHODS:
MITK-OpenIGTLink is presented as a network interface within MITK that allows easy to use, asynchronous two-way messaging between MITK and clinical devices or other toolkits. Performance and interoperability tests with MITK-OpenIGTLink were carried out considering the whole CAI workflow from data acquisition over processing to visualization.
RESULTS:
We present how MITK-OpenIGTLink can be applied in different usage scenarios. In performance tests, tracking data were transmitted with a frame rate of up to 1000 Hz and a latency of 2.81 ms. Transmission of images with typical ultrasound (US) and greyscale high-definition (HD) resolutions of [Formula: see text] and [Formula: see text] is possible at up to 512 and 128 Hz, respectively.
CONCLUSION:
With the integration of OpenIGTLink into MITK, this protocol is now supported by all established open-source toolkits in the field. This eases interoperability between MITK and toolkits such as PLUS or 3D Slicer and facilitates cross-toolkit research collaborations. MITK and its submodule MITK-OpenIGTLink are provided open source under a BSD-style licence ( http://mitk.org )
Cardiac resynchronization therapy is an established therapy for heart failure patients. The aim of the study was to evaluate electrical left cardiac atrioventricular delay and interventricular desynchronization in sinus rhythm cardiac resynchronization therapy responder and non-responder. Cardiac electrical desynchronization were measured by surface ECG and focused transesophageal bipolar left atrial and left ventricular ECG before implantation of cardiac resynchronization therapy defibrillators. Preoperative electrical cardiac desynchronization was 195.7 ± 46.7 ms left cardiac atrioventricular delay and 74.8 ± 24.5 ms interventricular delay in cardiac resynchronization therapy responder. Cardiac resynchronization therapy responder New York Heart Association class improved during long term biventricular pacing. Transesophageal left cardiac atrioventricular delay and interventricular delay may be additional useful parameters to improve patient selection for cardiac resynchronization therapy.
Background: Cardiac resynchronization therapy (CRT) is an established therapy for heart failure (HF) patients (P) with reduced left ventricular (LV) ejection fraction and electrical interventricular desynchronization, but not all P improved clinically. The aim of the study was to evaluate electrical interventricular delay (IVD) to LV delay (LVD) ratio in atrial fibrillation (AF) CRT responder (R) and non-responder (NR).
Methods: AF P (n = 18, age 60.6 ± 11.4 years, 1 female, 17 males) with HF New York Heart Association (NYHA) class 3.0 ± 0.2, 25.3 ± 5.9 % LV ejection fraction and 157.8 ± 24.4 ms QRS duration (QRSD) were measured by surface ECG and focused transesophageal bipolar LV ECG before implantation of CRT pacemaker (n = 2) or CRT defibrillator (n = 16). IVD was measured between onset of QRS in the surface ECG and onset of LV signal in the LV ECG. LVD was measured between onset and offset of LV signal in the LV ECG.
Results: Electrical ventricular desynchronization in AF CRT P were 61.9 ± 26.9ms IVD, 80.6 ± 24.3ms LVD, 0.85 ± 0.41 IVD-LVD-ratio (Figure), 3.12 ± 1.89 QRSD-IVD-ratio and 2.07 ± 0.47 QRSD-LVD-ratio. There were 72.2 % AF CRT R (n = 13) with 64.2 ± 24.6ms IVD and 77.8 ± 21.6ms LVD with Pearson correlation to 0.89 ± 0.39 IVD-LVD-ratio (r = 0.87, P < 0.01; r = -0.69, P < 0.01), 2.82 ± 1.32 QRSD-IVD-ratio (r = -0.76, P < 0.01; r = 0.67, P = 0.011) and 2.13 ± 0.46 QRSD-LVD-ratio (r = 0.57, P = 0.041; r = -0.85, P < 0.01). There were 27.8% AF CRT NR (n = 5) with 56.0 ± 34.5ms IVD and 87.8 ± 31.9ms LVD without correlation to 0.74 ± 0.48 IVD-LVD-ratio, 3.88 ± 2.98 QRSD-IVD-ratio and 1.90 ± 0.48 QRSD-LVD-ratio. During 15.3 ± 13.1 month CRT follow-up, the AF CRT R NYHA class improved from 3.0 ± 0.2 to 2.2 ± 0.3 (P < 0.001). During 18.8 ± 20.7 month CRT follow-up, the AF CRT NR NYHA class not improved from 3 to 3.3 ± 0.97.
Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) is a widely-used diagnostic technique to characterize electrochemical processes. It is based on the dynamic analysis of two electrical observables, that is, current and voltage. Electrochemical cells with gaseous reactants or products (e.g., fuel cells, metal/air cells, electrolyzers) offer an additional observable, that is, the gas pressure. The dynamic coupling of current and/or voltage with gas pressure gives rise to a number of additional impedance definitions, for which we use the term electrochemical pressure impedance. It also gives rise to different experimental probing approaches. In this article we present a model-based study of electrochemical pressure impedance spectroscopy (EPIS). Possible quantifications and realizations of EPIS are discussed. The study of generic cell geometries consisting of gas reservoir, diffusion layer(s) and electrochemically active layer(s) reveals distinct spiral-shaped features in the Nyquist plot. Using the example of a sodium/oxygen (Na/O2) cell, the dynamic spatiotemporal behavior of the state variables is quantified and interpreted. Results are compared to first experimental EPIS measurements by Hartmann et al. [J. Phys. Chem. C118, 1461, 2014]. A sensitivity analysis highlights the properties of EPIS with respect to geometric, transport, and kinetic parameters. We demonstrate that EPIS is sensitive to transport parameters that are not well-accessible with standard EIS.
Im vorliegenden Beitrag wird beschrieben, wie bereits entworfene Zustandsregler für proportional geregelte Systeme ohne Rechentotzeit auf einfache Art und Weise für Systeme mit Reglerintegratoren bzw. mit Rechentotzeit erweitert werden können. Das Ziel ist hierbei, den Aufwand zur Ermittlung der Reglermatrix zu reduzieren. Hierbei soll die bereits vorhandene, optimierte Regelkreisdynamik so wenig wie möglich verändert werden, wodurch bei Mehrgrößensystemen hinzukommende Freiheitsgrade sinnvoll festgelegt werden. Die Betrachtungen erfolgen für lineare zeitdiskrete Systeme und werden anhand eines Beispiels aus der elektrischen Antriebstechnik veranschaulicht.
Im Rahmen der Cochleaimplantat (CI)-Versorgung werden sowohl intraoperativ als auch postoperativ verschiedene elektrische und elektrophysiologische Diagnostikverfahren eingesetzt, bei denen elektrische Messgrößen vom CI erfasst und elektrophysiologische Messungen bei CI-Patienten durchgeführt werden. Zu den elektrophysiologischen Diagnostikverfahren zählen die Messung der elektrisch evozierten Summenaktionspotenziale des Hörnervs, die Registrierung der elektrisch evozierten auditorischen Hirnstammpotenziale und die Erfassung der elektrisch evozierten auditorischen kortikalen Potenziale. Diese Potenziale widerspiegeln die Erregung des Hörnervs und die Reizverarbeitung in verschiedenen Stationen der aufsteigenden Hörbahn bei intracochleärer elektrischer Stimulation mittels eines CI. Bei den aktuellen CI sind die Beurteilung der Elektrodenlage sowie die Prüfung der Ankopplung des Implantats an den Hörnerv wichtige Anwendungsgebiete der elektrophysiologischen Diagnostikverfahren. Ein weiteres bedeutendes Einsatzfeld stellt die Prüfung der Reizverarbeitung in der Hörbahn dar. Das Hauptanwendungsgebiet dieser Verfahren bildet jedoch die Unterstützung der Anpassung der CI-Sprachprozessoren bei Säuglingen und Kleinkindern auf der Basis elektrophysiologischer Schwellen.