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Cardiac MR (CMR) at ultrahigh (≥7.0 T) fields is regarded as one of the most challenging MRI applications. At 7.0 T image quality is not always exclusively defined by signal-to-noise ratio (SNR) and contrast-to-noise ratio (CNR). Detrimental effects bear the potential to spoil the signal-to-noise (SNR) and contrast-to-noise (CNR) benefits of cardiac MR (CMR) at 7.0 T. B₁⁺-inhomogeneities and signal voids represent the main challenges. Various pioneering coil concepts have been proposed to tackle these issues, enabling cardiac MRI at 7.0 T. This includes a trend towards an ever larger number of transmit and receive channels. This approach affords multi-dimensional B₁⁺ modulations to improve B₁⁺ shimming performance and to enhance RF efficiency. Also, parallel imaging benefits from a high number of receive channels enabling two-dimensional acceleration. Realizing the limitations of existing coil designs tailored for UHF CMR and recognizing the opportunities of a many element TX/RX channel architecture this work proposes a modular, two dimensional 32-channel transmit and receive array using loop elements and examines its efficacy for enhanced B¹+ homogeneity and improved parallel imaging performance.
Purpose:
To investigate the feasibility of using magnetohydrodynamic (MHD) effects for synchronization of magnetic resonance imaging (MRI) with the cardiac cycle.
Materials and Methods:
The MHD effect was scrutinized using a pulsatile flow phantom at B0 = 7.0 T. MHD effects were examined in vivo in healthy volunteers (n = 10) for B0 ranging from 0.05–7.0 T. Noncontrast-enhanced MR angiography (MRA) of the carotids was performed using a gated steady-state free-precession (SSFP) imaging technique in conjunction with electrocardiogram (ECG) and MHD synchronization.
Results:
The MHD potential correlates with flow velocities derived from phase contrast MRI. MHD voltages depend on the orientation between B0 and the flow of a conductive fluid. An increase in the interelectrode spacing along the flow increases the MHD potential. In vivo measurement of the MHD effect provides peak voltages of 1.5 mV for surface areas close to the common carotid artery at B0 = 7.0 T. Synchronization of MRI with the cardiac cycle using MHD triggering is feasible. MHD triggered MRA of the carotids at 3.0 T showed an overall image quality and richness of anatomic detail, which is comparable to ECG-triggered MRAs.
Conclusion:
This feasibility study demonstrates the use of MHD effects for synchronization of MR acquisitions with the cardiac cycle. J. Magn. Reson. Imaging 2012;36:364–372. © 2012 Wiley Periodicals, Inc.
Climate change is challenging forestry management and practices. Among other things, tree species with the ability to cope with more extreme climate conditions have to be identified. However, while environmental factors may severely limit tree growth or even cause tree death, assessing a tree species' potential for surviving future aggravated environmental conditions is rather demanding. The aim of this study was to find a tree-ring-based method suitable for identifying very drought-tolerant species, particularly potential substitute species for Scots pine (Pinus sylvestris L.) in Valais. In this inner-Alpine valley, Scots pine used to be the dominating species for dry forests, but today it suffers from high drought-induced mortality. We investigate the growth response of two native tree species, Scots pine and European larch (Larix decidua Mill.), and two non-native species, black pine (Pinus nigra Arnold) and Douglas fir (Pseudotsuga menziesii Mirb. var. menziesii), to drought. This involved analysing how the radial increment of these species responded to increasing water shortage (abandonment of irrigation) and to increasingly frequent drought years. Black pine and Douglas fir are able to cope with drought better than Scots pine and larch, as they show relatively high radial growth even after irrigation has been stopped and a plastic growth response to drought years. European larch does not seem to be able to cope with these dry conditions as it lacks the ability to recover from drought years. The analysis of trees' short-term response to extreme climate events seems to be the most promising and suitable method for detecting how tolerant a tree species is towards drought. However, combining all the methods used in this study provides a complete picture of how water shortage could limit species.
An increasing number of studies have reported on forest declines and vegetation shifts triggered by drought. In the Swiss Rhone valley (Valais), one of the driest inner-Alpine regions, the species composition in low elevation forests is changing: The sub-boreal Scots pine (Pinus sylvestris L.) dominating the dry forests is showing high mortality rates. Concurrently the sub-Mediterranean pubescent oak (Quercus pubescens Willd.) has locally increased in abundance. However, it remains unclear whether this local change in species composition is part of a larger-scale vegetation shift. To study variability in mortality and regeneration in these dry forests we analysed data from the Swiss national forest inventory (NFI) on a regular grid between 1983 and 2003, and combined it with annual mortality data from a monitoring site. Pine mortality was found to be highest at low elevation (below 1000 m a.s.l.). Annual variation in pine mortality was correlated with a drought index computed for the summer months prior to observed tree death. A generalized linear mixed-effects model indicated for the NFI data increased pine mortality on dryer sites with high stand competition, particularly for small-diameter trees. Pine regeneration was low in comparison to its occurrence in the overstorey, whereas oak regeneration was comparably abundant. Although both species regenerated well at dry sites, pine regeneration was favoured at cooler sites at higher altitude and oak regeneration was more frequent at warmer sites, indicating a higher adaptation potential of oaks under future warming. Our results thus suggest that an extended shift in species composition is actually occurring in the pine forests in the Valais. The main driving factors are found to be climatic variability, particularly drought, and variability in stand structure and topography. Thus, pine forests at low elevations are developing into oak forests with unknown consequences for these ecosystems and their goods and services.
Wir stellen einen USB-Baustein vor, der eine kostengünstige und universelle Möglichkeit schafft , im Unterricht den Themenkreis Messen-Steuern-Regeln zu behandeln. Die Funktionalität orientiert sich am CVK-Interface der Firma Fischertechnik. Im Gegensatz zu kommerziellen Lösungen erlaubt unser Aufbau auch den preiswerten Einsatz in Gruppen- oder Einzelarbeit. Abschließend berichten wir über ein Beispiel aus dem Unterrichtseinsatz.
Vorwort
(2012)
Auch mit der jüngsten Finanzkrise hat die Konsumkultur nichts von ihrer Bedeutung als massenkulturelles Phänomen eingebüßt. Im Gegenteil: Das aktuelle Krisenbewusstsein sucht Halt im Konsum, der seinen Verfechtern noch immer als Modell demokratischer Teilhabe an gesellschaftlicher Produktion gilt. Zugleich ist die Konsumkritik der 1960er Jahre in Richtung eines intelligenten und nachhaltigen Konsums weitergeführt worden, und selbstbewusste Konsumenten treten nun als emanzipierte »Prosumer« und Mitakteure des Marktes auf. Das Buch entwickelt aus Sicht von Design, Kunst, Soziologie, Marketing und Medien neue Perspektiven auf das Phänomen Konsum.
Visual Virology
(2012)
Upper and lower bound theorems of limit analyses have been presented in part I of the paper. Part II starts with the finite element discretization of these theorems and demonstrates how both can be combined in a primal–dual optimization problem. This recently proposed numerical method is used to guide the development of a new class of closed-form limit loads for circumferential defects, which show that only large defects contribute to plastic collapse with a rapid loss of strength with increasing crack sizes. The formulae are compared with primal–dual FEM limit analyses and with burst tests. Even closer predictions are obtained with iterative limit load solutions for the von Mises yield function and for the Tresca yield function. Pressure loading of the faces of interior cracks in thick pipes reduces the collapse load of circumferential defects more than for axial flaws. Axial defects have been treated in part I of the paper.
Spontaneous language has rarely been subjected to neuroimaging studies. This study therefore introduces a newly developed method for the analysis of linguistic phenomena observed in continuous language production during fMRI.
Most neuroimaging studies investigating language have so far focussed on single word or — to a smaller extent — sentence processing, mostly due to methodological considerations. Natural language production, however, is far more than the mere combination of words to larger units. Therefore, the present study aimed at relating brain activation to linguistic phenomena like word-finding difficulties or syntactic completeness in a continuous language fMRI paradigm. A picture description task with special constraints was used to provoke hesitation phenomena and speech errors. The transcribed speech sample was segmented into events of one second and each event was assigned to one category of a complex schema especially developed for this purpose. The main results were: conceptual planning engages bilateral activation of the precuneus. Successful lexical retrieval is accompanied – particularly in comparison to unsolved word-finding difficulties – by the left middle and superior temporal gyrus. Syntactic completeness is reflected in activation of the left inferior frontal gyrus (IFG) (area 44). In sum, the method has proven to be useful for investigating the neural correlates of lexical and syntactic phenomena in an overt picture description task. This opens up new prospects for the analysis of spontaneous language production during fMRI.
Gräser sind in der Lage, einen großen Teil der für eine biobasierte Wirtschaft benötigten Biomasse zur Verfügung zustellen. Um eine ganzjährige Nutzung des Grases zu gewährleisten, muss eine stabile Lagerung des Grases erreicht werden, was z. B. durch Silieren möglich ist. Die konservierende Wirkung der Silierung beruht auf der Bildung organischer Säuren. Um diese zu gewinnen, wird die Silage gepresst, die organischen Säuren über Flüssig/Flüssig-Extraktion aus dem Presssaft abgetrenntund mittels chromatographischer Methoden weiter aufgereinigt. Im präsentierten Konzept werden die im Presskuchen enthaltenen Lignocellulosen hydrolysiert und die erhaltenen Monosaccharide zu Ethanol fermentiert. Die Phenolsäuren, die in Gräsern die Rolle des Lignins übernehmen, können simultan mit der Hydrolyse der Polysaccharide enzymatisch abgetrennt und als Nebenprodukt gewonnen werden. Die nach der Abtrennung des Ethanols verbleibenden Fermentationsreststoffe werden für die Herstellung von Biogas verwendet.
Optimierung der selektiven Aufarbeitung von Proteinen mit Aptamer-funktionalisierten Magnetpartikeln
(2012)
Die Herstellung pharmakologisch relevanter Proteine durch Mikroorganismen führt eine mehrstufige Aufarbeitung mit sich. Durch die Verwendung von Aptameren, kurzen einzelsträngigen DNA- oder RNA-Oligonukleotiden immobilisiert auf funktionalisierten, wiederverwendbaren Magnetpartikeln, können mehrere dieser Abtrennungsoperationen kombiniert und damit die Prozesskosten minimiert werden. Aufgrund der definierten dreidimensionalen Struktur können Aptamere kleine organische Moleküle hochspezifisch binden. Im vorgestellten Projekt wird die Aufarbeitung von His6-GFP als Modellprotein mithilfe der mit Aptamer funktionalisierten Magnetpartikel durchgeführt. In bisherigen Versuchen wurde die Bindung von Aptameren auf den magnetischen Partikeln sowie die Bindung des Modellproteins GFP auf den Partikeln optimiert. Des Weiteren wurden mehrere Strategien zur Elution des GFPs von den Partikeln verfolgt, um den Proteinertrag zu maximieren und die Partikel rezyklieren zu können. Die Untersuchung unspezifischer Bindungen von Zelltrümmern und Proteinen an die Magnetpartikel wurde mithilfe eines konfokalen Laser-Scanning-Mikroskops durchgeführt.
Glucose ist ein primäres Zwischenprodukt der Verarbeitung nachwachsender Rohstoffe, wie z. B. Cellulose. Die wertsteigernde Weiterverarbeitung des Monosaccharids erfolgt häufig in Form vonFermentationsprozessen, jedoch kann der Rohstoff auch für zahlreiche chemische Verarbeitungsstufen genutzt werden. Ein großtechnisch relevanter Prozess ist die Herstellung von Gluconsäure (GS), die u. a. als Nahrungsmittelzusatz (E 574) eingesetzt wird. Die Darstellung der Säure erfolgt durch Oxidation von Glucose mit magnetisierbarem Gold-Nano-Katalysator. Die Rückgewinnung des Katalysators aus der Reaktionslösung wurde unter Einwirkung eines Magnetfeldgradienten verwirklicht. Die Synthese der magnetischen Goldkatalysatoren (sowohl Trägerpartikel als auch Gold-Nanopartikel) wurde durch nass-chemische Fällungsreaktionen durchgeführt. Die Charakteristiken der neuen Materialen konnte durch Messungen des PCD-Potenzials, Laserbeugung und REM/EDX untersucht werden. So wurden u. a. Partikeldurchmesser von 25 lm und ein Goldgehaltvon 1,03 % ermittelt. Weiterhin wurden für die Goldkatalysatoren optimale Reaktionsbedingungen für die Glucoseoxidation im geregelten Rührkesselreaktor etabliert. Hierdurch konnten eine Produktselektivität von 100 % und eine Wiederverwendbarkeit der Partikel über mindestens zehn Zyklen erreicht werden.
Cardiac MR (CMR) is of proven clinical value but also an area of vigorous ongoing research since image quality is not always exclusively defined by signal-to-noise ratio (SNR) and contrast-to-noise ratio (CNR). Recent developments of CMR at 7.0 T have been driven by pioneering explorations into novel multichannel transmit and receive coil array technology to tackle the challenges B1+-field inhomogeneities, to offset specific-absorption rate (SAR) constraints and to reduce banding artifacts in SSFP imaging. For this study, recognition of the benefits and performance of local surface Tx/Rx-array structures recently established at 7.0 T inspired migration to 3.0 T, where RF inhomogeneities and SAR limitations encountered in routine clinical CMR, though somewhat reduced versus the 7.0 T situation, remain significant. For all these reasons, this study was designed to build and examine the feasibility of a local four channel Tx/Rx cardiac coil array for anatomical and functional cardiac imaging at 3.0 T. For comparison, a homebuilt 4 channel Rx cardiac coil array exhibiting the same geometry as the Tx/Rx coil and a Rx surface coil array were used.