@article{WinterAndelovicKampfetal.2021,
  author    = {Winter, Patrick M. and Andelovic, Kristina and Kampf, Thomas and Hansmann, Jan and Jakob, Peter Michael and Bauer, Wolfgang Rudolf and Zernecke, Alma and Herold, Volker},
  title     = {Simultaneous measurements of 3D wall shear stress and pulse wave velocity in the murine aortic arch},
  series = {Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance},
  volume    = {23},
  journal   = {Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance},
  number    = {1},
  doi       = {10.1186/s12968-021-00725-4},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-259152},
  pages     = {34},
  year      = {2021},
  abstract  = {Purpose Wall shear stress (WSS) and pulse wave velocity (PWV) are important parameters to characterize blood flow in the vessel wall. Their quantification with flow-sensitive phase-contrast (PC) cardiovascular magnetic resonance (CMR), however, is time-consuming. Furthermore, the measurement of WSS requires high spatial resolution, whereas high temporal resolution is necessary for PWV measurements. For these reasons, PWV and WSS are challenging to measure in one CMR session, making it difficult to directly compare these parameters. By using a retrospective approach with a flexible reconstruction framework, we here aimed to simultaneously assess both PWV and WSS in the murine aortic arch from the same 4D flow measurement. Methods Flow was measured in the aortic arch of 18-week-old wildtype (n = 5) and ApoE\(^{-/-}\) mice (n = 5) with a self-navigated radial 4D-PC-CMR sequence. Retrospective data analysis was used to reconstruct the same dataset either at low spatial and high temporal resolution (PWV analysis) or high spatial and low temporal resolution (WSS analysis). To assess WSS, the aortic lumen was labeled by semi-automatically segmenting the reconstruction with high spatial resolution. WSS was determined from the spatial velocity gradients at the lumen surface. For calculation of the PWV, segmentation data was interpolated along the temporal dimension. Subsequently, PWV was quantified from the through-plane flow data using the multiple-points transit-time method. Reconstructions with varying frame rates and spatial resolutions were performed to investigate the influence of spatiotemporal resolution on the PWV and WSS quantification. Results 4D flow measurements were conducted in an acquisition time of only 35 min. Increased peak flow and peak WSS values and lower errors in PWV estimation were observed in the reconstructions with high temporal resolution. Aortic PWV was significantly increased in ApoE\(^{-/-}\) mice compared to the control group (1.7 ± 0.2 versus 2.6 ± 0.2 m/s, p < 0.001). Mean WSS magnitude values averaged over the aortic arch were (1.17 ± 0.07) N/m\(^2\) in wildtype mice and (1.27 ± 0.10) N/m\(^2\) in ApoE\(^{-/-}\) mice. Conclusion The post processing algorithm using the flexible reconstruction framework developed in this study permitted quantification of global PWV and 3D-WSS in a single acquisition. The possibility to assess both parameters in only 35 min will markedly improve the analyses and information content of in vivo measurements.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Stimmler2004,
  author    = {Stimmler, Patrick},
  title     = {Zytogenetischer und durchflusszytometrischer Nachweis von Mosaizismus bei Fanconi An{\"a}mie},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-8927},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Im Rahmen dieser Arbeit wurden sechs FA-Patienten und eine Patientin, bei der eine Fanconi An{\"a}mie ausgeschlossen wurde, auf das Vorhandensein eines Mosaizismus untersucht. Dabei wurde bei allen Patienten eine zytogenetische Chromosomenbruchanalyse durchgef{\"u}hrt und die Ergebnisse mit den Daten der durchflusszytometrischen Zellzyklusanalyse verglichen. Bei einer FA-Patientin konnte weder in der Chromosomenbruchanalyse noch in der Zellzyklusanalyse das Vorhandensein eines Mosaizismus nachgewiesen werden. Bei drei FA-Patienten gab es in der Auswertung der Metaphasen auf Chromosomenbr{\"u}chigkeit den Hinweis auf das Vorliegen einer Mosaik-Konstellation, wobei dies in einem Fall (Proband 5) besonders ausgepr{\"a}gt war. Die Zellzyklusanalyse konnte das Vorhandensein eines Mosaizismus jedoch in allen drei F{\"a}llen nicht best{\"a}tigen. Bei einer FAPatientin zeigten sich die Chromosomen in der Chromosomenbruchanalyse nahezu unauff{\"a}llig. Die erfolgreiche und komplette Selbstkorrektur spiegelte sich auch eindeutig in der Zellzyklusanalyse wider. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass die zytogenetische Chromosomenbruchanalyse zum Nachweis eines Mosaizismus besser geeignet ist als die Zellzyklusanalyse, da sie eine h{\"o}here Sensitivit{\"a}t zu haben scheint. Um eine definitive Aussage sowohl {\"u}ber die Sensitivit{\"a}t, als auch die Spezifit{\"a}t beider Untersuchungen machen zu k{\"o}nnen, ist es n{\"o}tig FAPatienten im Verlauf mehrmals zu untersuchen. Dabei m{\"u}sste sowohl eine Chromosomenbruchanalyse als auch eine Durchflusszytometrie durchgef{\"u}hrt werden und die Ergebnisse dann mit dem klinischen Befinden bzw. den Blutwerten (H{\"a}matokrit/H{\"a}moglobinwert, Leukozyten-und Thrombozytenzahl) verglichen werden. Da das Vorhandensein eines Mosaizismus Konsequenzen f{\"u}r die Diagnose und eventuell Therapiefestlegung hat, erscheinen weitere Untersuchungen diesbez{\"u}glich sinnvoll.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Hagendorf2006,
  author    = {Hagendorf, Annika},
  title     = {Untersuchungen zum Str{\"o}mungsverhalten in einer Spiralstrahlm{\"u}hle mittels Druckmessungen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-19804},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Der Untersuchung des Str{\"o}mungsverhaltens in einer Spiralstrahlm{\"u}hle kommt auf Grund ihrer Komplexit{\"a}t besondere Bedeutung zu. Seit der Entwicklung der Strahlm{\"u}hlen wird versucht, die Abl{\"a}ufe w{\"a}hrend des Zerkleinerungsprozesses genau zu beobachten und zu analysieren. Als Kontrollinstrument der Betriebszust{\"a}nde in der M{\"u}hle hat sich die Aufzeichnung des statischen Drucks etabliert. Der statische Druck ist auf gleichem Radius unabh{\"a}ngig von der Position des Druckaufnehmers und damit auch unabh{\"a}ngig vom Einfluss der Treibstrahlen {\"u}ber der Wandschicht fast konstant. Weitere Untersuchungen {\"u}ber dem Radius der Mahlkammer bringen den Beweis, dass die aufgenommene radiale Druckkennlinie vom {\"a}ußeren Mahlkammerrand in Richtung des Kammermittelpunktes abf{\"a}llt. Die Aufnahme des zur Geschwindigkeitsberechnung ben{\"o}tigten Gesamtdrucks erfolgt {\"u}ber ein Pitot-Rohr. Dazu muss zun{\"a}chst ein f{\"u}r die M{\"u}hle geeignetes Pitot-Rohr angefertigt werden. Das Pitot-Rohr mit einer Kopfl{\"a}nge von 13 mm und einem Verh{\"a}ltnis von Innendurchmesser zu Außendurchmesser von 0,73 liefert in Vergleichsmessungen die h{\"o}chsten Gesamtdruckwerte und wird daher f{\"u}r die weiteren Versuche eingesetzt. Um den Innenraum der M{\"u}hle so vollst{\"a}ndig wie m{\"o}glich zu erfassen, werden wesentliche Einflussgr{\"o}ßen, wie Messposition und Eintauchtiefe des Pitot-Rohres sowie definierte radiale Positionen in der Mahlkammer schrittweise variiert. Dabei erfolgt jeweils die Ermittlung des optimalen Anstr{\"o}mwinkels des Pitot-Rohres. Versuche mit unterschiedlichen Eintauchtiefen des Pitot-Rohres in die Mahlkammer zeigen ebenfalls einen Druckanstieg, sobald das Messrohr in N{\"a}he der Treibstrahld{\"u}sen ausgerichtet wird. Je weiter sich das Rohr von der Treibstrahld{\"u}se entfernt, desto niedriger sind aufgenommener Gesamtdruck und die daraus resultierende Geschwindigkeit. Die berechneten Geschwindigkeitswerte lassen sich mit Hilfe des Programms MATLAB® graphisch in Str{\"o}mungsprofilen darstellen. So k{\"o}nnen besonders {\"u}bersichtlich Richtung und Geschwindigkeit der lokalen Str{\"o}mung in Abh{\"a}ngigkeit vom Radius der Mahlkammer und Position des Pitot-Rohres veranschaulicht werden. Von großer Bedeutung sind die Treibstrahlebenen sowie angrenzende Bereiche ober- bzw. unterhalb der Treibstrahlebenen, da hier ein symmetrisches Str{\"o}mungsverhalten beobachtet werden kann. Diese Symmetrie wird jedoch in den nachfolgenden Ebenen, bedingt durch das Tauchrohr, durchbrochen. Der charakteristische Verlauf einer Spiralstr{\"o}mung kann mit Hilfe der durchgef{\"u}hrten Druckmessungen best{\"a}tigt werden. Das gel{\"a}ufige "Drei-Ebenen-Modell" von K{\"u}rten und Rumpf zur Darstellung der Str{\"o}mungsverl{\"a}ufe in der Strahlm{\"u}hle kann an Hand der gewonnenen Erkenntnisse nicht best{\"a}tigt werden. Die vermuteten R{\"u}ckstr{\"o}mungen lassen sich trotz Ausrichtung des Pitot-Rohres in verschiedenen Eintauchtiefen sowie an ver{\"a}nderten Positionen der Mahlkammer nicht beobachten. F{\"u}r die Versuche mit Pulverbeladung der M{\"u}hle ist es notwendig, zun{\"a}chst einen konstanten Feststoffdurchsatz zu bestimmen, bei dem stabile Betriebsbedingungen der Strahlm{\"u}hle gew{\"a}hrleistet sind. Dazu werden Mahlvorg{\"a}nge mit ver{\"a}nderter F{\"o}rderrate des Gutes durchgef{\"u}hrt. Es zeigt sich, dass bei einer F{\"o}rderrate von 3,49 g/min die statischen Druck- und damit Str{\"o}mungsverh{\"a}ltnisse {\"u}ber eine Messdauer von 10 Minuten stabil sind. Mit dieser Einstellung werden anschließend statische Druckverl{\"a}ufe in Abh{\"a}ngigkeit von der Position des Druckaufnehmers aufgezeichnet. Ein Einfluss der Treibstrahlen auf die statischen Druckwerte ist auch hier nicht erkennbar, wie bereits in den Untersuchungen ohne Feststoffbeladung bewiesen. Die Bestimmung der Partikelgr{\"o}ßenverteilung und Auswertung mittels RRSB-Netz dient dabei zur {\"U}berpr{\"u}fung eines erfolgreichen Zerkleinerungsprozesses. Je h{\"o}her der angelegte Mahldruck, desto feink{\"o}rniger und enger verteilt ist das erhaltene Mahlprodukt. Die Aufzeichnung des Gesamtdrucks bei Feststoffbeladung verl{\"a}uft hingegen nicht erfolgreich. Durch die Ausrichtung in Str{\"o}mungsrichtung setzt sich das Pitot-Rohr schnell mit Pulverpartikeln zu, die sich trotz regelm{\"a}ßiger Freiblasst{\"o}ße nicht entfernen lassen. Es treten starke Druckschwankungen und zahlreiche Str{\"o}mungsinstabilit{\"a}ten auf, die eine reproduzierbare Gesamtdruckerfassung selbst {\"u}ber eine kurze Messdauer und damit eine genaue Berechnung der Geschwindigkeit nicht erlauben. Zusammenfassend l{\"a}sst sich festhalten, dass die Messungen mittels Pitot-Rohr eine geeignete Methode zur Ermittlung des Gesamtdrucks in reinen Gasstr{\"o}mungen darstellen. Aus diesen Messergebnissen kann der Str{\"o}mungsverlauf in der Luftstrahlm{\"u}hle wiedergegeben werden, der dem einer Spiralstr{\"o}mung exakt entspricht.},
  subject      = {Spiralstrahlm{\"u}hle},
  language  = {de}
}
@article{AlizadehradKruegerEngstleretal.2015,
  author    = {Alizadehrad, Davod and Kr{\"u}ger, Timothy and Engstler, Markus and Stark, Holger},
  title     = {Simulating the complex cell design of Trypanosoma brucei and its motility},
  series = {PLOS Computational Biology},
  volume    = {11},
  journal   = {PLOS Computational Biology},
  number    = {1},
  doi       = {10.1371/journal.pcbi.1003967},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-144610},
  pages     = {e1003967},
  year      = {2015},
  abstract  = {The flagellate Trypanosoma brucei, which causes the sleeping sickness when infecting a mammalian host, goes through an intricate life cycle. It has a rather complex propulsion mechanism and swims in diverse microenvironments. These continuously exert selective pressure, to which the trypanosome adjusts with its architecture and behavior. As a result, the trypanosome assumes a diversity of complex morphotypes during its life cycle. However, although cell biology has detailed form and function of most of them, experimental data on the dynamic behavior and development of most morphotypes is lacking. Here we show that simulation science can predict intermediate cell designs by conducting specific and controlled modifications of an accurate, nature-inspired cell model, which we developed using information from live cell analyses. The cell models account for several important characteristics of the real trypanosomal morphotypes, such as the geometry and elastic properties of the cell body, and their swimming mechanism using an eukaryotic flagellum. We introduce an elastic network model for the cell body, including bending rigidity and simulate swimming in a fluid environment, using the mesoscale simulation technique called multi-particle collision dynamics. The in silico trypanosome of the bloodstream form displays the characteristic in vivo rotational and translational motility pattern that is crucial for survival and virulence in the vertebrate host. Moreover, our model accurately simulates the trypanosome's tumbling and backward motion. We show that the distinctive course of the attached flagellum around the cell body is one important aspect to produce the observed swimming behavior in a viscous fluid, and also required to reach the maximal swimming velocity. Changing details of the flagellar attachment generates less efficient swimmers. We also simulate different morphotypes that occur during the parasite's development in the tsetse fly, and predict a flagellar course we have not been able to measure in experiments so far.},
  language  = {en}
}