TY - JOUR A1 - Dirk, Robin A1 - Fischer, Jonas L. A1 - Schardt, Simon A1 - Ankenbrand, Markus J. A1 - Fischer, Sabine C. T1 - Recognition and reconstruction of cell differentiation patterns with deep learning JF - PLoS Computational Biology N2 - Abstract Cell lineage decisions occur in three-dimensional spatial patterns that are difficult to identify by eye. There is an ongoing effort to replicate such patterns using mathematical modeling. One approach uses long ranging cell-cell communication to replicate common spatial arrangements like checkerboard and engulfing patterns. In this model, the cell-cell communication has been implemented as a signal that disperses throughout the tissue. On the other hand, machine learning models have been developed for pattern recognition and pattern reconstruction tasks. We combined synthetic data generated by the mathematical model with spatial summary statistics and deep learning algorithms to recognize and reconstruct cell fate patterns in organoids of mouse embryonic stem cells. Application of Moran’s index and pair correlation functions for in vitro and synthetic data from the model showed local clustering and radial segregation. To assess the patterns as a whole, a graph neural network was developed and trained on synthetic data from the model. Application to in vitro data predicted a low signal dispersion value. To test this result, we implemented a multilayer perceptron for the prediction of a given cell fate based on the fates of the neighboring cells. The results show a 70% accuracy of cell fate imputation based on the nine nearest neighbors of a cell. Overall, our approach combines deep learning with mathematical modeling to link cell fate patterns with potential underlying mechanisms. Author summary Mammalian embryo development relies on organized differentiation of stem cells into different lineages. Particularly at the early stages of embryogenesis, cells of different fates form three-dimensional spatial patterns that are difficult to identify by eye. Pattern quantification and mathematical modeling have produced first insights into potential mechanisms for the cell fate arrangements. However, these approaches have relied on classifications of the patterns such as inside-out or random, or used summary statistics such as pair correlation functions or cluster radii. Deep neural networks allow characterizing patterns directly. Since the tissue context can be readily reproduced by a graph, we implemented a graph neural network to characterize the patterns of embryonic stem cell organoids as a whole. In addition, we implemented a multilayer perceptron model to reconstruct the fate of a given cell based on its neighbors. To train and test the models, we used synthetic data generated by our mathematical model for cell-cell communication. This interplay of deep learning and mathematical modeling in combination with summary statistics allowed us to identify a potential mechanism for cell fate determination in mouse embryonic stem cells. Our results agree with a mechanism with a dispersion of the intercellular signal that links a cell’s fate to those of the local neighborhood. KW - recognition KW - reconstruction KW - cell differentiation patterns KW - deep learning KW - mouse embryonic stem cells KW - multilayer perceptron model Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-350167 VL - 19 IS - 10 ER - TY - JOUR A1 - Vollmer, Andreas A1 - Saravi, Babak A1 - Breitenbuecher, Niko A1 - Mueller-Richter, Urs A1 - Straub, Anton A1 - Šimić, Luka A1 - Kübler, Alexander A1 - Vollmer, Michael A1 - Gubik, Sebastian A1 - Volland, Julian A1 - Hartmann, Stefan A1 - Brands, Roman C. T1 - Realizing in-house algorithm-driven free fibula flap set up within 24 hours BT - a pilot study evaluating accuracy with open-source tools JF - Frontiers in Surgery N2 - Objective: This study aims to critically evaluate the effectiveness and accuracy of a time safing and cost-efficient open-source algorithm for in-house planning of mandibular reconstructions using the free osteocutaneous fibula graft. The evaluation focuses on quantifying anatomical accuracy and assessing the impact on ischemia time. Methods: A pilot study was conducted, including patients who underwent in-house planned computer-aided design and manufacturing (CAD/CAM) of free fibula flaps between 2021 and 2023. Out of all patient cases, we included all with postoperative 3D imaging in the study. The study utilized open-source software tools for the planning step, and three-dimensional (3D) printing techniques. The Hausdorff distance and Dice coefficient metrics were used to evaluate the accuracy of the planning procedure. Results: The study assessed eight patients (five males and three females, mean age 61.75 ± 3.69 years) with different diagnoses such as osteoradionecrosis and oral squamous cell carcinoma. The average ischemia time was 68.38 ± 27.95 min. For the evaluation of preoperative planning vs. the postoperative outcome, the mean Hausdorff Distance was 1.22 ± 0.40. The Dice Coefficients yielded a mean of 0.77 ± 0.07, suggesting a satisfactory concordance between the planned and postoperative states. Dice Coefficient and Hausdorff Distance revealed significant correlations with ischemia time (Spearman's rho = −0.810, p = 0.015 and Spearman's rho = 0.762, p = 0.028, respectively). Linear regression models adjusting for disease type further substantiated these findings. Conclusions: The in-house planning algorithm not only achieved high anatomical accuracy, as reflected by the Dice Coefficients and Hausdorff Distance metrics, but this accuracy also exhibited a significant correlation with reduced ischemia time. This underlines the critical role of meticulous planning in surgical outcomes. Additionally, the algorithm's open-source nature renders it cost-efficient, easy to learn, and broadly applicable, offering promising avenues for enhancing both healthcare affordability and accessibility. KW - mandibular KW - reconstruction KW - preoperative KW - planning KW - ischemia KW - osteocutaneous KW - fibula KW - graft KW - computer-aided KW - design KW - manufacturing (CAD/CAM) Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-353945 N1 - Funding The author(s) declare that no financial support was received for the research, authorship, and/or publication of this article. VL - 10 ER - TY - JOUR A1 - Ullherr, Maximilian A1 - Diez, Matthias A1 - Zabler, Simon T1 - Robust image reconstruction strategy for multiscalar holotomography JF - Journal of Imaging N2 - Holotomography is an extension of computed tomography where samples with low X-ray absorption can be investigated with higher contrast. In order to achieve this, the imaging system must yield an optical resolution of a few micrometers or less, which reduces the measurement area (field of view = FOV) to a few mm at most. If the sample size, however, exceeds the field of view (called local tomography or region of interest = ROI CT), filter problems arise during the CT reconstruction and phase retrieval in holotomography. In this paper, we will first investigate the practical impact of these filter problems and discuss approximate solutions. Secondly, we will investigate the effectiveness of a technique we call “multiscalar holotomography”, where, in addition to the ROI CT, a lower resolution non-ROI CT measurement is recorded. This is used to avoid the filter problems while simultaneously reconstructing a larger part of the sample, albeit with a lower resolution in the additional area. KW - reconstruction KW - region of interest KW - ROI KW - multiscalar holotomography KW - holotomography KW - computed tomography KW - CT KW - X-ray Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-262112 SN - 2313-433X VL - 8 IS - 2 ER - TY - JOUR A1 - Rother, Lisa A1 - Kraft, Nadine A1 - Smith, Dylan B. A1 - El Jundi, Basil A1 - Gill, Richard J. A1 - Pfeiffer, Keram T1 - A micro-CT-based standard brain atlas of the bumblebee JF - Cell and Tissue Research N2 - In recent years, bumblebees have become a prominent insect model organism for a variety of biological disciplines, particularly to investigate learning behaviors as well as visual performance. Understanding these behaviors and their underlying neurobiological principles requires a clear understanding of brain anatomy. Furthermore, to be able to compare neuronal branching patterns across individuals, a common framework is required, which has led to the development of 3D standard brain atlases in most of the neurobiological insect model species. Yet, no bumblebee 3D standard brain atlas has been generated. Here we present a brain atlas for the buff-tailed bumblebee Bombus terrestris using micro-computed tomography (micro-CT) scans as a source for the raw data sets, rather than traditional confocal microscopy, to produce the first ever micro-CT-based insect brain atlas. We illustrate the advantages of the micro-CT technique, namely, identical native resolution in the three cardinal planes and 3D structure being better preserved. Our Bombus terrestris brain atlas consists of 30 neuropils reconstructed from ten individual worker bees, with micro-CT allowing us to segment neuropils completely intact, including the lamina, which is a tissue structure often damaged when dissecting for immunolabeling. Our brain atlas can serve as a platform to facilitate future neuroscience studies in bumblebees and illustrates the advantages of micro-CT for specific applications in insect neuroanatomy. KW - neuropils KW - Bombus terrestris KW - insect standard brain atlas KW - iterative shape averaging KW - reconstruction Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-267783 SN - 1432-0878 VL - 386 IS - 1 ER - TY - THES A1 - Slawig, Anne T1 - Reconstruction methods for the frequency-modulated balanced steady-state free precession MRI-sequence T1 - Rekonstruktionsmethoden für die frequenz-modulierte balanced steady-state free precession MRT-Sequenz N2 - This work considered the frequency-modulated balanced steady-state free precession (fm-bSSFP) sequence as a tool to provide banding free bSSFP MR images. The sequence was implemented and successfully applied to suppress bandings in various in vitro and in vivo examples. In combination with a radial trajectory it is a promising alternative for standard bSSFP applications. First, two specialized applications were shown to establish the benefits of the acquisition strategy in itself. In real time cardiac imaging, it was shown that the continuous shift in frequency causes a movement of the bandings across the FOV. Thus, no anatomical region is constantly impaired, and a suitable timeframe can be found to examine all important structures. Furthermore, a combination of images with different artifact positions, similar to phase-cycled acquisitions is possible. In this way, fast, banding-free imaging of the moving heart was realized. Second, acquisitions with long TR were shown. While standard bSSFP suffers from increasing incidence of bandings with higher TR values, the frequency-modulated approach provided banding free images, regardless of the TR. A huge disadvantage of fm-bSSFP, in combination with the radial trajectory, is the decrease in signal intensity. In this work a specialized reconstruction method, the multifrequency reconstruction for frequency-modulated bSSFP (Muffm), was established, which successfully compensated that phenomena. The application of Muffm to several anatomical sites, such as inner ear, legs and cardiac acquisitions, proofed the advantageous SNR of the reconstruction. Furthermore, fm-bSSFP was applied to the clinically highly relevant task of water-fat separation. Former approaches of a phase-sensitive separation procedure in combination with standard bSSFP showed promising results but failed in cases of high inhomogeneity or high field strengths where banding artifacts become a major issue. The novel approach of using the fm-bSSFP acquisition strategy with the separation approach provided robust, reliable images of high quality. Again, losses in signal intensity could be regained by Muffm, as both approaches are completely compatible. Opposed to conventional banding suppression techniques, like frequency-scouts or phase-cycling, all reconstruction methods established in this work rely on a single radial acquisition, with scan times similar to standard bSSFP scans. No prolonged measurement times occur and patient time in the scanner is kept as short as possible, improving patient comfort, susceptibility to motion or physiological noise and cost of one scan. All in all, the frequency-modulated acquisition in combination with specializes reconstruction methods, leads to a completely new quality of images with short acquisition times. N2 - In dieser Arbeit wird eine Modifikation der balanced steady-state free precession (bSSFP) Sequenz betrachtet. Die frequenzmodulierte bSSFP-Sequenz (fm-bSSFP) kann die sonst typischen Band-Artefakte in bSSFP-MR-Bildern verhindern. Die Sequenz wurde im Rahmen der Arbeit am MR-Scanner implementiert und erfolgreich in verschiedenen in-vitro- und in-vivo-Beispielen angewendet. In Kombination mit einer radialen Trajektorie erwies es sich als eine vielversprechende Alternative für alle Standard-bSSFP Anwendungen. Zuerst wurden zwei spezialisierte Anwendungen gezeigt, um die Vorteile der Akquisitionsstrategie an sich darzustellen. Am Beispiel der Echtzeit-Herzbildgebung konnte mit Hilfe der kontinuierlichen Frequenzverschiebung eine Bewegung der Bänder über das FOV erzeugt werden. Somit wird keine anatomische Region ständig von Artefakten überlagert und für jeden Bereich kann ein geeigneter Zeitrahmen gefunden werden, um die wichtigen Strukturen darzustellen und zu untersuchen. Darüber hinaus ist eine Kombination von Bildern mit verschiedenen Artefaktpositionen möglich, ähnlich zu mehreren Aufnahmen mit verschiedenen Phasenzyklen. Auf diese Weise wurde eine schnelle Bildgebung des sich bewegenden Herzens ohne Bandartefakte realisiert. Zusätzlich wurden Aufnahmen mit langen Repetitionszeiten (TR) untersucht. Während in der Standard-bSSFP die Häufigkeit von Bandartefakten mit steigendem TR-Wert zunimmt, lieferte der frequenzmodulierte Ansatz Banding-freie Bilder unabhängig vom TR. Ein großer Nachteil von fm-bSSFP in Kombination mit der radialen Trajektorie ist der Verlust von Signalintensität bei der Rekonstruktion. In dieser Arbeit wurde eine spezielle Rekonstruktionsmethode namens Muffm (mulitfrequency reconstruction for frequency-modulated bSSFP) etabliert, die diesen Verlust erfolgreich kompensieren kann. Die Anwendung von Muffm an verschiedenen anatomischen Strukturen, wie Innenohr, Bein und Herzaufnahmen, bestätigte das vorteilhafte Signal-zu-Rausch-Verhältnis, dass durch die spezielle Rekonstruktion gewonnen werden kann. Darüber hinaus wurde die fm-bSSFP auf die klinisch interessante Wasser-Fett-Trennung angewandt. Frühere Ansätze eines phasenempfindlichen Trennverfahrens in Kombination mit Standard-bSSFP zeigten vielversprechende Ergebnisse, scheiterten jedoch in Fällen hoher Inhomogenität oder hoher Feldstärken an den auftretenden Bandartefakten. Der neue Ansatz, diesen Separationsalgorithmus mit der fm-bSSFP-Akquisitionsstrategie zu verbinden, lieferte robuste, zuverlässige Bilder von hoher Qualität. Auch hier konnten entstehende Verluste in der Signalintensität durch Muffm zurückgewonnen werden, da beide Ansätze vollständig kompatibel sind. Im Gegensatz zu herkömmlichen Bandunterdrückungstechniken, wie Frequenz-Scouts oder die Aufnahme mehrerer Bilder mit verschiedenen Phasenzyklen, beruhen alle in dieser Arbeit etablierten Rekonstruktionsverfahren auf einer einzigen radialen Aufnahme. Die Messzeiten sind daher identisch zur Aufnahme einer Standard-bSSFP Messung. Das Verfahren ermöglicht eine deutliche Verkürzung der Aufenthaltsdauer im Scanner bei einer gleichzeitigen Garantie ein artefaktfreies Bild zu erhalten. Damit ist es insbesondere für Patienten von Vorteil, die unter Platzangst oder sonstigen Beschwerden leiden, die ein langes Stillliegen erschweren. Außerdem werden Bewegungsartefakte, physiologisches Rauschen und nicht zuletzt die Kosten eines Scans minimiert. Insgesamt bietet die frequenzmodulierte bSSFP Aufnahme in Kombination mit spezialisierten Rekonstruktionsverfahren neue Möglichkeiten zur schnellen Aufnahme von Bildern ohne Bandartefakte. KW - Kernspintomografie KW - Magnetic resonance imaging KW - MRI KW - MRT KW - bSSFP KW - Rekonstruktion KW - reconstruction KW - frequency modulation KW - water fat separation KW - Wasser Fett Trennung KW - balanced steady state free precession Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-162871 ER - TY - JOUR A1 - Pollinger, Florian A1 - Schmitt, Stefan A1 - Sander, Dirk A1 - Tian, Zhen A1 - Kirschner, Jürgen A1 - Vrdoljak, Pavo A1 - Stadler, Christoph A1 - Maier, Florian A1 - Marchetto, Helder A1 - Schmidt, Thomas A1 - Schöll, Achim A1 - Umbach, Eberhard T1 - Nanoscale patterning, macroscopic reconstruction, and enhanced surface stress by organic adsorption on vicinal surfaces JF - New Journal of Physics N2 - Self-organization is a promising method within the framework of bottom-up architectures to generate nanostructures in an efficient way. The present work demonstrates that self- organization on the length scale of a few to several tens of nanometers can be achieved by a proper combination of a large (organic) molecule and a vicinal metal surface if the local bonding of the molecule on steps is significantly stronger than that on low-index surfaces. In this case thermal annealing may lead to large mass transport of the subjacent substrate atoms such that nanometer-wide and micrometer-long molecular stripes or other patterns are being formed on high-index planes. The formation of these patterns can be controlled by the initial surface orientation and adsorbate coverage. The patterns arrange self-organized in regular arrays by repulsive mechanical interactions over long distances accompanied by a significant enhancement of surface stress. We demonstrate this effect using the planar organic molecule PTCDA as adsorbate and Ag(10 8 7) and Ag(775)surfaces as substrate. The patterns are directly observed by STM, the formation of vicinal surfaces is monitored by highresolution electron diffraction, the microscopic surface morphology changes are followed by spectromicroscopy, and the macroscopic changes of surface stress are measured by a cantilever bending method. The in situ combination of these complementary techniques provides compelling evidence for elastic interaction and a significant stress contribution to long-range order and nanopattern formation. KW - physics KW - patterning KW - reconstruction KW - surface stress KW - STM KW - SPA-LEED KW - vicinal surfaces KW - adsoption Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-171947 VL - 19 ER - TY - JOUR A1 - Markert, Sebastian Matthias A1 - Britz, Sebastian A1 - Proppert, Sven A1 - Lang, Marietta A1 - Witvliet, Daniel A1 - Mulcahy, Ben A1 - Sauer, Markus A1 - Zhen, Mei A1 - Bessereau, Jean-Louis A1 - Stigloher, Christian T1 - Filling the gap: adding super-resolution to array tomography for correlated ultrastructural and molecular identification of electrical synapses at the C. elegans connectome JF - Neurophotonics N2 - Correlating molecular labeling at the ultrastructural level with high confidence remains challenging. Array tomography (AT) allows for a combination of fluorescence and electron microscopy (EM) to visualize subcellular protein localization on serial EM sections. Here, we describe an application for AT that combines near-native tissue preservation via high-pressure freezing and freeze substitution with super-resolution light microscopy and high-resolution scanning electron microscopy (SEM) analysis on the same section. We established protocols that combine SEM with structured illumination microscopy (SIM) and direct stochastic optical reconstruction microscopy (dSTORM). We devised a method for easy, precise, and unbiased correlation of EM images and super-resolution imaging data using endogenous cellular landmarks and freely available image processing software. We demonstrate that these methods allow us to identify and label gap junctions in Caenorhabditis elegans with precision and confidence, and imaging of even smaller structures is feasible. With the emergence of connectomics, these methods will allow us to fill in the gap-acquiring the correlated ultrastructural and molecular identity of electrical synapses. KW - caenorhabditis elegans KW - localization micoscopy KW - fluorescent-probes KW - junction proteins KW - resolution limit KW - direct stochasticoptical reconstruction microscopy KW - structured illumination microscopy KW - correlative light and electron microscopy KW - gap junction KW - neural circuits KW - nervous-system KW - image data KW - reconstruction KW - innexins KW - super-resolution microscopy Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-187292 VL - 3 IS - 4 ER - TY - JOUR A1 - Koetschan, Christian A1 - Kittelmann, Sandra A1 - Lu, Jingli A1 - Al-Halbouni, Djamila A1 - Jarvis, Graeme N. A1 - Müller, Tobias A1 - Wolf, Matthias A1 - Janssen, Peter H. T1 - Internal Transcribed Spacer 1 Secondary Structure Analysis Reveals a Common Core throughout the Anaerobic Fungi (Neocallimastigomycota) JF - PLOS ONE N2 - The internal transcribed spacer (ITS) is a popular barcode marker for fungi and in particular the ITS1 has been widely used for the anaerobic fungi (phylum Neocallimastigomycota). A good number of validated reference sequences of isolates as well as a large number of environmental sequences are available in public databases. Its highly variable nature predisposes the ITS1 for low level phylogenetics; however, it complicates the establishment of reproducible alignments and the reconstruction of stable phylogenetic trees at higher taxonomic levels (genus and above). Here, we overcame these problems by proposing a common core secondary structure of the ITS1 of the anaerobic fungi employing a Hidden Markov Model-based ITS1 sequence annotation and a helix-wise folding approach. We integrated the additional structural information into phylogenetic analyses and present for the first time an automated sequence-structure-based taxonomy of the ITS1 of the anaerobic fungi. The methodology developed is transferable to the ITS1 of other fungal groups, and the robust taxonomy will facilitate and improve high-throughput anaerobic fungal community structure analysis of samples from various environments. KW - profile distances KW - ITS2 KW - phylogenetic trees KW - RNA sequence KW - reconstruction KW - diversity KW - populations KW - tool KW - systematics KW - herbivores Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-117058 VL - 9 IS - 3 ER - TY - JOUR A1 - Nanguneri, Siddharth A1 - Flottmann, Benjamin A1 - Horstmann, Heinz A1 - Heilemann, Mike A1 - Kuner, Thomas T1 - Three-Dimensional, Tomographic Super-Resolution Fluorescence Imaging of Serially Sectioned Thick Samples JF - PLoS One N2 - Three-dimensional fluorescence imaging of thick tissue samples with near-molecular resolution remains a fundamental challenge in the life sciences. To tackle this, we developed tomoSTORM, an approach combining single-molecule localization-based super-resolution microscopy with array tomography of structurally intact brain tissue. Consecutive sections organized in a ribbon were serially imaged with a lateral resolution of 28 nm and an axial resolution of 40 nm in tissue volumes of up to 50 \(\mu\)mx50\(\mu\)mx2.5\(\mu\)m. Using targeted expression of membrane bound (m)GFP and immunohistochemistry at the calyx of Held, a model synapse for central glutamatergic neurotransmission, we delineated the course of the membrane and fine-structure of mitochondria. This method allows multiplexed super-resolution imaging in large tissue volumes with a resolution three orders of magnitude better than confocal microscopy. KW - architecture KW - rat calyx KW - in-vivo KW - microscopy KW - resolution KW - proteins KW - transmission KW - ultrastructure KW - reconstruction KW - localization Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-134434 VL - 7 IS - 5 ER - TY - THES A1 - Stippler, Georg T1 - Der Würzburger Sankt Kiliansdom - Der Wiederaufbau von der Zerstörung 1945 bis zur Wiedereinweihung 1967 T1 - The Würzburg St Kilian’s Cathedral – Its Reconstruction between the Destruction in 1945 until its Re-Induction in 1967 N2 - Der fast 1200 Jahre bestehende Dom Würzburgs wurde am 16. März 1945 durch den Angriff der alliierten britischen Streitkräfte sehr stark beschädigt. Der Holzdachstuhl sowie viele Einrichtungsgegenstände und Kunstwerke verbrannten, doch die Architektur der Wände und der Gewölbe blieben zunächst erhalten, so dass der Wiederaufbau eine Frage der Denkmalpflege zu sein schien. Durch den Einfluss verschiedener architektonischer und externer Faktoren wurde die Bausubstanz der nördlichen Hochschiffwand derart geschwächt, dass sie am 19. Februar 1946 einstürzte und den Dom endgültig zu einer Ruine werden ließ. Der Wiederaufbau zog sich aufgrund der unterschiedlichen Ansichten der beteiligten Institutionen über mehr als 20 Jahre hin. Die verschiedenen Perspektiven und diskutierten Alternativen werden im Verlauf der vorliegenden Arbeit dargestellt. N2 - The almost 1200 year old cathedral of Würzburg was heavily damaged in an allied British forces air raid on March 16th 1945. The wooden truss and much of the fittings and works of art burned down, but the walls and vaults initially stayed intact, so that the reconstruction appeared to be a question of preservation. However, through the influence of several architectural and external factors, the basic structure of the northern wall of the nave was weakened so much that it collapsed on February 1946 and turned the cathedral into ruins. Due to different views of the involved institutions, reconstruction took over more than 20 years. In the following thesis the different views and discussed alternatives for this reconstruction will be presented. KW - Sankt Kiliansdom KW - Dom KW - Würzburg KW - Nachkriegszeit KW - Zerstörung 1945 KW - Wiederaufbau KW - Wiedereinweihung 1967 KW - Dom KW - Sankt Kiliansdom KW - Würzburg KW - Wiederaufbau KW - Nachkriegszeit KW - Zerstörung 1945 KW - Wiedereinwehung 1967 KW - Cathedral KW - Würzburg KW - postwar period KW - reconstruction KW - destruction 1945 KW - re-induction 1967 Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-77225 ER - TY - THES A1 - Schewe, Anne-Katrin Friedericke T1 - Klinische Ergebnisse einer Defektrekonstruktion mit frei transplantiertem, abdominellem Fettgewebe nach Parotidektomie T1 - Clinical results of free subumbilical fatty graft reconstruction following parotidectomy N2 - In der vorliegenden Arbeit wurden die Daten von 250 Patienten, die zwischen 1993 und 2004 an der Glandula parotidea operiert worden waren, retrospektiv ausgewertet. Der Nachbeobachtungszeitraum musste mindestens 6 Monate betragen. Bei 146 Patienten wurde im Anschluss an eine Parotidektomie frei transplantiertes, abdominelles Fettgewebe in den Operationssitus eingebracht. Bei weiteren 104 Patienten wurde auf eine solche Augmentation verzichtet. Das Ziel war es, herausfinden, ob eine Bauchfettaugmentation nach Parotidektomie das kosmetische Ergebnis positiv beeinflusst, in wie weit das Auftreten eines Frey-Syndroms verhindert wird und ob eine Augmentation Auswirkungen auf die Wundheilung hat. Vereinzelt konnten sehr gute kosmetische Ergebnisse erzielt werden. Insgesamt zeigte sich jedoch kein signifikanter Unterschied in der kosmetischen Zufriedenheit zwischen den beiden Gruppen. Ein Frey-Syndrom trat mit 23% in der Gruppe der augmentierten Patienten signifikant seltener auf als in der nicht-augmentierten Gruppe (31%). Demgegenüber hatten die Patienten der augmentierten Gruppe signifikant häufiger eine Wundheilungsstörung (39%) als jene Patienten, bei welchen auf eine Augmentation verzichtet worden war (18%). Die Wundheilung wird somit durch Einbringen von Fettgewebe verzögert. N2 - Parotidectomy has aesthetic and functional sequelae, including Freys Syndrome and soft tissue depression of the auricular region. The purpose of this study was to evaluate the impact of using free subumbilical harvested fatty tissue. Between July 1993 and March 2004 a group of 250 patients undergoing parotidectomy met the study criteria having responded to the questionnaire and were included in this study. The minimum follow-up period was 6 months. Immediate augmentation was performed with a free subumbilical fatty graft in 146 cases. The results were compared with the outcomes of 104 patients who had been treated without reconstruction of the parotid bed. In selected cases, aesthetic results were very satisfactory, but no significant improvement was observed with using augmentation with fatty tissue. The majority of both groups were satisfied with the cosmetic outcomes. Frey Syndrome could be reduced significantly by placing a fatty graft into the defect. Patients who underwent conventional parotidectomy (without augmentation) showed increased gustatory sweating (23% to 31%). However, free fatty reconstruction following parotidectomy is associated with increased wound healing, 39% with fatty augmentation, whereas 18% of the control group developed wound healing disorder. KW - Ohrspeicheldrüse KW - Rekonstruktion KW - Augmentation KW - Wundheilung KW - Wundinfektion KW - Frey Syndrom KW - gustatorisches Schwitzen KW - Parotidektomie KW - fat graft KW - reconstruction KW - gustatory sweating KW - wound healing KW - parotidectomy Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-35734 ER - TY - THES A1 - Schmitt, Stefan T1 - Adsorbatinduzierte richtungsabhängige Facettierung und selbstorganisierte Domänen-Musterbildung auf vizinalen Ag(111)-Oberflächen T1 - Adsorbate-induced facetting reconstruction and self-organized domain patterning of vicinal Ag(111) surfaces N2 - Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den strukturellen Aspekten einer adsorbat-induzierten Facettierung von vizinalen Ag(111)-Oberflächen. Bei dem Adsorbat handelte es sich um das organische Molekül Perylen-3,4,9,10-Tetracarbonsäure-Dianhydrid (PTCDA). Die Experimente wurden unter Ultrahochvakuum-Bedingungen durchgeführt, die Charakterisierung erfolgte hauptsächlich mit den Messmethoden Rastertunnelmikroskopie (STM) und niederenergetische Elektronenbeugung (LEED). Das planare Farbstoffmolekül PTCDA adsorbiert präferentiell an den Stufenkanten der verwendeten 8.5° Ag(111)-Vizinaloberflächen und induziert bei geeigneten Präparationsbedingungen eine Rekonstruktion in stark gestufte Facettenflächen und in stufenfreie (111)-Terrassen. Die beobachteten Facetten sind für das System PTCDA/Ag charakteristisch und stellen durch eine molekulare Überstruktur richtungsselektiv stabilisierte Ag-Kristallebenen dar. Durch die Variation der Stufenrichtung der Startoberfläche wurde eine Vielzahl von Facettentypen erhalten und nach Miller indiziert. In ihrer Gesamtheit erlauben sie einen Rückschluss auf das Aussehen der Gleichgewichtskristallform eines mit PTCDA bedeckten Ag-Kristalles und damit auf das richtungsabhängige Benetzungsverhalten von Ag. Aus der Sicht des Substrates bewirkt das Adsorbat eine massive Erhöhung der Steifheit der Stufen. Die durch eine molekulare Überstruktur stabilisierten Facettenflächen übernehmen die in der Kristallstruktur des Substrates angelegten Stufenrichtungen. Die gefundene Ausbildung von zwei typischen Facettensteigungen ist jedoch nicht durch die Ag-Kristallstruktur motivierbar. Die Facettierung wurde im Rahmen einer speziellen Adaption des Konzepts der Thermodynamik auf ebene gestufte Oberflächen als Orientierungsphasenseparation beschrieben. Dieses Konzept erlaubt eine korrekte Beschreibung der beobachteten lokalen Phänomene und zeigt zudem auf, dass das molekulare Gas, welches in den Messungen nicht erfasst wurde, eine wichtige Rolle bei der Rekonstruktion spielt. Es ergaben sich wichtige Indizien für die Existenz einer kritischen Inselgröße für PTCDA auf Ag(111). Es wurde eine vollständige strukturelle Analyse aller stabilen molekularen Überstrukturen auf vizinalen Ag(111)-Oberflächen durchgeführt. Es wurden insgesamt 16 solcher Überstrukturen gefunden, von denen bisher nur 3 Strukturen bekannt und veröffentlicht waren. Dichte und Kommensurabilität der Facettenüberstrukturen sind systematisch vom Stufentyp der Oberfläche abhängig. Die Frage nach dem Ursprung der beiden charakteristischen Facettensteigungen ist mit der Existenz von zwei Typen von Überstrukturgrenzen verknüpft. Die Grenze bestimmt die Lage der fischgrätartigen Überstruktur zu den Stufenkanten und die Länge und die Breite des Moleküls die beiden charakteristischen Stufenabstände. Letzteres geschieht vermöge einer lokalen Wechselwirkung der PTCDA-Moleküle mit den Stufen. Die Überstrukturgrenzen erweisen sich als wichtiges Element der Rekonstruktion. Es wurden außerdem die Abhängigkeiten der verschiedenen, aneinander angrenzenden Überstrukturen aufgezeigt. Auf den (111)-Terrassen fanden sich 3 metastabile Ausnahme-Strukturen, welche einen vertieften Einblick in die komplexe Bildungskinetik der bisher bekannten stabilen (111)-Struktur erlauben. Die Facetten bilden zusammen mit den benachbarten (111)-Terrassen regelmäßige, einem Reflexionsgitter ähnliche Muster mit einer Strukturweite von 5 bis 75nm. Die beobachteten Strukturweiten erreichen bei ausgedehntem Tempern typische Maximalwerte. STM-Messungen zeigen den Einfluss einer langreichweitigen Wechselwirkung zwischen den Facetten, vermittelt über elastische Eigenschaften des Substrates. Die Muster können als selbstorganisierte Zweiphasensysteme im thermodynamischen Gleichgewicht erklärt werden. Die Facetten wirken wie repulsiv wechselwirkende Defekte in einem elastischen Medium. Die Eignung dieser Muster als Templat wurde in Kooperation mit einer anderen Arbeitsgruppe am Beispiel der selektiven Deposition von Eisen belegt. N2 - This thesis investigates structural aspects of adsorbate-induced facetting of vicinal Ag(111) surfaces. It is mainly based on scanning tunneling microscope (STM) and low energy electron diffraction (LEED) experiments performed under UHV conditions. The planar dye-molecule perylene-3,4,9,10-tetracarboxilicacid-dianhydride (PTCDA) adsorbes preferentially at the step edges of the 8.5° Ag(111) vicinal surfaces used in the experiments. It causes a facetting reconstruction by the formation of (111) terraces and facets with a high step density. A variation of the step direction of the unreconstructed start surface revealed the existence of a variety of different facet types. Each of them is stabilized by a typical molecular superstructure. The facets observed are independent of the details of reconstruction and therefore characteristic for PTCDA on Ag. They can be used to predict the equilibrium crystal shape of PTCDA-covered Ag and the anisotropic wetting behavior of a Ag crystal. From the viewpoint of the substrate, the adsorbate superstructure causes a pronounced increase of the stiffness of the facet planes, but creates only steps with ''native'' directions. Moreover, two distinct preferential inclinations of facets were observed, which can only be explained by the selective influence of the adsorbate superstructure. In terms of thermodynamics, the facetting reconstruction can be described as an orientational phase separation, adapted to the constraints of planar surfaces. This concept is capable of explaining the local facetting phenomena. The formalism used predicts an important role of nucleation kinetics. This aspect is taken into account by introducing an additional phase of mobile molecules (2D molecular gas), which cannot be measured directly. Furthermore, strong arguments for the appearance of a critical island size for the PTCDA/Ag(111) superstructure were found. This work presents structural information of all stable superstructures of PTCDA on vicinal Ag(111) surfaces. Altogether 16 such superstructures were found, 3 of which had been observed and published before. Density and commensurability were found to systematically depend on the step-structure. The two preferred inclinations of facets are related to two characteristic types of domain boundaries of the herringbone superstructure to the adjacent (111)-terrace. Within the superstructure, local bonding of either one molecular species adhering perpendicular or one adhering parallel to the step-edge decides about the inclination of the surface. Consequently, the superstructure domain boundaries have profound influence on the details of the reconstruction. Additionally, under certain preparation conditions the (111) superstructure controls the facetting reconstruction. On the (111) terraces, small islands of metastable superstructures were found. A comparison with the well known stable (111) structure allows insight into the complex nucleation kinetics of this structure. Facets and (111) terraces form a regular grating-like domain pattern with a variable structural width of 5 to 75nm. This width saturates upon prolonged annealing. STM measurements show direct evidence for a long-range interaction between facet edges, causing a deformation of the surface between two facets. The domain patterns can be interpreted as two interacting phases in thermodynamic equilibrium and facets as interacting defects on an elastic surface. In cooperation with another group grating-like domain patterns on the nanometer-scale were used as a template for selective Fe adsorption. KW - Adsorbat KW - Perylendianhydrid KW - Überstruktur KW - Silber KW - Festkörperoberfläche KW - Selbstorganisation KW - Ag KW - Vizinal KW - Rekonstruktion KW - Molekül KW - Facette KW - Ag KW - vicinal KW - reconstruction KW - molecule KW - facet Y1 - 2007 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-25088 ER - TY - THES A1 - Piekos, Isabella T1 - Indikationen und klinische Ergebnisse für gefäßgestielte Lappen im Kopf-Hals-Bereich am Beispiel von Pectoralis-Major-Lappen und Deltopectorallappen T1 - Indications and clinical results for flaps in the head and neck area based on the example of pectoralis major flaps and deltopectoral flaps N2 - Im Zeitraum zwischen 1982 bis 2004 wurden an der Klinik und Poliklinik für Hals-, Nasen- und Ohrenkranke des Universitätsklinikums Würzburg 41 Patienten mit einem Pectoralis-Major-Lappen (PM) und/oder Deltopectorallappen (DP) versorgt. Insgesamt wurden 28 PM und 22 DP transplantiert, um einen Defekt nach ausgiebiger Tumorentfernung im Kopf-Hals-Bereich zu decken, eine persistierende Fistel zu verschließen oder eine Rekonstruktion von Teilen des Pharynx, des Hypopharynx, des Mundbodens oder der Zunge vorzunehmen. Die hier vorliegende Arbeit gibt Aussage über die präoperative und periopertive Behandlungen sowie den postoperativen Verlauf wie Komplikationsrate und Einheilungsrate. Es wurde zwei Kollektive gebildet. Das zu untersuchende Kollektiv A bestand aus 34 Patienten, die entweder nur einen DP (15 Patienten) oder nur einen PM (19 Patienten) erhalten hatten. Kollektiv B bestand aus 7 Patienten, die mit mehr als einem Lappen versorgt wurden, dabei traten der PM und der DP auch nebeneinander auf. Der PM und DP sind im Kopf-Hals-Bereich mit ihren hohen Einheilungsraten sehr gut geeignet, auch wenn die Anzahl der Komplikationsarten als auch die Komplikationsraten beim DP signifikant höher liegen als beim PM. N2 - In the time period between 1982 to 2004 41 patients were provided with a pectoralis major (PM) flap or a deltopectoral (DP) flap by the Otolaryngology Department of the Würzburg University Hospital. A total of 28 PM and 22 DP were engrafted, either to occlude a head and neck cavity after radical tumor surgery, to occlude a fistula, or for reconstructing parts of the pharynx, the hypopharynx, the mouth base or the tongue. This thesis deals with the preoperative and perioperative treatment as well as the postoperative process like complication rate and flap healing. Two groups were formed: Group A consisted of 34 patients who either got only one DP flap (15 patients) or only one PM flap (19 Patients). Group B consisted of 7 patients, who were provided with more than one flap. In this case the PM and the DP can coexist. The PM and DP with their high flap healing rate are appropriate for reconstructions in the head and neck area, even though the diversity of complications and the complication rate are significantly higher in the case of the DP than in the case of the PM. KW - Hals-Nasen-Ohren-Tumor KW - Transplantat KW - Rekonstruktion KW - Pectoralis Major KW - Deltopectoral KW - gefäßgestielt KW - surgical flaps KW - pedicled flaps KW - reconstruction Y1 - 2007 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-25346 ER - TY - THES A1 - Müller, Kerstin Anni T1 - Computergestützte 3D-Rekonstruktionen und stereologische Untersuchungen an Thalamus und Striatum von normalen und pathologisch veränderten Gehirnen des Menschen T1 - Computer assisted 3D-reconstructions and stereological investigations of thalamus and striatum of normal and pathological changed human brains N2 - Es wurden insgesamt sieben Gallozyanin-gefärbte Schnittserien durch die rechte oder linke Hemisphäre von zwei Kontrollfällen (männlich, 28 Jahre, rechte Hemisphäre, weiblich, 65 Jahre, linke Hemisphäre), einem Fall mit Megalenzephalie (männlich, 48 Jahre, linke Hemisphäre), einem Fall von M. Little (65 Jahre, männlich, linke Hemisphäre), einem Fall von Alzheimerscher Krankheit (85 Jahre, weiblich, linke Hemisphäre) und einem Fall mit Huntingtonscher Krankheit (männlich, 49 Jahre, beide Hemisphären) verwendet. Die zentralen Anteile der Hemisphären mit den kompletten Schnittserien durch Thalami und Corpora striata wurden mit einer digitalen Kamera in Nahaufnahmetechnik aufgenommen, mit einem kommerziellen Bildbearbeitungs-programm (Adobe Photoshop 6.0®) aufbereitet und die derart aufbereiteten Bilder am Computer mit einer Computer gestützten 3D-Rekonstruktionssoftware (Amira®) verar-beitet. Ein wesentlicher Schritt in der Bearbeitung besteht in der Abgrenzung von Thalamus und Striatum von den benachbarten Strukturen. Die hohe Schnittdicke von 440 µm erleichterte dabei die zytoarchitektonische Abgrenzung beider Kerngebiete. Anders als erwartet unterliegen auch Serienschnitte mit einer Dicke von 440 µm Schrumpfungsartefakten, die nicht immer auf den ersten Blick erkennbar sind. Aus diesem Grund beschränken sich die 3D-Rekonstruktionen nicht auf das manuelle Abgrenzen von Strukturen. Vielmehr müssen alle Schnitte sorgfältig den Koordinaten des Raumes angepasst, hintereinander in der z-Achse angeordnet und bei Bedarf gedreht und verschoben werden. Die Rekonstruktionssoftware bietet für diese Prozedur eine halbautomatische Unterstützung. Einzelne stark verformte Schnitte mussten aber dennoch teilweise aufwändig der Serie angepasst werden. Amira® bietet vielseitige Möglichkeiten in der Darstellung der räumlich rekonstruierten Schnitte. Durch Interpolation werden die Rohdaten zum Teil stark verändert und die ursprünglich kantigen und eckigen Formen zunehmend geglättet. Diese Glättung ist der Erfahrung/Willkür des Untersuchers anheim gestellt und folglich werden die Grenzen zwischen einer realistischen 3D-Rekonstruktion und einer Fiktion fließend. Neben 3D-Rekonstruktionen lassen sich mit Amira auch die Volumina von Striatum und Thalamus berechnen. Diese Daten wurden mit den stereologisch bestimmten Kernvolumina und Nervenzellzahlen verglichen. Grundsätzlich liegen die mit Amira erhobenen Volumenwerte zwischen 1,4 und 6,65% unter den stereologisch geschätzten Werten. Diese Diskrepanz ist bei der bekannten biologischen Variabilität des menschlichen ZNS akzeptabel und im Vergleich mit Literaturangaben und -abbildungen dürften Form und Größe der rekonstruierten Thalami und Corpora striata der Wirklichkeit weitgehend entsprechen. Die Nervenzellzahlen schwanken dabei in einem weiten Bereich zwischen rund 71 Millionen im Striatum bei Megalenzephalie und weniger als 7 Millionen bei Chorea Huntington. Im Thalamus liegt die Nervenzellzahl zwischen rund 18 Millionen (Kontrollfall) und etwas mehr als 6 Millionen bei dem untersuchten Fall mit M. Little. Berücksichtigt man die vielfältigen physiologischen Verbindungen zwischen Thalamus und Striatum, so lassen die Schwankungen in den Nervenzellzahlen auf komplexe Interaktionen und Defizite bei den untersuchten Fällen schließen. Im Ergebnis unerwartet ist die weitgehende Konstanz in Form und Aussehen von Thalamus und Striatum im Endstadium von Alzheimerscher Demenz und bei einem Fall von M. Little. Offensichtlich stehen globale Atrophie- bzw. Degenerationsprozesse bei der Alzheimerschen Krankheit im Vordergrund mit der Folge, dass Thalamus und Striatum trotz deutlicher Nervenzellausfälle bei erhöhter Zahl von Gliazellen insgesamt nur wenig kleiner werden. Allerdings tat sich bei dem Fall mit M. Alzheimer an der Ventralseite des Thalamus eine Rinne auf, die bei den anderen untersuchten Fällen nicht gefunden und deren Ursache nicht geklärt werden konnte. Dramatisch erschienen die Größen- und Formveränderung des Striatum beim Chorea-Huntington-Fall. Nervenzell- und Gliazellausfälle im Striatum bei Chorea Huntington dürften die ausgeprägten makroskopischen Veränderungen erklären. Die Kombination von Serienschnitttechnik mit hoher Schnittdicke und einer Computer gestützten 3D-Rekonstruktion bietet bisher nie da gewesene und faszinierende Aspekte vom Bau des menschlichen ZNS. Nach Import in spezielle Computersoftware zur Animation von 3D-Modellen eröffnen die 3D-Rekonstruktionen auch neue Aspekte in der Präsentation der vermuteten Funktionsweise des ZNS. Dabei sollte aber in Anbetracht der komplexen methodischen Faktoren immer eine kritische Distanz zu vielfältigen Darstellungsformen am Bildschirm gewahrt bleiben. N2 - In total we investigated seven gallocyanin stained slice series through the right and left hemisphere of two control cases (man, age 28, right hemisphere, female, age 65, left hemisphere), one case of Megalencephaly (man, age 48, left hemisphere), one case of M. Little (man, age 65, left hemisphere), one case of Alzheimers Disease (female, age 85, left hemisphere) and one case of Huntingtons Disease (man, age 49, both hemispheres). The central parts of the hemispheres with the complete slice series through thalamus and striatum were captured with a digital camera and processed with a commercial picture-processing-programme (Adobe Photoshop 6.0®) and the result was further processed to 3D-models with another software (Amira®). One fundamental step in this procedure is the demarcation between thalamus and striatum and their sourrounding cell groups. The high slice thickness of 440 µm makes this much easier. Different from our expactation we found shrinking artefacts even in slices with a thickness of 440 µm, which were not always visible at first sight. For this reason we had to do more than manual demarcation of the structures, e.g. arrangement of all slices in a row in z-axes and rotation of the slices when needed. The reconstruction software can do this semiautomatically, but in some cases we had to do this on our own in a very difficult procedure. Amira® has a lot of possibilities to show the reconstructed slices. The original database is transformated during the reconstruction procedure so that the models are influenced subjective. Besides 3D-reconstructions we can measure the volume of striatum and thalamus with Amira®. We compared this data with the volumes determined with stereological methods and can say that the volumes measured with Amira® lay 1,4-6,65% under the volumes determined with stereological methods. This different is acceptabel in the face of biological variability. The amount of neurons extend from 71 millions in striatum with Megalencephaly to 7 millions in striatum with Huntingtons Disease. In the thalamus it extends from18 millions in a control case to 6 millions in a M.Little case. Unexpected was the constant form and shape of thalamus and striatum in the late stages of neurodegenerative diseases like Alzheimers Disease. We suggest that the undergoing neurons are replaced by glia and so the macroscopical form remains nearly constant. On the other hand we could see dramatically changes in form and size of the striatum in the Huntingtons Disease case. The combination of serial slice technique with high sliche thickness and computer supported 3D-reconstruction offers new and fascinating aspects of the human central nervous system. Knowing the complex methods to get to this reconstructions one should always observe these models critical. KW - Dreidimensionale Rekonstruktion KW - Corpus striatum KW - Thalamus KW - corpus striatum KW - thalamus KW - reconstruction Y1 - 2007 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-24472 ER -