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Die Arbeit beschäftigt sich mit dem Einsatz moderner Grafikhardware (GPU) für die Visualisierung und Verarbeitung medizinischer Volumendaten. Die zunehmende Steigerung der Rechenleistung ermöglicht den Einsatz von Standardsystemen für Anwendungsgebiete, die bisher nur speziellen Workstations vorbehalten waren. Zusammen mit dem wesentlichen Vorteil von Grafikhardware Daten direkt anzeigen zu können, sind Verfahren wie visualisierungsgestütztes Berechnen ("visual computing") oder interaktives Steuern von Berechnungen ("computational steering") erst möglich geworden. Darauf wird anhand mehrerer Beispielanwendungen und umgesetzten Konzepten wie den "ray textures" im Detail eingegangen. Da die zu verarbeitenden und darzustellenden Datenmengen stetig ansteigen, ist aufgrund von Speicher- und Bandbreiteneinschränkungen eine kompakte Repräsentation der Daten notwendig. Während die Datenkompression selbst eingehend erforscht wurde, beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit Möglichkeiten, Berechnungen direkt auf den komprimierten Daten durchführen zu können. Dazu wurden verschiedene Algorithmenklassen identifiziert und in die Wavelet-Domäne übertragen. Mit Hilfe von speziellen Varianten der komprimierten Repräsentation ist eine effiziente Umsetzung grundlegender Bildverarbeitungsalgorithmen möglich und zeigt zugleich das Potential dieses Ansatzes auf. Aus technischer Sicht wurde im Laufe der Arbeit die GPU-basierte Programmierumgebung "Cascada" entwickelt. Sowohl die Einführung von objektorientierten Konzepten in die Shaderprogrammierung, als auch eine hierarchische Repräsentation von Berechnungs- und/oder Visualisierungsschritten vereinfacht den Einsatz von Grafikhardware ohne wesentliche Leistungseinbußen. Dies wird anhand verschiedener Implementationen in den jeweiligen Beiträgen und zwei klinischen Projekten im Bereich der Diagnoseunterstützung gezeigt. Hierbei geht es zum einen um die semi-automatische Segmentierung der Leber in niedrig aufgelösten MR-Datensätzen, zum anderen um Möglichkeiten zur Vermessung von abdominalen Aortenaneurysmen; jeweils unterstützt durch Grafikhardware. Darüber hinaus ermöglicht "cascada" auch die Erweiterung hinsichtlich aktueller Architekturen für den universellen Einsatz von Grafikhardware, sowie künftige Entwicklungen durch ein modulares Design.
Pose-Tracking
(2009)
Die bildbasierte automatische Bestimmung der Pose, d. h. der Position und Blickrichtung, einer Kamera in derWelt, ist eine relevante, aber immer noch unzureichend gelöste Aufgabe im Rechnersehen. In dem diesem Bericht zugrunde liegenden Projekt werden höhere markante Merkmale in den Bildern sicherer lokalisiert, sowie deren semantische Signifikanz vom Rechner bestimmt. Eine Posebestimmung wird durch eine Registrierung der elementaren Bestandteile dieser markanten Merkmale im Bild mit Merkmalen im 3-D-Modell erreicht. Dazu werden neue Algorithmen zur Detektion, Lokalisation und Registrierung der markanten Merkmale entwickelt bzw. vorhandene Algorithmen weiter verbessert. Modelle, wie sie aus der Rekonstruktion von Mehrfachansichten entstehen, werden durch weitere Semantik angereichert. Als Anwendungsszenario wird die Posebestimmung auf dem Campusgelände unter Verwendung von Bildern und einem semantischen CG-Modell des Campus gewählt. Die allgemeinen Verfahren werden an diesem Beispiel getestet und ihre Tragfähigkeit wird in Experimenten belegt. Im modularen System entstehen problemunabhängige Einzelbausteine zur Detektion markanter Merkmale und zur 3-D-Rekonstruktion und Posebestimmung aus Merkmalen, Punkten und Linien. Damit wird belegt, dass eine robuste Detektion markanter Merkmale möglich ist und zu einer effektiven Rekonstruktion und Posebestimmung auch in teilweise wenig strukturierten Außengebieten genutzt werden kann.
Die in dieser Studie beschriebene Forschungsarbeit hatte primär das Ziel, den Einfluss partikelgebundener Pestizide auf Organismen in der flockenartigen Schicht zwischen Sediment und Wasser in einem temporär offenen Ästuar zu erfassen. Dabei wurde die Hypothese aufgestellt, dass natürliche Variablen wie Salzgehalt und Temperatur sowie anthropogene Stressfaktoren wie partikelgebundene Pestizide zur Variabilität des Systems beitragen. Die Variabilität der Sedimentzusammensetzung, der Verteilung der Kontamination, sowie der räumlichen und zeitlichen Unterschiede im Ökosystem, speziell in temporär offenen Ästuaren, macht hier einen kompositionellen Ansatz notwendig. Das erste Ziel dieser Arbeit war die Identifikation der partikelgebundenen Pestizide, die zur Kontamination des Lourens-River-Ästuars beitragen, unter Berücksichtigung ihrer Umweltkonzentrationen sowie physikalisch-chemischer und toxischer Eigenschaften (Expositionsanalyse). Das zweite Ziel war die Identifikation räumlicher und temporärer Variabilität partikelgebundener Pestizide, natürlicher Umweltvariablen und benthischer Artenzusammensetzung (Wirkungsanalyse). Das dritte Ziel der Studie war es, die Hypothese zu testen, ob Anpassung an schwankende Salzgehalte die Überlebensrate von einem harpacticoiden Copepoden Mesochra parva fördert, bei gleichzeitiger Aussetzung von Chlorpyrifos und hypoosmotischem Stress während eines 96-stündigen Sedimenttoxizitätstests. Das letzte Ziel der Studie beinhaltete die Identifikation jener Umweltvariablen (einschließlich natürlicher und anthropogener Stressoren), die ein Ästuar beinflussen. Zu diesem Zweck wurde ein natürliches Ästuar (Rooiels River) mit einem anthropogen beeinflussten Ästuar (Lourens River) verglichen. Die Ergebnisse dieser Arbeit sind somit für das Verständis der Wirkung von Pestiziden und ihrer Interaktion mit natürlichen Parametern in einem temporär offenen Ästuar von großer Bedeutung. Zusammenfassend zeigt diese Arbeit mit ihrem kompositionellen Ansatz auf, dass Pestizide wie Endosulfan und Chlopyrifos ein Risiko für die benthische Artengemeinschaft in einem temporär offenen Ästuar darstellen, insbesondere während des Frühjahrs. Desweiteren wurde nachgewiesen, dass Exposition und Toxizität von Pestiziden eng mit dem Salzgehalt in temporär offenen Ästuaren verknüpft sind. Diese Erkenntnis hat wichtige Folgen für den Schutz von temporär offenen Ästuaren.
Auswirkungen des Zweiten Weltkrieges auf Psychopathologie und Therapie bei psychischen Erkrankungen
(2009)
In der vorliegenden Arbeit wurden die Auswirkungen des Zweiten Weltkrieges auf die Psychopathologien und Therapien psychischer Erkrankungen am Beispiel der Heil- und Pflegeanstalt Klingenmünster aufgezeigt. Als Quellenmaterial dienten 186 Patientenakten. Die Auswertung der Krankenberichte erfolgte zum einen nach soziodemographischen Merkmalen (wie z.B. Alter, Geschlecht, Wohnort, Beruf usw.), zum anderen nach Diagnose und Therapie. Der Schwerpunkt wurde auf die Auswertung der Diagnosen und die damit verbundenen Psychopathologien gelegt. Dafür wurden die Akten vor dem Zweiten Weltkrieg (1932) und nach dem Zweiten Weltkrieg (1948) miteinander verglichen. Dabei erhob sich auch die Frage, ob die Behandlung, die den Patienten in Klingenmünster zuteil wurde, dem Stand der zeitgenössischen Wissenschaft entsprach. Bei den Diagnosen gab es Unterschiede dergestalt, dass 1932 die Diagnose Progressive Paralyse und Schizophrenie signifikant häufiger gestellt wurde als 1948. Nach dem Zweiten Weltkrieg wurde dafür der angeborene Schwachsinnszustand und die Psychische Störung des höheren Lebensalters signifikant häufiger diagnostiziert. Die Progressive Paralyse trat 1948 wahrscheinlich deshalb seltener auf, weil in den 30er Jahren mit der wirksamen Malariakur und Salvarsantherapie eine recht hohe Remissionsrate erzielt wurde und sie deshalb Ende der 40er Jahre allgemein seltener auftrat. 1948 wurden Patienten mit Schizophrenie seltener aufgenommen als 1932. Es ist denkbar, dass der Anteil der Schizophrenen aufgrund der bereits 1933 laufenden rassenhygienischen Maßnahmen sowie der frühen Deportation und Tötung dieser Patienten abgesunken sein könnte. Patienten mit der Diagnose einer Störung des höheren Lebensalters fielen der Euthanasie wahrscheinlich nicht zum Opfer, da sie ihr Leben lang dem Gemeinwesen genutzt hatten und nicht erbkrank waren. Die Ermordung von "sozial Wertvollen", jetzt jedoch alt gewordenen Menschen wäre auf großen öffentlichen Widerstand gestoßen. Für diese Menschen gab es keinen anderen Ort mehr, denn die Pflege- oder Altenheime waren ausgebombt. Die Versorgung der alten und hinfälligen Menschen wurde im ganzen Land immer schwieriger. Diese Entwicklung der letzten Kriegsjahre und Nachkriegsjahre in Deutschland könnte eine Erklärung dafür sein, dass diese Patienten die größte Patientengruppe 1948 in Klingenmünster bildeten. Das galt sicherlich nicht für Patienten mit angeborenem Schwachsinn, die als erbkrank galten und somit den rassenhygienischen Maßnahmen zum Opfer fielen. In den 40-er Jahren war auch die Öffentlichkeit so weitgehend über die mit einem Klinikaufenthalt verbundene Gefahr der Tötung informiert, dass weniger Patienten einer stationären Behandlung zugeführt worden sein dürften. Diese Patienten wurden während des Krieges wahrscheinlich von ihren Angehörigen nicht in eine Anstalt gebracht. Ziel der vorliegenden Arbeit war es auch zu klären, ob der Zweite Weltkrieg Auswirkungen auf psychiatrische Krankheitsbilder im Sinne einer Kriegsneurose hatte. Es zeigte sich, dass der Zweite Weltkrieg keine Auswirkungen auf die Prävalenz des Krankheitsbildes Kriegsneurose in der Heil- und Pflegeanstalt Klingenmünster hatte. Neben den Krankheitsbildern und den Psychopathologien wurden auch die Therapieformen der beiden Jahrgänge miteinander verglichen. Aber auch hier gab es keine kriegsbedingten Unterschiede. Betrachtet man die Therapieformen zur Zeit der Weimarer Republik und der Nachkriegszeit vor dem Hintergrund der gängigen Therapien zu dieser Zeit, so war Klingenmünster auf dem aktuellen wissenschaftlichen Stand. Die am häufigsten eingesetzten Behandlungsmethoden waren zum einen die Arbeitstherapie, zum anderen die medikamentöse Therapie. Der Rückgang der Arbeitstherapie von 1932 auf 1948 könnte mit dem Personalmangel in den Nachkriegsjahren in den Kliniken zu tun haben, wonach unzureichend qualifiziertes Pflegepersonal vorhanden war, die die Kranken bei der Arbeit anleiten und beaufsichtigen konnten. Die medikamentöse Therapie war die führende Therapieform, die in der Heil- und Pflegeanstalt Klingenmünster eingesetzt wurde. Zwischen den beiden Jahrgängen gab es hinsichtlich der Häufigkeit keine Unterschiede. Doch die Art der Therapie hatte sich im Verlauf der Jahre durch die Einführung der Insulinkomatherapie 1933, der Cardiazolkrampftherapie 1934 und der Elektrokrampftherapie 1938 verändert.
Die Entwicklung im Bereich der Videospiele generierte in den letzten Monaten durch innovative Konzepte und neue Steuerungsmöglichkeiten ein hohes Maß an Aufmerksamkeit. Einen Meilenstein setzte die Firma Nintendo R mit dem sogenannten WiiTM Balance BoardTM . Dies ist ein Eingabegerät in Form eines Brettes, auf das sich der Spieler stellen muss, um ein Spiel mittels seiner Körperbalance steuern zu können. Mit dieser Form der Steuerung konnten neue Spielkonzepte erstellt und umgesetzt werden. Dadurch wurden erstmals Personengruppen angesprochen, die zuvor wenig bis gar kein Interesse an Videospielen hatten. Die Computerspielebranche hingegen verfolgt weiter das Ziel eine möglichst reale Spielumgebung zu schaffen und hält an ihren gewöhnlichen Steuerungen mittels Tastatur, Maus und Joystick fest. Im Rahmen dieser Studienarbeit wurde ein 3D-Computerspiel entwickelt, welches das Konzept der Videospiele verfolgt und die Möglichkeit bietet, mittels eigener Körperbalance zu steuern.
Seit Ende der 1990er Jahre existieren im Internet Plattformen mit umfassenden Informations- und Kommunikationsangeboten für Menschen mit seelischen oder körperlichen Erkrankungen. Sie liefern umfangreiche Informationen über ihren Themenbereich, bieten einen geschützten Raum zum Austausch zwischen Betroffenen und verstehen sich als seriöses Sprachrohr ihrer Interessengruppe gegenüber der Öffentlichkeit. Dabei leben sie neben dem Austausch der Betroffenen untereinander vom Engagement ehrenamtlicher Mitarbeiter und verzeichnen einen ansteigenden Zulauf. Obwohl oder gerade weil die wachsende Bedeutung dieser virtuellen Angebote unumstritten ist, wird ihre Funktion immer wieder ambivalent diskutiert (vgl. Ott & Eichenberg, 2003). Die vorliegende Studie analysiert und vergleicht die Erwartungen und den erlebten Nutzen der User solcher Selbsthilfeplattformen am Beispiel einer Plattform zum Thema Essstörungen und identifiziert mögliche Einflussfaktoren. Im Rahmen einer Online-Befragung wurden Daten von 230 Usern der Internetplattform www.magersucht.de erhoben. Als Grundlage dienten modifizierte Skalen allgemeiner Internetnutzungsmotive (u.a. Papacharissi & Rubin, 2000). Grundlegender theoretischer Bezugsrahmen war der Uses-and-Gratifications-Ansatz in Form des Transaktionalen Nutzen- und Belohnungsmodells von McLeod & Becker (1981), das für die eigenen Forschungsfragen entsprechend modifiziert wurde. Das resultierende Modell berücksichtigt Einflüsse durch den persönlichen sozialen Hintergrund der Nutzer, die Intensität der Zuwendung zum Medium sowie die Verfügbarkeit und Nutzung von alternativen (nicht-medialen) Hilfsangeboten. Als zentraler Faktor konnte für die Erwartungen und den erlebten Nutzen jeweils die soziale Nützlichkeit i.S.v. gegenseitiger sozialer Unterstützung extrahiert werden. Daneben spielte der Genesungswille eine entscheidende Rolle als Motivfaktor und die bequeme Informationsgewinnung als Faktor für den erlebten Nutzen. Als bedeutende Einflussfaktoren auf die Nutzungserwartungen kristallisierten sich der Leidensdruck der User sowie das Alter und die Dauer der Erkrankung heraus. Die Nutzungseffekte wurden insbesondere durch die Intensität der Zuwendung zu den Angeboten und die Nutzung nicht-medialer Alternativen (u.a. Psychotherapie) beeinflusst. Die Ergebnisse untermauern Hinweise auf Gründe für die Nutzung internetbasierter Selbsthilfe aus früheren Untersuchungen und konkretisieren sie durch die Herausarbeitung expliziter Erwartungs- und Nutzenfaktoren. Indem ein erster Versuch unternommen wurde, die Nutzung internetbasierter Selbsthilfe auf eine modelltheoretische Basis im Rahmen der medienpsychologischen Forschung zu stellen, konnten darüber hinaus Einflüsse identifiziert werden, die Auswirkungen auf die Nutzungs-erwartungen und den tatsächlichen Nutzen für die User haben. Die Untersuchung liefert zudem empirisch gestützte Hinweise auf die Funktion von internetbasierter Selbsthilfe. Die Untersuchungsergebnisse sprechen in erster Linie für eine Einordnung internetbasierter Selbsthilfe als Einstiegs- und Begleitmedium neben professionellen Interventionsangeboten (insbesondere Psychotherapie) und bestätigen damit den wissenschaftlichen Konsens, der bislang in konzeptionellen Beiträgen zum Thema klinisch-psychologische Intervention herrscht. Die Ergebnisse deuten aber ebenfalls darauf hin, dass Selbsthilfe-Internetplattformen von den Usern durchaus auch als Ersatz für fehlende reale Ansprechpartner oder professionelle Hilfe betrachtet werden. Es ist deutlich geworden, dass für die Nutzung des Internet zu Selbsthilfezwecken zwar ebenso wie für die allgemeine Internetnutzung das Anbieten und Suchen von Information eine wichtige Rolle spielt, dass hier aber für die Nutzer die soziale Nutzbarmachung des Mediums an erster Stelle steht. Das Internet ist für die Initiatoren und Nutzer von Selbsthilfe-Internetplattformen in erster Linie aufgrund seiner Interaktivität interessant. Das Motiv der Informationssuche und -vermittlung fügt sich dann in den Rahmen eines interaktiven Angebots ein.
An empirical study to evaluate the location of advertisement panels by using a mobile marketing tool
(2009)
The efficiency of marketing campaigns is a precondition for business success. This paper discusses a technique to transfer advertisement content vie Bluetooth technology and collects market research information at the same time. Conventional advertisement media were enhanced by devices to automatically measure the number, distance, frequency and exposure time of passersby, making information available to evaluate both the wireless media as well as the location in general. This paper presents a study analyzing these data. A cryptographic one-way function protects privacy during data acquisition.
In dieser Arbeit wird ein zweigeteilter Regler für die Pfadverfolgung eines Modellfahrzeugs mit einachsigem Anhänger entwickelt. Darüber hinaus wird ein Beweis für die Stabilität und die Konvergenzeigenschaft der gefundenen Regelungsgesetze geliefert. Das Verfahren wird anschließend in die bestehende Steuersoftware des Versuchsfahrzeuges integriert und eine Testumgebung erstellt, um das Regelungsverfahren damit abschließend zu evaluieren.
Ein Switch (engl. Schalter; auch Weiche) ist eine Netzwerk-Komponente zur Verbindung mehrerer Computer bzw. Netz-Segmente in einem lokalen Netzwerk (LAN). Da Switches den Netzwerkverkehr analysieren und logische Entscheidungen treffen, werden sie auch als intelligente Hubs bezeichnet. Die Funktionsweise eines Switches ist der einer Bridge sehr ähnlich, daher wurde anfangs auch der Begriff Multi-Port-Bridge genutzt 1. Ziel der Diplomarbeit ist es, eine Dokumentation auf die Beine zu stellen, der interessierten Studenten der Informationstechnologie die Möglichkeit bietet, einerseits anhand von physikalischen Switches Administrationsaufgaben nachzuempfinden und andererseits anhand von virtuellen Switches größere Netzwerktopologien aufzubauen. Diese Virtualisierung wird durch das von Virtual Square entwickelte Tool VDE erreicht. Die physikalischen Switches bestehen aus vier Catalyst 3500 XL. Im Laufe dieser Arbeit wird sowohl die Bedienung der einzelnen Systeme untereinander, wie auch die Vernetzung der virtuellen Switches mit den physikalischen Switches erläutert. In diesem Zusammenhang wird auch auf Protokolle und Methoden wie das Spanning Tree Protokoll oder die Virtualisierung eines Netzes durch VLANs eingegangen. Zum Schluss kann der Leser das gelernte in einigen praktischen Aufgaben anwenden.
Wirkfaktoren von Achtsamkeit: Wirkt Achtsamkeit durch Verringerung der affektiven Reaktivität?
(2009)
Die vorliegende Forschungsarbeit untersucht mögliche Wirkfaktoren von Achtsamkeit. Wirkfaktoren sind dabei die Prozesse, die die Effekte von Achtsamkeit auf Wohlbefinden und Gesundheit vermitteln. Bisherige Studien des Forschungsfelds haben sich auf den Nachweis der Wirksamkeit (vgl. Baer, 2003; Grossman, Niemann, Schmidt & Walach, 2004) sowie die Entwicklung von psychometrischen Achtsamkeitstests konzentriert (z.B. Brown & Ryan, 2003; Walach et al., 2006). Die Frage nach den Wirkfaktoren von Achtsamkeit ist demgegenüber bisher weitgehend unbeantwortet. Erst seit kurzem widmen sich Forschungsarbeiten dieser Frage (Arch & Craske, 2006; Shapiro, Carlson, Astin & Friedman, 2006; Zeidler, 2007). Kenntnis der Wirkfaktoren von Achtsamkeit ist der Schlüssel zum Verständnis des Phänomens sowie zur Verbesserung von Interventionen. Aus diesem Grund ist die Erforschung der Wirkfaktoren von Achtsamkeit die nächste zentrale Aufgabe des Forschungsfelds. Basierend auf einer Analyse des theoretischen Fundaments des Konstrukts " insbesondere der buddhistischen Psychologie " wird in dieser Arbeit "Verringerung von affektiver Reaktivität" als Wirkfaktor angenommen (Kalupahana, 1992; Davids, 2002; De Silva, 2005). Affektive Reaktivität bezeichnet die Tendenz, auf affektive Reize (z.B. unangenehme Bilder) mit affektiven Reaktionen (z.B. negativen Gefühlen) zu antworten. Das entsprechende Mediatormodell (Prädiktor: Achtsamkeit; Mediator: affektive Reaktivität; Kriterium: habituelles Wohlbefinden) wird in drei Studien empirisch untersucht. Studie I (N=247) fokussiert auf eine behaviorale Operationalisierung von affektiver Reaktivität anhand von expliziten (z.B. Bewertung aversiver Bilder) und impliziten (z.B. Emotional Stroop) Maßen. Studie II (N=221) erfasst alle Variablen des Modells mit Fragebögen. Beide Studien sind korrelativ und querschnittlich aufgebaut. Studie III (N=189) induziert experimentell State-Achtsamkeit und prüft die Effekte auf die Bewertung aversiver Bilder. Insgesamt bestätigen die Studien das vorgeschlagene Modell teilweise. Dabei finden sich soÂwohl für Fragebogen als auch für behaviorale Erfassung hypothesenkonforme Ergebnisse. AlÂlerdings sind die Effekte für fragebogenbasierte Operationalisierungen stärker als für behaviorale Erfassung von affektiver Reaktivität. Das Design der Studien begrenzt die interne Validität, so dass die Ergebnisse als erste Hinweise zu verstehen sind. Zukünftige Studien sollten sich weiter auf diesen Wirkfaktor aber auch auf weitere mögliche Wirkfaktoren konzentrieren. Zur Erhöhung der internen Validität sind längsschnittliche Designs, experimentelle Designs und alternative OperationalisierÂungen vonnöten.