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Ausgangspunkt dieser Fall- Kontroll- Studie bildete die Frage, welche Risikofaktoren für das Kurzzeit- und Langzeit-Outcome eines frühgeborenen Kindes bedeutend sind und ob sich diese in den letzten zehn Jahren verändert hat. Hierzu wurden 372 Kinder und ihre Mütter hinsichtlich mütterlicher Erkrankungen, postnatale Anpassung, kindliche Erkrankungen und neurologisches Outcome der Kinder untersucht. Als Risikofaktoren für ein schlechtes neurologisches Follow-up wurden das Gestationsalter, eine AP, mütterliche Infektionen und die kindliche Multimorbidität nachgewiesen. Bei der Mortalität spielten neben dem Geburtsgewicht das Gestationsalter und ein niedriger arterieller Nabelschnur- pH-Wert wichtige Rollen. Weitere mütterliche Erkrankungen zeigten keinen signifikanten Einfluss auf das Outcome der Kinder 2005 zeigten sich bei einer Mortalitätsrate von 9,1% eine erhöhte kindliche Morbidität und ein reduziertes neurologisches Outcome. Im Vergleich dazu konnte 2011 bei geringerer Mortalitätsrate eine Verbesserung des kindlichen Outcomes erreicht und die Morbiditätsrate um 50% reduziert werden. Grund dafür sind moderne Therapiemöglichkeiten und verbesserte zentralisierte perinatale Versorgungsstrukturen, dennoch stellt die Behandlung von Frühgeborenen und die daraus resultierenden Probleme Neonatologen weiterhin vor schwierige Aufgaben.
This thesis investigates the biocatalytic synthesis of amines and amino alcohols. The applicability and economic feasibility of biocatalysis for chiral amine synthesis is reviewed and the findings were compared to established chemical processes using relevant process parameters (TON, TOF and STY). This review clearly showcases the potential of biocatalysis for the synthesis of chiral amines and provides a valuable guide for synthetic chemists who want to benefit from these new opportunities. Next, biocatalysis is applied for the synthesis of an amino alcohol with two stereocentres: A novel route for the synthesis of all four stereoisomers of 4-amino-1-phenylpentane-2-ol is presented. Enzymes were applied to install both stereocentres successively, which allowed the selective synthesis with high yields and optical purities. A small scale preparative asymmetric transamination yielded one amino alcohol stereoisomer selectively. The approach presented in this thesis provides a valuable option for the synthesis of this compound class as it is highly selective, step efficient and circumvents the need for protecting groups as well as transition-metal catalysis. The substrate scope of an (S)-selective amine transaminase (ATA) was altered in order to expand the applicability for amino alcohol synthesis. Protein engineering was conducted to enlarge the small binding pocket. Small scale preparative synthesis of the 1,2-amino alcohol (R)-phenylglycinol exemplifies the applicability of the evolved variants for the asymmetric synthesis of this compound. The designed variants expand the collection of ATAs that are suitable for the synthesis of amino alcohols with bulkier substituents. To deepen the understanding of ATAs further, a class III TA family wide analysis (which includes (S)-selective ATAs) is presented. After comparing the active site architectures and performing literature research amino acids were identified that correlate with the reaction- and substrate specificity of the enzymes within this family. This information is compiled in a sequence-function matrix, which allows the prediction of the main activity of biochemically uncharacterised enzymes from their sequence. These insights provide a better understanding of the activity determining residues in (S)-ATAs and class III TAs in general.
Neben verschiedenen gesundheitsfördernden Eigenschaften hat das Flavonoid Phloretin eine süßkraftverstärkende Wirkung. Es ist nicht nur in der Pharma- und Kosmetikindustrie, sondern auch als Aromastoff für die Lebensmittelproduktion von Interesse. Bislang gab es kein vielversprechendes, biotechnologisches System zur Herstellung von Phloretin. Die Extraktion aus Pflanzen führt aufgrund niedriger und schwankender Konzentrationen zu einer schlechten Verfügbarkeit. Chemisch synthetisiertes Phloretin hingegen kann aufgrund der „Europäischen Aromenverordnung“ nicht als „natürlicher Aromastoff“ deklariert werden. Daher ist Phloretin als „natürlicher Aromastoff“ relativ teuer und für die Aromenindustrie kaum nutzbar. Ziel dieser Arbeit war es, einen effizienten Weg zur biotechnologischen Produktion von Phloretin zu finden. Als Substrat sollte bevorzugt Naringenin eingesetzt werden. Obwohl ähnliche Reaktionswege in der Literatur beschrieben wurden, konnte mit ausgewählten filamentösen Pilzen in Ganzzellbiokatalysen keine Phloretinbildung beobachtet werden. Es gibt jedoch auch Bakterien, die in der Lage sind, die Zielreaktion auszuführen. Da es sich hierbei ausschließlich um obligate Anaerobier handelt, eignen sich diese Stämme kaum für die biotechnologische Produktion von Phloretin. Außerdem erfolgt in diesen Bakterien die Zielreaktion als Teil des Naringeninabbaus, das entstehende Phloretin wird abgebaut. Über die Zielreaktion im anaeroben Bakterium Eubacterium ramulus lagen bereits Informationen aus anderen Forschungsarbeiten vor, darunter auch ein Sequenzfragment vom N-Terminus der Chalconisomerase (CHI). Die CHI katalysiert die Isomerisierung von Naringenin zu Naringeninchalcon. Aus der Literatur ging hervor, dass E. ramulus die Zielreaktion von Naringenin über Naringeninchalcon zum Phloretin durchführen kann, aber dass außer der CHI ein weiteres Enzym beteiligt ist. Das genetische Potential von E. ramulus sollte genutzt werden, um einen rekombinanten Mikroorganismus zu generieren. Nach der Sequenzierung des Genoms von E. ramulus konnte die N-terminale Sequenz in der vorliegenden Arbeit genutzt werden, um in silico das Gen der CHI zu identifizieren. Da vermutet wurde, dass für die Reduktion von Naringeninchalcon zu Phloretin eine Enoatreduktase (ERED) verantwortlich ist, wurde über eine BLAST-Analyse ein konserviertes Motiv für Enoatreduktasen ermittelt, mit dem im Genom von E. ramulus das Gen einer ERED in silico identifiziert wurde. Die Gene wurden anschließend in E. coli kloniert. Für die CHI konnte eine sehr gute Überexpression und enzymatische Aktivität in zellfreien Biokatalysen nachgewiesen werden. Der Aktivitätsnachweis ermöglichte auch die Aufreinigung der CHI aus dem Proteinrohextrakt. In der Diplomarbeit von M. Thomsen wurde die Aufreinigung optimiert. Der Aufreinigungsprozess beinhaltete eine Anionenaustauschchromatographie, hydrophobe Interaktionschromatographie und Gelfiltration und führte zu einer sehr hohen Reinheit der CHI. Das aufgereinigte Enzym wurde anschließend biochemisch charakterisiert. Außerdem wurden mit dem rekombinanten Stamm (mit Genen für CHI und ERED) Versuche im Ganzzellsystem mit Naringenin durchgeführt. Dabei wurde festgestellt, dass die Reaktion zum Zielprodukt Phloretin empfindlich gegenüber Sauerstoff ist. Unter anaerober Atmosphäre konnte in diesem System eine höhere Phloretinbildung beobachtet werden. Da die CHI in vorherigen Untersuchungen keine Sensitivität gegenüber Sauerstoff gezeigt hatte, wurden in der Diplomarbeit von C. Peters Expression und Aktivität der ERED unter diesem Aspekt näher untersucht. Es konnte festgestellt werden, dass die Expression der ERED unter anaeroben Bedingungen erfolgen sollte, das Enzym ist jedoch auch unter Anwesenheit von Sauerstoff aktiv. Die in der Literatur beschriebenen Ansätze zur Entwicklung von biotechnologischen Verfahren zur Phloretinproduktion basieren vor allem auf dem Einsatz pflanzlicher Gene und führten bisher nur zu geringen Produktkonzentrationen. In der vorliegenden Arbeit ist es gelungen, ein neues System zur biotechnologischen Produktion von Phloretin zu entwickeln, mit dem eine höhere Ausbeute erzielt werden kann. Basierend auf den neu identifizierten Genen aus E. ramulus, die erfolgreich in E. coli exprimiert wurden, wird das Problem der rekombinanten Expression eukaryotischer Gene in Prokaryoten umgangen. Im Vergleich zu E. ramulus ist E. coli in der Biotechnologie bereits etabliert und relativ unempfindlich gegenüber Sauerstoff. Außerdem findet der Phloretinabbau, wie er in E. ramulus und in verwandten Bakterien ablaufen würde, in E. coli nicht statt. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass es für die Weiterentwicklung der industriellen Biotechnologie vorteilhaft ist, das enorme Potential des bakteriellen Stoffwechsels durch Gentechnik nutzbar zu machen. Durch diese Strategie wird „nachhaltige Biokatalyse auf neuen Wegen“ in der Flavonoidbiotechnologie ermöglicht.
A slice is an intersection of a hyperplane and a self-similar set. The main purpose of this work is the mathematical description of slices. A suitable tool to describe slices are branching dynamical systems. Such systems are a generalisation of ordinary discrete dynamical systems for multivalued maps. Simple examples are systems arising from Bernoulli convolutions and beta-representations. The connection between orbits of branching dynamical systems and slices is demsonstrated and conditions are derived under which the geometry of a slice can be computed. A number of interesting 2-d and 3-d slices through 3-d and 4-d fractals is discussed.
This thesis investigated dielectric barrier discharges (DBDs) in N2-O2 gas mixtures at atmospheric pressure, with a focus on the gas discharge physics. The main goal was to evaluate whether possible control mechanisms exist that can manipulate the breakdown and the development of DBDs, especially for pulsed operation. To examine the pre-breakdown phase, the actual breakdown and the main DBD development, DBDs in a double-sided, single filament arrangement with a 1 mm discharge gap were investigated by means of electrical and optical diagnostics with high resolutions. Spectrally- and temporally-resolved iCCD pictures (2D in space), spectrally- and spatio-temporally-resolved streak camera and CCS images (1D in space) were simultaneously recorded accompanied by a full electrical characterisation with fast voltage and current probes. Sinusoidal- and pulsed-driven DBDs were found to have a qualitatively similar spatio-temporal development, i.e. a cathode-directed ionisation front (v ~ 10^6 m/s, positive streamer mechanism), followed by a transient glow-like phase in the gap. For sinusoidal operation, the slope of the applied voltage is flat (dU/dt ~ 1 V/ns) compared to pulsed operation (dU/dt ~ 100 V/ns). Thus, during the longer pre-phase of the sine-driven DBD, many more charge carriers were generated, in contrast to the pulsed-driven DBDs, where the pre-phase is limited by the short voltage rise time. Consequently, just before the breakdown occurs, the charge carrier density is higher for sine-driven DBDs, i.e. the positive streamer starts in a highly pre-ionised environment, which leads to a lower propagation velocity. In addition to limiting the pre-phase (lower pre-ionisation), the steep voltage slope of the pulsed DBD amplifies the streamer breakdown because the applied voltage rises significantly during its propagation. Therefore, the transferred electrical charge and the electrical power of a single DBD can be controlled by the applied voltage amplitude, but only in pulsed operation. In addition to the effects of different voltage slope steepness, the pulse width is an excellent parameter in the pulsed operation to set the pre-ionisation, by shifting the DBDs into the after-glow of the previous discharge using asymmetrical HV pulse waveforms. The subsequent DBDs ignite in different pre-ionised conditions, defined by the residual charge carrier densities in the gap that originated from the previous DBD. The breakdown characteristics of these DBDs could be controlled down to the fundamental level. This thesis has described for the first time four different breakdown regimes in single filament DBDs for 0.1 vol% N2 in O2 and connected them to the processes during their pre-phases. The “classic” DBD development (a cathode-directed streamer followed by a transient glow discharge) could be controlled in a certain range, followed by a transition first to a breakdown regime featuring a simultaneous propagation of a cathode- and an anode-directed streamer, and finally to a reignition of the previous DBDs without any propagation, just by reducing the pulse width (time between two subsequent DBDs), i.e. increasing the pre-ionisation level. All differences between the DBDs at rising and falling slopes could be explained by the different pre-conditions in the gap. The O2 concentration in the N2-O2 gas mixtures offers another way of controlling the pre-ionisation. Due to the electron attachment as a consequence of the electronegativity of oxygen, the electron density decreases for higher O2 admixtures. Furthermore, the differences in the first Townsend ionisation coefficient and in the photo-ionisation between N2 and O2 influence the DBD behaviour as well. To some extent, some of the reported effects achieved by varying the pulse width at a fixed O2/N2 ratio were also observed for a fixed pulse width and changing O2 concentration. Hence, the response of the DBD properties to changing pre-ionisation levels seems to be a general principle of DBD control. Additional effects of the O2/N2 ratio, such as an increasing DBD inception jitter or higher streamer velocities, were also reported. Finally, a reverse of the effects induced by the O2 admixture such as DBD emission duration or DBD inception delay, was observed for O2 concentrations below 0.01 vol%, and were especially pronounced at a pressure of 0.5 bar. For 0.1 vol% O2 in N2, a minimal electron recombination rate was found, which can be explained by the different decay and recombination rates of positive nitrogen and oxygen ions. These different rates effect the charge carrier dynamics and consequently, the pre-ionisation in the gap. In conclusion, this investigation has highlighted the importance of volume memory processes on the breakdown and development of single filament DBDs at elevated pressures.
Selbst bei intensiv erforschten Modellorganismen ist die Funktion von mindestens einem Drittel der codierten Proteine bis heute vollkommen unbekannt. Dies trifft auch auf das Gram-positive, fakultativ pathogene Bakterium Staphylococcus aureus zu. Mit 25.000 Molekülen pro Zelle ist das alkalische Schock Protein Asp23 eines der abundantesten Proteine in S. aureus. Abgesehen davon, dass die Expression von asp23 unter alkalischen Schock Bedingungen induziert ist, weshalb es seinen Namen erhielt, und dass es alleinig σB-abhängig transkribiert wird und somit gut als Marker für σB-Aktivität geeignet ist, war über Asp23 zu Beginn dieser Arbeit nichts bekannt. Das asp23-Gen liegt in einem tetracistronischen Operon. Bestandteil dieses Operons sind außerdem opuD2, das für einen Transporter für Osmoprotektantien codiert, und SAOUHSC_02442 und SAOUHSC_02443, die beide für Membranproteine unbekannter Funktion codieren. Interessanterweise enthalten sowohl Asp23 als auch SAOUHSC_02443 eine DUF322-Domäne. DUF322-Domänen sind in Gram-positiven Bakterien sehr konserviert und kommen normalerweise in mehreren Kopien pro Genom vor. Fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen zeigten, dass das cytoplasmatische Protein Asp23 nahe der Membran lokalisiert ist. Dabei konnte Asp23 entlang der gesamten Membran nachgewiesen werden. Auffällig war jedoch, dass in sich teilenden Zellen die Stellen frei von Asp23 blieben, wo sich das neue Septum gebildet hat. Nur in Zellen, die sich vermutlich in einem fortgeschrittenen Stadium der Zellteilung befanden, konnte auch am Septum Asp23 nachgewiesen werden. Da für Asp23 selbst keine Transmembrandomänen vorhergesagt werden, wurde untersucht, ob eines der im asp23-Operon codierten Membranproteine an der Verankerung von Asp23 an der Membran beteiligt ist. Dazu wurden Deletionsmutanten der drei Gene opuD2, SAOUHSC_02443 und SAOUHSC_02442 konstruiert und die Lokalisation von Asp23 in diesen Mutanten fluoreszenzmikroskopisch untersucht. Ein eindeutiger Einfluss auf die Lokalisation von Asp23 konnte nur für die Deletion von SAOUHSC_02443 nachgewiesen werden. Mittels BACTH-Analyse konnte außerdem eine direkte Interaktion zwischen SAOUHSC_02443 und Asp23 gezeigt werden. SAOUHSC_02443 ist somit maßgeblich an der Verankerung von Asp23 an der Membran beteiligt und wurde deshalb als „Asp23 membrane anchoring protein“, kurz AmaP, benannt. Mithilfe des BACTH-Systems wurden zudem alle theoretisch möglichen Interaktionen zwischen den im asp23-Operon codierten Proteinen untersucht. Dabei konnten Selbstinteraktionen von allen vier Proteinen, OpuD2, AmaP, SAOUHSC_02442 und Asp23, nachgewiesen werden und eine Interaktion zwischen SAOUHSC_02442 und der Membrandomäne von AmaP. Die Selbstinteraktion von AmaP wird über dessen Membrandomäne vermittelt. Für die Selbstinteraktion von Asp23 ist hingegen dessen DUF322-Domäne in Kombination mit dem C-Terminus wichtig. Die Interaktion zwischen Asp23 und AmaP konnte nur dann nachgewiesen werden, wenn AmaP intakt war, was dafür spricht, dass AmaP eine von seinem Membranteil abhängige Quartärstruktur einnehmen muss, um die Bindungsstelle für Asp23 zu bilden. Da neben der mittels BACTH-Analyse gezeigten Selbstinteraktion von Asp23 auch Ergebnisse von Gelfiltrationsexperimenten dafür sprachen, dass Asp23 polymere Strukturen ausbildet, wurde Asp23 mit einem Strep-tag in Escherichia coli exprimiert, gereinigt und mittels Elektronenmikroskopie visualisiert. So konnte gezeigt werden, dass Asp23 in vitro spiralig gewundene, bis zu mehrere Mikrometer lange Filamente bildet. Im Zuge einer strukturellen Charakterisierung der Filamente wurden drei Punktmutationen in Asp23 identifiziert (K51A, E106A, K117A), die die Filamentbildung in vitro beeinträchtigten. In einer vergleichenden Transkriptionsanalyse der asp23-Deletionsmutante und des Wildtyps konnten 16 in der asp23-Mutante hochregulierte Gene identifiziert werden. Darunter waren viele Gene, die zum Vancomycin-Stimulon gehören. Mittels Northern Blot konnte das Ergebnis der DNA-Microarray-Analysen bestätigt werden. Zudem konnte so gezeigt werden, dass die in der asp23-Mutante hochregulierten Gene auch in der amaP-Mutante hochreguliert sind, in der Asp23 vorhanden, aber delokalisiert ist. Die phänotypische Charakterisierung deutet somit ebenso wie die Lokalisation von Asp23 auf eine Zellwand-assoziierte Funktion hin.
Staphylococcus aureus can be a harmless colonizer of the human body, which colonizes about 20-30% of the population. If S. aureus overcomes the outer physical barrier of the body, comprised of the skin and mucous surfaces, it can also cause severe diseases such as endocarditis, pneumonia, or sepsis. S. aureus possesses a variety of secreted and surface bound virulence factors to mediate attachment and invasion into the host, to disseminate an infection and to modulate and evade the immune system. But not only the huge amount of virulence factors turn S. aureus into a dangerous human pathogen, also its resistances to a broad spectrum of commonly used antibiotics make infections hard to treat. During the last years it became apparent that S. aureus can be internalized by as well as replicate and persist in professional and non-professional phagocytic cells. It is suggested that the intracellular compartment protects S. aureus from antibiotic treatment and the immune system. To accomplish the adaptation to the intracellular compartment, S. aureus needs to regulate its gene expression by regulatory systems. One of these regulators is the alternative sigma factor SigB, which directly and indirectly regulates the expression of about 200 genes in vitro. However, the stimuli leading to the activation of SigB in S. aureus are barely known and also its role during an infection varies, depending on the S. aureus strain and infection model used. Therefore, the importance of SigB during the early adaption of S. aureus to the intracellular environment should be elucidated using a cell culture infection model. First, the existing cell culture infection workflow had to be modified to improve the data analysis and to increase the yield of identified proteins to comparatively monitor the adaption reaction of S. aureus HG001 and its isogenic ΔsigB mutant to the intracellular milieu of S9 human bronchial epithelial cells. The proteome analysis in conjunction with RT-qPCR analysis of the wild type and the ΔsigB mutant revealed a fast and transient activation of SigB directly after internalization. Quantitative analysis of the intracellular bacterial titer demonstrated a requirement of SigB for intracellular replication. Differences in the proteome composition of the ΔsigB mutant in comparison to the wild type after internalization reflected the different growth rates, resistance to antibiotics and toxic compounds, adaptation to oxidative stress, and protein quality control mechanisms. The accessory gene regulator (Agr) is like SigB also a global regulator of gene expression in S. aureus. To elucidate possible benefits in the intracellular survival of the co-occurrence of S. aureus wild type and Δagr mutant cells, like it can be found in sites of an infection, a co-infection assay was established. With the co-infection assay the simultaneous and competitive intracellular survival in comparison to the individual intracellular survival was followed for three days post-infection (p.i.). The single and the co-infection revealed that the wild type was able to replicate more efficiently during the first hours p.i. than the Δagr mutant, but the mutant was able to survive more efficiently. The extracellular proteome of S. aureus represents the key compartment for virulence factors. Virulence factors are secreted or bound to the surface of the S. aureus cell. With the infection workflow applied in this study, secreted proteins are lost during the enrichment of the intracellular bacteria for proteome analysis. Therefore, no information about the levels or the regulation of virulence factor expression can be acquired in the cell culture infection model using cell sorting approaches. Hence, the extracellular proteome of S. aureus was analyzed in vitro from shake flask experiments. To get a comprehensive overview of the regulatory impact of different global regulators onto the secretome, S. aureus LS1 mutants lacking the global regulators Agr, SarA and SigB were compared to the respective wild type. Additionally the protein level of the secretome of the well characterized and frequently used S. aureus strains 6850, CowanI, HG001, LS1, SH1000, and USA300 was comparatively analyzed. This project was performed in collaboration with the group of Prof. Löffler from the Institute of Medical Microbiology in Jena. The data of the extracellular proteome generated in this thesis were combined with phenotypic and toxicity data to explain strain differences in invasiveness, cytotoxicity, phagosomal escape, and intracellular persistence in infection experiments.
We presented the prevalence of MIH in Dubai/UAE for the first time, which represents a developed Middle Eastern city and compared it to results obtained from Greifswald/Germany, which represents a developed European city. The results have shown that the prevalence of MIH in Dubai/UAE is higher than Greifswald/Germany. However, in comparison to the literature, the prevalence of MIH in Dubai is lower than other Middle Eastern cities. Furthermore, we have shown that there is a higher caries level associated with MIH in Dubai. This is also true in Greifswald, Germany and other international studies. In addition, we have reported the prevalence of caries and fluorosis in Dubai and compared them to Greifswald and the previous studies in Dubai. Nevertheless, caries values presented in this study and previous studies indicate that strong attention is required from health authority to this topic. This research provides a strong and comparable source of information on the prevalence of MIH in Dubai for other studies, since it followed strictly all methodological and clinical standards suggested for the assessment and diagnosis of MIH, which are the EAPD criteria. The findings presented in this study require particular attention from the local health authorities and general practitioners for such developmental defect to facilitate early and adequate diagnosis and treatment. This could be achieved by implementing continuing education courses on MIH detection, diagnosis, and treatment for general practitioners. Furthermore, this study has the potential to trigger new studies that would help in understanding the MIH etiology.
This thesis delves into some very important scientific challenges for the stellarator concept as a whole and W7-X in particular, namely, how one effectively interfaces the hot plasma with the material walls of the experiment, in special how the plasma heat and particle fluxes are controlled. The fundamental concept that will be used in W7-X for particle and heat exhaust is the island divertor. A number of theoretical and numerical studies have been performed to guide the design of the divertor components. The actual divertor components are in series production at this time, and are largely compatible with the expected heat loads. However, with the sophisticated codes now available, it has become clear that there are some, otherwise very attractive, operational scenarios that could lead to overloading of the W7-X divertors. At least one mitigation strategy was proposed but was until now not analyzed in sufficient detail. In this thesis, state-of-the-art codes are used to analyze this previously proposed mitigation strategy; they are also used to develop several alternative mitigation schemes, which may in the end be advantageous. The work performed here shows not only that it is conceivable to solve this already identified problem in new and arguably better ways but also that the W7-X coil set has enough degrees of freedom that many important long-pulse plasma effects can be effectively mimicked in short-pulse operation. This opens up a rich research program in the early phases of operation and may therefore lead to a significant acceleration of the scientific program to control and optimize the divertor operation in W7-X. The main scientific challenge for the island divertor operation in W7-X is that, since the divertor geometry is now fixed, the magnetic field structure must be adjusted to the divertor geometry, or additional plasma-facing components must be manufactured and installed. Well before this thesis work was done, such additional plasma-facing components were proposed. These are called scraper elements (SEs). As a part of this work, computer simu- lations were performed in order to obtain a better knowledge base regarding the SEs. To analyze the effect of the SE, edge plasma physics simulation code EMC3-Eirene, was used, in combination with state-of-the-art magneto hydrodynamic (MHD) equilibrium codes. This combination was computationally non-trivial and new, and it has led to important insights. One main result of this study is that the SEs significantly reduce the particle exhaust capabilities in steady state operation; this is a concern for W7-X. To test and further quantify this deleterious effect, physics experiments with a prototype SE should be performed as soon as possible, ideally in the first operation campaigns before the approximately two-year break needed to complete W7-X for steady-state operation. In 3 this first operation phase, however, the necessary combination of plasma parameters, heating power, and achievable pulse length is not accessible. This means, on the one hand, that the problem described will not be present in the first operation phase; on the other hand, the physics implications of installing an SE would appear not to be experimentally testable in that phase. One major finding of this thesis is that the coil system of W7-X is flexible enough to allow such an early experimental test. Different stages of high performance long-pulse discharge can be effectively mimicked in the experiment by a targeted use of the available coil sets. Thus, even in the early phases of the W7-X program one can assess both the protection capabilities of the SEs and their effects on particle exhaust and plasma performance in general. These mimic scenarios also have the potential to test other possibilities for divertor pro- tection besides the SE. Such strategies are addressed in this thesis. The two most promising strategies identified here can be classified as plasma shift and iota control. Both adjust the edge magnetic field to better fit the divertor geometry. This is done slowly but dynamically — i.e. during a long plasma discharge.
All-embracing human activities have transformed one-third to one-half of the Earth’s land surface. There is a strong correlation of human well-being with ecosystem function, including poverty alleviation programs as well as enhancements of the health sector. To assess and evaluate the progress and outcome of initiatives stringent periodic observation is necessary. The presented approach combines the strengths of remote sensing and GIS analysis with social research applications. The Bach Ma National Park as an area under investigation was designated as protected area in 1991 and extended in 2008. The national park is uninhabited, but in the surrounding buffer zones approximately 62000 to 79000 people live in rural areas and in mostly impoverished conditions. The comprehensive nature conservation efforts of the Vietnamese Government during the last two decades has led to growing forest coverage of both plantation and natural forests. Nevertheless, the decreasing biodiversity and ongoing illegal logging and hunting activities in the national park are seen as major threats to conservation initiatives in the future. The remote sensing component consists of an analysis of a time series of Landsat images with seven steps ranging from 1973 to 2010. The resulting land cover analysis had 13 different classes. The accuracy assessment revealed an overall accuracy ranging from 84 to 90%. The basis for the second monitoring component was the Landsat images. A total of 25 different landscape metrics on the landscape, class, and patch level were calculated by FRAGSTATS. The third monitoring component is itself divided into two parts. This part consists of a qualitative social research study with 26 expert interviews. The second part consists of 61 standardized questionnaires and an evaluation by SPSS. The assessment reveals a more or less stable forest cover, but with a considerable degradation process during the last four decades. Urban areas outside of the national park have increased in size considerably. For dense and medium forest patches an increasing fragmentation and isolation of patches was observed. Patches of natural forests and habitats of thousands of species have declined dramatically, a trend that is related to a decreasing core area characterised by its undisturbed conditions. The Landsat images and landscape metrics reveal the major differences between the national park and surrounding areas. Despite extensive alterations near the border, remaining forest patches in the national park are still bigger and less fragmented. Nevertheless, the third monitoring component revealed undiscovered changes in the forest beyond the possibilities of used images and metrics. It includes illegal logging and hunting activities. Non-timber forest products are similar to faunistic species collected for both the subsistence of the local residents and associated markets as important sources of income. Based on this bisection, local residents as well as certain strangers are responsible for the activities in the forest. The plan of national park management is to intensify existing monitoring and patrolling in the forest to limit the exploitation and impact in relevant zones. Furthermore, the importance of a network of protected areas has attracted increasing attention. The assessment of the questionnaires reveals that deforestation and also reforestation were the key aspects of historical land cover change. Additionally, for the local residents the conversion of forests into arable land as income alternative is of major importance. Capacity development is not only one priority of the Bach Ma management but also of the international community for all of Vietnam. The tourism industry, one of the most promising opportunities of recent years, stands to support both national park management as well as the local residents. For local residents the extraction of non-timber forest products is an essential portion of the income. The current pilot policy 126/QD-TTg in the extension zone of the national park and research on an appropriate sharing mechanism is of the utmost importance. The established and presented monitoring components are cost-effective and can be used to regularly assess the land cover change of a protected area. They can be implemented together or individually into existing monitoring schemes. A smart combination of pre-existing datasets is necessary to overcome the inconsequential amount of money for monitoring procedures. Supplemented by socio-economic monitoring and the demands as well as impacts of human activity need to be integrated. These extensive requirements for prospective monitoring are only feasible with comprehensive and reliable collaborations.
Mutualisms are ubiquitous in nature and shape whole ecosystems. Although species benefit by interacting with each other, they permanently act selfishly. As a consequence, the involved partners must balance gaining the maximal benefit while accepting a certain amount of costs. Changes in the environment, however, may alter selection pressures and lead to a shift in the relative costs and benefits for both involved species. Due to this complexity, many mutualisms and their underlying processes, such as the dependence of the involved species on each other, are only poorly understood. Moreover, in several so-called mutualistic interactions it is unclear if they are in fact beneficial for all partners because detailed cost-benefit analyses are missing. The aim of my thesis was to contribute to a better understanding of the basic principles of mammal-plant mutualisms with special emphasis on the interdependence of the involved species. Using the interaction between an insectivorous bat species (Kerivoula hardwickii) and carnivorous pitcher plants (genus Nepenthes) as a model system, I conducted a detailed cost-benefit analysis to test if the partners interact mutualistically and are strongly dependent on one another. I hypothesised that pitchers of these plants serve as high quality roosts for the bats while the bats in turn fertilise the plants via their nutritious faeces. For the involved species the costs of the interaction should be lower than the gained benefits, but general costs should increase in the absence of the partner. Over the course of my field research, I found the bats roosting in three Nepenthes species, but the bats occupied intact pitchers of only one species, Nepenthes hemsleyana. In Nepenthes bicalcarata and Nepenthes ampullaria, the bats used senescing or damaged pitchers whose high amount of digestive fluid had drained off. Thus, only N. hemsleyana was potentially able to digest bat faecal matter, and thereby benefit from the bats. My cost-benefit analysis showed that N. hemsleyana plants strongly benefited from their bat interaction partner: In feeding experiments the plants gained between 34% and 95% of their nitrogen from bat faeces, which significantly improved their growth, photosynthesis and survival. In contrast, plants without access to faeces could not fully compensate the induced lack of nutrients by using arthropod prey. Field observations revealed no obvious costs for the pitcher plant. N. hemsleyana pitchers occupied by bats did not differ in their lifespan from unoccupied ones as bats did not injure the plants’ tissue. The interaction was also advantageous for K. hardwickii because N. hemsleyana offered high quality roosts with a favourable microclimate and low parasite infestation risk. Consequently, bats roosting in N. hemsleyana pitchers were in better condition than those roosting in dead N. bicalcarata pitchers. Although N. hemsleyana pitchers are rare in the natural habitat, bats could easily find and identify them due to an echo reflector, which reduces time and energy costs for roost detection. Most N. hemsleyana plants continuously provided at least one intact pitcher meaning bats could return to the same plants over a period of several months or even years. The interaction between K. hardwickii and N. hemsleyana can be classified as an asymmetric facultative mutualism with stronger dependence of the plant partner. N. hemsleyana has outsourced arthropod capture and digestion to its mutualistic bat partner while arthropod attraction is strongly reduced. Contrastingly, several populations of K. hardwickii frequently use alternative roosts. Strong selective pressure on the plants could be the consequence to attract bats with a potential stabilising effect on the interaction: N. hemsleyana has to outcompete the involuntarily offered roosts of the other Nepenthes species in terms of quality and accessibility. My thesis revealed complex interdependencies in an animal-plant mutualism. This study exemplifies that rigorous cost-benefit analyses are crucial for the classification of interspecific interactions and the characterisation of how the involved species affect and depend on each other.
In der vorliegendenen Studie wurden Prädiktoren für technischen Erfolg und Komplikationsrate bei CT-gestützten perkutanen transthorakalen Lungenbiopsien malignitätssuspekter Tumoren untersucht. Dafür wurden retrospektiv von 2008 bis 2009 Daten von Lungenbiopsien in unserem Institut ausgewertet. Der Einfluß auf technischen Erfolg und die Komplikationsrate wurde hinischtlich interventionsassoziierter Faktoren (Läsionsdurchmesser, Zugangsweglänge, Pleurapassagen und Stanzbiopsienadelgröße), patientenassoziierter Faktoren (Alter, Geschlecht, emphysematische Veränderungen) untersucht. Weiterhin wurde der Einfluss des interventionellen Radiologen evaluiert. In die Auswertung eingeschlossen wurden 138 Patienten, welche von 15 verschiedenen interventionellen Radiologen bioptiert wurden. Die technische Erfolgsrate betrug 84,1% und war signifikant unterschiedlich zwischen den interventionellen Radiologen (Spannweite 25-100%; p<0,01). Interventionsassoziierte und patientenassoziierte Prädiktoren hatten keinen Einfluss auf die technische Erfolgsrate. Die Rate der Gesamtkomoplikationen betrug 59.4% mit 39,1% Minorkomplikationen und 21,0% Majorkomplikationen. Die Komplikationsrate wurde vom Läsionsdurchmesser und der Zugangsweglänge beeinflusst. Interventionalistenassoziierte Einflussgrößen waren ohne Signifikanz.
Das Engagement von Pädagogen wie Friedrich Wilhelm Foerster und Rudolf Steiner gegen Antisemitismus und Krieg ist heute fast vergessen. Die Arbeit geht der Frage nach, wie es dazu kommen konnte und untersucht dazu geschichtliche Vorgänge und medial gepflegte Erinnerungskultur. Mittels der Politischen Antizipation werden historische Ereignisse als Trends dargestellt.
Demenznetzwerke versuchen mithilfe regionaler Kooperationen eine moderne, sektorenübergreifende sowie multidisziplinär ausgerichtete Demenzversorgung aufzubauen. Diese Kooperationsmodelle werden seit einigen Jahren politisch und gesellschaftlich gefordert. Obwohl es in Deutschland bereits eine Vielzahl von Demenznetzwerken gibt, ist wenig über sie bekannt. Mit dem Ziel, den MmD so lange wie möglich ein selbstständiges Leben zu ermöglichen, fordern nationale Demenzleitlinien eine integrierte Versorgung von Menschen mit Demenz (MmD). Die vorliegende Dissertation untersucht, wie häufig MmD eine integrierte, spezialisierte Demenzversorgung in deutschen Demenznetzwerken erhalten und mit welchen Faktoren diese auf Seiten des MmD und Netzwerkes assoziiert ist. Die Dissertation geht im Kern der Frage nach, inwieweit Demenznetzwerke die Versorgung von Menschen mit Demenz verbessern und ob Demenznetzwerke ein Zukunftsmodell zur Versorgung von MmD darstellen könnten. In der multizentrischen, interdisziplinären Evaluationsstudie von Demenznetzwerken in Deutschland (DemNet-D) wurden 560 Bezugspersonen von Menschen mit Demenz in n=13 Demenznetzwerken über sozio-demografische und klinische Parameter sowie die Inanspruchnahme von medizinischen, pharmazeutischen, nicht-pharmakologischen Therapien sowie die Hilfsmittelversorgung des MmD befragt. Die Daten wurden mit deskriptiven und multivariaten Regressionsmodellen analysiert. Im Ergebnis erreichen MmD in Demenznetzwerken eine hohe Quote in der Konsultation von Hausärzten (93%) und Fachärzten für Neurologie/ Psychiatrie (74%). Mit einem Antidementivum werden 52% der MmD in den untersuchten NW versorgt. Bei nicht-pharmakologischem Therapien erhalten 24% der MmD Physiotherapie und 15% der MmD Ergotherapie. Die häusliche Versorgungssituation wird u.a. mit Mobilitätshilfen bei 59% der Nutzer von Demenznerzwerken unterstützt. Weibliches Geschlecht ist innerhalb der neurologischen/ psychiatrischen Facharztversorgung mit einer geringeren Versorgungsquote (OR 0.6) assoziiert. Die Antidementivaversorgung ist u.a. signifikant positiv mit der formalen Diagnose (OR 16.8) assoziiert. Bei nicht-pharmakologischen Therapien (OR 1.2) und Hilfsmitteln (OR 1.4) sind Komorbiditäten signifikant mit der Versorgung assoziiert. Eine medizinische Affiliation des Netzwerkes zeigt sich als positiver Einflussfaktor u.a. bei der neurologischen/ psychiatrischen Facharztversorgung (8.4) und der Versorgung mit Antidementiva (OR 3.7). Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass MmD in Demenznetzwerken im Vergleich zu primärärztlicher Versorgung höhere Inanspruchnahme-Quoten erreichen. Sie zeigen nicht, ob MmD bedarfsgerecht versorgt werden oder auch ob sich Demenznetzwerke auf Institutionalisierungsraten auswirken. Die Ergebnisse weisen jedoch darauf hin, dass Nutzer von Demenznetzwerken häufiger eine demenzspezifische Versorgung erhalten. Demenznetzwerke adressieren somit zentrale Forderungen u.a. der WHO.  
Global change, amongst others characterized by increasing temperatures, altered precipitation patterns, an increase of extreme climatic events and continued atmospheric depositions of pollutants, is expected to severely impact forest ecosystems worldwide. The complex interplay between different factors acting upon tree growth, combined with regional patterns in climatic change calls for a region specific evaluation of the possible consequences on forest ecosystems. For northeastern Germany regional climate models identify a rise in temperatures and a change in precipitation patterns. Drier summers and wetter winters together with an increase in extreme weather events are seen as the most pronounced changes that will occur during the 21st century. In this thesis I analysed past growth rates and climate-growth relationships in different stands of beech (Fagus sylvatica L.) and oak (Quercus robur L.) along a gradient of decreasing precipitation in a space for time approach. Special attention was paid to the influence of summer drought, soil waterlogging and the importance of site conditions in modulating the reactions to these climatic stressors. Departing from these retrospective analyses, future growth trends are modelled for beech, oak and Scots pine (Pinus sylvestris L.), based on projections of a regional climate model until the year 2100. Furthermore, I studied the influence of sudden and extreme shifts in hydrological conditions on the growth of oaks in a drained peatland that was subject to catastrophic rewetting. All analyses of this thesis are based on ring-width and wood anatomical features applying a variety of dendrochronological methods. The gradient approach revealed similar climate-growth relationships for beech and oak on drought exposed, sandy sites, where water availability during early summer was the main growth-limiting factor for both species. Decreasing precipitation rates towards the East are associated with higher drought susceptibility, especially for beech. As a result, competitive superiority of beech over oak decreases. In a drier future the competitive balance between the two species may shift (rank reversal). During the past decades beech has shown larger interannual growth variability and a higher number of growth depressions. These changes might indicate that increasing temperatures and climatic variability are already affecting its growth patterns and climate sensitivity. This is in line with the prospective modelling approach. According to our models, growth trends will turn negative for beech and oak towards the end of the 21st century, with beech showing the highest growth reduction (23% compared to the reference period 1971-2000). For pine, modelled growth rates show only minor changes. Whereas beech and oak shared a high common signal on the dry sites, the two species differed in high frequency ring patterns on the wet sites. On poorly drained, loamy soils beech, with its superficial root system, suffered from summer droughts. In contrast, on these sites ring-width of pedunculate oak was not correlated to summer moisture conditions resulting in differing interannual ring patterns between dry and wet sites. Wet periods with high soil water saturation did not have a negative influence on the growth of either species. Such a lack of response is not surprising for oak, which is generally known as rather tolerant to soil waterlogging, but it indicates an unexpectedly high tolerance of beech to stagnating wetness. Using the natural laboratory of an oak forest that suffered a catastrophic flooding I could show that slower grown trees that had likely been suppressed displayed a higher adaptive capacity compared with bigger, dominant trees. Many of the previously dominant individuals died within 18 years after the event. Trees that survived the groundwater rise displayed a typical ring pattern: growth was suppressed for a few years, but afterwards recovered and even surpassed previous growth rates, most likely as a result of competition release. The sudden hydrological change left a clear imprint in ring patterns and wood anatomical features in both the dying and the surviving trees. This differentiated imprint may be helpful for a better interpretation of growth patterns found in subfossil bog oaks, an important climate proxy of the Holocene. The insights gained from this thesis support existing concerns about drought induced growth decline for oak, but especially for beech. Changes in precipitation patterns might lead to wetter conditions during winter, but these will likely have only little effect on growth. Both s show rather high resilience to stagnating wetness. More likely, it are extreme events like prolonged droughts or heavy rainfalls that might breach thresholds in the ability of the two species to cope with too much or too little water. Such extreme events thus pose a strong risk to the future growth performance of both oak and beech.
Ein System zu Abscheidung intermetallischer Cu-Ti basierter Schichten durch Magnetronsputtern wurde entworfen, aufgebaut und plasmadiagnostisch charakterisiert. Die duale, extern schaltbare Leistungselektronik mit hoher Parallelkapazität erlaubt den Pulsbetrieb beider Magnetrons gegeneinander mit beliebiger Frequenz f, Tastgrad t_a/T und Pulsverzögerung t_d. Auf diese Weise kann neben konventionellen Pulsmodi (dual-MS: f = 4.6 kHz, t_a/T = 50 %) das Hochenergieimpulsmagnetronsputtern (dual-HiPIMS: f = 100 Hz, t_a/T = 1 %) realisiert werden. Außerdem können die unterschiedlichen Sputterausbeuten von Ti und Cu durch individuell einstellbare mittlere Entladungsströme kompensiert werden. Die Entladungscharakteristika zeigen besonders hohe temporäre Ströme (I > 50 A) während HiPIMS. Langmuir-Sondenmessungen bestätigen höhere Elektronendichten (n_e = 10^18 m^-3) und eine breitere Elektronenenergieverteilung im Vergleich zu dual-MS. Als Folge kommt es zur verstärkten Ionisierung und Anregung von Plasmaspezies, nachgewiesen durch optische Emissionsspektroskopie (OES). Spektral integrierte OES wurde zur Beschreibung der räumlich und zeitlichen Entladungsentwicklung herangezogen, während mittels Gegenfeldanalysator die für die Schichtbildung wichtige Ionengeschwindigkeitsverteilung zeitaufgelöst erfasst wurde. Die gewonnenen Schichten wurden röntgenographisch analysiert und deren Eigenschaften in Hinblick auf ihre Bildung unter verschiedenen Entladungsmodi gedeutet. Schichtdicke, Kristallinität und Dichte zeigen eine klare Abhängigkeit vom Entladungsmodus mit vorwiegend höherer Güte durch HiPIMS. Die Variation des mittleren Cu-Entladungsstromes erlaubt Einfluss auf die Schichtzusammensetzung, maßgeblich für praktische Anwendungen. Des Weiteren wurden Kompositschichten auf Basis von Cu-Nanopartikeln (Cluster) eingebettet in einem dielektrischen Matrixmaterial (TiO2) synthetisiert und untersucht. Zunächst wurde das Cu-Clusterwachstum durch ein neues Buffergas-Pulsverfahren zeitaufgelöst untersucht und die damit einhergehende Performance der Partikelquelle auf Basis eines einfachen Modells evaluiert. Als Resultat kann die Größen-/Massenverteilung und damit die Eigenschaften der Cluster auf einfache Weise beeinflusst werden. Schließlich wurden die Cu-TiO2-Kompositschichten in einem eigens angefertigten Co-Depositionssystem erstellt. Dabei werden die aus der Gasaggregationsquelle emittierten Cu-Cluster simultan zu reaktiv (mit O2) gesputtertem Ti abgeschieden. Separat abgeschiedene Cu-Cluster zeigen vorwiegend polykristallines fcc-Cu, dass an Luft oder unter Zugabe von molekularem O2 oberflächlich Cu2O ausbildet. Während auch das separat reaktiv abgeschiedene Ti Titandioxid (TiO2) bildet, weist das Cu im Nanokomposit grundlegende strukturelle Unterschiede auf: Im Komposit liegt kein metallisches Cu mehr vor, stattdessen ist es vollständig zu CuO konvertiert. Dies ist auf die Anwesenheit eines reaktiven Sauerstoffplasmas beim Co-Depositionsprozess zurückzuführen. Es konnte gezeigt werden, dass molekularer O2 lediglich eine diffusionsbegrenzte Menge Cu2O erzeugt, während entladungsaktivierte Sauerstoffspezies zur völligen Durchoxidation der Cu-Cluster zu CuO führt. Dies ist eine wichtige Erkenntnis für die zukünftige Herstellung ähnlicher Komposite.
Stellenbesetzungsprobleme im Bereich der ärztlichen Versorgung besonders in ländlichen Regionen Deutschlands bilden die Grundlage der vorliegenden Untersuchung. Dies betrifft auch speziell die chirurgischen Fachdisziplinen. Bei der Suche nach Ursachen rücken Umfeldfaktoren die die „work-life-balance“ betreffen, wie Arbeitszeitregelungen, die Möglichkeit zur Teilzeitarbeit, Weiterbildungsbedingungen, Kinderbetreuungsangebote und Ähnliches immer wieder in den Vordergrund. Ziel der Untersuchung ist es Informationen über Anbietermerkmale sowie Stellen- und Anforderungsprofile an potenzielle Bewerber zu erhalten sowie eine mögliche Veränderung dieser im Zeitverlauf zu untersuchen. Dazu wurden 1.200 Stellenanzeigen des Deutschen Ärzteblattes der Jahre 2003-2010 untersucht. Es wurden sowohl Strukturmerkmale, wie beispielsweise Klinikgröße und Trägerschaft, als auch Qualitätsmerkmale wie Weiterbildungsangebote, spezielle Offerten und Anforderungen erfasst. Eingeschlossen wurden Stellenanzeigen in denen Weiterbildungsassistenten, Ärzte im Praktikum und/oder Fachärzte für ausschließlich klinisch-ärztliche Tätigkeit in den Fachbereichen Chirurgie, Orthopädie sowie Unfallchirurgie gesucht wurden. Insgesamt nahmen die Angebote an Bewerber im Verlauf des Untersuchungszeitraums von 2003-2010 zu. Die erhobenen Strukturdaten lassen erkennen, dass gerade im ländlichen Raum und in kleineren Kliniken ein deutlich größeres Stellenbesetzungsproblem besteht. Es wird zunehmend, gerade auch von diesen Klinikbetreibern, versucht, mit berufsfremden und berufsnahen Angeboten mehr Bewerber zu akquirieren. Die Ergebnisse legen den Schluss nahe, dass Kliniken vermehrt den Wert einer Stellenanzeige als „Verkaufsargument“ erkennen und die Stellen zunehmend attraktiver und umfassender präsentieren.
Because heavy metal ions prefer to bind sulfur, inspired by molybdopterin the main goal of this work was combining dithiolene binding moieties with optically active substituents with the aim to detect/capture metal ions, which could preferably bind to the dithiolene moiety of for instance MPT. Therefore a number of dithiolene based molecules mimicking the natural immediate coordination sphere composition of Mo and W dependent oxidoreductase enzymes were synthesized and characterized by NMR, MS, IR, X-ray crystallography, UV-Vis, EPR and electrochemical methods. In order to work at the lowest possible base concentration due to potentially base sensitive substituents and reaction partners, the procedure for the de-protection of the ligand precursors and the in situ complexation reaction was first optimized in course of the work and interim we explored the surprising fact that the ring opening reaction of the 1,3- dithiol-2-one system is fully reversible and can be controlled simply by adjusting the pH-value of the solution. Then, the coordination behavior of the de-protected ligands towards different metal ions, including biologically relevant ions like Cu+, Cu2+, Fe3+ was tested. As the optically active substituents necessarily possess interesting electronic properties, a second focus of this work was to utilize the developed ligand systems for MoCo and WCo models and to investigate their potential catalytic activity in the model oxotransfer reaction between DMSO and PPh3 in order to evaluate the substituent’s effect on the dithiolene binding moiety.
Die Hüftgelenksdysplasie wird seit Einführung der Hüftsonographie deutlich früher erkannt. Durch die sonographiegesteuerte Therapie ist sie bereits in den ersten Lebensmonaten gut behandelbar. Der Rückgang schwerer Dysplasieformen sowie eine Reduktion der Hüftoperationen im Kindesalter unterstreichen den Erfolg des generellen Screenings. In der hier vorliegenden retrospektiven, epidemiologischen Studie wurden die Ergebnisse der hüftsonographischen Untersuchungen an 288 Neugeborenen ausgewertet. Die Untersuchungen fanden im Zeitraum zwischen dem 01.06.2014 und 30.06.2015 statt und wurden in der ersten Lebenswoche, im Mittel am zweiten Lebenstag der Neugeborenen durchgeführt, sowie bei einem Teil der Säuglinge zur Verlaufskontrolle im Mittel nach 43 Tagen. Dysplastische Hüftveränderungen traten an der linken Hüfte doppelt so häufig wie an der rechten Hüfte auf. Bezüglich der Typisierung zeigte sich folgende Verteilung: (Typ Ia und Ib 34,1%, Typ IIa 61%, Typ IIc 2,1%, Typ D 2,3% und Typ IIIa 0,5%). Ein Anteil von 4,9% der Hüften wiesen den Hüfttyp IIc oder höher auf. Dies liegt über der für Deutschland angenommen Inzidenz von 2%-4%, entspricht aber der regionalen Inzidenz von ebenfalls 4,9%. Die Untersuchung der Interobserver-Varianzen, der gegenseitigen Kontrollen der Untersucher, wurde an den Erst- und Zweitsonogrammen durchgeführt und ergab eine hohe Korrelation und damit eine hohe Reliabilität. Die Ergebnisse der Kontrollen, die an den Erstsonogrammen durchgeführt wurden, wiesen eine höhere Korrelation auf, als jene, die an den Zweitsonogrammen erfolgten. Die Verlaufskontrollen zeigten eine rasche Befundverbesserung. Es konnte nachgewiesen werden, dass die tägliche Veränderung des α-Winkels unter Behandlung mittels Tübinger Hüftbeugeschiene größer war, als ohne Schienentherapie. Der Gesamtwinkel, die Summe aus α- und β-Winkel, blieb unter Ausreifung des Hüftgelenks konstant. Es kam jedoch zu einer Verlagerung der Grundlinie unter Therapie und konsekutiv zur Änderung der α- und β-Winkel zu Gunsten des α-Winkels. Für die richtige Winkelbestimmung und Typisierung ist die korrekte Einzeichnung der Grundlinie immens wichtig. Fehlerhaftes Positionieren der Grundlinie führt in den meisten Fällen zu einer positiveren Typisierung als es der reale pathologische Befund hergibt. Behandlungsbedürftige Hüftbefunde werden dadurch unter Umständen nicht erkannt. Aufgrund der hier ausgewerteten Befunde zeigt sich, dass ein zweizeitiges generelles Screening erforderlich ist, um alle Hüftgelenksdysplasien einer optimalen Therapie zuzuführen. Der erste Screeningzeitpunkt in der ersten Lebenswoche ermöglicht die frühzeitige typengerechte Therapie und nutzt das volle Wachstumspotential des Neu-geborenen in den ersten Lebenswochen. Dies verkürzt die Behandlungsdauer und reduziert die Anzahl schwerer Hüftdysplasien. Der zweite Zeitpunkt des generellen Screenings sollte zur U3 erfolgen, um initial kontrollbedürftige Hüftbefunde zu erfassen, Verschlechterungen der initial normalen Hüftbefunde zu erkennen und diese einer Behandlung zuzuführen. So würden einerseits Restdysplasien durch verspäteten Therapiebeginn vermindert und andererseits einer Übertherapie entgegengewirkt.
In this thesis, the first on-line mass measurements of the isotopes 52,53K have been performed. These measurements by multi-reflection time-of-flight mass spectrometry with the ISOLTRAP setup at ISOLDE/CERN are linked to previously measured masses of exotic Ca isotopes, which had shown an unexpected large neutron-shell gap at the neutron number N = 32 for the magic proton core Z = 20. The new measurements provide the first exploration of the N = 32 neutron-shell closure below the proton number Z = 20. With a measured empirical two-neutron shell gap of about 3MeV for 51K, the N = 32 gap is smaller as compared to that of 52Ca, which measures about 4MeV, but is still significantly present. This confirms that the nuclear shell effect measured for calcium isotopes is not a phenomenon purely raised by its closed-proton-shell configuration, but is also present in potassium isotopes that possess an open proton shell and an unpaired proton. The second main objective of this thesis was the development of new techniques for efficient mass separation in Penning traps and multi-reflection devices, because the success of nuclear mass measurements with high precision depends crucially on the purity of the ion ensemble. The two main difficulties that have been addressed are, first, when the masses of the ions of interest and the masses of contaminant ions are very similar, and second, when the contaminant ions are predominantly present in the beam from ISOLDE. For the removal of contaminant ions in a high-vacuum Penning trap with high resolving power, a new technique for mass separation has been developed. A simultaneous application of a dipolar radio-frequency field at the magnetron frequency of all ions (mass independent at leading order) and a quadrupolar radio-frequency field at the cyclotron frequency (highly mass dependent) of a chosen ion species provides a new way of ion purification. The result is that the magnetron radius of all ions is increased by the effect of the dipolar excitation, and, at the same time, the quadrupolar excitation leads to a conversion of the radial eigenmotions for the chosen species. The consequence of this simultaneous process is that the wanted ions move back to the trap axes while all other ions are radially ejected from the trap. The advantage of the new method is the simultaneous ejection of all unwanted species in a high vacuum, which otherwise have to be addressed by a dipolar excitation at different frequencies, or by use of complex waveforms if a broadband ejection is required. A comparable (general) broadband ejection as achieved by the new method was previously only achieved in buffer-gas filled Penning traps. Further technical developments were performed with ISOLTRAP’s multi-reflection time-of-flight mass separator. The goal was to improve on situations when dealing with highly contaminated beams from ISOLDE during on-line Penning-trap measurements. In such cases, the number of events obtained in a limited time can be very low for the reason that only a limited number of ions, which predominantly consist of contaminant ions, can be stored and separated in the multi-reflection device at a given time to avoid non-negligible Coulomb interactions between the ions. The situation at ISOLTRAP has been significantly improved by a more efficient use of the separation cycle of the multi-reflection device. The mass-separation cycle is by far shorter (on the order of 10 ms) than a Penning-trap mass measurement (on the order of seconds). Thus, the separation in the multi-reflection device has been decoupled from the Penning-trap mass measurement and is repeated rapidly, while the purified ions are accumulated, stored, and cooled in the preparation Penning trap of ISOLTRAP. The collected ions of interest can then be transferred to the precision-measurement trap. This method increases the possible ratio of the number of contaminant ions to ions of interest by up to two orders of magnitude, i.e. the ratio of the corresponding process durations. Additionally, space-charge problems in multi-reflection devices have been investigated by setting up an off-line apparatus at Greifswald. The dynamical effects of ions in multi-reflection devices under non-negligible Coulomb interactions have been investigated in order to search for possibilities for improvements on such situations. This resulted in a new method of manipulating the ion densities in the device. The ions move in a cloud with large spatial extend for the major part of the trapping time and can later be compressed to small bunches for high-resolution mass separation. Proof-of-principle measurement have been performed with a low number of stored ions, where successful isobar separation has been demonstrated.