Regensburg Center of Health Sciences and Technology - RCHST
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Heavy smoke development represents an important challenge for operating physicians during laparoscopic procedures and can potentially affect the success of an intervention due to reduced visibility and orientation. Reliable and accurate recognition of smoke is therefore a prerequisite for the use of downstream systems such as automated smoke evacuation systems. Current approaches distinguish between non-smoked and smoked frames but often ignore the temporal context inherent in endoscopic video data. In this work, we therefore present a method that utilizes the pixel-wise displacement from randomly sampled images to the preceding frames determined using the optical flow algorithm by providing the transformed magnitude of the displacement as an additional input to the network. Further, we incorporate the temporal context at evaluation time by applying an exponential moving average on the estimated class probabilities of the model output to obtain more stable and robust results over time. We evaluate our method on two convolutional-based and one state-of-the-art transformer architecture and show improvements in the classification results over a baseline approach, regardless of the network used.
Aufgrund der steigenden Lebenserwartung und dem damit einhergehenden demographischen Wandel wird der Bedarf an Rehabilitations-Behandlungen in absehbarer Zukunft stark ansteigen. Ein Beispiel für diesen Trend ist die physiotherapeutische Behandlung nach Erhalt einer Knie-Totalendoprothese (Knie-TEP). So gehen Modellrechnungen basierend auf dem Bevölkerungswachstum und der bisherigen Prävalenz von Knie-TEPs davon aus, dass die Anzahl an durchgeführten Eingriffen in einkommensstarken Ländern wie Deutschland weiter zunehmen wird. Weiterhin stoßen traditionelle Rehabilitationsverfahren, gerade in strukturschwachen Regionen, schon heute an ihre Grenzen. Deutlich zu sehen war das während den Hochphasen der aktuellen Covid-19-Pandemie, als der Kontakt zwischen Therapeut*in und Patient*in flächendeckend eingeschränkt war. Eine erhöhte Nachfrage nach neuartigen Reha-Angeboten ist die logische Konsequenz. Innovative Konzepte sind daher dringend notwendig, um die daraus resultierenden technischen, sozialen und ökonomischen Herausforderungen zu bewältigen.
Für Mutter und Kind konnte das Risiko der Geburt durch die Weiterentwicklung der Medizin drastisch reduziert werden. Doch wie ist es um das Wohl derer bestellt, die die Gebärende unterstützen? Eine Studie der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg hat sich mit den muskuloskelettalen Beschwerden von Geburtshelfer:innen auseinandergesetzt
The special wing geometry of dragonflies consisting of veins and a membrane forming a corrugated profile leads to special aerodynamic characteristics. To capture the governing flow regimes of a dragonfly wing in detail, a realistic wing model has to be investigated. Therefore, this study aimed to analyze the aerodynamic characteristics of a 3D dragonfly wing reconstructed from a high-resolution micro-CT scan. Afterwards, a spatially high discretized mesh was generated using the mesh generator CENTAUR™ 14.5.0.2 (CentaurSoft, Austin, TX, US) to finally conduct Computational Fluid Dynamics (CFD) investigations in Fluent® 2020 R2 (ANSYS, Inc., Canonsburg, PA, US). Due to the small dimensions of the wing membrane, only the vein structure of a Camacinia Gigantea was captured at a micro-CT voxel size of 7 microns. The membrane was adapted and connected to the vein structure using a Boolean union operation. Occurring nconsistencies after combining the veins and the membrane were corrected using an adapted pymesh script [1]. As an initial study, only one quarter of the wing (outer wing section) was investigated to reduce the required computational effort. The resulting hybrid mesh consisting of 10 pseudo-structured prism layers along the wing surface and tetrahedra in the farfield area has 43 mio. nodes. The flow around the wing was considered to be incompressible and laminar using transient calculations. When the flow passes the vein structures, steady vortices occur in the corrugation valleys leading to recirculation zones. Therefore, the dragonfly wing resembles the profile of an airfoil. This leads to comparable lift coefficients of dragonfly wings and airfoil profiles at significantly reduced structural weight. The reconstructed geometry also included naturally occurring triangular prismlike serrated structures at the leading edge of the wing, which have comparable effects to micro vortex generators and might stabilize the recirculation zones. Further work aims to investigate the aerodynamic properties of a complete dragonfly wing during wing flapping.
High Spatial Resolution Tomo-PIV of the Nasopharynx Focussing on the Physiological Breathing Cycle
(2022)
Investigations of complex patient-specific flow in the nasopharynx requires high resolution numerical calculations validated by reliable experiments. When building the validation base and the benchmark
of computational fluid dynamics, an experimental setup of the nasal airways was developed. The applied optical measurement technique of tomo-PIV supplies information on the governing flow field in three dimensions. This paper presents tomo-PIV measurements of the highly complex patient-specific geometry of the human trachea. A computertomographic scan of a person’s head builds the basis of the experimental silicone model of the nasal airways. An optimised approach for precise refractive index matching avoids optical distortions even in highly complex non-free-of-sight 3D geometries. A linear-motor-driven pump generates breathing scenarios, based on measured breathing cycles. Adjusting of the CCD cameras‘ double-frame-rate PIV-Δt enables the detailed analysis of flow structures during different cycle phases. Merging regions of interest enables high spatial resolution acquisition of the flow field.
Surgical smoke has been a little discussed topic in the context of the current pandemic. Surgical smoke is generated during the cauterization of tissue with heat-generating devices and consists of 95% water
vapor and 5% cellular debris in the form of particulate matter. In-vivo investigations are performed during tracheotomies where surgical smoke is produced during tissue electrocautery. Furthermore, in-vitro parametric studies to investigate the particle number and size distribution and the spatial distribution of surgical smoke with laser light sheet technique are conducted. The higher the power of the high-frequency-device the larger the particles in size and the higher the resulting particle counts. The images taken show the densest smoke at 40W with artificial saliva. The resulting characteristic size distribution, which may include viruses and bacterial components, confirms that the risk arising from surgical smoke should be considered. Furthermore, the experiments will provide the database for further numerical investigations.
Menschen mit Aphasie erleben häufig Einbussen in Lebensqualität, Identitäts- und Autonomieerleben sowie in sozialer Teilhabe. Aphasie-Selbsthilfegruppen (ASHG) können soziale Inklusion und Anpassungsprozesse sowie Sinnerleben fördern. Von Betroffenen geleitete psychosozial ausgerichtete Gruppen können in besonderer Weise Selbstwerterleben und Partizipation sowohl der Gruppenleitungen als auch der -mitglieder fördern. Meist werden die ASHG jedoch professionell oder von Angehörigen geleitet und integrieren Betroffene und Angehörige. Das Ziel des Projekts shalk ist, Menschen mit Aphasie durch eine passgenaue Schulung und Begleitung mit Moderationsübungen und biographischen Inhalten zu befähigen, die Leitung von ASHG zu übernehmen. Mit der Ausrichtung auf biographische Inhalte sollen explizit die Auseinandersetzung mit der eigenen veränderten Identität und damit das Selbstwerterleben stimuliert werden. Die Maßnahme wurde in einem Mixed-Methods-Design mit Vor- und Nachtest sowie einer
Follow-up-Untersuchung nach sechs Monaten evaluiert. Erste quantitative Daten für zwei Gruppen zeigen signifikante Verbesserungen der Lebensqualität. Sowohl Schulung als auch Transfer in die ASHG können gelingen. Dabei sind ein flexibles, übungsorientiertes Vorgehen in den Schulungen sowie eine systematische Begleitung essenziell. Einflussfaktoren für das Gelingen wie etwa die Gruppenzusammensetzung gilt es zu untersuchen, um so das passende Vorgehen für individuelle Gruppen und die Anleitung in der sprachtherapeutischen Intervention bestimmen und das Selbsthilfepotential optimal ausschöpfen zu können.
Die Teilhabe des Betroffenen an der Aphasierehabilitation am Beispiel der Aphasie-Therapiechronik
(2011)
In einer internationalen Befragung von Aphasie-Selbsthilfeorganisationen (ASHO) gaben 26 Organisationen Auskunft über deren Größe, Aufbau, Personal, Finanzierung, Leistungsangebote und Kooperationen mit dem professionellen System (Lauer 2010). Es zeigt sich, dass die Anzahl der Mitglieder und die Finanzierungsmöglichkeiten deutlich variieren. Am häufigsten finanzieren sich die ASHO über Spenden, öffentliche Gelder und Mitgliederbeiträge. Die meisten ASHO sehen die Beratung von Betroffenen und Angehörigen sowie die Öffentlichkeitsarbeit zur Erhöhung des Bekanntheitsgrads der Aphasie und ihrer Folgen in der Bevölkerung als ihre Hauptanliegen. In vielen Fällen kooperieren die ASHO mit professionellen Helfern verschiedener Rehabilitationsstadien und halten diese Kooperation für einen wichtigen Bestandteil ihrer Tätigkeit. Der Artikel gibt eine Übersicht zu den Ergebnissen der Befragung und vergleicht diese abschließend mit der Situation der Aphasie-Selbsthilfe in Deutschland.
In einer internationalen Befragung von Aphasie-Selbsthilfeorganisationen (ASHO) gaben 26 Organisationen Auskunft über deren Größe, Aufbau, Personal, Finanzierung, Leistungsangebote und Kooperationen mit dem professionellen System (Lauer 2010). Es zeigt sich, dass die Anzahl der Mitglieder und die Finanzierungsmöglichkeiten deutlich variieren. Am häufigsten finanzieren sich die ASHO über Spenden, öffentliche Gelder und Mitgliederbeiträge. Die meisten ASHO sehen die Beratung von Betroffenen und Angehörigen sowie die Öffentlichkeitsarbeit zur Erhöhung des Bekanntheitsgrads der Aphasie und ihrer Folgen in der Bevölkerung als ihre Hauptanliegen. In vielen Fällen kooperieren die ASHO mit professionellen Helfern verschiedener Rehabilitations-stadien und halten diese Kooperation für einen wichtigen Bestandteil ihrer Tätigkeit. Der Artikel gibt eine Übersicht zu den Ergebnissen der Befragung und vergleicht diese abschließend mit der Situation der Aphasie-Selbsthilfe in Deutschland