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Optimization of Ultrasound Transducer Positioning for Endotracheal Tube Placement Confirmation in Cadaveric Model
Authors: Lonchena Tiffany , So Sokpoleak , Ibinson James , Roolf Peter , Orebaugh Steven L. 
Published: January 2017

ObjectivesSonography has been suggested as a possible means of endotracheal tube (ETT) placement confirmation. However, optimum ultrasound transducer placement has not been established. Using a cadaveric model, ETT placement by the sonographic appearance at the thyroid cartilage, cricoid cartilage, and suprasternal notch in the upper airway was assessed to determine which ultrasound transducer placement offered the most optimal images for ETT confirmation in the airway.MethodsOne provider intubated 5 cadavers, with the ultrasound transducer at each of the 3 levels, for a total of 30 intubations per specimen, while 2 providers assigned a visual score of 1 (subtle), 2 (clear), or 3 (pronounced) to each sonogram of the ETT in the airway.ResultsAt the level of the thyroid cartilage, tracheal intubation was detected at a rate of 40%, with a median visualization scale of 1 (subtle movement). At the level of the cricoid cartilage, the visualization scale improved to a median of 2 (clear movement), with a 70% intubation detection rate. At the level of the suprasternal notch, 100% of the tracheal intubations were visualized on sonography, with a median score of 3 (pronounced movement).ConclusionsIn comparing sonographic detection of ETT placement at 3 levels of the upper airway in a cadaveric model, our results clearly indicate that visualization was superior at the level of the suprasternal notch, with 100% of intubations detected with the best visualization scores.
A Biosurfactant‐Inspired Heptapeptide with Improved Specificity to Kill MRSA
Authors: Liu Yuan , Ding Shuangyang , Dietrich Richard , Märtlbauer Erwin , Zhu Kui 
Published: January 2017

AbstractThe emergence and rapid spread of methicillin‐resistant Staphylococcus aureus (MRSA) poses a serious threat to public health. New antibiotics and strategies are urgently needed to combat S. aureus associated infections. Bacaucin, a novel cyclic lipopeptide from Bacillus subtilis CAU21, is reported. Bacaucin shows broad antibacterial activity against Gram‐positive bacteria, but is also hemolytic and cytotoxic. However, bacaucin‐1, a bacaucin‐inspired ring‐opened heptapeptide, shows specific antibacterial activity against MRSA by a membrane‐disruptive mechanism without detectable toxicity to mammalian cells or induction of bacterial resistance. Bacaucin‐1 was efficient in preventing infections in both in vitro and in vivo models and is a valuable prototype antibiotic with high potential against S. aureus infections.
Identification and characterization of microRNAs expressed in antennae of Holotrichia parallela Motschulsky and their possible roles in olfactory regulation
Authors: Wang Shang , Yi Jian‐Kun , Yang Shuang , Liu Yan , Zhang Ju‐Hong , Xi Jing‐Hui 
Published: January 2017

AbstractMicroRNAs (miRNAs) are small noncoding RNAs that play posttranscriptional, regulatory roles in various biological processes. However, there has been limited investigation into the potential function of miRNAs in olfaction. The coleopteran Holotrichia parallela is an economically important pest, and miRNAs have been identified in only one coleopteran (Tribolium castaneum). Therefore, this study was conducted to identify miRNAs expressed in the antennae of H. parallela and obtain insights into their possible roles in olfaction. By combining deep sequencing and miRDeep2 software, a total of 99 miRNAs, including 76 conserved miRNAs and 23 novel miRNAs, were identified from H. parallela antennae. The 76 conserved miRNAs belong to 63 families and the other 23 may be species specific or tissue specific. The identified miRNAs have many conserved features of miRNAs. Evaluation of the conservation of the identified miRNA families across different species revealed that most of the families are insect specific. The prediction and annotation of targets suggested that 13 of the identified miRNAs participate in olfactory regulation. Gender differences in antennal expression of nine of the olfactory‐related miRNAs were confirmed by quantitative real‐time PCR.
Entwicklung der Materialeigenschaften im jungen Massenbeton
Authors: Strieder Emanuel , Hilber Raimund , Murr Roland , Bergmeister Konrad 
Published: January 2017

AbstractBei Massenbetonbauteilen ist die Berechnung der Rissbildung und Rissbreiten umstritten. Auch die Ermittlung der Mindest bewehrung für Stahlbetonbauteile aus Massenbeton wird immer wieder kontrovers diskutiert. Sowohl die baupraktische Erfahrung als auch aktuelle Forschungsergebnisse zeigen, dass die normgemäße Ermittlung der Mindestbewehrung nach EC2 bei Massenbeton nicht zielführend ist.Die Gefahr der Frührissbildung kann mithilfe nichtlinearer FE‐Berechnungen unter Berücksichtigung der zeitlichen Entwicklung der relevanten Materialparameter abgeschätzt werden. Versuchsergebnisse mit geeigneten Betonrezepturen sind eine solide Basis für FE‐Berechnungen zur Rissminimierung. Der vorliegende Artikel zeigt Versuchsergebnisse der zeitlichen Entwicklung von mechanischen Eigenschaften und der Hydratationswärmefreisetzung unterschiedlicher Bindemittel im Beton. Materialentwicklungsfunktionen werden anhand der Prüfergebnisse angepasst. Diese dienen als Grundlage für die Ermittlung der während der Hydratation im Beton auftretenden Spannungen und der daraus folgenden erforderlichen Mindestbewehrung. Dadurch soll ein Beitrag zur Reduktion der Mindestbewehrung geleistet werden.
Ein additives Dehnungsmodell für ermüdungsbeanspruchten Beton
Authors: von der Haar Christoph , Marx Steffen 
Published: January 2017

AbstractIn diesem Beitrag wird das Dehnungsverhalten von ermüdungsbeanspruchtem Beton auf Grundlage eines additiven Dehnungsmodells betrachtet. In dem Modell setzen sich die Dehnungen des Betons aus elastischen, viskosen, thermischen und schädigungsinduzierten Dehnungen zusammen. Die einzelnen Dehnungsanteile entwickeln sich individuell in Abhängigkeit von der Zahl der Lastwechsel, der Versuchsdauer und den zyklischen Beanspruchungsparametern. Kernstück des Beitrags ist die Bestimmung eines kriechaffinen Beanspruchungsniveaus, um den viskosen Verformungsanteil in Abhängigkeit von der Ermüdungsbeanspruchung abzuschätzen.Die gemessenen Dehnungen ermüdungsbeanspruchter Betonproben werden entsprechend der additiven Modellvorstellung zerlegt und analysiert. Durch dieses Vorgehen bieten sich neue Erkenntnisse zum Dehnungs‐ und Materialverhalten von Beton bei Ermüdungsbeanspruchung.
Schwind‐ und Kriechverhalten von Beton auf Basis eines alkalisch‐aktivierten Hüttensands
Authors: Ma Jianxin , Dehn Frank 
Published: January 2017

AbstractIn diesem Beitrag werden die Erkenntnisse einer experimentellen Studie zum Schwind‐ und Kriechverhalten von Beton auf Basis eines alkalisch‐aktivierten Hüttensands (AAS‐Beton) zusammengefasst und mit den für Portlandzement‐Beton bekannten Schwind‐ bzw. Kriechmodellen verglichen. Für den untersuchten AAS‐Beton wurde eine repräsentative Zusammen setzung ausgewählt, die bzgl. des Hüttensandeinflusses einen großen Anwendungsbereich abdeckt und somit grundsätz liche Aussagen und eine Übertragbarkeit bzgl. des Langzeitverformungsverhaltens auch für andere AAS‐Betone zulässt.
Risse in Fundamenten von Onshore‐Windenergieanlagen
Authors: Akkermann Jan , Weiler Simon 
Published: January 2017

AbstractBei der Herstellung von Fundament‐Kreisplatten aus Stahl beton für Onshore‐Windenergieanlagen wird immer wieder eine radiale Rissbildung in der Erhärtungsphase des Betons beobachtet. Ausgehend von einem kontinuumsmechanischen Hydratationsmodell werden mittels numerischer Simulation die Vorgänge bei der Erhärtung untersucht und mit in situ festgestellten Schädigungen verglichen. Hierbei werden die wesentlichen betontechnologischen, thermischen und mechanischen Parameter identifiziert. Es werden Empfehlungen für die Ausführung in der Praxis unterbreitet.
Einflussgrößen auf die Wirksamkeit einer Wärmebehandlung von Ultrahochfestem Beton (UHFB)
Authors: Selleng Christian , Meng Birgit , Gröger Katja , Fontana Patrick 
Published: January 2017

AbstractMittels Wärmebehandlung lassen sich die hervorragenden Eigenschaften von UHFB nochmals verbessern. Die für eine optimale Umsetzung relevanten Randbedingungen werden aktuell in der Fachwelt diskutiert. In dieser Veröffentlichung werden die Ergebnisse eines Forschungsprojekts vorgestellt, das die Wirkung verschiedener Einflussgrößen bei der Wärmebehandlung auf die Eigenschaften von UHFB zum Thema hatte. Dabei wurden die Art des Schutzes gegen das Austrocknen, die Vorlagerungszeit und die Haltezeit variiert. Um die zugrunde liegenden Prozesse zu verstehen, wurde der Phasenbestand mittels Röntgendiffraktometrie untersucht.Die höchsten Druckfestigkeiten des UHFB ließen sich bei einer Wärmebehandlung mit Wasserlagerung erzielen, da hierbei eine weitere Hydratation begünstigt wird. Vergleichsweise niedriger waren die Steigerungen bei einer Behandlung mit Schutz vor Austrocknung, während eine ungeschützte Behandlung zu deutlich geringeren Festigkeiten führte. Die Vorlagerungszeit beträgt im Idealfall einige Tage, um die Ausbildung eines offenbar günstigen Ausgangsgefüges sicherzustellen. Die Haltezeit sollte möglichst ausgedehnt sein, weil die Hydratation entsprechend lange gefördert wird.Im oberflächennahen Bereich war unter bestimmten Bedingungen eine Zonierung zu beobachten, deren Ursachen und Folgen, insbesondere in Bezug auf die Dauerhaftigkeit, weitere Forschung erfordern.
Up‐regulation of miR‐497 confers resistance to temozolomide in human glioma cells by targeting mTOR/Bcl‐2
Authors: Zhu Danhua , Tu Ming , Zeng Bo , Cai Lin , Zheng Weiming , Su Zhipeng , Yu Zhengquan 
Published: January 2017

AbstractThe occurrence of an inherent or acquired resistance to temozolomide (TMZ) is a major burden for patients suffering from glioma. Recently, studies have demonstrated that microRNAs play an important role in the regulation of tumor properties in cancers. However, whether miR‐497 contributes to glioma resistance to chemotherapy is not fully understood. In this study, we showed that the expression of miR‐497 was markedly up‐regulated in TMZ‐resistant glioma cells; high miR‐497 expression level was associated with TMZ‐resistant phenotype of glioma cells. The down‐regulation of miR‐497 in glioma cells enhanced the apoptosis‐induction and growth inhibition effects of TMZ both in vitro and in vivo, whereas promotion of miR‐497 increased the chemosensitization of glioma cells to TMZ. The increased level of miR‐497 in TMZ‐resistant glioma cells was concurrent with the up‐regulation of insulin‐like growth factor 1 receptor (IGF1R)/insulin receptor substrate 1 (IRS1) pathway‐related proteins, that is, IGF1R, IRS1, mammalian target of rapamycin (mTOR), and Bcl‐2. In addition, the knockdown of mTOR and Bcl‐2 reduced the tolerance of glioma cells to TMZ. Our results demonstrated that overexpression of miR‐497 is significantly correlated with TMZ resistance in glioma cells by regulating the IGF1R/IRS1 pathway. Therefore, miR‐497 may be used as a new target for treatment of chemotherapy‐resistant glioma.
Ungulate predation and ecological roles of wolves and coyotes in easternNorthAmerica
Authors: Benson John F. , Loveless Karen M. , Rutledge Linda Y. , Patterson Brent R. 
Published: January 2017

AbstractUnderstanding the ecological roles of species that influence ecosystem processes is a central goal of ecology and conservation biology. Eastern coyotes (Canis latrans) have ascended to the role of apex predator across much of eastern North America since the extirpation of wolves (Canisspp.) and there has been considerable confusion regarding their ability to prey on ungulates and their ecological niche relative to wolves. Eastern wolves (C. lycaon) are thought to have been the historical top predator in eastern deciduous forests and have previously been characterized as deer specialists that are inefficient predators of moose because of their smaller size relative to gray wolves (C. lupus). We investigated intrinsic and extrinsic influences on per capita kill rates of white‐tailed deer (Odocoileus virginianus) and moose (Alces alces) during winter by sympatric packs of eastern coyotes, eastern wolves, and admixed canids in Ontario, Canada to clarify the predatory ability and ecological roles of the different canid top predators of eastern North America. Eastern coyote ancestry within packs negatively influenced per capita total ungulate (deer and moose combined) and moose kill rates. Furthermore, canids in packs dominated by eastern coyote ancestry consumed significantly less ungulate biomass and more anthropogenic food than packs dominated by wolf ancestry. Similar to gray wolves in previous studies, eastern wolves preyed on deer where they were available. However, in areas were deer were scarce, eastern wolves killed moose at rates similar to those previously documented for gray wolves at comparable moose densities across North America. Eastern coyotes are effective deer predators, but their dietary flexibility and low kill rates on moose suggest they have not replaced the ecological role of wolves in eastern North America.
Population impacts in white sucker (Catostomus commersonii) exposed to oil sands–derived contaminants in the Athabasca River
Authors: Arens Collin J. , Arens Jennifer C. , Hogan Natacha S. , Kavanagh Richard J. , Berrue Fabrice , Van Der Kraak Glen J. , van den Heuvel Michael R. 
Published: January 2017

Abstract

Biological and chemical endpoints were measured in white sucker collected downstream of Athabasca oil sands developments (AB, Canada) and compared with those at Calling Lake (AB, Canada), a reference location upstream of the Athabasca oil sands deposit. Naphthenic acid concentrations were also measured at 14 sites in the Athabasca River watershed. Concentrations of naphthenic acids were elevated in tributaries adjacent to oil sands mining developments. Tributary naphthenic acid profiles were more similar to aged oil sands process water than samples from the Athabasca River, suggesting an influence of tailings in the tributaries. White sucker showed higher energy storage in the Athabasca River as indicated by significantly higher condition and liver size. White sucker were not investing that energy into reproductive effort as measured by gonad size and fecundity, which were significantly reduced relative to the reference location. White sucker showed increased exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons as indicated by hepatic cytochrome P4501A (CYP1A) activity and fluorescent bile metabolites, as well as higher concentrations of naphthenic acids in bile. Cadmium, copper, nickel, and selenium were also elevated in white sucker liver tissue compared with the reference location. Based on the exposure profile and response pattern observed, effects on energy storage and utilization in white sucker from the Athabasca River most likely resulted from exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons derived from petrogenic and pyrolytic sources. Environ Toxicol Chem 2017;36:2058–2067. © 2017 SETAC
Painless Neonatal Circumcision
Authors: Poma Pedro A. 
Published: January 2017

ABSTRACTIn this country, neonatal circumcisions are usually performed without any consideration of the pain the newborn endures. A simple easy‐to‐learn technique of superficial dorsal penile nerve‐block procedure was employed on 109 infants. This technique does not increase circumcision morbidity and ought to be employed before neonatal circumcision, so that they may benefit from the practice of modern anesthesia.
Cover Image, Volume 92, Issue 2
Authors: Peng Cong , Chai Li‐Yuan , Tang Chong‐Jian , Min Xiao‐Bo , Ali Mohammad , Song Yu‐Xia , Qi Wei‐Ming 
Published: January 2017

The cover image, by Chong‐Jian Tang et al., is based on the Research Article Feasibility and enhancement of copper and ammonia removal from wastewater using struvite formation: a comparative research, DOI: 10.1002/jctb.5009.
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Cover Image, Volume 97, Issue 3
Authors: Millan Borja , Aquino Arturo , Diago Maria P , Tardaguila Javier 
Published: January 2017

The cover image, by Borja Millán et al., is based on the Research Paper Image analysis‐based modelling for flower number estimation in grapevine, DOI: 10.1002/jsfa.7797.
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3D volume reconstruction from serial breast specimen radiographs for mapping between histology and 3D whole specimen imaging
Authors: Mertzanidou Thomy , Hipwell John H. , Reis Sara , Hawkes David J. , Ehteshami Bejnordi Babak , Dalmis Mehmet , Vreemann Suzan , Platel Bram , van der Laak Jeroen , Karssemeijer Nico , Hermsen Meyke , Bult Peter , Mann Ritse 
Published: January 2017

PurposeIn breast imaging, radiological in vivo images, such as x‐ray mammography and magnetic resonance imaging (MRI), are used for tumor detection, diagnosis, and size determination. After excision, the specimen is typically sliced into slabs and a small subset is sampled. Histopathological imaging of the stained samples is used as the gold standard for characterization of the tumor microenvironment. A 3D volume reconstruction of the whole specimen from the 2D slabs could facilitate bridging the gap between histology and in vivo radiological imaging. This task is challenging, however, due to the large deformation that the breast tissue undergoes after surgery and the significant undersampling of the specimen obtained in histology. In this work, we present a method to reconstruct a coherent 3D volume from 2D digital radiographs of the specimen slabs.MethodsTo reconstruct a 3D breast specimen volume, we propose the use of multiple target neighboring slices, when deforming each 2D slab radiograph in the volume, rather than performing pairwise registrations. The algorithm combines neighborhood slice information with free‐form deformations, which enables a flexible, nonlinear deformation to be computed subject to the constraint that a coherent 3D volume is obtained. The neighborhood information provides adequate constraints, without the need for any additional regularization terms.ResultsThe volume reconstruction algorithm is validated on clinical mastectomy samples using a quantitative assessment of the volume reconstruction smoothness and a comparison with a whole specimen 3D image acquired for validation before slicing. Additionally, a target registration error of 5 mm (comparable to the specimen slab thickness of 4 mm) was obtained for five cases. The error was computed using manual annotations from four observers as gold standard, with interobserver variability of 3.4 mm. Finally, we illustrate how the reconstructed volumes can be used to map histology images to a 3D specimen image of the whole sample (either MRI or CT).ConclusionsQualitative and quantitative assessment has illustrated the benefit of using our proposed methodology to reconstruct a coherent specimen volume from serial slab radiographs. To our knowledge, this is the first method that has been applied to clinical breast cases, with the goal of reconstructing a whole specimen sample. The algorithm can be used as part of the pipeline of mapping histology images to ex vivo and ultimately in vivo radiological images of the breast.
Heiße Physik im Yellowstone‐Park
Authors: Vollmer Michael , Shaw Joseph A. , Nugent Paul W. 
Published: January 2017

AbstractDie heißen Quellen im Yellowstone‐Nationalpark begeistern mit ihren schimmernden Farben. Dieser Effekt lässt sich erklären als Zusammenspiel aus einfallendem Licht, der Lichtstreuung und ‐absorption im heißen Wasser sowie der Reflexion an thermophilen Bakterien‐ und Algenmatten auf den Felswänden der Quellen. Physikalische Simulationen auf dieser Basis ergeben Bilder, die der Realität sehr nahe kommen. Geläufig ist der Effekt von der Atmosphäre: Ferne Berge erscheinen blau, auch wenn sie mit grüner Vegetation bewachsen sind.
Schwarze Löcher in Galaxienzentren
Authors: Britzen Silke , Müller Andreas 
Published: January 2017

AbstractSchwarze Löcher gehören zu den faszinierendsten und ohnehin attraktivsten astrophysikalischen Phänomenen. In den Zentren von Galaxien sind sie verantwortlich für die Emission von Strahlung und für Jets. Nach der Entdeckung von Gravitationswellen von zwei verschmelzenden Schwarzen Löchern steht als nächstes großes Ziel die direkte Beobachtung des Schattens des Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße.
Balancierende Spitzenkräfte
Authors: Mathelitsch Leopold , Thaller Sigrid 
Published: January 2017

AbstractUnter allen Tanzformen stellt das Ballett die höchsten Ansprüche an Athletik und Ästhetik. Die Balancetechnik nutzt die Physik ähnlich wie die Sportart des Schwebebalkens. Beim Grande Jeté, dem großen Sprung, erzeugen physikalische Tricks die Illusion des Schwebens. Für eine weitere Illusion des Schwebens sorgt der Spitzentanz. Die sehr kleine Standfläche sorgt für relativ hohe Drücke, was spezielle Pointe‐Schuhe erfordert. Eine lange Ausbildung von Kindheit an verbessert die Sprungtechnik und senkt das Risiko für Knieverletzungen im Vergleich zu anderen Sportarten.
Und es werde Feuer – Teil 1: Streichhölzer
Authors: Vollmer Michael , Möllmann Klaus‐Peter 
Published: January 2017

AbstractEs ist wissenschaftlich umstritten, wann der Mensch lernte, Feuer selbst zu entzünden. Spätestens vor 32000 Jahren war er wohl dazu in der Lage. Was früher mühsam war, ist heute selbstverständlich. Hochgeschwindigkeits‐Aufnahmen offenbaren die Vorgänge während der Initialzündung sowie den Brand eines Streichholzkopfes. In der nächsten Folge untersuchen wir Feuerzeuge.
Vom Dirac‐String zum Spineis
Authors: Klemke Bastian , Moessner Roderich 
Published: January 2017

AbstractElektrizität und Magnetismus erscheinen grundlegend asymmetrisch: Elementare elektrische Ladungen, die Elektronen, sind allgegenwärtig, aber noch nie ist deren magnetisches Gegenstück, der magnetische Monopol, beobachtet worden. Dabei postulierte Paul Dirac deren Existenz bereits 1931. Es gibt allerdings nicht nur Elementarteilchen, sondern auch Quasiteilchen in Festkörpern, die sich analog zu Elementarteilchen verhalten können. Dieser Artikel beschreibt, wie Dysprosiumtitanat als Festkörpersystem magnetische Monopole als Quasiteilchen hervorbringt, und wie diese experimentell nachgewiesen wurden. Er erklärt zudem, warum dieses System als Spineis bezeichnet wird und wie man es mit seinen magnetischen Monopolen analog zu Elektrolyten analysieren kann.
Schlüssel zur diagnostischen Präzision
Authors: Rossner Wolfgang , Metzger Wilhelm 
Published: January 2017

AbstractTomographische Schnittbildverfahren gehören zum klinischen Alltag. Röntgen‐Computertomographie und Positronen‐Emissions‐Tomographie liefern detailgenaue Echtzeitdarstellungen der anatomischen Strukturen und des Stoffwechselverhaltens des menschlichen Körpers. Ein Schlüssel hierzu ist der Einsatz spezieller Festkörper‐Szintillatoren in den jeweiligen Detektorsystemen dieser Bildgebungsverfahren. In der Röntgen‐Computertomographie haben neuartige polykristalline Keramikszintillatoren die früheren Einkristallszintillatoren abgelöst. Aus prozesstechnischer und chemischer Sicht bieten sie mehr Freiheitsgrade und sind damit gezielter an Systemanforderungen anpassbar. Sie helfen, bildgebende Verfahren von einer rein anatomischen Strukturdarstellung zu einem Instrument der personalisierten Präzisionsmedizin weiter zu entwickeln.
Noise Immission Analyzer – Eine App misst den Schalldruckpegel
Authors: Hirth Michael , Kuhn Jochen , Wilhelm Thomas 
Published: January 2017

AbstractFür kaum eine andere Messgröße stehen mehr Smartphone‐Applikationen zur Auswahl als für den Schalldruckpegel. Die angebotenen Apps erfüllen aber in der überwältigenden Mehrheit die in internationalen Normen festgelegten Qualitätsmerkmale (zum Beispiel für Europa [1]) nicht [2]. Aus einer Reihe empfehlenswerter Anwendungen [2, 3] stellen wir die iOS‐App Noise Immission Analyzer vor.