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Schlussfolgerungen und Ausblick
Authors: Kuhnimhof Tobias , Porschen Marcel 
Published: September 2023

ZusammenfassungDer Aufbau von Infrastruktur für die Elektromobilität findet in einem Mobilitätssystem mit bestehenden Strukturen statt. Da nicht zu erwarten ist, dass die Menschen ihre Mobilitätsmuster den Rahmenbedingungen der Elektromobilität anpassen, muss sich umgekehrt das System Elektromobilität an den bestehenden Bedürfnissen der Menschen orientieren. Implikationen für die Infrastruktur für Elektromobilität ergeben sich damit vorrangig aus der Ladenotwendigkeit der Fahrzeuge und damit aus der notwendigen Ladeinfrastruktur. Das gilt sowohl für die Verkehrsinfrastruktur, etwa in Form von Ladepunkten im öffentlichen Straßenraum, als auch für die Stromnetz- und Kommunikationsinfrastruktur.
Zusammenfassung
Authors: Kasperk Garnet , Fluchs Sarah , Hausmann Julius 
Published: September 2023

ZusammenfassungDer Anteil elektrisch betriebener Fahrzeuge an der Gesamtflotte wächst getrieben durch ökologische Regulierungen, politische Anreizstrukturen und zunehmende Käuferakzeptanz rasant. Etablierte und neue Fahrzeugproduzenten passen ihre Strategien dynamisch an und bringen in diesem Jahrzehnt eine Vielzahl neuer Modelle auf den Markt.
Die ökologischen Aspekte des Elektromobils während des gesamten Lebenszyklus
Authors: Backes Jana Gerta , Mankaa Rose Nangah , Traverso Marzia 
Published: September 2023

ZusammenfassungZahlreiche Länder haben sich zum Ziel gesetzt, den Anteil von Elektrofahrzeugen zu erhöhen – auch dadurch bedingt, dass eine Verringerung des Verbrauchs fossiler Ressourcen und der Umweltauswirkungen vorhergesagt wird, wenn der Wechsel von Verbrennungsmotoren zu alternativen Antriebstechnologien einschließlich Elektrofahrzeugen (Electric Vehicle – EV) gelingt. Übergeordnet hat auch die Europäische Union das Ziel ausgerufen, den Anteil der Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren bis zum Jahr 2030 zu halbieren und bis 2050 gänzlich zu vermeiden. Der Absatz von Elektrofahrzeugen nimmt folglich zu, wobei China und Norwegen die Haupttreiber sind und fortwährend ein enormer Anstieg der Verkäufe prognostiziert wird. Mit steigenden Absatzzahlen bei wachsendem Interesse sowie zunehmender Relevanz von Nachhaltigkeitsthemen und -zielen steigt auch die Zahl von Ökobilanzen zu Elektrofahrzeugen, und die Frage zur Nachhaltigkeitsleistung von EV im Vergleich zu konventionellen Verbrennern wird immer wieder diskutiert.
Potenziale von Second-Use-Anwendungen für Lithium-Ionen-Batterien
Authors: Heimes Heiner Hans , Kampker Achim , Offermanns Christian , Lackner Nikolaus , Klohs Domenic , Junker Mark , Kreisköther Kim 
Published: September 2023

ZusammenfassungMit der zunehmenden Marktdurchdringung von Lithium-Ionen-Batterien für verschiedene Anwendungsfelder wächst die Anforderung, den Energie- und Materialeinsatz für diese Schlüsselkomponenten der Elektromobilität so weit wie möglich zu reduzieren. In der Automobilindustrie stellen hohe Kosten für den Energiespeicher heute noch ein wesentliches Hindernis in der weiteren Marktdurchdringung von Elektrofahrzeugen dar, das es zu überwinden gilt. Als Kernkomponente des E-Mobils stellt die Lithium-Ionen-Batterie (kurz: LIB oder Batterie) nicht nur das im Vergleich zu Verbrennungsmotorautos teuerste Einzelbestandteil dar, sie bestimmt außerdem wesentlich die Reichweite sowie die abrufbare Leistung respektive das Ladeverhalten. Nach einer material- und anwendungsabhängigen Zeit beziehungsweise Zyklenzahl erreichen die im Elektrofahrzeug verbauten Batteriezellen einen Zustand, in dem sie den hohen Anforderungen im Auto nicht mehr gerecht werden. Für das Ende der First-Life-Anwendung werden üblicherweise 80 % der Ausgangskapazität der Batterien angenommen. Wie Abb. 39.1 verdeutlicht, wird bei aktuellen LIB mit bis zu 4000 Zyklen (abhängig von der Zellchemie) gerechnet, bevor diese Grenze erreicht wird.
Recycling von Lithium-Ionen-Batterien
Authors: Heimes Heiner Hans , Kampker Achim , Offermanns Christian , Vienenkötter Janis , Maltoni Francesco , Cattani Natalia Soldan , Christen Nils , Kreisköther Kim 
Published: September 2023

ZusammenfassungDie Nutzungsdauer von Batterien wird durch Konzepte zu „Second Life“, Repair, Refurbishment und Remanufacturing verlängert. Diese Ansätze befähigen dazu, die maximale Alterung aus den elektrochemischen Energiespeichern herauszuholen, bevor sie zyklisch oder kalendarisch ihr Lebensende erreichen. Zur Schließung des Batteriekreislaufs folgt die Zuführung der Akkus zum Recycling-Prozess. Die politische Forcierung des Batterie-Recyclings wird im nachstehenden Abschn. 43.1 erörtert. Es folgt ein Überblick zu den unterschiedlichen Batterie-Recycling-Verfahren, bevor der aktuelle Stand der Technik im Detail vorgestellt wird.
Batteriesysteme und deren Steuerung
Authors: Sauer Dirk Uwe , Ringbeck Florian 
Published: September 2023

ZusammenfassungLithium-Ionen-Batterien sind der Schlüssel für eine weitreichende Hybridisierung und Elektrifizierung von Antrieben in sehr unterschiedlichen Anwendungsbereichen. Um das von der Bundesregierung gesetzte Ziel der Reduktion der CO2-Emissionen im Mobilitätsbereichs bis 2030 um mehr als 40 % gegenüber 2020 zu erreichen, rechnet die „Nationale Plattform Mobilität“ für Deutschland mit einem Anteil von 80 % elektrisch angetriebener Fahrzeuge am Neuwagenmarkt im Jahr 2030. Ein kleinerer Teil der Neuwagen wird dann Plug-in-Hybride und der Großteil batterieelektrische Fahrzeuge sein. Nach aktuellem Kenntnisstand werden Brennstoffzellenfahrzeuge bis 2030 keinen signifikanten Anteil erreichen. Während bis 2030 voraussichtlich der Großteil der Batterien der Lithium-Ionen-Technologie zuzuordnen sind, so gibt es innerhalb der Technologie inzwischen doch ein hohes Maß an Ausdifferenzierung von Eigenschaften, so dass für jede Anwendung eine darauf zugeschnittene Zelltechnologie bereitsteht. In diesem Kapitel wird die Lithium-Ionen-Batterietechnologie mit ihren unterschiedlichen Ausprägungen und deren Leistungseigenschaften vorgestellt und ein Ausblick auf Weiterentwicklungen gegeben, die in den kommenden Jahren eine Rolle spielen könnten. Für verschiedene Anwendungsbereiche werden Belastungsprofile samt Lebensdaueranforderungen diskutiert und darauf aufbauend Fragestellungen des Batteriesystemdesigns inklusive der Batteriemanagementsysteme betrachtet.
Brennstoffzellensysteme
Authors: Heimes Heiner Hans , Kampker Achim , Kehrer Mario , Schön Christoph , Hagedorn Sebastian , Biegler Sebastian , Reims Philipp 
Published: September 2023

ZusammenfassungBereits im Jahr 1839 wurde das Prinzip der Brennstoffzelle durch Christian Friedrich Schönbein und Sir William Grove entdeckt. Obwohl diese Form der elektrochemischen Energiewandlung demnach schon länger bekannt ist als beispielsweise der heutige Verbrennungsmotor, konnte die Brennstoffzelle über viele Jahrzehnte hinweg keine wirtschaftliche Relevanz erzielen. Kommerziell kam die Brennstoffzelle erstmals in den 1960er-Jahren im Raumfahrtprogramm der NASA zum Einsatz. In den folgenden Jahrzehnten wurden verschiedene Typen für zahlreiche Anwendungen entwickelt. Diese Typen mit einem Fokus auf mobile Anwendungen werden in Abschn. 8.1 beschrieben. Heute ist die PEM-Brennstoffzelle der für mobile Anwendungen relevanteste Typ, so dass dessen Funktionsprinzip in Abschn. 8.2 erläutert wird. Der Aufbau von vollständigen Brennstoffzellensystemen wird abschließend in Abschn. 8.3 beleuchtet.
Quantum exponentials for the modular double and applications in gravity models
Authors: Mertens Thomas G. 
Published: September 2023

Abstract
In this note, we propose a decomposition of the quantum matrix group $$ {\textrm{SL}}_q^{+} $$

SL
q
+

(2, ℝ) as (deformed) exponentiation of the quantum algebra generators of Faddeev’s modular double of Uq($$ \mathfrak{sl} $$
sl
(2, ℝ)). The formula is checked by relating hyperbolic representation matrices with the Whittaker function. We interpret (or derive) it in terms of Hopf duality, and use it to explicitly construct the regular representation of the modular double, leading to the Casimir and its modular dual as the analogue of the Laplacian on the quantum group manifold. This description is important for both 2d Liouville gravity, and 3d pure gravity, since both are governed by this algebraic structure. This result builds towards a q-BF formulation of the amplitudes of both of these gravitational models.
Resilienz gegen IT-Angriffe an Kliniken
Authors: Pfenninger E. G. , Schmidt S. A. , Rohland C. , Peters S. , McNutt D. , Kaisers U. X. , Königsdorfer M. 
Published: September 2023

Zusammenfassung
Hintergrund
Gesundheitssysteme, und somit auch Krankenhäuser, gehören per definitionem zur Kritischen Infrastruktur eines Landes. Vermehrt sind in den vergangenen Jahren Kliniken Ziel von Hackerangriffen mit der Folge einer wochen- bis sogar monatelangen Beeinträchtigung ihrer Handlungsfähigkeit geworden. Gemäß der „Nationalen Strategie zum Schutz Kritischer Infrastrukturen (KRITIS-Strategie)“ sind Kliniken gesetzlich verpflichtet, dagegen Vorsorge zu treffen.

Fragestellung
Die vorgelegte Studie beschreibt die Planung, Durchführung und Ergebnisse einer Stabsrahmenübung an einem Großklinikum, die den Zeitraum der ersten 3 Tage bei einem hackerbedingten kompletten IT-Ausfall simulierte.

Material und Methoden
In einer 8‑monatigen Evaluationsphase wurden alle IT-abhängigen Prozesse im Klinikum untersucht sowie, wenn notwendig, papierbasierte Rückfalllösungen generiert und bereichsspezifische Notfallpläne fixiert. So genannte Dienstleister, wie Apotheke, Klinische Chemie, Radiologie und Rechenzentrum, beübten einen 72-stündigen IT-Ausfall; die Klinikeinsatzleitung (KEL) steuerte im selben Zeitraum in einer Stabsübung den Ablauf. Die Teilnehmer bewerteten die Übung nach ihrem Abschluss mithilfe eines Fragebogens. Daraus sowie anhand der Vor- und Nachbereitung wurden eine Resilienzmatrix entwickelt sowie ein kurz-, mittel- und langfristiger Handlungsbedarf definiert.

Ergebnisse
Die Teilnehmer bewerteten die Übung mit 85 % als sinnvoll, hatten in 97 % der Fälle zur Durchführung eine ausreichende Unterstützung und in 75 % der Fälle genügend Informationen erhalten. Dagegen fühlten sie sich persönlich und die Klinik insgesamt nur in 34 % der Fälle genügend auf einen IT-Komplettausfall vorbereitet. Die IT-ausfallsbezogenen bereichsspezifischen Notfallpläne waren vor der Übung am Klinikum in 1,7 % der Einheiten vorhanden, zur und nach der Übung in 86,7 %. Die höchste Resilienz gegenüber einem IT-Komplettausfall zeigten Einheiten, die noch auf Papierbasis arbeiteten, die geringste naturgemäß das Rechenzentrum mit komplettem Stillstand.

Schlussfolgerung
Die Evaluationsphase mit der Generierung von entsprechenden Rückfallebenen ist die wichtigste Komponente in der Stärkung der Resilienz gegenüber einem Hackerangriff auf die Klinik-IT. Diese sogfältige Vorbereitung vermag die fatalen Auswirkungen auf Patienten, Personal und die gesamte Klinik zu minimieren.
Neugeborenenscreening auf schwere kombinierte Immundefekte (SCID) in Deutschland
Authors: Ghosh Sujal , Albert Michael H. , Hauck Fabian , Hönig Manfred , Schütz Catharina , Schulz Ansgar , Speckmann Carsten 
Published: September 2023

ZusammenfassungPatienten mit einem schweren kombinierten Immundefekt (SCID) erkranken aufgrund einer fehlenden bzw. gestörten T‑Zell-Immunität meist innerhalb der ersten Lebensmonate an schweren, oft letal verlaufenden Infektionen oder Zeichen der Immunfehlregulation. Nur durch die Korrektur des Immunsystems – in der Regel durch eine hämatopoetische Stammzelltransplantation (HSZT) – ist eine Heilung möglich. Pilotstudien und nationale Programme in den USA und Europa konnten zeigen, dass betroffene Kinder bereits im asymptomatischen Stadium durch das Neugeborenenscreening erkannt werden können. Dies ermöglicht es, Patienten mit SCID noch vor Auftreten schwerer Komplikationen zu behandeln, was den Erfolg der Therapiemaßnahmen wie HSZT erheblich verbessert.Einem Bewertungsverfahren im Gemeinsamen Bundesausschuss (G-BA) folgend wurde 2019 auch in Deutschland ein Neugeborenenscreening auf SCID eingeführt. Die ersten Ergebnisse des Screenings (Trockenblutkarten von ca. 2 Mio. Neugeborenen im Zeitraum August 2019 bis Februar 2022) wurden vor Kurzem veröffentlicht. Neben klassischen SCID-Erkrankungen (Inzidenz 1:54.000) wurden, wie erwartet, auch Patienten mit einer syndromalen Grunderkrankung und T‑Zell-Lymphopenie identifiziert. Bei allen Patienten mit klassischem SCID wurde eine kurative Therapie geplant; 21 von 25 Patienten waren zum Zeitpunkt der Datenauswertung bereits transplantiert. Nur einer der 21 transplantierten Patienten verstarb an vorbestehenden Infektionen. Ein Vergleich des implementierten Screenings mit historischen Daten zeigt, dass das Screening in Deutschland erfolgreich umgesetzt wurde. Patienten mit SCID werden frühzeitig identifiziert und einer kurativen Therapie zugeführt.
Fibronectin‐coated polyurethane meniscal scaffolding supplemented with MSCs improves scaffold integration and proteoglycan production in a rabbit model
Authors: Torres‐Claramunt Raúl , Martínez‐Díaz Santos , Sánchez‐Soler Juan F. , Tio‐Barrera Laura , Arredondo Raquel , Triginer Laura , Monllau Joan C. 
Published: September 2023

AbstractPurposeThe role of mesenchymal stem cells (MSC) in supporting the formation of new meniscal tissue in a meniscal scaffold is not well understood. The objective of this study was to assess the quality of the meniscal tissue produced in a fibronectin (FN)‐coated polyurethane (PU) meniscal scaffold after a meniscal injury was made in an experimental rabbit model.MethodsTwelve New Zealand white rabbits were divided in two groups after performing a medial meniscectomy of the anterior horn. In group 1, the meniscal defect was reconstructed with a non‐MSC supplemented FN‐coated PU scaffold. On the other hand, the same scaffold supplemented with MSCs was used in group 2. The animals were sacrificed at 12 week after index surgery. A modified scoring system was used for histological assessment. This new scoring (ranging from 0 to 15) includes a structural evaluation (meniscal scaffold interface and extracellular matrix production) and tissue quality evaluation (proteoglycan and type I‐collagen content).ResultsThe meniscal scaffold was found loose in the joint in three cases, corresponding to two cases in group 1 and 1 case in group 2. No differences were observed between the groups in terms of the total score (7.0 ± 0.9 vs. 9.4 ± 2.6, p = 0.09). However, differences were observed in group 2 in which 2 out of the 5 scored items, scaffold integration (1 ± 0.0 vs. 1.9 ± 0.6, p = 0.03) and proteoglycan production (1.2 ± 0.3 vs. 2.4 ± 0.2, p = 0.001). A trend to a higher production of Type I‐Collagen production was also observed in group 2 (1.1 ± 0.4 vs. 1.4 ± 0.7, p = 0.05).ConclusionIn a rabbit model at 12 weeks, the adhesion of MSCs to a FN‐coated PU scaffold improves scaffold integration, proteoglycan production and the characteristics of the new meniscal‐like tissue obtained when compared to a non‐supplemented scaffold. This fact could be a major step toward improving the adhesion of the MSCs to meniscal scaffolds and, consequently, the obtention of better quality meniscal tissue.
What are the Effects of Exercise on Trabecular Microarchitecture in Older Adults? A Systematic Review and Meta-analysis of HR-pQCT Studies
Authors: Schlacht Thomas Z. , Haque Inaya , Skelton Dawn A. 
Published: September 2023

AbstractThe objective of this review was to determine the effects of exercise on high-resolution peripheral quantitative computed tomography (HR-pQCT) derived trabecular microarchitecture parameters in older adults. Five electronic databases were systematically searched by two independent reviewers. Inclusion criteria were adults age ≥ 50, any type of exercise as part of the intervention, and trabecular microarchitecture assessed via HR-pQCT. Data was extracted from included studies, and where suitable, included in a meta-analysis. Quality of included studies was appraised. Seven studies (397 participants) were included. All participants were postmenopausal women. Interventions included jumping, whole-body vibration, and power/plyometric training. All studies were rated as either weak or moderate quality. Meta-analysis (5 studies) showed no significant changes in any parameters when considering all exercise or sub-analysing based on type. Exercise was not found to have significant effects on trabecular microarchitecture in postmenopausal women over the age of 50. These findings should be interpreted with caution due to the small number of studies investigating few modes of exercise, their weak to moderate quality, and risk of bias. High-quality studies are needed to determine the effects of additional types of exercise in a more diverse population of older adults, including men.
Evaluation of cardiac fibrosis and subclinical cardiac changes in children with sickle cell disease using magnetic resonance imaging, echocardiography, and serum galectin-3
Authors: Wagdy Reham , Fathy Alaa , Elnekidy Abdelaziz , Salaheldin Geylan , Nazir Hanan , Fahmy Rana , Elkafrawy Hagar , Elkafrawy Fatma 
Published: September 2023

AbstractBackgroundMyocardial fibrosis has recently been proposed as one of the contributing factors to the diverse pathogenicity of cardiomyopathy in sickle cell disease.ObjectiveIn this study, cardiac fibrosis and subclinical cardiac changes in children with sickle cell disease were evaluated using cardiac magnetic resonance imaging (MRI), tissue Doppler echocardiography and serum galectin-3.Materials and methodsThe study included 34 children with sickle cell disease who were compared with a similar number of healthy controls. Cardiac MRI was used to evaluate late gadolinium enhancement, native T1 mapping, extracellular volume, and T2* for estimation of iron load. Cardiac function and myocardial performance index (MPI, evaluated by tissue Doppler echocardiography) and serum galectin-3 were compared to controls.ResultsThe mean age of the included patients was 13.3 ± 3.2 years. Myocardial iron load by T2* was normal. The mean level of extracellular volume (35.41 ± 5.02%) was significantly associated with the frequency of vaso-occlusive crises (P = 0.017) and negatively correlated with hemoglobin levels (P = 0.005). Galectin-3 levels were significantly higher among cases than controls (P = 0.00), at a cutoff value on the receiver operating characteristic curve of 6.5 ng/ml, sensitivity of 82.5% and specificity of 72.8%. The extracellular volume was significantly higher in cases, with a MPI > 0.4.ConclusionDiffuse interstitial myocardial fibrosis can be detected early in children with sickle cell disease using T1 mapping and is associated with a high frequency of vaso-occlusive crisis. MPI of the left ventricle and serum galectin-3 are recommended screening tools for subclinical cardiac abnormalities.Graphical abstract
Integrative diagnostics of the gastro-intestinal tract – gastroesophageal reflux and constipation in practice
Authors: Sorantin Erich , Huber-Zeyringer Andrea 
Published: September 2023

AbstractCommon disorders of the gastrointestinal (GI) tract, such as gastroesophageal reflux/disease (GER/D) and constipation, are frequent causes for seeking medical support in infants. Diagnostic workup must ensure that diagnosed diseases are responsible for such complaints, thus enabling appropriate therapy. In this context assessment consists of clinical examination, functional tests, and imaging, which should be done in a staged manner. Close cooperation between clinicians and clinical radiologists enables optimal diagnostics, thus forming the basis for appropriate therapy.
Loop-mediated isothermal amplification assay for screening congenital cytomegalovirus infection in newborns
Authors: Park Hyeonseek , Kim Doo Ri , Shin Areum , Jeong Eunjung , Son Sohee , Ahn Jin-Hyun , Ahn So Yoon , Choi Suk-Joo , Oh Soo-young , Chang Yun Sil , Kim Yae-Jean , Kang Minhee 
Published: September 2023

Abstract
Congenital cytomegalovirus (CMV) infection is a common cause of sensorineural hearing loss and neurodevelopmental impairment in newborns. However, congenital CMV infection cannot be diagnosed using samples collected more than 3 weeks after birth because testing after this time cannot distinguish between congenital infection and postnatal infection. Herein, we developed a robust loop-mediated isothermal amplification (LAMP) assay for the large-scale screening of newborns for congenital CMV infection. In contrast to conventional quantitative polymerase chain reaction (qPCR), which detects CMV within a dynamic range of 1.0 × 106 to 1.0 × 102 copies/μL, our quantitative LAMP assay (qLAMP) detects CMV within a dynamic range of 1.1 × 108 to 1.1 × 103 copies/μL. Moreover, the turnaround time for obtaining results following DNA extraction is 90 min in qPCR but only 15 min in qLamp. The colorimetric LAMP assay can also detect CMV down to 1.1 × 103 copies/μL within 30 min, irrespective of the type of heat source. Our LAMP assay can be utilized in central laboratories as an alternative to conventional qPCR for quantitative CMV detection, or for point-of-care testing in low-resource environments, such as developing countries, via colorimetric naked-eye detection.

Key points
• LAMP assay enables large-scale screening of newborns for congenital CMV infection.
• LAMP allows colorimetric or quantitative detection of congenital CMV infection.
• LAMP assay can be used as a point-of-care testing tool in low-resource environments.
The Role for Preperitoneal Pelvic Packing in Low‐to‐Middle‐Income Countries: A 16‐Year Experience at a Johannesburg Trauma Unit
Authors: Moeng Maeyane Stephens , Viljoen Francois , Makhadi Shumani 
Published: September 2023

AbstractIntroductionPreperitoneal pelvic packing for early pelvic haemorrhage control reduces mortality. Bleeding noted with pelvis fractures is predominantly due to associated venous complex injuries. More studies are advocating for angiography as first‐line therapy for haemodynamic instability in pelvic fractures; however, these facilities are not in abundance in middle‐ and low‐income countries. We hypothesized that PPP improves outcomes under these circumstances.MethodsRetrospective analysis of data from the patients charts over a period of 16 years from 01 January, 2005 to 31 December, 2020. All patients over the age of 18 years who presented with haemodynamic instability from a pelvic fracture and required PPP were included. The demographics, physiological parameter in emergency department, blood products transfused, morbidity and mortality were analysed.ResultsThere were 110 patients identified in the study period who underwent pelvic preperitoneal packing for refractory shock or ongoing bleeding. The majority (75.5%) of patients were men (n = 83). The median age was 38 years. The most common mechanism of injury was pedestrian vehicle collision (51%), followed by motor vehicle collisions (27.3%). The median ISS and NISS were 35 and 40, respectively. The median RTS in ED was 4.8(3–6.8). None of our patients rebleed after pack removal and no one needed repacking or adjunct angioembolization in our study group. The in‐hospital mortality rate was 43.6% (n = 48) in patients who underwent preperitoneal pelvic packing. The operating room table mortality was 20% (n = 22/110), and the mortality rate of those who survived to ICU transfer was 29.5% (n = 26/88).ConclusionsPelvic preperitoneal packing has a role in the acute management of haemodynamically abnormal patients with pelvic fractures in our environment. In the absence of immediate angioembolization, preperitoneal packing can be lifesaving.