Im Rahmen des Transferprojektes T01 „Textilbeschichtung mit hochviskosen Massen“ des Sonderforschungsbereiches 532 (SFB 532) wird die Realisierung und Bewertung eines integrierten Beschichtungskonzeptes zur nachhaltigen Verbesserung der Tragfähigkeit von textilbewehrten Betonbauteilen an der RWTH Aachen University untersucht. Dazu wird eine neue Auftragstechnik für hochviskose Beschichtungsmassen entwickelt, die eine vollständige Penetration von Multifilamentgarnen mit großen Garntitern und einer hohen Anzahl an Filamenten in textilen Gelegen erzielt. Des Weiteren werden aktive Beschichtungsmassen auf der Basis von Polyvinylalkohol-Zement-Compositen, die eine homogene Anbindung aller Einzelfilamente an die Zementmatrix ermöglichen, erforscht.

Pelvic floor disorder is an emerging research area and is highlighted in many pelvic floor studies. Assessment methods for this type of injury are lacking and new methods for prevention and diagnosis are needed. Pelvic floor disorders are common among women and can lead to suffering for the patient. Levator ani muscle injuries are the main cause for pelvic floor disorders. This muscle group is an anisotropic skeletal muscle that helps support the pelvic viscera. Assessment of this muscle is difficult due to its complex geometry and location. Therefore, two muscle phantoms were constructed to mimic different properties of the levator ani muscle. The muscle phantoms provided more availability and a more controlled setting. The muscle phantoms were examined using ultrasound-based shear wave elastography which is an elastography method that can help determine the elasticity of tissue. A PVA-graphite phantom and a water-based gelatine-graphite phantom, both with fishing lines network as fibers for anisotropy, were constructed in this project. Shear wave elastography results of the PVA phantom indicated no anisotropy but visually resembled a muscle. Although not achieving anisotropy, the shear modulus of the PVA did match the shear modulus of skeletal muscle tissue. Shear wave elastography results of the gelatine phantom indicated anisotropy but visually did not resemble a muscle due to the low shear modulus of the gelatine. A 3D model of the female bony pelvis, that was provided for this project, was measured, and compared with reference value of previous study for future construction and 3D printing of the model. Results of measurements showed similarities between the 3D model and the female pelvis except for the sagittal outlet which had a deviant value. For future work, the muscle phantom can be developed by applying the complex geometry of the levator ani muscle, assembly of the muscle phantom, and the 3D rendering of the pelvis. The combination of these two parts provides a more complete phantom where shear wave elastography can be applied in the same way as in female patients. / Bäckenbottenbesvär är ett framväxande forskningsområde och lyfts fram i många bäckenbottenstudier. Bedömningsmetoder för denna typ av skador saknas och det behövs nya metoder för förebyggande och diagnostik. Bäckenbottenbesvär är vanliga bland kvinnor och kan leda till lidande för patienten. Levator ani muskelskador är den främsta orsaken till bäckenbottensjukdomar. Denna muskelgrupp är en anisotrop skelettmuskel som hjälper till att stödja inälvorna i bäckenet. Bedömning av denna muskel är svår på grund av dess komplexa geometri och läge. Därför konstruerades två muskelfantomer för att efterlikna olika egenskaper hos levator ani-muskeln. Muskelfantomerna gav mer tillgänglighet och en mer kontrollerad inställning. Muskelfantomerna undersöktes med hjälp av ultraljudsbaserad skjuvvågselastografi som är en metod som kan hjälpa till att bestämma vävnadens elasticitet. En PVA-grafitfantom och en vattenbaserad gelatin-grafitfantom, båda med fiskelinsnätverk som fibrer för anisotropi, konstruerades i detta projekt. Resultat från skjuvvågselastografi på PVA-fantomen indikerade ingen anisotropi, men liknade visuellt en muskel. Även då anisotropi inte uppnåddes, så matchade skjuvmodulen för PVA skjuvmodulen för skelettmuskelvävnad. Resultat från skjuvvågselastografi på gelatinfantomen indikerade anisotropi dock visade resultatet ingen visuell liknelse av en skelettmuskel på grund av gelatinets låga skjuvmodul. En 3D modell av bäckenbenet, som förseddes det här projektet, mättes och jämfördes med referensvärde av tidigare studie för framtid 3D friformsframställning av modellen. Resultat av mätningar visade på liknelser mellan 3D modellen och det kvinnliga bäckenbenet förutom sagittal outlet som hade ett avvikande värde. Inför fortsättning av det här projektet kan en utveckling av muskel fantomen ske genom applicering av den komplexa geometrin hos levator ani muskeln samt sammansättning av muskel fantomen och 3D framställningen av bäckenbenet. Sammansättningen av dessa två delar ger en mer komplett fantom där skjuvvågselastografi kan appliceras på samma sätt som hos kvinnliga patienter. / Ja

Current research within the field of ultrasound contrast agents (UCAs) aims at developing capsules which are not only acoustically active, but also have a chemically modifiable surface. This enables use in new areas, including targeted drug delivery and theranostics. For such purposes, air-filled microbubbles (MBs) with a polyvinyl alcohol (PVA) shell are being studied. Ultrasound imaging velocimetry (UIV) is a technique used to evaluate various types of liquid flows by tracking patterns caused by UCAs across ultrasound images, and has shown great potential for flow measurements in terms of accuracy. The aim of this thesis was to implement a basic UIV program in Matlab to investigate the flow behavior of air-filled PVA MBs being pumped through a phantom, mimicking a blood vessel. The images were acquired using the programmable Verasonics research system by plane wave imaging with coherent compounding, and UIV was implemented as a post-processing technique. Three parameters were varied to study how the UIV performance and flow behavior of the MBs were affected: the concentration of MBs, the flow velocity, and the transducer voltage. The resulting velocity vector fields showed that it is possible to track PVA MBs using the implemented UIV program, and that the concentration 5·106 MBs/ml gave the best results out of the five concentrations tested. The generated velocity vector fields indicated a turbulent and pulsatile flow behavior, which was in line with the predicted flow behavior, although there was a disparity between the measured average flow velocity of the MBs and the predicted flow velocity. It was also observed that the MBs were increasingly pushed in the axial direction with increasing voltage, as according to theory. Even though a more advanced UIV algorithm could improve the accuracy of the velocity measurements, the results show possible use of air-filled PVA MBs in combination with UIV. / Nuvarande forskning inom ultraljudskontrastmedel syftar till att utveckla kapslar som inte bara är akustiskt aktiva, utan som även har en kemiskt modifierbar yta. Detta möjliggör användning inom nya områden, så som målinriktade läkemedel och theanostics. För detta syfte studeras luftfyllda mikrobubblor med ett skal av polyvinylalkohol (PVA). Ultrasound imaging velocimetry (UIV) är en teknik som används för att analysera olika typer av vätskeflöden genom att spåra mönster orsakade av ultraljudskontrastmedel över ett antal ultraljudsbilder. Metoden har visats ha stor potential för flödesmätningar, och hög noggrannhet har uppnåtts. Detta projekt syftade till att implementera ett grundläggande UIV-program i Matlab för att undersöka flödesbeteenden hos luftfyllda PVA-mikrobubblor som pumpas genom en modell av ett blodkärl. Ultraljudsbilderna togs med hjälp av det programmerbara forskningssystemet Verasonics, genom att använda planvågsavbildning och coherent compounding, och UIV implementerades som ett efterbearbetningsprogram. Tre parametrar varierades för att studera hur prestandan av UIV-programmet och flödesbeteendet hos mikrobubblorna påverkades: koncentrationen av mikrobubblor, flödeshastigheten, och spänningsamplituden hos ultraljudsproben. De resulterande hastighetsvektorfälten visade det möjligt att evaluera flödesbeteenden hos PVA-mikrobubblor med hjälp av det implementerade UIV-programmet. Bäst resultat erhölls genom att använda koncentrationen 5·106 mikrobubblor/ml, av de fem testade koncentrationerna. De genererade hastighetsvektorfälten indikerade ett turbulent och pulserande flöde, vilket överensstämde med teorin, trots att det fanns skillnader mellan genomsnittliga uppmätta flödeshastigheter och den beräknade flödeshastigheten. Det kunde också observeras att mikrobubblorna trycktes i den axiella riktningen när spänningsamplituden ökade, vilket överensstämde med teorin. Trots att metodens noggrannhet skulle kunna ökas genom att använda ett mer avancerat UIV-program, visade resultaten på möjligheten att använda luftfyllda PVA-mikrobubblor i kombination med UIV.

The thesis deals with study of mechnochemical activation of chemical reactions at interphase of MDF composites. MDF composites are high-perspective composite materials on polymer-cement base. They excel especially in terms of flexural strengths. High flexural stregth is caused by binding interactions between the polymer and the cement. This interactions arise due to mechanochemical activation of raw material mixture at the stage of production. This work focuses on the creation of artificial cement-polymer interphase by contacting the surfaces of two molded tablets (polyvinyl alcohol and monocalcium aluminate), activation of chemical reactions at interphase by means of specially designed appartus, which achieves good plane-parallelism of activation surfaces and good definability of activation conditions (shear rate, pressure). After experiments under different conditions, the activated surfaces are analyzed by SEM, EDS, XPS and FT-IR.