Background: There are many factors are known to increase the risk of sternal wound infection (SWI), some studies have reported that nickel is a risk factor for SWI. Titanium wires have only been used as an alternative to steel wires in patients with known allergy to nickel. However, there is a paucity of literature regarding the safety of using titanium wires compared to that on the safety of steel wires for sternum closure after cardiac surgery. Therefore, this study aimed to demonstrate the non-inferiority of titanium wires, even in patients without a known allergy. Methods: A total of 322 Patients who underwent elective full median sternotomy were randomly assigned to sternal closure either by titanium wires (n=161) or by stainless steel wires. Results: 14 patients had sternal instability, six (3.7%) patients in the titanium group and eight (5%) patients in the stainless steel group (p = 0.585). There was no statistically significant difference between both groups in terms of postoperative wound infection (p=0.147). Patients in the titanium group experienced statistically significant lower postoperative pain than those in the stainless steel group (p = 0.024). The wire type was not an independent risk factor for SI, as shown by univariate and logistic regression analyses. Conclusion: Titanium wires are a good alternative and have been proven to be safe and effective for sternal closure. The surgeon should be aware of the possibility of developing an allergic reaction to the wires especially in patients with previous multiple allergic histories.:Table of Contents 1. Background 5 1.1. Anatomy of the sternum 5 1.2. Blood Supply of the Sternum 6 1.3. Basis and phases of acute Wound healing 7 1.4. Biomechanics of the sternum 7 1.5. Post-sternotomy complications 8 1.5.1. Dehiscence and sternal instability 8 1.5.2. Mediastinitis and Deep Sternal Wound Infection 10 1.5.3. Risk factors 12 1.5.4. Diagnosis 12 1.5.5. Bacteriology of Sterno-Mediastinal fluid and tissues 14 1.5.6. Osteomyelitis 14 1.6. Sternal fixation and Wiring Techniques 15 1.7. Overview of sternal closure techniques in Germany 16 1.7.1 Sternal closure Technique in Heart Center Dresden. 17 1.8. ASEPSIS SCORE 17 1.9. NICKEL Allergy/Suture materials and biocompatibility 19 1.10 Nickel allergy and cardiac surgery 20 1.11 Titanium Allergy 21 1.12. Pathophysiology of Metal Hypersensitivity Reactions 22 1.13. The hypothesis of the study 24 2. Materials and methods 25 2.1. Study Population 25 2.1.1. Inclusion criteria 25 2.1.2. Exclusion criteria 25 2.2. Intervention 25 2.3. Control 26 2.4. Outcome 26 2.5. Time 26 2.6. Sample Size calculation 26 2.7. Sternal closure technique 27 2.8. Handling of the wire 28 2.9. Blinding and randomization technique 29 2.10. Data collection and documentation 29 2.11. Statistics 29 3. Results 31 3.1. Preoperative parameters 31 3.1.1. Entire group 31 3.1.2. Group comparison 32 3.2. Intraoperative parameters 34 3.2.1. Entire group 34 3.2.2. Group comparison 34 3.3. Postoperative parameters 35 3.3.1. Entire group 35 3.3.2. Group comparison 36 3.4. Incidence of postoperative sternal instabilities 38 3.5. Univariate analysis 38 3.5.1. Pre-operative 39 3.5.2. Intra-operative 40 3.5.3. Post-operative 40 3.5.4. Statistically significant data 41 3.5.5. Descriptive presentation of the subgroup analysis (Sternal Instability, wire Classification) 41 3.5.6. Logistic regression 43 3.6. Summary / key result 44 4. Discussion 45 4.1. Sternal Instability 46 4.2. BMI “Obesity” 47 4.3. Wound Infection /ASEPSIS Score 48 4.4. Postoperative Pain 49 4.5. Type of the Wire 51 4.6. The Rising Potential Impact of Metal Hypersensitivity on other specialities 51 4.7. Limitation of the study 52 4.7. Conclusion 55 5. Summary 56 6. Zusammenfassung 58 7. List of figure 60 8. List of tables 60 Bibliography 64

Diese Arbeit zielt darauf ab, die raumzeitlichen Regelmäßigkeiten an Übergängen aufzudecken, die in saisonalen Klima- und Ingenieursystemen beobachtet werden, indem moderne Methoden der komplexen Systemwissenschaft verwendet werden. Das erste System ist der indische Sommermonsun - eine Regenzeit, deren jährliche Schwankungen das Leben und den Wohlstand von mehr als einer Milliarde Menschen auf dem indischen Subkontinent beeinflussen und die Wirtschaft des von der Landwirtschaft abhängigen Landes stark beeinträchtigen. Insbesondere die Kenntnis des zeitlichen Ablaufs des Übergangs vom Vormonsun zum Monsun ist für die Planung landwirtschaftlicher Aktivitäten dringend erforderlich. Die Vorhersage des Monsunzeitpunkts über dem indischen Kontinent bleibt jedoch eine große wissenschaftliche Herausforderung. Das zweite ist ein Verbrennungssystem, das anfällig für ein katastrophales Phänomen namens thermoakustische Instabilität ist, das verhindert, dass das Verbrennungssystem unter klimafreundlichen Bedingungen betrieben wird. Eine solche Brennkammer ist typisch für Energie- und Antriebssysteme wie Gasturbinentriebwerke, Boiler und Raketen. Zu verstehen, wann der Übergang zur thermoakustischen Instabilität auftritt und wie dieser Übergang unterdrückt werden kann, sind Schlüsselfragen für die Entwicklung klimafreundlicher Motoren. Diese Dissertation liefert ein neues Verständnis des indischen Sommermonsuns und der thermoakustischen Instabilität durch auf statistischer Physik basierende Ansätze, die verborgene Merkmale in diesen Systemen nahe ihren jeweiligen Übergängen aufdecken. / This thesis aims to reveal the spatiotemporal regularities at transitions observed in seasonal climate and engineering systems by utilizing modern methods of complex systems science. The first system is the Indian Summer Monsoon - a rainy season whose yearly variability affects the life and prosperity of more than a billion people in the Indian subcontinent and strongly impacts the economy of the agriculture-dependent country. In particular, knowledge of the timing of the transition from pre-monsoon to monsoon is greatly needed for the planning of agriculture activities. However, the prediction of monsoon timing over the Indian continent remains a significant scientific challenge. The second is a combustion system prone to a catastrophic phenomenon called thermoacoustic instability, which prevents the combustion system from being operated in climate-friendly conditions. Such a combustor is typical in power and propulsion systems such as gas turbine engines, boilers, and rockets. Understanding when the transition to thermoacoustic instability occurs and how to suppress this transition are key questions for developing climate-friendly engines. This thesis provides a new understanding of the Indian Summer Monsoon and thermoacoustic instability through statistical physics-based approaches that reveal hidden features in these systems near their respective transitions.

Es werden die Eigenschaften von Driftwellen untersucht, welche an der rotierenden magnetisierten Plasmasäule des PSI-1/2 beobachtet wurden. Ihre parallelen Wellenzahlen sind sehr klein, sie besitzen eine nahezu lineare azimutale Dispersionsrelation, ihre azimutale Phasengeschwindigkeit ist etwa gleich der azimutalen Ionendriftgeschwindigkeit und die Potentialfluktuationen eilen den Dichtefluktuationen um etwa Pi hinterher. Deshalb können sie als Ionendriftwellen bezeichnet werden. Alle zugehörigen Messungen wurden mit Langmuirsonden, Spektrometern und schnellen CCD-Kameras durchgeführt. Ein einfaches analytisches Modell, welches die Potential- und Dichteverteilung der Ionendriftwelle beschreibt, offenbart den zugrundeliegenden Instabilitätsmechanismus. Weiterhin wird eine Klassifikation der beobachteten Ionendriftinstabilität in einem Übersichtsschema der bekannten Driftinstabilitäten gegeben. Abschließend wurden die parallele und senkrechte Teilchendiffusion untersucht. Während der gemessene parallele Diffusionskoeffizient sehr gut mit den theoretischen Vorstellungen übereinstimmt, kann die beobachtete Senkrechtdiffusion nicht allein durch die klassische Diffusion erklärt werden. Email: sok@ipp.mpg.de / The properties of drift waves observed in the rotating magnetized plasma column of the PSI-1/2 will be shown. Their parallel wave numbers are very small, their azimuthal dispersion relation is approximately linear, their resultant azimuthal phase velocity is nearly equal to the azimuthal ion drift velocity, and the potential fluctuations always lag behind the density fluctuations with a phase shift of approximately Pi. Therefore, they can be identified as ion drift waves. All corresponding measurements were performed with Langmuir-probes, spectrometers and fast CCD-cameras. A simple analytical model, describing the potential- and density distribution of the ion drift wave, shows the underlying mechanism of the instability. Furthermore, a classification of the observed ion drift instability is given, by referring to a survey scheme summarizing all known drift instabilities. Finally, the parallel and perpendicular particle diffusion were investigated. While the measured parallel diffusion coefficient is in a good agreement with the theory, the observed perpendicular diffusion can not be described with the classical diffusion alone. Email: sok@ipp.mpg.de

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Objective: Two chromosomal instability (CIN) pathways are described in glioblastoma multiforme (GBM), type 1 and type 2, which can be observed in up to 70% of the cases. Microsatellite instability (MSI) plays a pathogenic role in sporadic cancers such as colon, gastric and endometrial carcinomas with deficient mismatch repair (MMR). We aimed to perform a comprehensive analysis of the relationship between CIN and MSI mechanisms in sporadic glioblastomas. Methods: 129 GBMs were examined (109 newly diagnosed and 20 relapses) investigating MSI, immunohistochemical expression of MMR proteins as well as sequencing and promoter methylation of hMLH1. We characterized the molecular changes frequently correlated with CIN in MSI+ GBMs and compared them with 26 microsatellite-stable tumors. Results: Low-level MSI was observed in 11 of 129 (8.5%) cases and was higher in relapses than in primary GBMs (25 vs. 5.5%, p = 0.027). High-level MSI was not found in any case. A deficient expression of MLH1 and PMS2 without hMLH1 inactivation was observed only in one giant cell GBM. 55% of the MSI+ GBMs showed a profile which did not correspond to one of the known CIN pathways. An inverse association was observed between MSI and mutations of both p53 and PTEN. Conclusions: Our data suggest that CIN and MSI contribute to the genomic instability in GBMs via independent pathways. Since MSI was significantly more frequent in relapses, it might play a role in the malignant progression of GBM. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Die Dynamik der Atmosphäre der Erde umfasst einen Bereich von mikrophysikalischer Turbulenz über konvektive Prozesse und Wolkenbildung bis zu planetaren Wellenmustern. Für Wettervorhersage und zur Betrachtung des Klimas über Jahrzehnte und Jahrhunderte ist diese Gegenstand der Modellierung mit numerischen Verfahren. Mit voranschreitender Entwicklung der Rechentechnik sind Neuentwicklungen der dynamischen Kerne von Klimamodellen, die mit der feiner werdenden Auflösung auch entsprechende Prozesse auflösen können, notwendig. Der dynamische Kern eines Modells besteht in der Umsetzung (Diskretisierung) der grundlegenden dynamischen Gleichungen für die Entwicklung von Masse, Energie und Impuls, so dass sie mit Computern numerisch gelöst werden können. Die vorliegende Arbeit untersucht die Eignung eines unstetigen Galerkin-Verfahrens niedriger Ordnung für atmosphärische Anwendungen. Diese Eignung für Gleichungen mit Wirkungen von externen Kräften wie Erdanziehungskraft und Corioliskraft ist aus der Theorie nicht selbstverständlich. Es werden nötige Anpassungen beschrieben, die das Verfahren stabilisieren, ohne sogenannte „slope limiter” einzusetzen. Für das unmodifizierte Verfahren wird belegt, dass es nicht geeignet ist, atmosphärische Gleichgewichte stabil darzustellen. Das entwickelte stabilisierte Modell reproduziert eine Reihe von Standard-Testfällen der atmosphärischen Dynamik mit Euler- und Flachwassergleichungen in einem weiten Bereich von räumlichen und zeitlichen Skalen. Die Lösung der thermischen Windgleichung entlang der mit den Isobaren identischen charakteristischen Kurven liefert atmosphärische Gleichgewichtszustände mit durch vorgegebenem Grundstrom einstellbarer Neigung zu(barotropen und baroklinen)Instabilitäten, die für die Entwicklung von Zyklonen wesentlich sind. Im Gegensatz zu früheren Arbeiten sind diese Zustände direkt im z-System(Höhe in Metern)definiert und müssen nicht aus Druckkoordinaten übertragen werden.Mit diesen Zuständen, sowohl als Referenzzustand, von dem lediglich die Abweichungen numerisch betrachtet werden, und insbesondere auch als Startzustand, der einer kleinen Störung unterliegt, werden verschiedene Studien der Simulation von barotroper und barokliner Instabilität durchgeführt. Hervorzuheben ist dabei die durch die Formulierung von Grundströmen mit einstellbarer Baroklinität ermöglichte simulationsgestützte Studie des Grades der baroklinen Instabilität verschiedener Wellenlängen in Abhängigkeit von statischer Stabilität und vertikalem Windgradient als Entsprechung zu Stabilitätskarten aus theoretischen Betrachtungen in der Literatur. / The dynamics of the Earth’s atmosphere encompass a range from microphysical turbulence over convective processes and cloud formation up to planetary wave patterns. For weather forecasting and the investigation of climate over decades and centuries, these are subject to modelling with numerical methods. With progressing development of computer technology, re-development of the dynamical cores of climate models is in order to properly handle processes covered by the increasing resolution. The dynamical core of a model consists of the adaptation(discretization)of the basic equations for the dynamics of mass, energy and momentum for solving them numerically employing computers. The presented work investigates the applicability of a low-order Discontinuous Galerkin (DG) method for atmospheric applications. With equations that include external forces like gravitation and the Coriolis force, that is not given by theory. Necessary changes for stabilizing the method without resorting to slope limiters are presented. For the unmodified method, the basic inability to properly keep atmospheric balances is demonstrated. The developed stabilized model reproduces a set of standard test cases in a wide range of spatial and temporal scales. The solution of the termal wind equation along its characteristics curves, those being identical to the isobars, produces balanced atmospheric states with tunable (barotropic and baroclinic) instability via a prescribed zonal wind field. The constructed instability directly relates to the generation of cyclones. In contrast to earlier works, these balanced states are directly given in the z system (height in meters), without need for elaborate conversion from pressure coordinates. With these constructed states, both as reference state, the deviations from which being considered numerically, and as especially as initial condition subject to a small perturbation, several studies of barotropic and baroclinic instability are conducted via simulations. Particularily, the construction of steady states with configurable zonal flows of certain baroclinity facilitates a simulation-based study of baroclinic instability of differing wavelengths, depending on static stability and vertical wind gradient, in correspondence with stability maps from theoretical considerations in the literature.