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Um Mitarbeitern des Heinrich-Braun-Klinikums den Zugriff auf die rechentechnische Infrastruktur auch außerhalb des Standortes Zwickau zu ermöglichen, wird auf eine VPN Verbindung und das Remote Desktop Protocol gesetzt. Durch das starke Wachstum der letzten Jahre fanden Fusionierungen medizinischer Einrichtungen statt, um die Wirtschaftlichkeit des Krankenhauses zu erhöhen. Für eine effektivere Arbeitsweise muss die Anbindung der Außenstellen schneller und damit besser skalierbar gelingen. Nur mit der Einführung einer neuen Virtualisierungstechnologie, der Desktopvirtualisierung, kann auch im HBK dieser Trend wunschgemäß verlaufen. Um die Desktopvirtualisierung optimal zu nutzen, ist eine Integration mit den anderen bereits im HBK eingesetzten Produkten notwendig. Zum Hauptaugenmerk zählen vor allem die Softwareverteilung baramundi und die Servervirtualisierungsplattform VMware vSphere. Die Verbesserung der Verzahnung erfolgte zusätzlich durch Skripte, welche aus speziellen Anforderungen des Krankenhauses entstanden sind. Künftig ist mit einer größeren Zahl virtueller Arbeitsplätze durch zusätzliche Standorte zu rechnen. Daher war eine Überprüfung der Hardware notwendig, um den künftigen Einsatz zu realisieren. Entscheidend sind hier die Flaschenhälse Datenspeicher, Hostarbeitsspeicher und Übertragungsraten des WANs zu den Außenstellen. Zusätzlich wurde durch eine Lösung zur externen Abfrage von E-Mails mit Exchange die Quantität der Desktops gesenkt. Dies führt zu einer Kostenersparnis.
Masterarbeit beschäftigt sich damit, wie man für ein bereits existierendes Softwareprojekt ein eigenständiges Modul entwickelt, das eine bestimmte Funktionalität dieser Anwendung realisiert. Es wird dabei in die Entwicklungsphasen des Softwareprojektes eingegangen beginnend mit Planungsphase und abschließend mit Entwurfsphase. Dabei werden die Besonderheiten jeder Entwicklungsphase und die dabei verwendete Technologien beschrieben. Zum Schluss werden die Sicherheitsmaßnahmen für die Web Anwendungen betrachtet und die im Projekt berücksichtigte Sicherheitsmaßnahmen erläutert.
Die Arbeit nutzt das Requirements Engineering zum Erheben funktionaler und nicht-funktionaler Anforderungen an eine Bedienoberfläche. Zielgruppe sind ältere multimorbide Menschen. Die zu entwickelnde App soll die Möglichkeit einer Videosprechstunde und das Übertragen von Vitaldaten, die von medizinischen Kleingeräten gewonnen wurden, an die elektronische Patientenakte ermöglichen.
Aufbau einer generischen Schnittstelle zur Anbindung und Verwaltung von High-Performance-Clustern
(2020)
Mit der wachsenden Nachfrage nach rechenintensiven Simulationen und der gleichzeitig stagnierenden Entwicklungen im CPU-Markt werden größere Ressourcen für High Performance Computing benötigt. Neben den groß angelegten Serversysteme werden werden auch immer mehr Cloud Ressourcen für HPC angeboten. Bedingt durch die große Anzahl verschiedener Plattformen und Arten der Interaktionkann es zu Schwierigkeiten in der Anwendung von HPC für Nutzer kommen.
In dieser Arbeit wird eine Architektur für eine Anwendung entwickelt, die den Zugriff auf HPC Ressourcen für Anwender erleichtert. Anhand dieser Architektur wird ein Produkt entwickelt mit dem die Jobeinreichung und Jobübersicht über eine Weboberfläche und eine REST-Schnittstelle ermöglicht werden.
In den letzten Jahren ist die Rechenleistung von Computern und zugleich die Auflösung der zum anzeigen von Hologrammen benötigten Spatial Light Modulaturen stark angestiegen. Dadurch erfährt das Themengebiet der synthetisch erzeugten Hologramme einen enormen Aufschwung. Es soll daher eine Plattform aufgebaut werden, mit welcher synthetische Hologramme erzeugt und evaluiert werden können. Zudem sollen die Inhalte als Grundlage für einen Versuch zum Einstieg in dieses Themengebiet dienen.
Es wurde mittels eines Transmissions Spatial Light Modulatrs ein inline Versuchsaufbau zum anzeigen von Phasenhologrammen realisiert. Als Methoden zum generieren der Phasenhologramme wurden die Fourier Optik und der Gerchberg-Saxton Algorithmus gewählt. Aus didaktischen Gründen wurde der Versuchsteil in mehrere Teilgebiete unterteilt um ein Gefühl für die verschiedenen Aspekte der digitalen Holografie zu vermitteln. Die so erzeugten rekonstruierten Bilder wurden hinsichtlich ihrer Qualität mittels SSIM bewertet und Effekte welche auftreten erläutert. Zudem wurde der gesamte Pythoncode so angelegt, dass dieser parallel zu dieser Arbeit als eine Versuchsanleitung dienen kann.
Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Konzeption, dem Aufbau und der Charakterisierung eines regenerativen Verstärkers. Mit ytterbiumdotiertem Fluorid- Phosphatglas (Yb:FP-Glas) als Lasermedium konnten Lichtimpulse aus einem Nd:YAG Laser von 20 nJ auf 100 μJ verstärkt werden. In der vorliegenden Arbeit wird nach der Darstellung des Laserprozesses der regenerative Verstärker beschrieben. Die Auswertung der Simulation der Strahlform führt zu einem gefalteten Resonator mit gekrümmten Spiegeln. Durch diese Anordnung konnte die Auswirkung des auftretenden Astigmatismus minimiert und die gewünschte Strahlform ermittelt werden. Im weiteren wurde der Seedlaser und die Pumpanordung charakterisiert. Zusätzlich wurde noch auf das als Lasermedium verwendete Yb:FP-Glass eingegangen. Beim Aufbau des Verstärkers wurde zuerst der cw-Betrieb des Resonators realisiert und charakterisiert, zusätzlich wird der Resonator im
Um die Möglichkeiten effizienter parametrischer Konversion zu demonstrieren und zur Untersuchung verschiedenster nichtlinearer Kristalle und Konversionsprozesse wurde in dieser Diplomarbeit die Erzeugung von rotem, grünem und blauem Laserlicht aus monochromatischer Strahlung realisiert. Gütegeschaltete Lasersysteme bieten aufgrund hoher Pulsenergien die Möglichkeit der parametrischen Konversion in diverse Wellenlängenbereiche mit hoher Effizienz. Auf dieser Basis wurden die zweite und dritte Harmonische mit 10\,ns-Pulsen mit einer Pulsenergie von 0,3\,mJ (40\,kHz) und einer Wellenlänge von 1064\,nm erzeugt. Durch die Verwendung periodisch gepolter Kristalle in Kombination mit einem signal-resonanten optisch- parametrischen Oszillator konnte mit dem übrigen fundamentalen Laserlicht von 100\,\textmu J für die Konversion zu 1,6\,\textmu m eine Effizienz von über 32\,\% erreicht werden. Diese hohe Effizienz ermöglicht die anschließende Konversion zu Blau und Rot mit der zuvor generierten dritten Harmonischen und der restlichen Fundamentalen. Numerische Simulationen ergaben eine zu erwartende Laserleistung zwischen 0,5 und 1\,W pro Farbe. Aufgrund der durch einen Materialfehlers hervorgerufenen Zerstörung der Faser der Pumpdiode, welches die Beeinträchtigung weiterer optischer Bauteile des Pumplasers zur Folge hatte, konnten die hohen theoretisch vorhergesagten Werte praktisch nicht erreicht werden. Trotzdem konnte gezeigt werden, dass eine effiziente Konversion mit einem eher unüblich signal-resonanten OPO und der anschließenden gezielten Konversion zu Wellenlängen im sichtbaren Spektralbereich auch direkt aus einem gütegeschalteten Laseroszillator ohne kostenintensive Verstärkersysteme realisierbar ist.
In der Halbleiterindustrie spielen vor allem zwei Größen eine herausragende Rolle, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit. Mit fortschreitender Miniaturisierung der Struk-turgrößen bei gleichzeitiger Erhöhung der Funktionalität von mikroelektronischen Bauteilen wird es immer wichtiger, dass genaue Modelle hinsichtlich der Lebens-dauer und deren Einflussgrößen zur Verfügung stehen. Vorhersagen zur Zuverläs-sigkeit eines Bauelementes müssen präzise, kostensparend und schnell getroffen werden um am Markt zu bestehen. Ziel dieser Diplomarbeit ist es eine Messmethode zur zeitabhängigen Durchbruchs-bestimmung (Time Dependent Dielectric Breakdown
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Aufbau und der Charakterisierung einer fasergekoppelten Laser-Weißlichtquelle für die Endoskopie. Ziel war es, eine effektive Beleuchtung des Gewebes zu ermöglichen, um eine genaue Diagnose und eine effektive Therapie durchführen zu können. Um das Ziel zu erreichen, wurde die LaserLight SMD als Lichtquelle gewählt, da sie eine hohe Lichtleitung sowie eine hohe Leuchtdichte aufweist.
Im Rahmen der Arbeit wurde zunächst versucht, die Lichtstrahlen zu kollimieren, um das Strahlparameterprodukt (SSP) und die Beugungsmaßzahl M2 zu bestimmen, die für eine optimale Faserkopplung notwendig sind. Allerdings erwies sich dieses Vorgehen als nicht ausreichend. Daher wurde ein zusätzlicher Versuch durchgeführt, bei dem die Laserstrahlen fokussiert wurden. Durch Fokussierung konnte die Beugungsmaßzahl für die geplante Anwendung verbessert werden, was zu einer höheren Bildqualität oder Tiefenschärfe führen kann. Die Messungen zeigen, dass der Laserstrahl optimal fokussiert wurde und eine konsistente Qualität aufweist. Die berechnete Beugungsmaßzahl des Laserlichts ist hoch, was in Endoskopie-Anwendungen jedoch von Vorteil sein kann, da eine gleichmäßige flächige Ausleuchtung gewährleistet werden kann.
Anschließend wurden die Lichtstrahlen in eine Faser eingekoppelt, was zu einer effektiven und optimalen eingekoppelten Lichtstrahlung führte. Die Ergebnisse zeigen jedoch, dass die Transmission der Faser bei einigen Wellenlängen niedriger war als theoretisch erwartet. Es ist daher empfohlen, weitere Untersuchungen durchzuführen, um die Verluste in der Faser genauer zu bestimmen und zu optimieren.
Des weiteren wurde die spektrale Verteilung der Lichtquelle vor und nach der Faserkopplung untersucht, wobei festgestellt wurde, dass die spektrale Leistungsdichte nach der Faserkopplung im Vergleich zur Messung vor der Kopplung deutlich reduziert ist. Dies kann auf Verluste im Fasersystem zurückzuführen sein, die mehrere Peaks in der spektralen Verteilung nach der Faserkopplung verursacht haben.
Insgesamt hat diese Arbeit gezeigt, dass eine fasergekoppelte Laser-Weißlichtquelle für die Endoskopie mit der LaserLight SMD als Lichtquelle eine vielversprechende Option darstellt. Durch die optimale Faserkopplung und Fokussierung des Laserstrahls konnten eine höhere Bildqualität oder Tiefenschärfe und eine effektive Beleuchtung des Gewebes erreicht werden. Es ist jedoch notwendig, weitere Untersuchungen durchzuführen, um die Verluste in der Faser zu minimieren und die spektrale Verteilung zu optimieren.
Autorenreferat
Diese Arbeit befasst sich mit der Untersuchung und Bestimmung von Raumwinkeln, insbesondere von ophthalmologischen Geräten wie der Spaltlampe. Dazu wird eine Messvorrichtung entwickelt und charakterisiert, die aus einer Blende, einem Schirm und einer Kamera besteht.
Mit der Kamera wird ein Bild von der Lichtverteilung einer entsprechenden Strahlungsquelle aufgenommen. Dazu wird hier eine Spaltlampe verwendet. Deren Fläche wird mit einer Bildverarbeitungssoftware bestimmt und liefert damit den zur Bestimmung des Raumwinkels relevanten Wert.
Dabei ist der Blendendurchmesser und der Abstand der Blende zum Schirm variabel. Durch Variation dieser zwei Parameter ergeben sich zwei Messmethoden, die Blendenvariation und die Abstandsvariation. Davon eignet sich erstere für einen größeren Einstellbereich der variablen Parameter und ist demzufolge die empfohlene Herangehensweise.
Die Diagnosefindung für Hautkrebserkrankungen kann mit neuronalen Netzen erleichtert werden. Diese benötigen jedoch eine große Anzahl an Trainingsdaten, die im medizinischen Kontext häufig nicht vorhanden sind.
In dieser Arbeit wird ein Cycle-GAN genutzt, um Bilddaten zur Erweiterung begrenzter, medizinischer Datensätze zu erzeugen. Ein öffentlich zugänglicher, dermatologischer Bilddatensatz dient als Grundlage des Trainings. Die gewählte Architektur erlaubt es, Daten der Klasse Naevi in Daten der Klasse Melanome umzuwandeln. Der Einfluss verschiedener Parameter wurde untersucht.
Ein Großteil der durchgeführten Versuche konzentriert sich auf die Gewichtung der vier Lossfunktionen, anhand derer das Netz seinen Trainingsprozess optimiert. Wobei der adversariale Loss die Klassenzugehörigkeit bewertet, der Identitätsloss zur Qualitätserhaltung dient und die beiden Cycle-Loss den mathematischen Identitätsfunktionen der Datenverteilungen entsprechen.
Weiterhin wurde die Wirkung der Datenstandardisierung und -vorbereitung geprüft. Auch die Folgen einer Mehrfachnutzung ausgewählter Daten wurden betrachtet. Die Diskriminatoren des Cycle-GAN wurden hinsichtlich ihres Nutzens als Klassifikatoren für reale Daten getestet. Um die Nutzbarkeit der generierten Daten in Trainingsprozessen zu prüfen, wurde ein Klassifikator auf realen und anschließend auf generierten Daten trainiert.
Die erzielte Genauigkeit für Melanome stimmte in beiden Trainingsprozessen überein.
Auswertung und Vergleich von 3D-µCT-Datensätzen von Titanimplantaten aus einer in vivo-Studie
(2023)
In dieser Masterarbeit lag der Schwerpunkt auf dem Vergleich von Titanimplantaten, die mittels unterschiedlichen Herstellungsmethoden (konventionell vs. additiver Fertigungstechnologien wie EBM und SLM) produziert wurden. Das Hauptinteresse galt dabei ihrem Einwachsverhalten bzw. der Osseointegration in den Knochen im Vergleich zu den Kontrollmaterialien. Titan und seine Legierungen sind für ihre herausragende Biokompatibilität, mechanische Robustheit und Korrosionsresistenz bekannt und daher erste Wahl als metallische Biomaterialien im Schädelbereich, Orthopädie und Zahnmedizin. Obwohl die AM-Technologien zur Titanverarbeitung wegen ihrer Kosten zunächst zurückhaltend eingesetzt wurden, haben sich Ansätze wie SLM und EBM in der biomedizinischen Forschung etabliert, vor allem durch die Möglichkeit, maßgeschneiderte komplexe und ggf. poröse Strukturen für das Knochenwachstum zu schaffen. Weil jedes AM-Verfahren seine spezifischen Vorteile und Grenzen hat, zielte diese Arbeit darauf ab, die verschiedenen Methoden in Bezug auf ihre Osseointegration zu vergleichen. Im Ergebnis zeigte sich, dass alle untersuchten Implantate als Knochenersatz gut geeignet sind. Allerdings überzeugten in dieser Studie die CNC-gefrästen Implantate am meisten. Doch unter Einbeziehung der Vorzüge additiver Techniken könnten SLM-gefertigte Implantate an Relevanz gewinnen.
Die histomorphometrische Analyse hat verdeutlicht, dass BIC und BID essenzielle Indikatoren zur Bewertung von Implantaten sind, wobei deren Kombination eine vertiefte Sicht auf die Osseointegration ermöglicht. Für zukünftige Untersuchungen sollte auch die Beurteilung des Knochenvolumen mit einbezogen werden, was bedingt durch technische Schwierigkeiten mit der Software in dieser Arbeit nicht umgesetzt werden konnte.
Die Software HistoGap bringt für die Auswertung der histologischen Schnitte und µCT-Schnittbilder zwar viele Vorteile, benötigt jedoch auch Weiterentwicklungen. Insbesondere sollten Parameter wie die Bindegewebsdicke, die den BIC beeinflusst, sowie eine automatisierte Datenauswertung integriert werden. Angesichts dieses Bedarfs und gestützt auf vorherige Erfahrungen in der C++-Programmierung und neu erworbenem Fachwissen in der biologischen Morphometrie und Statistik, entstand die Initiative, eine neue Software zu entwickeln. Diese soll nicht nur alle Funktionen von HistoGap integrieren, sondern auch erweiterte Analyse- und Statistiktools bereitstellen. Ein besonderes Ziel ist, dass die Software durch maschinelles Lernen (KI) trainiert werden kann, um eigenständig Knochen von Implantaten zu unterscheiden und so die BID automatisch zu bestimmen. Jedoch war es aufgrund zeitlicher und materieller Beschränkungen nicht möglich, diese umfangreiche Entwicklung komplett zu realisieren – ein Projekt, das in einer zukünftigen Arbeit weitergeführt werden könnte.
Weiterhin wurde ein Vergleich zwischen µCT- und histologischen Analysen bezüglich BIC und BID an verschiedenen Implantaten vorgenommen. Es zeigte sich eine gute Übereinstimmung zwischen diesen beiden Methoden. Die Untersuchung hat bestätigt, dass die Histologie der Goldstandard für die Bestimmung der Osseointegrationsparameter bleibt, während µCT eine zerstörungsfreie Untersuchung und die Möglichkeit einer 3D-Auswertung bietet. Beide Methoden sollten komplementär zueinander eingesetzt werden.
Bei der 3D-Segmentierung traten spezielle Herausforderungen auf, insbesondere bei der Unterscheidung zwischen Knochen und Implantatmaterialien, besonders bei den Bioverit®-Proben. Durch Methoden wie die manuelle Helligkeitshistogrammanalyse und die Anpassung der Lookup-Tabelle in 3DSlicer konnten diese Schwierigkeiten bewältigt werden. Während des Einsatzes von 3DSlicer für die 3D-Segmentierung ergaben sich Probleme mit den umfangreichen Datensätzen. In anderen Studien, die die Software Avizo verwendeten, wurden bei vergleichbaren Aufgaben bessere Ergebnisse erzielt. Daher wird Avizo für zukünftige Untersuchungen mit großen Datensätzen als geeignetere Option vorgeschlagen.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Problemen der Automation von Geoinformationssystemen für die maschinelle Kartenerstellung aus statistischen Daten. Dafür wurden zunächst die verschiedenen Datenquellen und Datenformate betrachtet und gegeneinander verglichen. Dabei stellte der \enquote{Staatsbetrieb Geobasisinformation und Vermessung Sachsen} eigens für die Untersuchungen dieser Arbeit Kartenmaterial zur Verfügung. Daraufhin wurden verschiedene Geoinformationssysteme auf ihre Tauglichkeit für das Automationsvorhaben und den Kostenumfang analysiert. Es wurde festgestellt, dass das kostenfrei Quantum GIS mit einer Python"=Schnittstelle für die Automation am geeignetsten ist. Die zweite Hälfte dieser Arbeit behandelt das schrittweise Vorgehen, um die Automation mit dieser Software erreichen. Dabei wurden aufgetretene Probleme diskutiert und Lösungen in Form von Python"=Skripten hergeleitet. Schließlich konnte so eine vollständige, flexibel einsetzbare Lösung entwickelt werden. Alle Maßnahmen für die Automation wurden an einem konkreten Beispiel dargestellt, um das Zusammenspiel der verschiedenen Komponenten nachvollziehbar zu gestalten.
Diese Bachelorarbeit untersucht die Hintergründe und Motivation für die automatische Ausführung und Protokollierung von Tests auf Basis von Gherkin und Godog mit Hilfe von Xray Test Management für Jira.
Das Hauptziel ist die Steigerung der Effizienz bei der Testprotokollierung und -reporting. Durch die Automatisierung können manuelle Aufgaben reduziert werden, was zu einer verbesserten Effizienz und Zeitersparnis führt. Die Ergebnisse dieser Arbeit dienen als Grundlage für Unternehmen, um die Effizienz und Qualität ihrer Testprozesse zu steigern und einen Mehrwert zu schaffen.
Die verwendeten Technologien, Gherkin, Godog, Cucumber für Golang und Xray Test Management für Jira, werden vorgestellt und ihre Funktionen erläutert. Zusammenfassend ermöglichen diese Technologien eine effizientere Zusammenarbeit von Entwicklungs- und Testteams und verbessern die Softwarequalität.