Einleitung: Nach der Aortenklappenstenose ist die Mitralklappeninsuffizienz (MI) das zweithäufigste Klappenvitium in den westlichen Nationen. Als Alternative zur kardiochi-rurgischen Sanierung hat sich in den letzten Jahren die Möglichkeit des MitraClippings (MC) als perkutane Therapieform bei älteren, multimorbiden Patient*innen etabliert. Die Narkose erfolgt in den meisten Zentren nach kardiochirurgischem Standard mit erweiter-tem hämodynamischem Monitoring, da bisher noch keine individualisierte anästhesiolo-gische Versorgung beschrieben ist. Das Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der Sicherheit und Effektivität des Verfah-rens und des anästhesiologischen Vorgehens an der Charité-Universitätsmedizin Berlin. Methodik: In dieser retrospektiven Untersuchung wurden elektronische Daten von Pati-ent*innen, die sich im Zeitraum vom 01.11.2011 bis zum 30.09.2017 am Campus Mitte einer MC-Behandlung unterzogen, analysiert. Hierzu wurden demographische und mor-phometrische Parameter, echokardiografische Werte zur Evaluation der MI vor und nach Intervention, die Krankenhaussterblichkeit, periprozedurale Komplikationen sowie das anästhesiologische Management erhoben. Für eine differenzierte Betrachtung des peri-interventionellen Katecholaminbedarfes wurde die Kohorte anhand der linksventrikulären Ejektionsfraktion (LVEF) in 3 Gruppen unterteilt: Patient*innen mit erhaltener (> 50 %), mittelgradig reduzierter (40-49 %) sowie hochgradig reduzierter (< 40 %) LVEF. Ergebnisse: 156 Patient*innen wurden untersucht: 41 (26,3 %) mit erhaltener, 35 (22,4 %) mit mittelgradig reduzierter und 80 (51,3 %) mit hochgradig reduzierter LVEF. Das mediane Alter lag bei 77 Jahren, 51 (32,7 %) waren Frauen. Bei 134 (86 %) Patient*innen konnte eine Reduktion der MI erreicht werden. Die Krankenhausmortalität lag bei 4,5 %. Die Narkose erfolgte als totalintravenöse Anästhesie mit druckkontrollierter Beatmung. Patient*innen mit hochgradig reduzierter LVEF zeigten peri-interventionell einen erhöh-ten Katecholaminbedarf im Vergleich zu Patient*innen mit erhaltener LVEF. Eine Norad-renalin Therapie 24 Stunden nach Intervention war bei Patient*innen mit hochgradig re-duzierter LVEF [32 von 80 Patient*innen (40 %)] signifikant häufiger notwendig als bei Patient*innen mit erhaltener LVEF [6 von 41 Patient*innen (14,6 %)] (p=0,013). Beim Adrenalin zeigte sich ein erhöhter Bedarf sowohl intraoperativ (LVEF < 40 %: 42,5 % der Patient*innen vs. LVEF > 50 %: 19,5 % der Patient*innen) (p = 0,039) als auch 24 Stun-den postoperativ (p = 0,011). Diskussion: Die vorliegende Arbeit zeigt, dass das MC-Verfahren sicher und effizient an der Charité-Universitätsmedizin Berlin durchgeführt wird. Patient*innen mit hochgradig eingeschränkter LVEF benötigten hierbei peri-interventionell häufiger Katecholamine im Vergleich zu Patient*innen mit erhaltener LVEF. In diesem Kontext könnte zukünftig ein abgestuftes Monitoring-/Therapiekonzept in Anlehnung an die LVEF durchgeführt werden.
View lessAcute stress is linked to a variety of negative outcomes, including increased risk for mental and physical diseases, and reduced quality of life. Effective induction and accurate measurement of acute stress responses are important for both research and clinical purposes. Traditional methods rely on laboratory-based stressors, which can be costly, time-consuming, and impractical for large-scale studies or real-world applications. Measurements in outside-the-lab settings mostly reflect subjective stress levels while objective and feasible measures of biological stress consequences are scarce. This thesis aims to overcome these limitations by linking traditional psycholog-ical stress research with innovative computer science methods. First, covered by a published study, the concept, development and online evaluation of a new Digital Stress Test (DST) for the induction and video-recording of acute stress responses are presented. In this study, the first prototype of the DST was tested in a large and experimenter-independent online study with 284 participants. Results show that the DST could induce significantly higher levels of perceived stress and negative affect compared to the control condition. Going beyond this study, further developments of the DST and a pre-registered follow-up validation study are outlined. In this study, participants perform the DST and the gold standard laboratory stress induction paradigm Trier Social Stress Test while their physiological stress responses are evaluated. Lastly, the potentials of using the DST to contribute to the development of video-based stress detection methods are critically reviewed. Therefore, a follow-up online study for collecting a video dataset is outlined and, based on the results of a further already published study, the applicability of baseline machine learning algorithms for video-based stress detection discussed. The findings in this thesis imply several potentials of the Digital Stress Test: First, the DST is applicable as a tool for inducing acute stress responses in outside-the-lab settings and thus making more ecologically valid and scalable stress studies possible. Secondly, it also allows for gathering videos capturing stress-related behavioral data in real-world scenarios and therefore supporting the development of reliable stress detection algorithms. Finally, this thesis may present the DST as an invitation for promoting open and collaborative research in the interdisciplinary field between psychology and computer science.
View lessDer Palliativkonsildienst der Charité ist ein integraler Bestandteil der palliativmedizinischen Patient:innenversorgungsstrategie der Universitätsmedizin in Berlin, auch im Rahmen der COVID-19 Pandemie. Diese Studie untersucht die Charakteristika dieser Patient:innengruppe in Bezug auf Symptomlast, Liegedauer und Überleben im Vergleich zu Patient:innen die nicht an COVID-19 erkrankt sind. Zudem wurde ein Vergleich zwischen Patient:innen mit und ohne onkologische Erkrankungen durchgeführt um diese Populationen besser zu charakterisieren. In diese prospektive Beobachtungsstudie konnten 294 Patient:innen eingeschlossen werden. In der Subgruppenanalyse der COVID-19 Patien:innen konnten 20 Patient:innen rekrutiert werden. Die Patient:innen wurden mittels palliativmedizinischem Basisassessment bezüglich ihrer Symptomlast evaluiert und die Liegedauer und Überlebenszeit ermittelt. Die Gesamtkohorte zeigt ein medianes Alter von 67 Jahren mit Hauptsymptomlast in den Bereichen Schwäche, Müdigkeit und bezüglich der Versorgung. Patient:innen dokumentierten zu Beginn der Behandlung einen hohen Distress (Median 7 von 10). Dieser scheint vor allem durch die Symptomfelder Schmerz, Schlaf und Bewegung/Mobilität bedingt. Im Vergleich zeigt die COVID-19 Kohorte ein signifikant höheres Lebensalter (Median 87 Jahre) und einen schlechteren Performanceindex. Die Hauptsymptomlast unterscheidet sich signifikant in den Symptomen Atemnot, Hilfsmittel/Versorgungsbedarf, Angst, Depression/Antriebsmangel und Verwirrtheit/Desorientiertheit. Schmerzen scheinen in der COVID-19 Kohorte eine untergeordnete Rolle zu spielen. Bei statistisch vergleichbarer Liegedauer war die Überlebenszeit der an COVID-19 erkrankten Patient:innen signifikant kürzer verglichen mit den nicht erkrankten. Schlussfolgerung: Die an COVID-19 erkrankten Patient:innen, die palliativmedizinisch versorgt wurden, sind in der Regel ältere Patient:innen mit einem schlechten Performancestatus. Im Vergleich konnte zwischen den beiden Gruppen eine unterschiedliche Symptomlast gezeigt werden. Diese sollte bei der palliativen Therapie der an COVID-19 erkrankten Patient:innen Berücksichtigung finden. Vor allem psychische Symptome wie Angst, Verwirrtheit/Desorientiertheit und Depression/Antriebsmangel scheinen eine psychosomatische/psychologische Mitbetreuung der Patient:innen zu erfordern. Dass 63% der COVID-19 Patient:innen eine starke Überforderung der Familie angeben, könnte mit der generellen Unsicherheit im Umgang mit dieser zum Zeitpunkt der Studie neuen Art von Infektion zusammenhängen und bedarf daher ausführlicher Beratung und sozialmedizinischer sowie psychologischer Betreuung der Angehörigen. Im Vergleich zwischen nicht-onkologischen und COVID-19 erkrankten Patient:innen scheinen die Symptomverteilungen vergleichbar zu sein. Depression/Antriebsmangel, Angst und Verwirrtheit/Desorientiertheit scheinen wichtige Symptome in der Unterscheidung von nicht onkologischen zu onkologischen erkrankten Patient:innen zu sein. Auffallend ist Atemnot als COVID-19 spezifischer Faktor in der Literatur, sowie auch in dieser Untersuchung. Bei geringer Fallzahl der COVID-19-Vergleichsgruppe ist die Aussagekraft eingeschränkt.
View lessEinleitung: Der Einfluss der p16 Expression auf das biologische Verhalten und die Prognose des oralen Plattenepithelkarzinoms stellt ein kontrovers diskutiertes Thema dar. Wenngleich insbesondere für oropharyngeale Tumoren eine Verbesserung des Überlebens bei erhöhter p16-Expression als gesichert gilt, differieren die Ergebnisse in Bezug auf das orale Plattenepithelkarzinom stark. Aufgrund der elementaren Rolle als Tumorsuppressor gilt die Beeinflussung des p16 als integraler Bestandteil einer HPV induzierten Karzinogenese u.a. mit Einfluss auf die Teilungsrate. Primäre Zielstellung dieser Arbeit ist die Untersuchung des Einflusses von p16- und Mib-Status auf das orale Plattenepithelkarzinom in einer großen Kohorte. Material und Methodik: Formalin-fixierte Paraffin-eingebettete Präparate von 339 Tumoren wurden gegen p16 und Mib/Ki67 mittels Immunhistochemie gefärbt. Die Auswertung der Präparate erfolgte als manuelle Zählung mit Bestimmung des relativen Anteils positiver Tumorzellen. P16- positiven Präparate wurden auf das Vorhandensein von HPV-DNA mittels PCR-Testung untersucht. Die Bestimmung der primären Endpunkte erfolgte als Korrelation der erzielten Ergebnisse mit den klinischen Charakteristika. Ergebnisse: 23 der 339 Tumoren (6,8%) erfüllten die Kriterien einer p16-Positivität, wobei in lediglich 6 der auszuwertenden Tumoren ein HPV-DNA Nachweis gelang (positiv-prädiktiver Wert: 0,4). Kombiniert p16-/HPV-positive Tumoren zeigen sich vermehrt bei jüngeren Patient:innen (p=0,036) und häufiger eine extrakapsuläre Ausbreitung (p=0,015). Der durchschnittliche Anteil Mib-positiver Tumorzellen lag bei 28,4% ohne signifikante Unterschiede zwischen p16-positiven und -negativen Tumoren. Es zeigte sich ein signifikanter Einfluss des p16- und Mib-Status auf das Grading mit schlechter differenzierten Tumoren bei jeweils hoher Positivität. In der Überlebensanalyse ergaben sich lediglich in der kombinierten Betrachtung der p16- und Mib-Positivität signifikante Unterschiede, wobei p16-positive Tumoren mit niedrigen Teilungsraten allen anderen Subgruppen überlegen sind (p=0,048, p=0,048, p=0,034). Es zeigte sich eine Überlegenheit von p16-positiven Tumoren mit niedrigen Teilungsraten gegenüber allen anderen Subgruppen bei Patient:innen, die einer Operation ohne Adjuvanz zugeführt wurden (p=0,005, p=0,014, p=0,006). Diese Unterschiede finden sich nicht bei Patient:innen mit einer Operation und anschließender Adjuvanz. Während Tumoren mit einer Teilungsrate >21% von einer systemischen Therapie profitieren (p=0,034), zeigten Tumoren mit einer p16-Positivität >25% eine bessere Prognose unter einer Adjuvanz (p=0,042). Zusammenfassung: In dem hier untersuchten Kollektiv fand sich keine Korrelation zwischen p16-/HPV-Status und Mib-Positivität. Es zeigte sich ein entscheidender Einfluss der kombinierten Betrachtung von p16- und Mib-Positivität sowohl auf das Overall Survival im Gesamtkollektiv als auch in Bezug auf die Therapieform.
View lessEinleitung: Ausgeprägte kariöse Läsionen oder Parodontitis stellen die häufigste Ursache für dentale Infektionen dar. Beide Krankheitsbilder entstehen durch Veränderungen des oralen Mikrobioms. Diese Infektionen können zu schwerwiegenden Verläufen bis hin zu Abszedierungen mit potenziell letalem Ausgang führen. In Zusammenhang mit diesen Infektionen reicht dann allein eine Sanierung des Infektionsfokus nicht aus, was den Einsatz von Antibiotika von Nöten macht. Zur gezielten antibiotischen Behandlung ist eine Abstrichnahme zur Keimbestimmung und Resistenztestung notwendig. Diese erweist sich häufig als unzureichend. Von daher ist es notwendig, aussagekräftigere Methoden zur Mikrobiombestimmung zu entwickeln. Ziel dieser Arbeit bestand darin, verschiedene biofilmablösende Verfahren, wie die Sonikation und Vortex an extrahierten Zähnen als ein Alternativverfahren für die mikrobiologische Diagnostik im Vergleich zum Standardverfahren zu untersuchen. Ebenso sollte die Resistenzlage der identifizierten bakteriellen Spezies untersucht werden.
Material und Methoden: Es wurden 20 Patienten mit einem nicht erhaltungswürdigen unteren Prämolaren eingeschlossen. Nach chirurgischer Zahnentfernung wurde ein intraoperativer Abstrich aus dem Zahnfach zur Keimbestimmung gewonnen und der extrahierte Zahn für die weitere Aufbereitung in einer DNA-Pufferflüssigkeit asserviert. Anschließend wurde der Zahn mittels der zu untersuchenden Verfahren, der Sonikation und dem Vortex aufbereitet. Die dadurch gewonnen Proben wurden jeweils zur Analyse des Mikrobioms mit Hilfe der genetischen Sequenzierung des 16s-rRNA-Gens ausgewertet. Es wurde an allen Proben die Menge an bakterieller DNA, gefundener Spezies, sowie deren Einteilung in Phylum und Ordnung analysiert. Für die statistische Auswertung wurden der Bland-Altman-Test, sowie der Friedman-Test und die alpha-adjustierte post-hoc- Analysen durchgeführt.
Ergebnisse: Insgesamt konnten 60 Proben, je 20 für jedes Verfahren ausgewertet werden. Durch den Einsatz der Sonikation war es möglich, signifikant mehr bakterielle Spezies im Vergleich zum Standardverfahren nachzuweisen. Die intrinsischen Resistenzen unterschieden sich in den untersuchten Methoden nicht. Signifikante Unterschiede konnten jedoch in Bezug auf die getesteten Antibiotika gezeigt werden. Die Antibiotika mit der geringsten Resistenzrate waren Amoxicillin mit Clavulansäure und Levofloxacin. Die mit der höchsten Resistenzrate Amoxicillin und Clindamycin.
Schlussfolgerung: Durch den Einsatz der Sonikation ist es möglich, signifikant mehr bakterielle Spezies als mit dem Standardverfahren nachzuweisen. Gleichzeitig konnte gezeigt werden, dass sich die Zusammensetzung der gefundenen Mikrobiome unterscheidet. Daraus resultierend, stellt die Sonikation ein valides Mittel für einen bestmöglichen Einblick in das krankheitsverursachende oder krankheitsassoziierte Mikrobiom dar.
View lessGranulomatose mit Polyangiitis (GPA) ist eine chronische Autoimmunerkrankung, die durch eine Entzündung der kleinen Blutgefäße gekennzeichnet ist und mit Bildung von Granulomen in vielen verschiedenen Organsystemen assoziiert ist, einschließlich der Lunge und der Nieren. Kennzeichnend für diese Krankheit sind anti-neutrophile zytoplasmatische Antikörper (ANCAs), die in den meisten Fällen gegen das Antigen Proteinase-3 (PR3) gerichtet sind. Die genaue Ursache der GPA ist noch nicht vollständig geklärt und die zugrunde liegende Immunpathogenese noch nicht vollständig verstanden, aber viele Mechanismen des angeborenen sowie des adaptiven Immunsystems scheinen, eine wichtige Rolle zu spielen. In den letzten Jahren ist die Rolle von Neutrophil Extracellular Traps (NETs) in den Fokus der Forschung gerückt. NETs sind netzartige Strukturen, die aus einem DNA-Gerüst bestehen und verschiedene Proteine, wie Neutrophile Elastase (NE) und Myeloperoxidase (MPO), enthalten. Neutrophile Granulozyten wurden als Quelle dieser NETs identifiziert. Sobald sie auf Bakterien treffen, setzen Granulozyten NETs frei, um die Infektion zu bekämpfen. DNAse1, eine Endonuklease im Blutserum, ist u.a. für den Abbau dieser NETs verantwortlich. In einer Vielzahl von verschiedenen Krankheiten, einschließlich maligner Erkrankungen, Infektionen und Autoimmunerkrankungen, konnte gezeigt werden, dass eine Untergruppe von Neutrophilen, die sog. Low Density Granulocytes (LDGs), eine entscheidende Rolle bei der fehlregulierten NETs-Produktion spielt. Ziel dieser Studie war, die Rolle von neutrophilen Granulozyten und NETs in der Entwicklung von GPA eingehender zu untersuchen. Wir haben daher zunächst die Oberflächenmarker von Neutrophilen und anderen Immunzellen mittels FACS charakterisiert und ihre Fähigkeit zur Produktion von NETs untersucht sowie die Menge von NETs im Blutplasma mittels ELISA gemessen. Zusätzlich wurde die Fähigkeit von Patientenserum zur Degradation von NETs mit Hilfe eines DNAse-Assay quantifiziert, der auf der Fluoreszenzabnahme von PicoGreenTM basiert. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Patienten mit GPA im Vergleich zu gesunden Spendern (HD) deutlich erhöhte Anzahl von LDGs im peripheren Blut aufwiesen. Diese LDGs zeigten einen stärker aktivierten und unreifen Phänotyp verglichen mit gesunden Kontrollen. Die Kapazität von Neutrophilen zur Freisetzung von NETs und die Menge zirkulierender NETs im Blut war vergleichbar mit denen gesunder Spender. Allerdings war die Degradation von NETs in vitro bei GPA-Patienten signifikant einge-schränkt, was mit klinischen und serologischen Aktivitätsmarkern korrelierte. Zusätzlich konnten wir eine Aktivierung von myeloiden dendritischen Zellen (mDCs) mit erhöhter Expression von OX40L und erhöhte Frequenzen zirkulierender Plasmablasten feststellen, was darauf hinweist, dass verschiedene Zelltypen zur Pathogenese von GPA beitragen. Zusammenfassend deuten unsere Daten darauf hin, dass neutrophile Granulozyten und NETs an der Pathogenese von GPA beteiligt sind. LDGs waren in erhöhter Frequenz im peripheren Blut nachweisbar und wiesen einen unreifen und aktivierten Phänotyp auf. Obwohl zirkulierende NETs bei GPA nicht erhöht nachweisbar waren, konnte eine eingeschränkte Degradierung von NETs nachgewiesen werden. Da NETs spezifische Zielantigene bei GPA enthalten, z.B. PR3, NE oder MPO, könnte eine Exposition von NETs eine Quelle von Autoantigenen darstellen, die mit der Produktion von Autoantikörpern verbunden sein könnte.
View lessEinleitung Alle bisher auf dem Markt verfügbaren Herzklappenprothesen weisen noch viele Probleme auf. So kommt es bei biologischen Klappen häufig zu frühzeitigen Degeneration oder Entzündungsreaktion. Patienten mit mechanische Herzklappenersatz benötigen eine lebenslange Antikoagulation. Beiden Modellen fehlt die Fähigkeit des Mitwachsens, dies wäre besonders für Kinder ein wichtiger Faktor, um ihnen wiederholte Eingriffe zu ersparen. Mittels Tissue Engineering besteht theoretisch die Möglichkeit, Herzklappen herzustellen, die die beschriebenen Probleme überwinden können. Seit der Jahrtausendwende ist es möglich, Herzklappenprothesen mittels minimalinvasiver Kathetertechnik zu implantieren. Die hier vorgestellte Arbeit hat die Histologie und Funktion dezellulariserter tissue-engineerter, minimalinvasiv implantierter Herzklappenprothesen zum Gegenstand.
Methode Tissue-engineerte Pulmonalklappen wurde aus Myofibroblasten auf einem bioresorbierbaren Polyglykolsäure-Gerüst in einem Bioreaktor gezüchtet und anschließend dezellularisiert. Insgesamt wurden vier verschiedene Klappentypen hergestellt, die sich in Form und der Besiedlungsdauer unterschieden. Die fertige tissue-engineerte Herzklappe wurde in einen Nitinolstent eingenäht und transvenösen minimalinvasiven in 18 Schafen in Pulmonalklappenposition implantiert. Im anschließenden Nachbeobachtungszeitraum von 52 Wochen erhielten die Tiere in regelmäßigen Abständen, CT, MRT, intrakardiale Echokardiographie, Angiografie und invasive Druckmessungen zur Überprüfung der Funktion. Am Ende des Projekts wurden die explantierten Klappen makroskopisch und histologisch untersucht. Hierfür wurden die Klappen in ein Kunstharz eingebettet, immunhistochemisch gefärbt und anschließend histologisch untersucht.
Ergebnisse Alle Klappen konnten implantiert werden. Anfänglich zeigten sich noch Probleme mit der Stabilität der Klappen, sie wurden wahrscheinlich durch das Crimping beschädigt. Diese Probleme wurden in den neueren Klappengenerationen erfolgreich behoben, so dass zehn Tiere das Follow-Up von 52 Wochen erreichten. Hinsichtlich der Funktion zeigten die Klappen sehr gute Ergebnisse, es zeigten sich keine signifikanten Flussbeschleunigungen über der Klappe, d.h. es gab keinen Anhalt für Stenosierung. Nach der Explantation zeigten sich makroskopisch zarte Klappen mit leicht verdickten Klappenrändern. Histologisch war ein gutes Wiederbesiedeln mit körpereigenen Zellen, die Bildung von extrazellulärer Matrix und Endothel zu beobachten.
Diskussion Diese Arbeit zeigt, dass es möglich ist, dezellularisierte tissue-engineerte Herzklappen herzustellen und diese über die transkutane minimalinvasive Methode zu implantieren. Zwar konnte kein Wachstum der Klappe festgestellt werden, da erwachsene Schafe verwendet wurden, dennoch waren die funktionellen und histologischen Ergebnisse der Klappe sehr zufrieden stellend und könnten eine Alternative für die bisherigen biologischen und mechanischen Herzklappenprothesen darstellen.
View lessExtrakorporale Membranoxygenierung (ECMO) wird als potenziell lebensrettende Therapie bei Lungen- oder Herzversagen eingesetzt. Die quantitative Messung der über die Membranlunge (ML) ausgetauschten Volumina von Sauerstoff (VO2) und Kohlendioxid (VCO2), sowie die daraus ableitbaren Aussagen zur Funktion des ECMO-Systems, der natürlichen Lunge, der kardialen Situation oder des systemischen Metabolismus könnten zu einer sichereren und zielgenaueren Therapie beitragen. Allerdings ist dies in der klinischen Routine aktuell nicht etabliert. Im Rahmen dieser prospektiven, monozentrischen Beobachtungsstudie untersuchten wir ein neuartiges Monitoringsystem der Firma Spectrum Medical (Cheltenham, Großbritannien), das Quantum Diagnostics System (QDS). Wir verglichen die bestimmten Gasaustauschvolumina des QDS mit der durch unsere Arbeitsgruppe publizierten „Measuring Energy Expenditure in extracorporeal lung support Patients“ (MEEP) Methode an 39 erhobenen Datensätzen von 9 Studienpatienten. Die Auswertung ergab klinisch relevante Messungenauigkeiten des QDS für VO2 und VCO2, als auch für die daraus abgeleiteten metabolische Parameter wie Energieumsatz (EE) oder den respiratorischen Quotienten (RQ). Das VO2 über den extrakorporalen Gasaustausch (VO2 Median 142,42 ml/min) wurde hierbei durch das QDS um 35,4% unterschätzt, die Messung des VCO2 zeigte hingegen eine 32,2% Überschät-zung der Gasaustauschmenge durch das QDS (VCO2 Median 127,27 ml/min). Wir untersuchten die verwendete Messmethodik und die verwendeten Berechnungen des QDS, um die Ursachen der beobachteten Messabweichungen zu analysieren. Es konnten dadurch generelle messmethodenimmanente Probleme als auch Berech-nungsfehler des QDS beschrieben werden. Die für die Berechnung des VO2 verwendete Formel des QDS beinhaltet keinen physikalisch gelösten Sauerstoff, dessen Bestimmung ist jedoch auch mit der verwendeten Messmethode (Infrarotspektrometrie) technisch nicht möglich. Eine Neuberechnung des VO2 durch Addieren des gelösten Sauerstoffanteils zu den Werten des QDS führte zu einer deutlichen Reduktion der Abweichung von der Referenz. Für die VCO2-Messungen konnten allgemeine methodische Fehlerquellen erstmals zusammenhängend beschrieben werden. Die Berechnung des VCO2 erfolgt mit Werten der Volumenflussmessung im Gasstrom vor Einleitung in die Membranlunge und der Messung des CO2-Gehalts nach Durchströmen der Membranlunge. Veränderungen des Wasserdampfdruckes, der Temperatur und des Verhältnisses von VO2 zu VCO2 können daher Einfluss auf die Messgenauigkeit haben. Weiterhin führte die manuelle Neuberechnung der VCO2 mit der herstellerseitig verwendeten Berechnungsformel und den Werten des QDS zu einer relevanten Reduktion der Messabweichung, suggestiv für einen internen Berechnungsfehler. Zusammenfassend zeigt sich, dass die Messgenauigkeit des QDS für klinische Anwendungen nicht ausreichend ist und weitere Forschung und Entwicklung für eine zuverlässige Sensorik und Berechnungsmethodik erforderlich ist.
View lessObjectives: The aims of this dissertation were to (1) conduct a scoping review of stud-ies on machine learning (ML) in dentistry and appraise their robustness, (2) perform a benchmarking study to systematically compare various ML algorithms for a specific dental task, and (3) evaluate the influence of a ML-based caries detection software on diagnostic accuracy and decision-making in a randomized controlled trial.
Methods: The scoping review included studies using ML in dentistry published between 1st January 2015 and 31st May 2021 on MEDLINE, IEEE Xplore, and arXiv. The risk of bias and reporting quality were assessed with the QUADAS‐2 and TRIPOD checklists, respectively. In the benchmarking study, 216 ML models were built using permutations of six ML model architectures (U-Net, U-Net++, Feature Pyramid Networks, LinkNet, Pyramid Scene Parsing Network, and Mask Attention Network), 12 model backbones of varying complexities (ResNet18, ResNet34, ResNet50, ResNet101, ResNet152, VGG13, VGG16, VGG19, DenseNet121, DenseNet161, DenseNet169, and Dense-Net201), and three initialization strategies (random, ImageNet, and CheXpert weights). 1,625 dental bitewing radiographs were used for training and testing. Five-fold cross-validation was carried out and model performance assessed using F1-score. In the clin-ical trial, each one of 22 dentists examined 20 randomly selected bitewing images for proximal caries; 10 images were evaluated with ML and 10 images without ML. Accura-cy in lesion detection and the suggested treatment were evaluated.
Results: The scoping review included 168 studies, describing different ML tasks, mod-els, input data, methods to generate reference tests, and performance metrics, imped-ing comparison across studies. The studies showed considerable risk of bias and mod-erate adherence to reporting standards. In the benchmarking study, more complex models only minimally outperformed their simpler counterparts, if at all. Models initial-ized by ImageNet or CheXpert weights outperformed those using random weights (p<0.05). The clinical trial demonstrated that dentists using ML showed increased accu-racy (area under the receiver operating characteristic [mean (95% confidence interval): 0.89 (0.87–0.90)]) compared with those not using ML [0.85 (0.83–0.86); p<0.05], pri-marily due to their higher sensitivity [0.81 (0.74–0.87) compared to 0.72 (0.64–0.79); p<0.05]. Notably, dentists using ML also showed a higher frequency of invasive treat-ment decisions than those not using it (p<0.05).
Conclusion: To facilitate comparisons across ML studies in dentistry, a minimum (core) set of outcomes and metrics should be developed, and researchers should strive to improve robustness and reporting quality of their studies. ML model choice should be performed on an informed basis, and simpler models may often be similarly capable as more complex ones. ML can increase dentists’ diagnostic accuracy but also lead to more invasive treatment.
View lessMagnetic Resonance Elastography (MRE) is a well-established non-invasive imaging technique used to quantify the mechanical properties of tissues in vivo for the diagnosis of liver fibrosis. However, MRE is limited by its spatial resolution, sensitivity to motion artifacts, and insensitivity to metabolic function. Therefore, three studies of abdominal MRE were conducted to improve the quality of mechanical maps for characterizing liver tumors, to correct for motion artifacts induced by breathing, and to implement MRE on a PET/MRI scanner to correlate mechanical liver properties with metabolic functions in small animals through technical improvements in image acquisition and post-processing. High-resolution stiffness (shear wave speed in m/s), wave penetration (penetration rate in m/s), and fluidity (phase of the complex shear modulus in rad) maps were generated using multifrequency MRE, novel actuators, and tomoelastography post-processing. The first study characterized the stiffness and fluidity of a total of 141 liver tumors in 70 patients. The second study analyzed the motion of abdominal organs and its effect on their stiffness using different acquisition paradigms and image registration in 12 subjects. The third study examined the relationship of liver stiffness and wave penetration to central metabolic liver functions in 19 rabbits. Malignant liver tumors were distinguished from the surrounding liver (stiffness area under the curve [AUC]: 0.88 and fluidity AUC: 0.95) and benign tumors (stiffness AUC: 0.85 and fluidity AUC: 0.86) due to their increased stiffness and fluidity. In the second study, no significant differences in stiffness were observed despite significant differences in examination time, organ motion, and image quality with different image acquisition paradigms. Motion correction by image registration increased image sharpness, so that no significant difference was measurable between MRE in free breathing and breath-hold. Healthy rabbit livers showed heterogeneous liver stiffness, such that division into low and high stiffness (>1.6 m/s) groups resulted in significant differences in central metabolic functions. Stiffness and fluidity measured by multifrequency MRE hold promise as quantitative biomarkers for the diagnosis of malignant liver tumors. Abdominal MRE with free breathing, followed by image registration, is recommended as the best balance between fast examination time and good image quality. Additionally, the applicability of abdominal MRE in small animals in a clinical MRI was demonstrated, and correlations between mechanical liver properties and metabolic functions were found. This study demonstrates improvements in the quality of maps of biophysical parameters for both clinical and preclinical studies, making an important contribution to the clinical translation of multifrequency MRE as a non-invasive imaging modality for abdominal organs and pathologies.
View lessZIEL: Untersuchung von Veränderungen der Gefäßdichte (VAD) in den papillären, peri- papillären und makulären Schichten in unzureichend therapierten Glaukompatient:innen nach filtrierender, drucksenkender Operation (Trabekulektomie (TE) versus XEN-Stent Implantation) mittels einer quantitativen Οptischen Kohärenztomografie Angiografie (OCTA) Gefäßanalyse. Aufgrund ihrer unterschiedlichen drucksenkenden Wirkung wurden neben einer Auswertung im Allgemeinen auch die beiden Verfahren hinsichtlich ihrer Effekte auf die VAD untereinander verglichen. METHODIK: Eingeschlossen wurden 45 Patient:innen, die nach festgelegten Kriterien entweder mit einem XEN Stent oder einer TE in einem Verhältnis von 2:1 versorgt wurden. Anschließend wurden die Patient:innen in den folgenden postoperativen-Intervallen mittels OCTA untersucht: 3 Tage, 6 Wochen, 3 Monate und mehr als 6 Monate. Die anschließende binarisierte Bildauswertung erfolgte unter standardisierten Bedingungen mittels dem ImageJ Programm. Primärer Forschungsschwerpunkt lag auf der quantitativen Auswertung der VAD verschiedener retinaler Perfusionsschichten und der avaskulären Zone der Makula (AVZ). Für den Vergleich von qualitativen Variablen wurde der Chi-Quadrat-Test und bei metrischen Variablen der t-test bzw. Mann-Whitney-U-Test verwendet. ERGEBNISSE: Es konnte eine signifikante Senkung des Augeninnendrucks (IOD) bei beiden filtrierenden Verfahren erreicht werden (XEN-Stent 17.6±3.8 auf 13.7±3.8mmHg; TE 21.2±5.4 auf 8.8±2.6 mmHg). Die TE wies einen signifikant stärkeren drucksenkenden Effekt auf im Vergleich zum XEN-Stent nach mehr als 6 Monaten (p < 0,001). Zudem verringerte sich dazu auch die Anzahl der verabreichten therapeutischen Glaukomwirkstoffe bei beiden signifikant (XEN p < 0,001, TE p = 0,002). Im Verlauf zeigte sich keine signifikante Veränderung der VAD oder der AVZ. Prä- und postoperativ zeigten sich signifikante Korrelationen von Mittlerer Defekttiefe (MD) und retinaler Nervenfaserschichtdicke (RNFL) zur VAD verschiedener Gefäßschichten. ZUSAMMENFASSUNG: Sowohl der XEN-Stent als auch die TE senken den IOD signifikant und stabilisieren die VAD verschiedener Perfusionsschichten bei präoperativ moderat eingestellten Augeninnendruckwerten. Eine Zunahme der VAD konnte nicht festgestellt werden. Die OCTA hat das Potential die Glaukomdiagnostik zu ergänzen, da die VAD mit der Glaukomschwere zu korrelieren scheint.
View lessThis work aimed to investigate oxidative stress as a pathological component of diabetic retinopathy (DR). The focus was on whether increased expression of Nox4 (Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) oxidase 4) initiates the pathogenesis of DR, due to the metabolic state of type 2 diabetes. To test the hypothesis, a model was chosen that had been characterized several years earlier for studies of DR1. The so-called TetO model is based on transgenic rats2 whose name derives from the tetracycline-inducible knockdown of the insulin receptor (tetracycline-controlled transactivator, Tet-Off). Ophthalmological results published in 20171 suggested that this transgenic rat line is a promising new model for DR in type 2 diabetes. In contrast to previous applications of the model, the animals for my work were imported from different sub-strains of different origins. In this regard, the animals that had the furthest import route and came from breeding with a higher standard of hygiene showed an increased susceptibility to infectious colonization with opportunists in our experimental husbandry. For this group, which consisted predominantly of the normoglycemic control animals, analyses of oxidative stress, inflammation, and apoptosis in most cases revealed increased pathological levels compared with the hyperglycemic TetO animals. In addition, findings of anatomic retinal abnormalities accumulated in the histologic samples. Results published for this model regarding DR could not be reproduced in my experiments and my working hypothesis could not be tested based on the obtained data. Therefore, the present work will outline the aspects that generally pose a risk to the reproducibility and translation of animal experiments. In particular, the genetics of experimental animal strains will be addressed. For the case study described, it will be discussed if the anatomical abnormalities and the observed immunosuppression may also be due to gene drift within the used rat strains. My intention in publishing this work is to contribute to increasing awareness of the impact due to genetics, origin, and husbandry of experimental animals on our experimental results.
View lessHintergrund und Ziel – Krankenhäuser stehen seit jeher vor der Herausforderung, sowohl ihre Patienten am medizinischen Fortschritt teilhaben zu lassen als auch den ökonomischen Bedingungen eines Wirtschaftsbetriebes gerecht zu werden. Daher sind exakte Kenntnisse zu notwendigen personellen und sachbezogenen Ressourcen für medizinische Behandlungen von großer Bedeutung. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Identifikation von Einflussfaktoren, die den Ressourcenbedarf bei einer Transcatheter Aortic Valve Implantation (TAVI) determinieren. Methoden – Im Rahmen einer retrospektiven Beobachtungsstudie mit 484 Patienten, die zwischen 2016 und 2018 am Deutsches Herzzentrum Berlin (DHZB), in Kooperation mit den VIVANTES-Klinken Berlin, eine TAVI erhielten, wurden prä-, intra- und postoperative Daten im Zusammenhang mit dem Eingriff analysiert. Ergebnisse – Nach einer Analgosedierung (LA) zeigten Patienten postoperativ weniger revisionsbedürftige Blutungen als nach einer Allgemeinanästhesie (GA) (N: 7 vs. 17, χ2(1)=4,384, p=0,04). Weder bei der 30-Tages- (LA vs. GA: N: 3 vs. 6, χ2(1)=1,024, p=0,31) noch bei der 365-Tages- Mortalität(LA vs. GA: N: 31 vs. 32, χ2(1)=0,027, p=0,87) bestand ein signifikanter Unterschied zwischen den beiden Narkoseverfahren. Die Liegezeiten der Patienten der LA-Gruppe auf der Intensivstation im DHZB waren um 4,51 Stunden kürzer als die der Patienten der GA-Gruppe (M±SD: 10, 48±1, 36 vs. 14, 99±1, 32 Stunden, χ2(1)=5,722, p<0,02).Weiter verblieben Patienten mit Diabetes mellitus 3,87 Stunden länger auf der Intensivstation des DHZB als Patienten ohne dieses Komorbidität (M±SD: 14, 62±1, 53 vs. 10, 75±1, 18 Stunden, χ2(1)=4,292, p=0,04). Der European System for Cardiac Operative Risk Evaluation Score (EUROSCORE) II beeinflusste die postoperative Aufenthaltsdauer auf der Intensivstation (Odds Ratio 1,057, CI [1,033 – 1,081], p<0,001) und auf den nachfolgenden peripheren Stationen (Odds Ratio 1,017, CI [1,005 – 1,028], p=0,005). Bei den OP-Prozesszeiten zeigten Patienten der LA-Gruppe im Vergleich zu Patienten der GA-Gruppe eine um 18,80 Minuten kürzere Schnitt-Naht-Zeit (M ±SD: 62, 29±2, 59 vs. 81, 08±2, 53 Minuten, χ2(1)=31,585, p<0,001) und eine um 21,57 Minuten kürzere Anästhesiologiezeit (M ± SD: 194, 33 ± 3, 57 vs. 172, 77 ± 3, 84 Minuten, χ2(1)=21,878, p<0,001). Im Bereich konnte nur ein Kostenunterschied bei den Gesamtkosten OP-Bereich ohne Implante aufgezeigt werden. So hatten Fälle der LA-Gruppe hatten eine 193,01 Euro weniger Kosten im Vergleich zu Fälle der GA Gruppe (M±SD: 3543, 30±80, 76 vs. 3737, 21±80, 83 Euro, χ2(1)=2875, p=0,091). Die ist auf das Umlagemodel nach Minuten zurückzuführen. Weitere Kostenunterschiede konnten nicht nachgewiesen werden. Schlussfolgerung – Die identifizieren Einflussgrößen erlauben eine Prognose der Länge des Aufenthaltes auf der Intensivstation und auf peripheren Stationen nach einer TAVI und können somit die Ressourcenplanung unterstützen.
View lessEinleitung: Ziel der immunzytochemischen Versuche war es, Anoctamin-4 (ein calciumabhängiger Kationenkanal) und Bestrophin-1 (ein calciumabhängiger Chloridkanal) sowie verschiedene Mutanten dieser Ionenkanäle hinsichtlich ihrer zellulären Lokalisation zu untersuchen, um beide Ionenkanäle besser zu charakterisieren und um langfristig kausale Therapieansätze für die resultierenden Krankheiten (verschiedene Epilepsien für Anoctamin-4-Mutationen und Morbus Best für Bestrophin-1-Mutationen) zu entwickeln.
Methodik: An HEK293-Zellen wurde immunzytochemisch das Verhalten von Anoctamin-4-Wildtyp und sieben verschiedenen Mutanten hinsichtlich ihrer Expression in der Zellmembran, sowie ihrer Lokalisation in frühen Endosomen und Lysosomen, untersucht. Für Bestrophin-1 wurden iPS-RPE-Zellen verwendet, die entweder eine endogene Mutation trugen oder mit Bestrophin-1-Wildtyp oder mit der Mutation T6P transfiziert wurden und mit Antikörpern gegen den Zellmembranmarker β-Catenin, gegen frühe Endosomen und Lysosomen, sowie gegen den L-Typ-Calciumkanal CaV1.3 gefärbt wurden. Weiterhin wurde der Einfluss von Natriumphenylbutyrat als Chaperon auf den mutationsbedingten Trafficking-Defekt für beide Proteine untersucht. Die Assoziation von Anoctamin-4 und Bestophin-1 zu den verschiedenen zellulären Antigenen wurde durch die Errechnung des Pearson’s Korrelationskoeffizienten erfasst.
Ergebnisse: Anoctamin-4-Wildtyp wird zu 56% in der Zellmembran exprimiert, der restliche Anteil liegt im Zytosol vor. Die untersuchten Anoctamin-4-Mutationen führen zu einer signifikant geringeren Expression von Anoctamin-4 in der Zellmembran und in den frühen Endosomen im Vergleich zum Wildtyp. Bezüglich der Lokalisation in den Lysosomen ergibt sich kein signifikanter Unterschied zwischen Anoctamin-4-Wildtyp und den Mutationen. Natriumphenylbutyrat hat keine signifikanten Effekte auf die Zellmembranexpression der Anoctamin-4-Mutanten. Die Datendichte zur Immunzytochemie an den iPS-RPE-Zellen ist nicht ausreichend, um fundierte konkrete Schlussfolgerungen zu Bestrophin-1 zu ziehen.
Diskussion: Zwar führen die untersuchten Anoctamin-4-Mutationen zu einer signifikant geringeren Expression von Anoctamin-4 in der Zellmembran und in den frühen Endosomen im Vergleich zum Wildtyp, jedoch ist der Trafficking-Defekt geringer ausgeprägt als die in der Literatur beschriebenen mutationsbedingten Funktionseinschränkungen von Anoctamin-4 als Kationenkanal. Eine Ursache für diese Diskrepanz könnten Strukturmodellanalysen liefern, die für die Anoctamin-4-Mutationen eine geringere Stabilität, teilweise eine Ladungsänderung und teilweise eine Lokalisation nahe der Calciumbindungsstelle vorhersagten. Die für Bestrophin-1 beschriebenen mutationsbedingten Effekte der reduzierten Zellmembranexpression und der Akkumulation im endolysosomalen System konnten nur teilweise repliziert werden. Ursächlich dafür scheint das noch nicht ausreichend optimierte Färbeprotokoll an den anspruchsvollen iPS-RPE-Zellen zu sein.
View lessMicroglia are first responders to disruptions in homeostasis and key modulators of synaptic refinement in the central nervous system (CNS). Alterations in microglia phenotype have been implicated in psychiatric disorders including autism spectrum disorder (ASD), innate high anxiety and depression, with little attention given to the interplay of microglia and synapses. Therefore, I investigated the microglial engulfment of synapses, along with the main pathways regulating this function, by using two mouse models for symptoms of psychiatric disorders: mice with innate high anxiety-related behavior (HAB) and the Neuroligin-4 knockout (Nlgn4-KO) mouse model of ASD. In the first project (A), I focused on the ASD model and found reduced engulfment of synapses by microglia in the Nlgn4-KO hippocampus, which appeared stronger in males compared to females. In addition to demonstrating deficits in synaptic engulfment, I reported significant dysregulations in the TREM2 signaling pathway, including reduced surface expression of TREM2 on microglia, elevated levels of soluble TREM2, and decreased levels of APOE in the Nlgn4-KO hippocampus at postnatal day 90 (P90). I also demonstrated that neither the synaptic engulfment deficits nor the dysregulations in the TREM2 pathway were present at an earlier developmental time point (P15), suggesting that they occur later in development and contribute to an abnormal microglial response at the adult stage in the Nlgn4-KO hippocampus. I also addressed the changes in the synaptosome proteome, as well as in behavior; and reported impaired spatial learning and memory in the Nlgn4-KO male mice; whereas found no major changes in the synaptosome proteome in the Nlgn4- KO hippocampus. 1 In the second project (B), I focused on the innate high anxiety and depression model (HAB). I analyzed microglial heterogeneity in both sexes of HABs using single-cell RNA sequencing, which revealed ten distinct clusters varied by their frequency and gene expression status. I found striking sex-related differences, including a higher proportion of microglia clusters associated with phagocytosis in the HAB female compared to the HAB male. Furthermore, I reported that these clusters primarily upregulate the genes related to synaptic engulfment such as Trem2 in females. I functionally validated these findings by showing that a greater number of synapses were engulfed by the female HAB microglia compared to the male HAB in the hippocampus. I also investigated the effect of minocycline, which significantly reduced the engulfment of synapses by microglia in females, suggesting a sexually dimorphic recovery in response to the treatment. Overall, herein I have identified sex-dependent dysregulations in the microglial engulfment of synapses and TREM2 signaling in both models for symptoms of psychiatric disorders. I propose these sex-specific dysregulations as potential avenues to target microglia in a broader context of psychiatric disorders.
View lessHintergrund: Das Pankreasadenokarzinom (PDA) ist eine der tödlichsten Krebserkrankungen des Menschen weltweit. Trotz kurativer Ansätze sind die Rezidivraten hoch und das Gesamtüberleben schlecht. Die perineurale Invasion (PNI) an den Resektionsrändern ist ein häufiges Merkmal des PDAs und kann sich auf das Überleben der Patienten auswirken. Wir untersuchten den klinischen Einfluss der PNI bei chirurgisch behandelten Patienten in unserer Einrichtung. Methoden: Eingeschlossen wurden Patienten mit PDA, die sich in den Jahren 2008 bis 2019 in unserer Einrichtung einer kurativen Resektion unterzogen. Patienten mit unvollständiger Dokumentation von Anamnese, R-Status, PNI-Status, Tumorstadium und Überlebensdaten wurden ausgeschlossen. Ergebnisse: Bei insgesamt 571 Patienten identifizierten wir 40 Pn0 (7%) und 531 Pn1-Patienten (93%). Die perineurale Invasion ging mit einer schlechten Differenzierung sowie einer hohen Rate an Lymphknoten- und mikrovaskulärer Invasion einher. Pn0-Patienten hatten ein besseres krankheitsfreies (p<0,001; HR: 2,16) und Gesamtüberleben (p<0,001; HR: 2,50). PNI konnte durch eine Cox-Proportional-Hazards-Regression als Variable für ein schlechtes Überleben identifiziert werden. Eine Subgruppenanalyse aller R0-resezierten Patienten bestätigte die geringere Überlebenswahrscheinlichkeit von R0-Pn1 im Vergleich zu R0-Pn0 (HR = 3,21) und den besonderen Nutzen einer adjuvanten Chemotherapie (p<0,01). Schlussfolgerung: Unsere Studie ergänzt die Erkenntnisse, dass PNI die Überlebensrate von Patienten mit reseziertem PDA verringert. Darüber hinaus stellt die PNI die Wahrscheinlichkeit des Langzeitüberlebens in Frage, insbesondere bei Patienten mit negativen Resektionsrändern. Wir sollten die pathologischen Prozesse der nervalen Invasion bei PDAs besser verstehen, um wirksamere Therapien zu finden.
View lessEinleitung: Das Ende 2019/Anfang 2020 aufgekommene SARS-CoV-2 bildete eine globale Pandemie, die bisher in mehreren Wellen verlief. Neben der häufigsten Manifestation einer Erkrankung der oberen Atemwege, kann das SARS-CoV-2 insbesondere bei Patient:innen mit Vorerkrankungen zu einem Lungenversagen mit potentiell tödlichem Ausgang führen. Der Übertragungsweg erfolgt hauptsächlich aerogen durch Einatmen virushaltiger Aerosole. Wir erforschen in dieser epidemiologischen Studie, ob in professionellen Orchestern und Chören durch die Exposition während Proben und Konzerten eine höhere Ansteckungsgefahr als in einer Kontrollgruppe besteht. Zusätzlich wurde wird die Häufigkeit von anderweitigen Atemwegserkrankungen sowie die Anzahl der Krankheitstage erhoben. Methodik: Studienteilnehmer:innen von 23 Kulturinstitutionen in ganz Deutschland wurden je nach beruflicher Aktivität in eine Orchester- eine Chor- oder eine Kontrollgruppe eingeteilt. Zusätzlich zum Baseline-Fragebogen erfolgte eine wöchentliche Befragung durch Follow-Up- Fragebögen über insgesamt 38 Wochen. In den Fragebögen wurden die berufliche Aktivität, individuelle Risikofaktoren für eine Infektion sowie positive Testung auf das SARS-CoV-2 abgefragt. Zwischen den Gruppen wurde anhand eines „mixed-effects cox proportional hazards“-Modells das Risiko für eine Infektion mit dem SARS-CoV-2 verglichen. Die Adjustierung auf das individuelle Risikoverhalten erfolgte anhand eines aus den Fragebogenparametern gebildeten Risiko-Scores. Ergebnisse: Es wurden 1097 Studienteilnehmer:innen mit einem Durchschnittsalter von 46,7 (SD 10,3) Jahren befragt, davon 705 Orchestermusiker:innen, 154 Chorsänger:innen und 238 Kontrollen. 46,8% der Studienteilnehmenden sind weiblich, 0,2% divers. Insgesamt traten 40 Fälle einer Infektion mit dem SARS-CoV-2 auf, 26 in der Orchestergruppe, zehn in der Chorgruppe, vier in der Kontrollgruppe. Das Hazard Ratio im Vergleich zur Kontrollgruppe betrug 1,74 (95% CI: 0,58-5,25) für die Orchestergruppe und 2,97 (95% CI: 0,87-10,28) für die Chorgruppe. Die Mehrzahl der infizierten Studienteilnehmer:innen vermuteten eine Ansteckung in ihrem privaten Umfeld. Die Krankheit verlief in allen registrierten Fällen mild bis moderat. Andere Atemwegserkrankungen traten in 6,1% aller Studienwochen in der Orchestergruppe, 10,1% aller Studienwochen in der Chorgruppe, 8,0% aller Studienwochen in der Kontrollgruppe auf. Die Zahl der Erkrankungstage im Laufe der Befragung betrug respektive 0,5%; 2,1% und 1,3%. Diskussion: Diese epidemiologische Studie zur Übertragungswahrscheinlichkeit von SARS- CoV-2 zeigte keine Hinweise auf ein signifikant erhöhtes Risiko einer Infektion mit dem SARS- CoV-2 bei Orchestergruppen und ein tendenziell höheres Risiko einer SARS-CoV-2 Infektionbei der Chorgruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe. Die genauen Infektionswege wurden durch die Studie nicht erfasst.
View lessThe eyelid occupies a special position as a tumor site and represents a surgical challenge. The safety distances specified in guidelines for surgical resection of skin tumors usually cannot be complied with at the eyelid. Massive restrictions of eyelid function, blindness as well as extreme esthetic losses would be the consequence. Therefore, an individual approach is required for the eyelid. In malignant eyelid tumors, following the R0 resection (as much as necessary), the preservation of eyelid function by sparing tissue resection (as little as possible) is the top priority. There are varying recommendations on safety margins for eyelid malignancies, but no guidelines with clear definitions. Overall, there is a high degree of heterogeneity in eyelid tumor surgery. Due to the rarity of eyelid malignancies, little knowledge exists regarding long-term functional outcomes contingent on tumor entity and reconstructive procedure. In this study, functional rehabilitation and complications after surgical excision of rare malignant eyelid tumors (actinic keratosis, squamous cell carcinoma, sebaceous and Merkel cell carcinoma, lentigo maligna, and malignant melanoma) and reconstructions of the resulting eyelid defects are analyzed and compared between each other as well as with the predominant basal cell carcinoma. The data were collected in the eye clinic of the Charité Berlin, Campus Virchow for a period of 10 years (2006 to 2015) and based on 109 patients with malignant primary tumors of the eyelid retrospectively analyzed and evaluated. The following three hypotheses are discussed and answered: Firstly, visual acuity is preserved in the majority of patients, secondly, functional limitations after tumor removal and eyelid reconstruction are unavoidable, and lastly, recurrences develop more frequently than in basal cell carcinoma. Overall, very good results were obtained. The hypotheses can be confirmed, although visual acuity slightly worsened on average postoperatively. Most complications could be corrected well and satisfactorily by conservative measures or minor follow-up surgery. The eyelid tumors evaluated have a higher risk of recurrence and more 9 aggressive growth and spread behavior than basal cell carcinoma. The results are then discussed and compared with other work. Moreover, the discussion comprises the perioperative visual acuity and the special position of tumor localization at the eyelid as well as the surgical approach in eyelid tumor surgery. With the help of larger amounts of data, new treatment recommendations and, in the long-run, potentially even guidelines for a more uniform surgical procedure and an optimized therapy could be established. A database for eyelid malignancies as well as the establishment of a nationwide or even international registry for the different malignant eyelid tumors could contribute to this.
View lessInfection with SARS-CoV-2 presents with a highly variable clinical picture, ranging from asymptomatic cases over flu-like symptoms to severe organ damage, respiratory failure, and death. Higher age and different preexisting medical conditions are risk factors for severe disease, but early clinical risk stratification posed a special challenge due to the high variability in clinical presentation. Thus, it was crucial to quickly identify the pathophysiology of COVID-19 and enable accurate classification of disease severity and outcome prognosis.
Tandem mass spectrometry (MS/MS)-based plasma proteomics allows for a comprehensive characterization of the host response to a pathogen, enabling inference about the underlying pathophysiology. Within the Pa-COVID-19 study, we analyzed a total of 881 plasma proteomes from 280 patients, complemented by extensive data on demographics, disease severity, and 85 routine laboratory parameters.
We collected unbiased plasma proteomes from 139 patients at 687 longitudinal sampling timepoints and quantified a total of 321 protein groups, 189 of which were present in >99% of samples. We identified various correlations between acute-phase proteins and clinical laboratory markers of inflammation and organ damage (e.g., creatinine or NT-proBNP). 113 proteins and 55 routine laboratory markers correlated with disease severity. Several proteins, mainly indicating inflammation and coagulation, were differentially expressed depending on age, offering insight into the age-dependent pathogenesis of severe COVID-19.
Next, we examined the prognostic potential of plasma proteomics using different machine learning models. Based on proteomic and clinical measurements, we accurately predicted current disease severity. For critically ill patients, we were able to predict their survival or death based on a single measurement at an early timepoint, with a median of 39 days before the outcome (AUROC = 0.81). Validation of the model on a completely independent cohort yielded almost perfect classification (AUROC = 1.0).
To translate these results to the clinical routine, we identified 50 relevant peptides and developed a multiple reaction monitoring (MRM)-based peptide panel assay, which we validated in two additional cohorts of 30 (citrate plasma) and 164 (EDTA plasma) patients, and which can be applied in routine laboratories.
In summary, applying MS-based proteomics we successfully identified relevant pathophysiological mechanisms of COVID-19, allowing for accurate disease severity classification and outcome prognosis. These results should now be validated in larger cohorts, simultaneously we are expanding the peptide panel assay for use in other infectious diseases including mpox, bacterial pneumonia, and malaria.
View lessKopfschmerzerkrankungen wirken sich negativ auf die gesundheitsbezogene Lebens-qualität (hrQOL) aus. Psychiatrische Komorbiditäten können die Beeinträchtigung zusätz-lich verstärken. Spezifische Ängste bei Migräne mit Aura, wie die Auraangst (AA), wurden bisher nicht beschrieben. Die Erhebung der hrQOL bei Kopfschmerzpatient:innen ist ein wichtiger Aspekt der Therapieplanung, sowie ein häufiger Endpunkt bei der Bewertung von Studienergebnissen. Der „Comprehensive headache-related Quality of life Question-naire“ (CHQQ) ist ein im Original ungarischer hrQOL-Fragebogen zur Anwendung bei primären Kopfschmerzerkrankungen. Ziel dieser Arbeit war die Übersetzung und Validie-rung des CHQQ, sowie die Untersuchung der AA und ihrer Auswirkung auf die kopf-schmerzbezogene hrQOL und Beeinträchtigung. Der deutsche CHQQ wurde in einer Gruppe von 287 Kopfschmerzpatient:innen mit Migräne (n = 120), Clusterkopfschmerzen (n = 107) und hochfrequenten bis chronischen Spannungskopfschmerzen (n = 60) der Kopfschmerzambulanz der Charité eingesetzt und validiert. Berechnet wurde die Validität, Reliabilität und die Dimensionen- bzw. Faktoren-struktur des CHQQ. Zur Erhebung der AA, welche in pathologischer Ausprägung als Aura-phobie (AP) klassifiziert wurde, erfolgte die Durchführung einer Online-Umfrage zu aurabezogenen Ängsten unter 383 Migränepatient:innen mit Aura. Erhoben wurden die Prävalenz, Charakteristika und Einflussfaktoren der AA und AP. Untersucht wurde der Einfluss der Aura-Charakteristika und verschiedener behavioraler, emotionaler und kog-nitiver Faktoren auf die AA und AP, sowie die Auswirkung auf die kopfschmerzbedingte Beeinträchtigung (MIDAS, HIT-6TM). Eine abschließende Pilotstudie untersuchte den Ein-fluss der AA auf die kopfschmerzbedingte Beeinträchtigung (HIT-6TM) und hrQOL (CHQQ, SF-36v2®) bei Migränepatient:innen mit AA (n = 40) und ohne AA (n = 49). Die deutsche Übersetzung des CHQQ zeigte eine gute bis exzellente interne Kon-sistenz für das Gesamtinstrument (Cronbach´s Alpha 0,925) und seine Dimensionen. Die Validität des CHQQ ist unter Einbeziehung der Gesamtstichprobe und der diagnostischen Subgruppen ebenfalls als gut bis exzellent einzuschätzen, während die Ergebnisse der Gruppe mit Spannungskopfschmerzen und der Gruppe mit episodischem Cluster inner-halb einer Episode vergleichsweise weniger gut ausfielen. Die Prävalenz der AA lag in der Stichprobe bei 42,3 % (7,6 % für AP), wobei sie insbesondere durch Gesundheits-ängste, Vermeidungsverhalten und selektive Körperaufmerksamkeit charakterisiert und durch die Aurakomplexität beeinflusst wird. Die Ergebnisse verweisen auf eine signifikant schlechtere kopfschmerzbedingte hrQOL bei Migränepatient:innen mit AA im Vergleich zu solchen ohne AA. Die psychometrischen Eigenschaften des deutschen CHQQ erwiesen sich als an-gemessen und für den klinischen Einsatz geeignet. Die AA zeigt eine hohe Prävalenz mit negativen Auswirkungen auf die hrQOL. Sie sollte besser untersucht und in der Therapie berücksichtigt werden.
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