OPUS 4 | Universitätspublikationen

Kortiko-kortikale Verbindungen im auditorischen Kortex des Menschen (2003)

Andreas S. Schuhmann

Die ersten Schritte der kortikalen Verarbeitung audtorischer Information im Menschen erfolgen im Gyrus temporalis superior (GTS) sowie im Planum temporale. Durch anatomische, neuropsychologische und bildgebende Verfahren konnte gezeigt werden, daß die auditorische Verarbeitung in dieser Hirnregion in verschiedenen umschriebenen Arealen stattfindet. Für ein besseres Verständnis der neuronalen Prozesse, die der höheren auditorischen Signalverarbeitung zugrunde liegen ist es wichtig, die anatomischen Verbindungsmuster zwischen diesen verschiedenen Arealen zu untersuchen. Daher wurden in der vorliegenden Arbeit mithilfe der postmortem anwendbaren Carbocyaninfarbstoffe DiI und DiA in 10 menschlichen Temporalkortices neuronale Verbindungen zwischen verschiedenen Arealen des auditorischen Systems untersucht. Kortikale Injektionen mit diesen Farbstoffen erfolgten u.a. in den Heschlschen Gyrus, als Sitz des primären auditorischen Kortex (PAC), in das Planum temporale sowie in den Gyrus temporalis superior. Nach einer Inkubationszeit von mehreren Monaten wurden anhand von Serienschnitten kortiko-kortikale Verbindungen mittels Fluoreszenzmikroskopie identifiziert und rekonstruiert. Es konnten dabei folgende Verbindungsmuster identifiziert werden: Zwischen dem primären auditorischen Areal TC und den angrenzenden sekundären auditorischen Arealen TB und TD konnten reziproke Verbindungen nachgewiesen werden. Ebenso konnten reziproke Verbindungen zwischen dem sekundären auditorischen Areal TB und den angrenzenden tertiären auditorischen Arealen TA1 und TA2 dargestellt werden. Ferner zeigte sich eine reziproke kortiko-kortikale Verbindung zwischen medial und lateral auf dem Heschlschen Gyrus gelegenen Unterarealen innerhalb des primären auditorischen Areals TC, was für eine funktionelle Unterteilung des PAC in mindestens zwei separate Areale spricht. Eine weitere Verbindung konnte zwischen dem tertiären auditorischen Areal TA2 und dem PAC (TC) nachgewiesen werden. Diese Verbindung war nicht reziprok, sondern stellte sich als reine Rückprojektion in das primäre auditorische Areal TC dar. Querverbindungen zwischen anterioren und posterioren Abschnitten von TB sowie Verbindungen zwischen TA1 und TA2 liessen sich nicht nachweisen. Eine Auswertung der verschiedenen Verbindungen bezüglich ihrer hierarchischen Eigenschaften legte eine Organisation des kortikalen auditorischen Systems nahe, in dem die unterste hierarchische Stufe durch den PAC (Area TC) gebildet wird. Die angrenzenden sekundären auditorischen Areale TB und TD nehmen die nächste hierarchische Stufe ein, die tertiären auditorischen Areale TA1 und TA2 auf dem GTS stellen die höchste hierarchische Stufe in diesem System dar. Aufgrund der fehlenden lateralen Verbindungen zwischen den sekundären und tertiären Arealen kann vermutet werden, daß das kortikale auditorische System aus mindestens zwei parallelen Pfaden aufgebaut ist, in denen seriell Areale auf verschiedenen hierarchischen Ebenen miteinander verbunden sind. Diese Ergebnisse legen nahe, daß auch im auditorischen System des Menschen eiine ähnliche parallele Grundstruktur vorliegt, wie sie bereits im visuellen System von Primaten gefunden wurde. Die funktionelle Bedeutung dieser verschiedenen Verarbeitungspfade sollte in zukünftigen Studien weiter aufgeklärt weden.

2-Jahres-Verlaufskontrollen von Kreuzbandtransplantaten mittels Kernspintomographie in Korrelation zur Klinik (2003)

Jan Schmitt

In einer prospektiven Studie wurden 68 Patienten mit Ersatz des vorderen und/oder hinteren Kreuzbands 2, 12, 24 Wochen, 1, 1,5 und 2 Jahre postoperativ kontrastmittelunterstützt magnetresonanztomographisch und klinisch untersucht, insgesamt wurden 160 MR-Untersuchungen durchgeführt. Sagittale, parasagittale und koronale Bilder wurden nativ mittels T1- und T2 gewichteter Spin Echo (SE) und Turbospinecho- (TSE) Sequenzen und nach Kontrastmittelgabe mit T1- und FS-Sequezen akquiriert. Die Resultate wurden mit den klinischen Untersuchungsergebnissen verglichen. Die Kriterien der MR-Auswertung umfassten die Morphologie, Signalintensität, das Kontrastmittelaufnahmeverhalten des Transplantates und Sekundärzeichen und der Vergleich mit den klinischen Untersuchungen einschließlich Stabilitäts- und Funktionstests entsprechend der Scores nach IKDC, OAK und Lysholm. Zwei Wochen postoperativ zeigten alle Kreuzbandtransplantate ein homogenes niedriges Signal in den T1 und T2 gewichteten SE Sequenzen, eine Unterscheidung zu den Signalen normaler Kreuzbänder sowie der verbliebenen Patellarsehne war nicht möglich. Innerhalb des ersten postoperativen Jahres konnte bei allen Patienten eine kontinuierliche Zunahme der Signalintensität und damit Inhomogenität des Bandersatzes beobachtet werden. Die Werte stiegen von 1,1a.u. auf 6,9 a.u. nach einem Jahr. Eine Beurteilung des Kreuzbandersatzes war nicht möglich. Im darauffolgenden postoperativen zweiten Jahr kam es zu einer Normalisierung des Signalintensitätsverhalten des Transplantates und somit zu einer besseren Abgrenzbarkeit (C/N=3,0). Alle Patienten wiesen postoperative einen unkomplizierten Verlauf mit klinisch stabilem Transplantat auf.

Inhibitorinzidenz bei erstbehandelten Hämophilie-A- und B-Patienten : Ergebnisse der prospektiven, multizentrischen Studie der Gesellschaft für Thrombose und Hämostase (GTH) (2003)

Silke Kotitschke

Die Hämophilie A und B, die häufigsten plasmatischen Gerinnungsstörungen, beruhen auf dem Defekt des Gerinnungsfaktors VIII bzw. IX. Eine Ausbildung von FVIII- bzw. FIX neutralisierenden Antikörpern (Inhibitoren) ist heute die bedeutendste und schwerwiegendste Nebenwirkung bei der Behandlung der Patienten mit FVIII/FIX-Präparaten. Ungefähr 25-30% der schwer erkrankten Hämophilie A-Patienten (FVIII-Aktivität < 1%) entwickeln Inhibitoren. Bei der Hämophilie B sind nur ca. 1-3% der Patienten von Inhibitoren betroffen. Ziel der Arbeit war es, die Einflußfaktoren der Inhibitorentwicklung zu ermitteln und mit anderen Studien zu vergleichen. Die für die Substitutionstherapie eingesetzten FVIII-Präparate werden entweder aus Spenderplasma gewonnen oder gentechnisch (rekombinant) hergestellt und durch verschiedene Verfahren virusinaktiviert. Eine Charakterisierung der Präparate zeigte leichte, aber unerhebliche Unterschiede zwischen einzelnen Chargen desselben Präparates. Unter Verwendung der FVIII-/FIX-Präparate wurde die Inhibitorwirkung qualitativ und quantitativ nachgewiesen. Es wurde der Verlauf von Inhibitoren zum Schweregrad der Hämophilie, zur Art der verabreichten Präparate, zu der substitutierten Menge- auch bezogen auf das Körpergewicht- und zur Substitutionsfrequenz korreliert. Es konnte gezeigt werden, daß der Mutationstyp, die Dosierung und das Alter der Erstbehandlung die Inhibitorbildung beeinflussen können. Die Intron 22-Inversion verursacht in den meisten Fällen eine schwere Hämophilie A, und dabei werden auch am häufigsten Inhibitoren gebildet. Bei der Hämophilie B verursachen ausschließlich die große Deletion und Nonsensemutationen die Inhibitorentwicklung. Bei einem Vergleich der Inhibitorinzidenzen von r- und pdFVIII-Präparaten konnte kein signifikanter Unterschied gefunden werden, wie auch andere Studien zeigten. Eine Ausnahme stellt eine erst kürzlich vorgetragene retrospektive Studie aus Frankreich dar (Rothschild 2003). Durch Epitopemapping mit rekombinanten FVIII-Fragmenten konnten bestimmte Domänen des Proteines als ,,targetU der neutralisierenden und nicht-neutralisierenden Antikörper identifiziert werden. Auf der schweren Kette des FVIII-Proteines waren die Antikörper gegen die A2- und die Alal-Domänen gerichtet. Auf der leichten Kette waren die Antikörper gegen die C2-, a3A3- und C1-Domänen gerichtet. Zudem konnte gezeigt werden, dass inhibitorische und nicht-inhibitorische Antikörper vorwiegend gegen die schwere Kette (HC) des FVIII-Proteines gerichtet waren. 77 % der untersuchten Patienten zeigten eine Intron 22-Inversion. Dies verdeutlicht, daß diese Mutation einen hohen Risikofaktor hinsichtlich Inhibitor- und Antikörperbildung darstellt.

Profilgesteuerte automatische Informationsrecherche für den Arzt : Konzeption und Implementierung eines Informationssuchagenten für heterogene medizinische Datenquellen (2003)

Christoph Winkler

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit automatischer Informationssuche in heterogenen medizinischen Datenquellen. Informationssuche beschreibt einen Vorgang zur Deckung eines vorhandenen Informationsbedarfs, der aus einem Mangel an Wissen resultiert. In der modernen medizinischen Praxis sind aktuelle Informationen zur optimalen Behandlung eines Patienten wichtig. Fehlen diese Informationen, resultieren negative Folgen für den Behandlungsprozess. Im Hinblick auf den ableitbaren Erkenntnisgewinn ist die Fülle an aktuellen medizinischen Informationen, die heute über Literatur- und Wissensdatenbanken im Internet zur Verfügung steht, eigentlich wünschenswert. Das gezielte Auffinden relevanter Informationen, die zum Kenntnisstand des Arztes und dem Problem des Patienten passen, ist aber mühsam, fehlerbehaftet und zeitaufwändig. Der Aufwand, problemspezifische Informationen zu finden, wird zusätzlich dadurch vergrößert, dass die vorhandenen medizinischen Informationsanbieter unterschiedliche Anfragesprachen zum Zugriff auf die Daten bereitstellen und sich die Struktur der angebotenen Informationen von Anbieter zu Anbieter unterscheidet. Zur Lösung dieser Problematik werden Verfahren untersucht, mit denen die Informationsrecherche automatisiert werden kann. Ausgehend von den Informationen in der elektronischen Patientenakte und den persönlichen Interessen des Arztes werden Suchanfragen automatisch generiert, an verschiedene Informationsanbieter versandt, und die Suchergebnisse anschließend bedarfsgerecht gefiltert präsentiert. Die so gewonnenen Informationen ergänzen die Inhalte der elektronischen Patientenakte. Für die Generierung von problemspezifischen Suchanfragen wird ein komplexes, universelles Verfahren auf der Basis von dynamischen Textgenerierungsmethoden mittels XML-Strukturen entwickelt. Als Grundlage dient eine formal definierte Beschreibung des Informationsinteresses. Daten aus der elektronischen Patientenakte und dem Interessenprofil des Arztes werden über sog. Datencontainer in die Beschreibung eingebettet. Die Auswertung der Datencontainer ergibt eine allgemeine Anfrage, die erst in einem weiteren Schritt in die spezifische Anfragesyntax der einzelnen Informationsanbieter transformiert wird. Als Informationsanbieter kommen sowohl Anbieter medizinischer Literaturdatenbanken als auch eine medizinische Suchmaschine für das World Wide Web zum Einsatz. Das Konzept der virtuellen Datenbank wird verwendet, um aus den Antworten der Informationsanbieter die jeweils erforderlichen Informationsbestandteile zu extrahieren und in ein universelles XML-Dokumentenformat zu integrieren. Der Arzt, der mit dem System arbeitet, erhält als Ergebnis einer Recherche eine einheitliche, übersichtsartige Darstellung der Suchergebnisse, unabhängig von der Struktur der Informationen. Die Realisierung erfolgt als Prototyp eines Informations-Agentensystems, das aus einer interaktiven und einer automatischen, im Hintergrund arbeitenden Komponente besteht.

Detektion und Charakterisierung von fokalen Leberläsionen in der dynamischen und statischen T1- und T2-gewichteten Magnetresonanztomographie unter Einsatz des leberspezifischen superparamagnetischen Kontrastmittels Resovist® (SH U 555 A) im Vergleich zum paramagnetischen Kontrastmittel Magnevist® (Gd-DTPA) (2003)

Wolfram Volker Raphael Schwarz

Die Detektion und die Differenzierung von Leberläsionen stellt ein alltägliches Problem für den klinisch tätigen Radiologen dar. Die diagnostische Einschätzung dieser Lebertumoren ist entscheidend für das weitere Procedere. Eine Vielzahl von bildgebenden Verfahren wie Sonographie, CT und MRT stehen zur Lösung dieses Problems zur Verfügung. Bei allen Verfahren kam es in den letzten 10-15 Jahren zu deutlichen geräte- und untersuchungstechnischen Verbesserungen, so daß der Stellenwert der einzelnen Untersuchungsmethoden und -strategien immer wieder neu erfaßt werden mußte. Seit Ende des Jahres 2001 ist Resovist® (SH U 555 A, Schering AG, Berlin, Deutschland) als ein neues organspezifisches superparamagnetisches Eisenoxid (SPIO) - Kontrastmittel für die MRT auf dem europäischen Markt zugelassen. Die klinischen Erfahrungen sind jedoch noch gering. Aus diesem Grund sollte in der vorliegenden prospektiven, randomisierten Studie das Sicherheitsprofil sowie das Kontrastverhalten dieses Kontrastmittels bei unterschiedlichen pathologischen Befunden und unter Verwendung unterschiedlicher Sequenzen untersucht werden. Im Rahmen der Dissertation wurden 50 Patienten mit bekannten primären und sekundären Lebertumoren in die Studie eingeschlossen. Bei allen Patienten wurde eine intravenöse Bolusapplikation des superparamagnetischen MRT-Kontrastmittels Resovist® in unterschiedlichen Dosierungsgruppen durchgeführt. Zusätzlich erfolgten bei 20 dieser Patienten MRT-Untersuchungen der Leber mit dem paramagnetischen MRT-Kontrastmittel Magnevist® (Gd-DTPA). Das gewebespezifische superparamagnetische Eisenoxid-Kontrastmittel Resovist® wies nach der intravenösen Applikation ein sehr gutes Verträglichkeitsprofil auf. Bei dem Patientenkollektiv der vorliegenden Arbeit konnten keine Nebenwirkungen festgestellt werden. Anhand von Signalintensitätsmessungen für unterschiedliche Sequenzen sowohl vor als auch zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Kontrast-mittelapplikation konnten die Signalintensitätsveränderungen für die Lebertumoren und das Leberparenchym quantifiziert werden. Im Vergleich zu den anderen verwen-deten Dosierungen von Resovist® war der deutlichste Signalintensitätsverlust nach der Applikation der höchsten Resovist®-Dosis zu messen. Jedoch konnte kein statistisch signifikanter Unterschied zwischen einer Dosierung von 8 μmol Fe/kg Körpergewicht und 16 μmol Fe/kg Körpergewicht bezüglich der Detektion und Charakterisierung von Lebertumoren evaluiert werden. Somit scheint eine Resovist®-Dosis von 8 μmol Fe/kg Körpergewicht am optimalsten zu sein. Von den insgesamt 8 verwendeten Sequenzen erwies sich die T2-w Sequenz nach der Applikation von Resovist® als geeignetste zur Detektion von Leberläsionen. Mit dieser Sequenz konnten 24 zusätzliche Läsionen nach der KM-Gabe detektiert werden. Die Größe der kleinsten detektierten Leberläsion betrug dabei 0,4 cm. Diese T2-w SPIO-verstärkte Sequenz war auch der Untersuchung mit dem paramagnetischen MRT-Kontrastmittel Magnevist® bei der Detektion von Leberläsionen überlegen. Aufgrund eines lange verbleibenden Kontrasteffekts können fokale Leberläsionen bis zu 6 Stunden nach der Resovist®-Applikation im MRT detektiert werden. Durch die intravenöse Applikation von Resovist® als Bolus ist eine dynamische T1-w MRT-Bildgebung ähnlich wie bei dem paramagnetischen MRT-Kontrastmittel Magnevist® durchführbar. In der vorliegenden Arbeit konnten nach der Applikation von Resovist® typische Kontrastierungsmuster für die unterschiedlichen Lebertumoren (Lebermetastasen: n=19, hepatozelluläre Karzinome (HCC): n=8, cholangiozelluläre Karzinome (CCC) n=4, Lymphombefall der Leber: n=2, fokal noduläre Hyperplasien (FNH): n=5, Hämangiome n=5, Regeneratknoten n=7) evaluiert werden. Während Leberläsionen ohne Kupffersche Sternzellen wie Leber-metastasen, CCC´s und Lymphome nach der SPIO-Gabe keine Änderung der Signalintensität aufwiesen, war bei den Lebertumoren mit Kupfferschen Sternzellen wie FNH und Regeneratknoten besonders in der T2-w Sequenz nach der KM-Gabe ein signifikanter Verlust der Signalintensität zu evaluieren. Auch beim Leber- und Milzparenchym zeigte sich aufgrund der gewebespezifischen KM-Aufnahme ein signifikanter Signalintensitätsverlust. Bei hypervaskularisierten Lebertumoren wie Hämangiomen und HCC´s war in der T1-w Sequenz nach der Applikation von Resovist® ein signifikanter Signalintensitätsanstieg zu beobachten. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie zeigen, daß aufgrund des guten Sicher-heitsprofils, der höheren Detektionsrate besonders von kleinen Leberläsionen unter 1 cm und der ausgezeichneten Charakterisierung von Lebertumoren das superpara-magnetische gewebespezifische MRT-Kontrastmittel Resovist® dem paramagne-tischen gewebeunspezifischen MRT-Kontrastmittel Magnevist® vorzuziehen ist.

Wirksamkeit von Articain und Lidocain bei verschiedenen Verfahren der zahnärztlichen Lokalanästhesie (2003)

Ivanka Barashka

Articain und Lidocain sind die in der Zahnheilkunde am häufigsten verwendete Lokalanästhetika. Beide Substanzen besitzen eine ähnliche lokalanästhetische Wirksamkeit, sind jedoch in unterschiedlich konzentrierter Lösung im Handel. Articain ist das einzige Lokalanästhetikum, das einerseits in hoher Konzentration (4 %), andererseits mit gering konzentriertem Adrenalin-Zusatz (1:200.000 und 1:400.000) verfügbar ist. Lokalanästhetika werden nach der Wirkung dosiert. Wenn die lokalanästhetische Wirkung aufgrund zu geringer Konzentration von Lokalanästhetikum oder Vasokonstriktor unzureichend ist, kann durch eine Nachinjektion in der Regel eine vollständige Wirkung erzielt werden. Da bei der intraligamentären Injektionstechnik nur sehr geringe Volumina in den engen Desmodontalspalt injiziert werden können, kann bei dieser Technik eine unzureichende Wirkung nicht durch eine Dosiserhöhung kompensiert werden. Daher erscheint für die intraligamentäre Anästhesie eine höher konzentrierte Lösung als geeignet. In einer Vergleichsuntersuchung sollte die lokalanästhetische Wirkung handelsüblicher Articain- und Lidocain-Lösungen für die intraligamentäre Anästhesie überprfüt werden. In einer 6-fach-cross-over-Untersuchung erfolgte bei 25 gesunden Probanden an einem Prämolaren eine Lokalanästhesie durch submuköse Infiltration und intraligamentäre Injektion mit 4 % Articain mit Adrenalin 1:200.000 bzw. 1:100.000 sowie 2 % Lidocain mit Adrenalin 1:100.000. Die Anästhesietiefe wurde mittels elektrischer Sensibilitätsprüfung bestimmt. Eine vollständige Anästhesie konnte bei Infiltrationsanästhesie in praktisch allen Fällen erzielt werden, die Anästhesiedauer zeigte zwischen den drei lokalanästhetischen Lösungen keine Unterschiede. Bei der intraligamentären Anästhesie zeigten sich deutliche Unterschiede zwischen den 4-prozentigen und der 2-prozentigen Lösung. Sowohl der Anteil der vollständigen Anästhesiewirkung als auch die Dauer der Anästhesie war bei den beiden 4-prozentigen Lösungen deutlich höher als bei der 2-prozentigen Lösung. Aufgrund der Ergebnisse der vorliegenden Untersuchung sind 4- prozentige Articain-Lösungen für die intraligamentäre Anästhesie uneingeschränkt geeignet, wobei die Zubereitung mit der höheren Adrenalin-Konzentration keine Vorteile bietet. Die handelsübliche 2-prozentige Lidocain-Lösung ist aufgrund deutlich geringerer Wirksamkeit für diese Technik weniger geeignet.

Entwicklung einer Methode zur Untersuchung der zytotoxischen Aktivität von NK- und T-Zellen gegen Leukämieblasten mittels Vierfarb-Durchflusszytometrie (2003)

Stefanie-Yvonne Zimmermann

Zelluläre Zytotoxizität ist ein Phänomen, das für die Wirkung allogener Stammzelltransplantationen verantwortlich gemacht wird. Sie wird zudem genutzt im Rahmen zellulärer Immuntherapien mit Spenderlymphozyten, angereicherten, aktivierten und z.T. gentechnisch veränderten T- und NK-Zellen, Targeting der Antitumor-Immunantwort mit bispezifischen Antikörpern und der Vakzinierung mit dendritischen Zellen. Ihre Messung ist von großer Bedeutung bei der Weiterentwicklung und Validierung solcher Verfahren. In der Klinik für Kinderheilkunde und Jugendmedizin der Johann Wolfgang Goethe-Universität werden gegenwärtig mehrere solcher Verfahren entwickelt und eingesetzt. Eine Zytotoxizitätsmessung insbesondere gegen patienteneigene Leukämieblasten ist daher unerlässlich. Proben von Leukämieblasten aus peripherem Blut oder Knochenmark von Patienten sind heterogen und enthalten in der Regel restliche gesunde Zellen. Diese Zellen verzerren die Messung einer spezifischen Zytotoxizität gegen die Blasten, wenn sie nicht gezielt aus der Auswertung ausgeschlossen werden. Effektorzellen bestehen ebenfalls aus Subpopulationen, die in unterschiedlichem Ausmaß mit den Blasten interagieren. Um solche komplexen Proben adäquat analysieren zu können, sollte ein durchflusszytometrischer Assay unter Ausnutzung des Potenzials monoklonaler Antikörper zur differenziellen Markierung von Zellpopulationen entwickelt werden. Die Auswertung der Leukämietypisierungen von 47 Patienten und Austestung in Frage kommender Antikörper ergab, dass eine Wahl der Antikörper aufgrund des immunologischen Subtyps einer Leukämie nur mit Einschränkung möglich ist, so dass eine Vorabtestung der Antikörper erfolgen muss. Bei Einsatz der Markierung von Proben mit FITC- und PEkonjugierten Antikörper in einem konventionellen durchflusszytometrischen Assay, der die PI positiven Zielzellen an den Gesamtzielzellen als Korrelat der zytotoxischen Aktivität der Effektorzellen maß, traten Diskrepanzen in den Anteilen der Zellpopulationen einer Probe auf. Diese legten den Schluss nahe, dass tote Zellen durch vollständige Fragmentierung einer Messung entgehen. In einer neu konzipierten Assayvariante wurde daher das gegenteilige Konzept gewählt, die Messung des Überlebens der Zellen. Dies wurde ermöglicht durch die Einführung eines internen Standards, der eine durchflusszytometrische Konzentrationsmessung erlaubt. Mit diesem Verfahren wurde gezeigt, dass die Zunahme der mit PI erfassten toten Zellen nur gering mit der Abnahme lebender Zellen korreliert. Die Validierung anhand des Europium-Release-Assays ergab übereinstimmende Ergebnisse dieser zweiten Assayform mit diesem bei signifikantem (P ≤ 0,01, Wilcoxon-Rangtest) Unterschied der ersten Variante. Der im Rahmen dieser Doktorarbeit entwickelte Assay erlaubte zusätzlich die Beurteilung auch des Verhaltens der Effektorzellkonzentrationen. Es wurde gezeigt, dass diese sich bei vorhandener zytotoxischer Aktivität gegen die Zielzellen änderten im Sinne einer initialen Abnahme insbesondere in den geringen Effektor:Zielzell-Ratien und einer erneuten Zunahme bei längerer Kokulturdauer im Sinne einer Proliferationsinduktion durch den Zielzellstimulus. In einem letzten Schritt wurde eine modifizierte Zytometersteuerung und die Markierung CD4 und CD8 positiver T-Zellen in der gleichen Fluoreszenz unter Ausnutzung der unterschiedlichen Fluoreszenzintensitäten eingeführt. Dadurch wurde es möglich, bei vier Fluoreszenzbereichen simultan bis zu fünf verschiedene monoklonale Antikörper zuzüglich Propidiumjodid in einem einzigen Ansatz zu verwenden und so nicht nur lebende Ziel- und Effektorzellen zu differenzieren, sondern durch entsprechende Kombination der Antikörper auch Effektorzellsubpopulationen wie CD4+ und CD8+ T-Zellen in ihrem Verhalten zu beurteilen. Über die gleichzeitige Auswertung von Ziel- und Effektorzellen in verschiedenen Effektor:Zielzell-Ratien erlaubt dieser neue Assay differenzierte Aussagen über das Verhalten und die Reaktivität von Zellen in Kokultur bei einfacher Handhabung, minimaler Zellmanipulation im Verlauf des Assays durch Markierung erst nach Kokultur und hoher Flexibilität in der bearbeiteten Fragestellung.

Ein neuer Ansatz im Information-Retrieval : Entwicklung, Implementierung und Test eines neuen Algorithmus in der medizinischen Suchmaschine ; Dr. Antonius 3.0 (2003)

Winfried Bantel

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit medizinischem Information-Retrieval in Volltext-Datenbanken und im World-Wide-Web. Information-Retrieval unterscheidet sich von Daten- oder Text-Retrieval dadurch, dass nicht nach Wörtern gesucht wird, die einem exakten Patternmatch folgend (Zeichen für Zeichen identisch) gefunden werden. Stattdessen wird eine vage Suchanfrage gestellt, bei der vielerlei Faktoren die Suchergebnisse beeinflussen können. So existieren von vielen Wörtern Schreibweisen-Variationen, wie etwa Cervix-Zervix. Auch kommen in medizinischen Texten, die im Routinebetrieb entstanden sind und die nicht korrekturgelesen wurden, viele Orthografie- bzw. Tipp-Fehler vor. Zusätzlich entstanden durch die Rechtschreibreform der deutschen Sprache weitere Schreibweisenvariationen (Elektrokardiograf-Elektrokardiograph). In der Medizin wird das Problem des Information-Retrieval noch dadurch vergrößert, dass eine Fach- und eine Umgangssprache existieren. So recherchiert ein Arzt als Kenner der Fachsprache nach “Tachykardie“, während ein Patient nach dem umgangssprachlichen “Herzrasen“ sucht. Für Information-Retrieval im World-Wide-Web ist die Nutzung von Suchmaschinen von elementarer Bedeutung. Auch Meta-Suchmaschinen haben sich etabliert. Darauf aufbauend wird das Modell einer thesaurus- und indexbasierten Meta-Suchmaschine entwickelt und implementiert. Dieses Modell bietet - im Vergleich zu klassischen Volltext- und Meta-Suchmaschinen - einige Vorteile. So entsteht z.B. nur sehr geringer Speicherplatzbedarf, es ergeben sich schnelle Zugriffszeiten, trotzdem wird kein eigener Crawler benötigt. Zur Lösung der Probleme werden Thesauri und die Fuzzy-Set-Theorie eingesetzt: * Die Theorie der unscharfen Mengenlehre (Fuzzy-Set-Theorie) wird genutzt, um Differenzen in der Schreibweise zu eliminieren. Dazu wird ein neuer Algorithmus entwickelt, der - basierend auf einem klassischen, etablierten Algorithmus - bessere Retrieval-Ergebnisse bei gleichzeitig geringerer Laufzeit ergibt. Er basiert auf Buchstabengruppen (sog. n-Gramme) und wurde am Beispiel der Größe n = 3 (Trigramme) implementiert und getestet. * Thesauri sind Datenbanken, die W¨orter und Relationen zwischen Wörtern enthalten. Sie werden in der vorliegenden Arbeit extensiv f¨ur Crawling, Ranking, Information-Retrieval und Meta-Suche eingesetzt. Fuzzy-Set-Theorie und Thesauri dienen zusammen der Modellierung des ungenauen Wissens für das Information-Retrieval. Test und Evaluation finden anhand von drei verschiedenen Textmengen statt. Die Suchmöglichkeiten für das Information-Retrieval werden komplex gestaltet. Es wird sowohl eine Operatorpriorität als auch Setzung von Prioritätsklammern ermöglicht. Dazu werden Techniken der formalen Sprachen und des Compilerbaus eingesetzt. Für die Ausgabe der Seiten werden spezifische Verfahren entwickelt, die Seite bezüglich der Relevanz zu bewerten, das sog. Ranking. Insgesamt werden drei verschiedene Ranking-Verfahren vorgestellt und implementiert. Die Realisierung erfolgt komplett XML-basiert mit einem Schwerpunkt auf XSLT. Als Ausgabeformate stehen XML, HTML und PDF zur Verfügung.

Objektive Parameter pathologischer Stimmeinsätze bei hyperfunktionellen Dysphonien (2003)

Iris Hake

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit sollte überprüft werden, ob es bei hyperfunktionellen Dysphonien besondere Merkmale des Stimmeinsatzes gibt und inwieweit er sich vom Stimmeinsatz, der aus einer eutonen Grundhaltung heraus angestimmt wird unterscheidet. Weiterhin sollte eine Möglichkeit geschaffen werden, funktionelle Stimmstörungen objektivierbar zu machen und ihr Vorhandensein leichter zu dokumentieren. Obwohl in der wissenschaftlichen Literatur hyperfunktionelle Stimmstörungen beschrieben werden, so ist doch wenig über die Stimmeinsätze und die dabei stattfindenden physiologischen Vorgänge bekannt. Auch finden sich nur sehr wenige Ansätze funktionelle Stimmstörungen mit objektiven Meßmethoden zu klassifizieren. Durch die Untersuchung von 15 Patienten mit hyperfunktioneller Dysphonie in der Klinik für Phoniatrie und Pädaudiologie der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main sollte im folgenden geklärt werden, ob und, wenn ja, auf welche Weise sich die Stimmeinsätze bestimmten Typen zuordnen ließen. Weiterhin sollte bestimmt werden, ob die gefundenen Typen immer im selben Kontext auftraten, oder ob sie sich intraindividuell gehäuft fanden. Der Prozeß der Datengewinnung soll nun nochmals sehr kurz erläutert werden (näheres unter Kapitel 4). Alle Patienten wurden gebeten, den Text „Ein einäugiges Ungeheuer“ in ihrer gewohnten Sprechstimmlautstärke vorzulesen. Diese Aufnahmen wurden im Phonetiklabor durchgeführt und mit dem Programm „Cool Edit 96“ von Syntrillium gespeichert. In dem Text findet sich eine besondere Häufung von Vokalen und Diphthongen in den Stimmeinsätzen. Aus dem Text wurden 18 verschiedene Stimmeinsätze mit der Silbe /EIN-/ ausgewählt und als Einzelsequenz abgespeichert. Anschließend erfolgte eine manuelle Bearbeitung der Stimmeinsätze mit dem Programm „Glottal Segmentation of voice and speech“. Dabei wurden jeweils die ersten zwölf glottalen Zyklen des Stimmeinsatzes erfaßt und analysiert. Die so gewonnenen Daten wurden mit dem Zusatzprogramm „Periodendauerstatistik“ graphisch dargestellt. Dabei wurde ein Frequenz-Zeit-Diagramm angezeigt, welches in der Ordinate die Frequenz und in der Abszisse jeweils einen glottalen Zyklus abbildet. Diese Darstellung nimmt keinen direkten Bezug auf die Periodendauer, es wird lediglich die Anzahl der glottalen Zyklen mit der dazugehörigen Frequenz erfaßt. Eine Zusatzfunktion des Programms ist es, daß alle Darstellungen der 18 Stimmeinsätze wiederum in einer Abbildung, zum besseren Vergleich untereinander, wiedergegeben werden können. Insgesamt wurden über 500 Stimmeinsätze untersucht. Bei allen untersuchten Stimmeinsätzen fanden sich vier immer wieder vorkommende Typen. Drei davon sind typisch für hyperfunktionelle Dysphonien, der vierte (Typ 1) entspricht dem physiologischen, weichen Stimmeinsatz und findet sich bei hyperfunktionellen Dysphonien eher selten. Diese Form des Stimmeinsatzes sollte während einer Therapie angestrebt werden, da der Sprecher hier aus einer eutonen Grundspannung heraus intoniert. Eine Häufung der einzelnen Typen kann individuell vermehrt auftreten. Beim interindividuellen Vergleich hingegen konnte keine Typuspräferenz pro Worteinsatz festgestellt werden. Im Verlauf einer erfolgreichen Therapie kann am Patienten eine Verschiebung zum Typ 1 hin vermerkt werden, dies wurde jedoch bislang nur beispielhaft überprüft und wird Gegenstand weiterer Forschungen sein. Mit den vorgestellten Ergebnissen, steht ein objektives Verfahren zur Therapieverlaufsbeobachtung bei funktionellen Dysphonien zur Verfügung. Dabei ist wichtig, daß sowohl Stimmschallsignal als auch Elektroglottogramm ohne Beeinträchtigung der Phonation des Patienten aufgezeichnet werden können. Diese Aufzeichnungen können zu einem späteren Zeitpunkt beliebig oft vom Untersucher/Therapeuten angehört und auch visuell beurteilt werden. Die daraus gewonnenen Ergebnisse können mit dem Patienten besprochen werden. Bei erfolgreicher Therapie kann der Patient anhand der wechselnden Kurvenverläufe seine Fortschritte nicht nur selbst hören, sondern auch anhand der erfolgenden Typisierung visualisieren. Dies fällt dem Patienten in der Regel leichter, als die auditive Kontrolle, da unsere visuelle Wahrnehmung in der heutigen Umgebung stärker trainiert wird, als die auditive. Die Befunde belegen deutlich, daß hyperfunktionelle Funktionsabläufe nicht nur auf die Ebene der Glottis beschränkt sind, sondern vielmehr auf Verengungen im Hypo- und Mesopharynx, in Kombination mit erhöhter Spannung in der Vokaltraktwand, dem Mundboden sowie der Zunge und der mimischen Gesichtsmuskulatur zurückzuführen sind. Die entstehende faukale Enge durch Dorsalverlagerung des Zungengrundes sowie ein unphysiologischer Hochzug des Kehlkopfes behindern zusätzlich die Resonanz im Vokaltrakt und die wechselseitige Beeinflussung von Kopf- und Brustresonanz. Die Resonatoren können nicht im optimalen Verhältnis zueinander schwingen, dadurch behindern sie sich gegenseitig und es kann kein tragfähiger, reiner Klang entstehen. Genau an diesem Punkt, der Abstimmung der Resonatoren untereinander, setzen die meisten Therapieverfahren an. Diese Therapieerfolge können mit der dargestellten Methode jetzt auch quantitativ nachgewiesen und dokumentiert werden.

Anatomische Variabilität und atherosklerotische Frühveränderungen des Karotissystems : Ergebnisse einer populationsbasierten Querschnittstudie (2003)

Damir Puac

Der A. carotis interna (ACI)-Bulbus ist eine Prädilektionsstelle für atherosklerotische Gefäßwandveränderungen. Allerdings erklären konventionelle vaskuläre Risikofaktoren nicht vollständig das Atherosklerosevorkommen im Bereich der Karotisbifurkation. Darüber hinaus ist bekannt, dass auch lokale anatomische und hämodynamische Faktoren die Initiierung des atherosklerotischen Prozesses beeinflussen können. In der vorliegenden Arbeit wurden die wechselseitigen Beziehungen zwischen vaskulären Risikofaktoren, atherosklerotischen Frühveränderungen und anatomischen Varianten des Karotissystems in einer bevölkerungsbasierten Studie untersucht. Die Studienpopulation bestand aus 1300 Personen im Alter zwischen 40 und 70 Jahren, die eine Subgruppe einer großen Querschnittstudie darstellten und frei von klinisch-relevanten Manifestationen einer fortgeschrittenen Atherosklerose waren. Die Prävalenz vaskulärer Risikofaktoren wurde mit einem standardisierten und computergestützten Interviewverfahren ermittelt. Hochauflösender Ultraschall wurde sowohl zur Visualisierung der Karotis-IMT an drei Arterienstellen (A. carotis communis, Karotisbifurkation, ACI-Bulbus) als auch zur Identifikation von atherosklerotischen Plaquebildungen innerhalb des ACI-Bulbus auf beiden Seiten eingesetzt. Die Karotis-IMT wurde quantifiziert, indem die mittlere Intima Media-Dicke der schallkopffernen Gefäßwand mit Hilfe eines digitalen Auswertprogramms gemessen wurde. Um die anatomische Variabilität der Karotisbifurkation zu bestimmen, wurde eine standardisierte transversale Insonation verwendet und der Winkel des ACI-Abgangs, der als Rotationswinkel in Relation zur A. carotis externa ausgedrückt wurde, gemessen. Nach Adjustierung für Alter und Geschlecht zeigten sich starke Beziehungen zwischen der Karotis-IMT und Risikofaktoren wie “Arterielle Hypertonie”, “Rauchen” und “Body Mass Index”, während die Korrelation mit dem “Gesamtcholesterin” schwach war. Die Karotis-IMT ist um so dicker, je stärker der einzelne Risikofaktor ausgeprägt ist. Keinerlei Beziehungen ergaben sich zwischen dem Risikofaktor “Diabetes mellitus” und der Karotis-IMT, was darauf zurückzuführen ist, dass die Prävalenz dieser Erkrankung in der untersuchten Population sehr niedrig war. Als positive Prädiktoren für ACI-Plaquebildungen erwiesen sich nach Alters- und Geschlechtsadjustierung der Bluthochdruck und der Nikotinkonsum. Der Winkel des ACI-Abgangs war positiv mit der IMT des ACI-Bulbus, jedoch nicht mit der IMT der anderen Arteriensegmente assoziiert. Nach Adjustierung für Alter, Geschlecht und vaskuläre Risikofaktoren erhöhte ein dorsal/dorsomedialer ACI-Abgang (Rotationswinkel ≥60°) das Risiko, eine Bulbus-IMT im höchsten Quartil aufzuweisen, um das dreifache (OR: 2.99; 95%-KI: 1.86-4.83; p<0.001) auf der linken und um das zweifache (OR: 2.01; 95%-KI: 1.31-3.09; p=0.001) auf der rechten Seite. Eine ähnliche Beziehung fand sich für Plaquebildungen, die “Odds Ratios” betrugen nach multivariater Analyse 3.67 (95%-KI: 1.49-9.03) auf der linken und 2.07 (95%-KI: 1.10-4.83) auf der rechten Seite (p=0.035 beidseits). Der ACI-Abgangswinkel hat somit auch einen unabhängigen, positiv-prädiktiven Wert zur Vorhersage von Plaquebildungen des ACI-Bulbus. Eine unabhängige Beziehung der konventionellen vaskulären Risikofaktoren mit dem ACI-Abgangswinkel lag dagegen nicht vor. Die Verwendung der standardmäßigen, schräg anterioren Einschallrichtung hatte keinen Einfluss auf die IMT-Messungen im ACI-Bulbus. Die vorliegenden Ergebnisse sind vereinbar mit vorherigen epidemiologischen Studien, die zeigen, dass die Frühatherosklerose des Karotissystems bei klinisch gesunden Personen durch die meisten traditionellen Risikofaktoren moduliert wird. Außerdem wurde festgestellt, dass die Variabilität der Gefäßanatomie einen unabhängigen Einfluss auf die Atherogenese haben könnte. Die Tatsache, dass diese Beziehung spezifisch für den ACI-Bulbus ist, indiziert, dass ein größerer ACI-Abgangswinkel zu lokalen hämodynamischen Veränderungen führt, die ihrerseits das Atheroskleroserisiko erhöhen. Diese Ergebnisse legen nahe, dass der ACI-Abgangswinkel ein neuer Risikofaktor für die Karotisatherosklerose sein könnte. Ob es sich hierbei jedoch um eine kausale Beziehung handelt, kann nicht im Rahmen einer Querschnittstudie bewiesen werden. Diese Hypothese sollte nun in prospektiven Studien geprüft werden.

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