610 Medizin, Gesundheit
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Fragestellung: Das klinische Standardverfahren und Referenz der Schlafmessung und der Klassifizierung der einzelnen Schlafstadien ist die Polysomnographie (PSG). Alternative Ansätze zu diesem aufwändigen Verfahren könnten einige Vorteile bieten, wenn die Messungen auf eine komfortablere Weise durchgeführt werden. Das Hauptziel dieser Forschung Studie ist es, einen Algorithmus für die automatische Klassifizierung von Schlafstadien zu entwickeln, der ausschließlich Bewegungs- und Atmungssignale verwendet [1].
Patienten und Methoden: Nach der Analyse der aktuellen Forschungsarbeiten haben wir multinomiale logistische Regression als Grundlage für den Ansatz gewählt [2]. Um die Genauigkeit der Auswertung zu erhöhen, wurden vier Features entwickelt, die aus Bewegungs- und Atemsignalen abgeleitet wurden. Für die Auswertung wurden die nächtlichen Aufzeichnungen von 35 Personen verwendet, die von der Charité-Universitätsmedizin Berlin zur Verfügung gestellt wurden. Das Durchschnittsalter der Teilnehmer betrug 38,6 +/– 14,5 Jahre und der BMI lag bei durchschnittlich 24,4 +/– 4,9 kg/m2. Da der Algorithmus mit drei Stadien arbeitet, wurden die Stadien N1, N2 und N3 zum NREM-Stadium zusammengeführt. Der verfügbare Datensatz wurde strikt aufgeteilt: in einen Trainingsdatensatz von etwa 100 h und in einen Testdatensatz mit etwa 160 h nächtlicher Aufzeichnungen. Beide Datensätze wiesen ein ähnliches Verhältnis zwischen Männern und Frauen auf, und der durchschnittliche BMI wies keine signifikante Abweichung auf.
Ergebnisse: Der Algorithmus wurde implementiert und lieferte erfolgreiche Ergebnisse: die Genauigkeit der Erkennung von Wach-/NREM-/REM-Phasen liegt bei 73 %, mit einem Cohen’s Kappa von 0,44 für die analysierten 19.324 Schlafepochen von jeweils 30 s. Die beobachtete gewisse Überschätzung der NREM-Phase lässt sich teilweise durch ihre Prävalenz in einem typischen Schlafmuster erklären. Selbst die Verwendung eines ausbalancierten Trainingsdatensatzes konnte dieses Problem nicht vollständig lösen.
Schlussfolgerungen: Die erreichten Ergebnisse haben die Tauglichkeit des Ansatzes prinzipiell bestätigt. Dieser hat den Vorteil, dass nur Bewegungs- und Atemsignale verwendet werden, die mit weniger Aufwand und komfortabler für Benutzer aufgezeichnet werden können als z. B. Herz- oder EEG-Signale. Daher stellt das neue System eine deutliche Verbesserung im Vergleich zu bestehenden Ansätzen dar. Die Zusammenführung der beschriebenen algorithmischen Software mit dem in [1] beschriebenen Hardwaresystem zur Messung von Atem- und Körperbewegungssignalen zu einem autonomen, berührungslosen System zur kontinuierlichen Schlafüberwachung ist eine mögliche Richtung zukünftiger Arbeiten.
Gender Marketing gewinnt sowohl in der Marketing-Theorie als auch in der Unternehmenspraxis zunehmend an Bedeutung. Der Unterschied zwischen den Geschlechtern zeigt sich nicht nur in unterschiedlichen Fähigkeiten und Einstellungen, sondern auch in verschiedenen Bedürfnissen und im Kaufverhalten. Viele Produkte werden von Männern für Männer entwickelt. Produkte, die sich speziell an Frauen richten, werden häufig gemäß dem Motto „pink it and shrink it“ auf den Markt gebracht. Eine erfolgreiche Umsetzung von Gender-Aspekten ist für Unternehmen eine wichtige Marketing-Herausforderung für die Zukunft.
In dieser Arbeit werden Anforderungen an ein digitales Referenzmodell der Cell and Gene Therapy (CGT) Supply Chain mittels systematischer Literaturrecherche unter partieller Anwendung der Preferred-Reporting-Items-for-Systematic-Reviews-and-Meta-Analyses(PRISMA)-2020-Methode erarbeitet und erläutert. Die Ergebnisse der Literaturrecherche untermauern, dass die CGT Supply Chain standardisierte und automatisierte Prozesse benötigt, gewissen Transportanforderungen gerecht werden sowie eine lückenlose Rückverfolgbarkeit gewährleisten können muss. Die Anforderungen an das Referenzmodell lehnen sich z. T. an die Anforderungen des klassischen Supply-Chain-Operations-Reference(SCOR)-Modells an, bedürfen jedoch einer Veränderung und Weiterentwicklung unter Beachtung der Besonderheiten der CGT Supply Chain. Auf Basis eines Referenzmodells für die CGT Supply Chain, das die aus dieser Arbeit identifizierten Anforderungen beachtet, kann eine übergeordnete Managementplattform aufgebaut werden. Mit der digitalen Abbildung und Vernetzung aller Aktivitäten ist der Grundstein für die Integration in ein Enterprise-Resource-Planning(ERP)-System zum effektiven Data und Process Mining gelegt. Durch eine zunehmend bessere Datenqualität und -quantität entlang der Prozesse der CGT Supply Chain lassen sich verstärkt Informationen über die Prozesse selbst generieren, aus denen weitere Verbesserungsansätze hervorgehen. Eine CGT-Managementplattform bildet demnach die Grundlage für alle Prozesse innerhalb der CGT Supply Chain für einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess.
Die prä-, intra- und postoperative Entitäts- und Dignitätsbestimmung von Speicheldrüsen-tumoren (ST) allein anhand von histomorphologischen Kriterien ist häufig mit großen Unsicherheiten verbunden.
Die Spektren der Raman-Spektroskopie (RS) und der Infrarot-Spektroskopie (IS) enthalten Informationen zu der molekularen Zusammensetzung des untersuchten Gewebes. Ziel der Arbeit war die Etablierung eines Gewebe-Aufarbeitungs-Workflows und die Analyse des Einflusses der Fixierung auf die spektrale Bioinformation. Zudem wird ein Überblick über den Einsatz der RS und IS im Kopf-Hals Bereich gegeben.
Es wurden 10 mm dicke, konsekutive kryo-, formalin- und paraffinfixierte ST-Gewebeschnitte von Zystadenolymphomen (n=5) und pleomorphen Adenomen (n=4) mit der RS und IS untersucht und die Daten multivariat ausgewertet. Die Messungen erfolgten in Korrelation zur Histomorphologie über einen korrespondierenden HE-Schnitt sowohl im Tumorgewebe als auch im gesunden Speicheldrüsengewebe.
In der Mittelwertspektrenanalyse zeigte sich eine deutliche Paraffin-Signatur, Formalin-Fixierung hatte keinen wesentlichen Einfluss. Dies konnte durch die Hauptkomponentenanalyse (PCA) bestätigt werden. Eine Diskriminierung von Tumor- und Nicht-Tumorgewebe durch die PCA und gekoppelte Diskriminanzanalyse war ebenfalls mit beiden spektroskopischen Methoden mit einer hohen Sensitivität möglich.
Für eine Translation von spektralen Verfahren ist das Wissen über Einflussfaktoren auf die spektrale Bioinformation der Gewebeaufarbeitung und -fixierung unabdingbar. Die Integration spektraler Verfahren additiv in bestehende Arbeitsabläufe ist möglich. Der Einfluss der Formalinfixierung auf die spektrale Bioinformation ist gering. Die bioinformatische Analyse der umfangreichen Datensätze ist herausfordernd.
IZKF Würzburg
Die Corona-Pandemie hat zu einer Einschränkung des Alltags der medizinischen Versorgung geführt. Das zeigt sich u.a. in zum Teil erheblichen Zugangsbeschränkungen zu Krankenhäusern und Praxen mit stark reduzierter Einbestellung von Patienten, der Einhaltung von gesteigerten Hygienemaßnahmen mit entsprechend längeren Wartezeiten, dem Zugangsverbot für Begleitpersonen und nicht zuletzt der Angst vieler Patienten vor einer Ansteckung bei einem Aufenthalt in medizinischen Bereichen. Folge dessen war und ist, dass ein deutlich wahrnehmbarer Rückgang der Patientenzahlen in den Krankenhausambulanzen und Praxen zu verzeichnen war. Davon war die Augenheilkunde als Fachdisziplin mit einem hohen Anteil an ambulanten und geplanten, chirurgischen Eingriffen in besonderem Maße betroffen.
Artefaktkorrektur und verfeinerte Metriken für ein EEG-basiertes System zur Müdigkeitserkennung
(2019)
Fragestellung: Müdigkeit ist ein oft unterschätztes, aber dennoch großes Problem im Straßenverkehr. Von rund 2,5 Mio. Verkehrsunfällen 2015 in Deutschland, waren 2898 Unfälle, mit insgesamt 59 Toten (~1,7 % der Todesfälle), auf Übermüdung zurückzuführen. Schätzungen gehen von einer Dunkelziffer von bis zu 20 % aus. In einer ersten eigenen Studie wurde überprüft, ob ein mobiles EEG in einem Fahrsimulator Müdigkeitszustände zuverlässig erkennen kann. Die Erkennungsrate lag lediglich bei 61 %. Ziel dieser Arbeit ist, das verwendete Messsystem zu verbessern. Dazu wird die Genauigkeit durch eine Artefaktkorrektur und mit Hilfe von verfeinerten Qualitätsmetriken erhöht. Eine erkannte Übermüdung wird dem Fahrer dann in angemessener Weise angezeigt, so dass er entsprechend reagieren kann.
Patienten und Methoden: Die Independent Component Analysis (ICA) ist ein multivariates Verfahren, um mehrere Zufallsvariablen zu analysieren. Für die Entscheidung, ob ein Fahrer gerade müde oder wach ist, wird der erstellte Merkmalsvektor für jede Sequenz mit ICA klassifiziert. Dafür wird ein trainierter Machine-Learning-Algorithmus eingesetzt, der in der Lage ist, auch unbekannte Datensätze in Klassen einzuteilen. Um die benötigten Frequenzwerte zu erhalten, wurde für jeden EEG-Kanal eine Fourier Transformation durchgeführt. Der erstellte Merkmalsvektor wird im nächsten Schritt durch ein Künstliches Neuronales Netz klassifiziert. Für das Training werden vorab erstellte Merkmalsvektoren mit den Klassen „Wach“ und „Müde“ versehen. Diese Daten werden zufällig gemischt und im Verhältnis 2:1 in eine Trainings- und Testmenge geteilt. Das Experiment wurde mit acht Personen mit jeweils zweimal 45 min Testfahrt durchgeführt.
Ergebnisse: Der komplette Datensatz besteht aus 150.000 Signalwerten, welche zu ca. 7000 Sequenzen zusammengefasst werden. Durch die Anwendung der Qualitätsmetrik bleiben 4370 Sequenzen für das Training übrig. Bei invaliden Sequenzen aufgrund von EEG-Artefakten gibt es deutliche Unterschiede. Im „Wach“ Zustand werden dreimal so viele Sequenzen verworfen als im „Müde“ Zustand. Insgesamt werden bei wachen Probanden im Schnitt ca. 50 % der Sequenzen verworfen, bei Müden lediglich 25 %. Im Durchschnitt erreicht das System eine Erkennungsrate von 73 % für beide Zustände. Vergleicht man nun das Verhältnis von „Wach“ und „Müde“ und lässt „Leichte Müdigkeit“ außen vor, liegen die Ergebnisse bei über 90 %.
Schlussfolgerungen: Die Ergebnisse zeigen, dass die Aufmerksamkeit während des Experiments abnimmt bzw. die Müdigkeit zunimmt. Dies verdeutlichen zum einen subjektive und objektive Beobachtungen von Müdigkeitsanzeichen. Zum anderen lassen sich messbare und klassifizierbare Unterschiede im EEG Signal nachweisen. Die als Merkmale eingesetzten Theta-Wellen zeigten eine niedrigere Amplitude gegen Ende des Experiments. Die Erweiterung der binären Klassifizierung führt zu einer weiteren Stabilisierung der Ergebnisse. Artefaktkorrektur und Qualitätsmetriken steigern die Güte der Daten weiter. Die entwickelte Anwendung zur Müdigkeitserkennung ermittelt messbare Zeichen von Müdigkeit und kann eine gute Entscheidung über die Fahrtauglichkeit treffen.
Tumorzellen on the move : mikrosystem-basierter Assay zur Untersuchung der Tumorzellen-Migration
(2016)
Die Invasion von Tumorzellen in umliegendes Gewebe und die Bildung von Metastasen transformieren einen lokal wachsenden Tumor in eine systemische und lebensbedrohliche Krankheit mit schlechter Prognose. Dabei spielt die aktive Migration der Tumorzellen eine entscheidende Rolle. Tumorzellen gelangen durch die aktive Zellbewegung in das Lymph- oder Blutsystem und breiten sich im Körper aus. Bei der Invasion in ein neues Organ migrieren die Zellen ebenfalls wieder in komplexer Weise durch das Gewebe und können schließlich dort Metastasen bilden. Auf Grund der enormen medizinischen Relevanz der Tumorzell-Invasion, wird die Bewegung von Tumorzellen seit Jahrzehnten unter Laborbedingungen umfassend untersucht und ist ein wichtiger Marker für die Aggressivität der Tumorzellen. Zur Bewegungsanalyse gibt es mehrere experimentelle und auch kommerziell erhältliche in-vitro Untersuchungsmethoden. Ziel des interdisziplinären Projektes „MigChip“ ist die Entwicklung, Herstellung und experimentelle Validierung eines Mikrofludik-Chips zur verbesserten, detailgenauen in-vitro Untersuchung der Tumorzellen-Migration.
Die DGCH registriert vermehrt Klagen aus der klinischen Praxis hinsichtlich der nicht vollständigen Vernetzung bzw. Integration von Gerätesystemen im Chirurgischen OP. Die Anzahl, der Funktionsumfang und der Komplexitätsgrad der verwendeten Geräte nehmen ständig zu und machen die Bedienung immer aufwendiger und damit schwieriger und fehleranfälliger, sodass eine Verbesserung bei der Unterstützung im Ablauf wünschenswert ist. Die Sektion Computer- und telematikassistierte Chirurgie (CTAC) der DGCH hat es auf Veranlassung des Generalsekretärs deshalb übernommen, eine aktuelle Bestandsaufnahme vorzunehmen und mögliche Ansätze zur Verbesserung des derzeitigen Status zu bewerten.