Simulierte Beatmung von zwei Patienten über ein Beatmungsgerät in einer Pandemiesituation

In der vorliegenden Dissertation wird die potenzielle Anwendung einer Doppelbeatmungstechnik mittels eines einzelnen Beatmungsgeräts für zwei Patienten im Kontext der durch COVID-19 verursachten globalen Gesundheitskrise untersucht. Vor dem Hintergrund der eskalierenden Pandemie, die seit Dezember 2019 zu einem beispiellosen Mangel an Beatmungsgeräten führte, zielt diese Studie darauf ab, eine innovative Lösung für das akute Problem knapper medizinischer Ressourcen zu erforschen. Unter Verwendung von 3D-gedruckten Y- und Stenoseadaptern wurden mehrere Versuchsanordnungen entwickelt, um die Verteilung der Atemgase auf zwei künstliche Lungenmodelle zu simulieren und zu optimieren. Durch iterative Anpassungen des Versuchsaufbaus und die Analyse der Beatmungsvolumina unter verschiedenen Bedingungen liefert die Arbeit wertvolle Erkenntnisse über die technische Durchführbarkeit und die Herausforderungen dieser Methode. Obgleich die Studie unter kontrollierten Bedingungen die Möglichkeit einer effektiven Doppelbeatmung aufzeigt, werden auch die Grenzen und potenziellen Risiken eines solchen Ansatzes in der klinischen Praxis deutlich gemacht. Die Dissertation leistet somit einen bedeutenden Beitrag zur Diskussion um alternative Beatmungsstrategien in Krisenzeiten und wirft wichtige Fragen bezüglich der Sicherheit und Ethik dieser Notfallmaßnahme auf

Untersuchung der Unterlidstellung bei Patienten nach Hughes Plastik durch dreidimensionale Fotoaufnahmen mit dem Vectra® M3 System

Das Ziel der Studie war, die postoperative Unterlidstellung nach einer einseitigen Hughes Plastik mithilfe von dreidimensionalen Fotoaufnahmen zu evaluieren und mit dem gesunden, kontralateralen Auge zu vergleichen. Dabei wurden 17 Patienten mindestens drei Monate nach einer einseitigen, modifizierten Hughes Plastik untersucht. Von jedem Patienten wurden fünf dreidimensionale Aufnahmen angefertigt: in Neutralposition (NP), sowie jeweils am operierten Auge und am nicht- operierten Kontrollauge mit manueller Distraktion (MD) des Unterlids und der Distraktion des Unterlids mit einem Lidhaken (DH). Die dreidimensionalen Bilder wurden ausgewertet und die vertikalen Abstände der Lidspalte am gesunden und am operierten Auge verglichen. Außerdem wurden die medialen und lateralen Lidwinkel bestimmt und die gesamte Fläche der Lidspalte analysiert. Des Weiteren wurde die Entstehung eines postoperativen Ektropiums diagnostiziert. Die Probanden wurden in zwei Gruppen eingeteilt: Liddefekte, größer als 50 Prozent der Gesamtlidlänge und Liddefekte, kleiner als 50 Prozent der gesamten Unterlidlänge. Der nichtparametrische Wilcoxon- Rangsummentest wurde angewendet, um statistisch signifikante Unterschiede zu berechnen. Ein p- Wert kleiner als 0,05 wurde als statistisch signifikant ermittelt. Die Ergebnisse der klinischen Studie zeigen statistisch signifikante p- Werte insbesondere im Bereich des lateralen Kanthus in allen drei Positionen. Außerdem weisen etwa zwei Drittel der Patienten mit Liddefekten, die mehr als die Hälfte der Gesamtlidlänge betreffen, ein postoperatives Ektropium auf. Die Ergebnisse der Studie lassen daraus schließen, dass das chirurgische Verfahren der Hughes Plastik weiter modifiziert werden sollte, um die postoperativen Resultate zu optimieren. Außerdem sollten weitere Studien durchgeführt werden, um prä- und postoperative Ergebnisse besser zu vergleichen

Stagingmodalitäten bei der Diagnose des primären Mammakarzinoms – Vergleich von Leitlinien und Versorgungsrealität in Deutschland

Die Diagnose Brustkrebs stellt mit 69.900 Neuerkrankungen im Jahr 2018 die mit Abstand häufigste Krebserkrankung der Frau dar. Dies entspricht einer relativen Inzidenz von 166,4, was bedeutet, dass jede neunte Frau in ihrem Leben an Brustkrebs erkrankt und verdeutlicht so die große sozioökonomische Bedeutung und vor allem die enorme Menge von Einzelschicksalen, welche durch diese Erkrankung verursacht werden. Umso wichtiger ist ein einheitlich gestaltetes und vor allem evidenzbasiertes Vorgehen bei der Diagnostik und Therapie von Brustkrebserkrankungen. Das Leitlinienprogramm Onkologie der AWMF als Autor der S3 Leitlinie, aber auch die Arbeitsgemeinschaft der gynäkologischen Onkologie bieten hierfür regelmäßige aktualisierte und evidenzbasierte Leitlinien für den deutschsprachigen Raum an. Eine besondere Stellung in den Leitlinienaktualisierungen der letzten Jahre nimmt die Durchführung von Staginguntersuchungen ein, da sich sowohl die Indikationen als auch die empfohlenen Diagnostikverfahren geändert haben. So sollte beachtet werden, dass ein Ganzkörperstaging keinesfalls generell, also bei allen Patient*innen durchgeführt werden soll, sondern nur bei bestimmten Indikationen wie spezifischen Symptomen oder einer risikoreichen Tumordiagnose. Ebenso wird seit der Aktualisierung der Leitlinien im Jahr 2017 empfohlen, die Suche nach Leber- und Lungenmetastasen mittels einer Computertomographie des Thorax und Abdomens durchzuführen, da diese Untersuchung eine signifikant höhere Sensitivität besitzt als die bis dahin oft genutzte Abdomensonographie und Röntgenaufnahme des Thorax. Da sich mit den geschilderten Veränderungen der Stagingempfehlungen grundlegende Aspekte der Diagnostik und Therapie bei einer Brustkrebserkrankung geändert haben, soll in dieser Arbeit untersucht werden, wie diese Neuerungen der Leitlinien bisher durch die verantwortlichen Einrichtungen umgesetzt und durchgeführt werden. Eine Nichtbeachtung der Empfehlungen führt zu einer Überdiagnostik, woraus unnötige Belastungssituationen für die Patient*innen resultieren, ohne dass jedoch das Outcome signifikant verbessert wird. Um die gelebten Stagingprozesse auswerten zu können, wurde ein Fragebogen konzipiert, welcher die Organisationsstruktur, den Stagingzeitpunkt und die genutzten Stagingmodalitäten der Einrichtungen abfragt. Als Adressaten des Fragebogens dienten alle bettenführenden gynäkologischen Abteilungen in Deutschland. Diese wurden durch das deutsche Krankenhausverzeichnis ermittelt und per E-Mail und Fax kontaktiert. Insgesamt meldeten sich 53% der 613 kontaktierten Kliniken zurück, wobei 296 der Antwortbögen in die Auswertung einfließen konnten. Hierbei handelt es sich um 220 Brustzentren, 28 Nicht-Brustzentren und 48 nicht-zertifizierte Abteilungen. In der Auswertung zeigt sich, dass 73% der nicht-zertifizierten Abteilungen ein generelles Staging durchführen, 9 während dies nur 20% der zertifizierten Brustzentren tun. Auch bei den übrigen abgefragten Indikationen für ein Ganzkörperstaging zeigt sich, dass zertifizierte Zentren eine höhere Leitlinienadhärenz aufweisen. 95% der Brustzentren nutzen zum Ganzkörperstaging leitliniengerecht eine Computertomographie und eine Skelettszintigraphie, während dies nur 75% der nicht-zertifizierten Abteilungen auf diese Weise handhaben. 20,8% der nicht- zertifizierten Kliniken nutzen anstelle der Computertomographie eine Abdomensonographie und eine Röntgenübersicht des Thorax. In einer zweiten Befragung wurden 481 Gynäkolog*innen in Niederlassung kontaktiert. Diese wurden befragt, ob sie die Staginguntersuchungen der von ihnen betreuten Patient*innen als einheitlich empfinden und, sofern dies nicht der Fall ist, worin diese Uneinheitlichkeit besteht. Schließlich sollte noch angegeben werden, in welcher Situation die niedergelassenen Gynäkolog*innen selbst ein Ganzkörperstaging veranlassen würden. 23% der 481 befragten Praxen beantworteten den Fragebogen und konnten in die weitere Auswertung einbezogen werden. Hiervon empfinden 51% das Staging als einheitlich und 49% das Staging als uneinheitlich. Die hauptsächlichen Unterschiede werden bei der Indikation, bei welcher eine Staginguntersuchung durchgeführt wird, angegeben. 56% der niedergelassenen Gynäkolog*innen würden ein generelles Ganzkörperstaging durchführen. Die so generierten und ausgewerteten Daten zeigen also, dass ein generelles Ganzkörperstaging trotz fehlender Evidenz immer noch bei sehr vielen Patient*innen durchgeführt wird und Teil der gängigen Praxis ist. Insgesamt zeigen zertifizierte Zentren eine höhere Leitlinienadhärenz beim Treffen der Stagingindikation und bei der Auswahl der durchgeführten Untersuchungsmodalitäten als die nicht-zertifizierten Abteilungen

Multi-scale investigation of the subsurface structure at the InSight landing site, on Mars, using single-station seismology

The internal structure of a planet provides constraints for understanding its evolution and dynamics. To this end, seismological data is of great relevance since seismic waves can map its interior at different scales, from meters to kilometers deep. In November 2018, the InSight spacecraft landed on Mars and deployed a set of geophysical instruments, including one seismological station. In this work, the subsurface structure at the InSight landing site (ILS) is explored, from the shallow subsurface to crustal depths, by applying single-station seismological techniques (SST) on Martian ambient vibrations and seismic events data. The shallow subsurface at the ILS, in the order of meters, is investigated using the horizontal-to-vertical spectral ratios (HVSR) technique under the diffuse field assumption (DFA). After assessing the recordings, the ambient vibrations of the first Martian year of the mission are discouraged for HVSR analysis due to (i) the likely recording of the instrumental self-noise at low wind periods and (ii) the strong influence of wind-lander interaction on the recordings as the wind speed increases. Instead, the characteristic HVSR for the ILS, between 0.4 and 10 Hz, is derived from the coda of seismic events (eHV). The eHV presents a strong peak around 8 Hz, a rapid decay towards low frequencies and a narrow trough around 2.4 Hz. Assuming a full-wavefield DFA, a nonlinear inversion using the conditional Neighbourhood Algorithm (NA) allowed to map the shallow subsurface at the ILS. Due to the non-uniqueness problem, different sets of models are retrieved. The 8 Hz peak can be explained by a Rayleigh wave resonance due to a shallow highvelocity layer, while the 2.4 Hz trough is explained by a P-wave resonance due to a buried low-velocity layer. The kilometer-scale subsurface was constrained by Rayleigh wave ellipticity measurements from large martian seismic events. The open-source Python-based tool Rellipy was developed for ellipticity extraction. The ellipticity measurements (0.03-0.07 Hz) were jointly inverted with P-to-s Receiver Functions and P-wave lag times from autocorrelations, to provide a subsurface model for the martian crust at the ILS. The joint inversion using NA allowed the unveiling of a new shallow layer at the ILS, unreported by previous models inverting seismological data. The HVSR in the 0.06-0.5 Hz frequency range from the coda of S1222a, the largest event ever recorded on Mars, suggests a gradual transition from shallow to crustal depths and consolidates the shallow subsurface models with large shear-wave velocities as the most compatible with the crustal structure. A comprehensive multi-scale model of the ILS subsurface is proposed. The ILS is characterized by the emplacement of a low-velocity regolith/coarse ejecta layer over a high-velocity Amazonian fractured lava flow (∼2 km/s, ∼30 m thick). A buried Late HesperianAmazonian sedimentary layer is deposited below (∼450 m/s, ∼30 m thick), underlain by a heavily weathered Early Hesperian lava flow. The latter overlays a thick, likely Noachian sedimentary layer that extends to a depth of 2-3 km. This shallow structure forms the first crustal layer derived from the joint inversion. Deeper crustal layers are consistent with other reported ILS models, with intracrustal discontinuities at 8-12 km and 18-23 km depth. The Moho depth at the ILS is found at 35-45 km depth. Shear-wave velocities above ∼20 km depth are lower than 2.5 km/s, slower than in other regions of Mars, suggesting a higher alteration due to local processes or a different origin of the upper crust at the ILS. The proposed model is consistent with the geologic history of Mars and other independent observations, confirming the great otential of SST for multi-scale investigation of, e.g., other planetary bodies or understudied regions on Earth

Coupling dynamics to chemical modeling: The effects of episodic accretion and episodic outflow on the chemistry of protostellar cores

Low mass proto-stars commonly go through a phase of episodic accretion. These systems exhibit a rich and diverse chemistry. In this thesis, I present a study of the spatio-temporal evolution of interstellar complex organic molecules (iCOMs) in an episodic accretion scenario, with the aim of understanding the processes involved in the early phases of star formation and the coeval chemical evolution. I post-process smoothed particle hydrodynamics (SPH) simulations of low-mass star formation in collapsing, turbulent prestellar cores. The included sub-grid episodic accretion model efficiently heats the proto-stellar accretion disk and drives episodic outflows (Rohde et al., 2021). I extract the density and temperature evolution of a subset of SPH particles and apply the astro-chemistry code Saptarsy (Choudhury et al., 2015). Saptarsy is a rate-equation-based 1D astro-chemical code which includes gas-phase reactions, gas-grain interactions and surface chemistry, as well as multilayered dust chemistry.  I investigate the time evolution of different gas phase tracers and look at the effects of the episodic flares on the chemistry surrounding the proto-stars. The flares produce an abrupt temperature change with a lifetime of a few decades. I find that different species react differently, a group of species are elevated in the interior e.g. CH3OH abundance changes by 3 orders of magnitude within 1500 AU, whereas some others like HCO+ get destroyed, decreases abundance by 2 orders of magnitude within 1000 AU. The response time to the flares varies considerably and some molecules are not affected at all.  I focus further on methanol as the smallest and the predecessor to other iCOMs, whose abundance is systematically underestimated in most existing chemical models. The spread of abundance systematically increases in the smaller radii and reaches above 10 orders of magnitude within 400 AU, because accretion mixes material with different thermal history onto the disk. Therefore the inhomogeneity of the chemistry systematically increases with decreasing radius. Furthermore, I show outflows entrain methanol rich material as far as 10000 AU.  I use a visualization tool, Saptalizer (Schaefer, 2017) to analyze the detail of chemistry and show methanol is destroyed in temperatures above 500 K in gas phase, by reacting with atomic hydrogen. It is produced on dust via hydrogenation of frozen out formaldehyde in temperatures around 80 K, while in lower temperatures of 30 K it is produced by hydrogenation of frozen out carbon monoxide. The difference lies in different desorption temperatures of dust species.  This work suggests that dynamic physical modeling has non-linear and non-negligible effect on the chemistry. One can use this behavior to build a dynamic chemical clock for protostellar cores

„Dynamische Darstellung und Analyse der Oberlidanatomie mittels Ultraschall-Biomikroskopie“

Dissertation über die dynamische Darstellung und Analyse der regulären Oberlidanatomie mittels Hochfrequenz-Ultraschall (50 MHz, bezeichnet als "Ultraschall Biomikroskopie") und anschließender Vergleich der erhobenen Parameter zwischen unterschiedlichen Bevölkerungskohorten und Ethnien

Stellenwert des EKGs in der Diagnostik der diastolischen Herzinsuffizienz

Dissertations-Abstracts (nur Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Deciphering Novel Modes of Action of Lead Compounds with Antibacterial or Anti virulence Activity against Mycobacterium tuberculosis

Tuberculosis (TB) is a communicable disease that is responsible for serious health problems around the globe. TB is caused by Mycobacterium tuberculosis (Mtb) and can be effectively treated with an extensive treatment regimen. However, incompetent application of this regimen is the cause for the prevalent emergence of multidrug-resistant Mtb strains, which are no longer sensitive to first-line antibiotics. Furthermore, the current drug development pipeline for novel antibiotics targeting Mtb, while promising, still lacks the diversity of targets needed to introduce a variety of novel mechanisms of action. This circumstance is partly caused by the robustness of Mtb against bioactive compounds. The major reason for this is the unique, impermeable cell wall containing additional layers of mycolic acids. An alternative approach to conventional antibiotics is the adjunct application of anti-virulence drugs. These compounds target specific mycobacterial components or substrates (virulence factors) that are essential for the host cell infection by Mtb. As a result, the pathogen’s efficacy in infection is compromised and it can potentially be more easily cleared by the host. The most notable virulence factor of Mtb is the type VII secretion system ESX-1 and its substrates EsxA and EsxB. In this thesis, 60,000 compounds were tested in a medium-throughput screening for anti-Mtb activity. This screening utilized different combinatorial applications of the screening platform by combining testing for growth inhibitory activity and host cell survival (cytoprotection) during Mtb infection. This includes both conventional antibiotically active compounds as well as anti virulence compounds, which show no antibiotic activity but still exhibit cytoprotective activity against Mtb. Investigation of the genome of Mtb mutants resistant to the antibiotics revealed putative modes of action associated with cell wall biogenesis, amino acid production and the respiratory chain. One notable compound (B6) inhibited the respiratory chain and additionally demonstrated great potential for combinatorial application with the frontrunner drug Q203, due to a unique cross-resistance pattern. Furthermore, several anti-virulence compounds exhibited inhibitory activity against ESX-1. Transcriptional analysis suggests that the compound S3 boosts the efficacy of the antibiotic prodrug ethionamide, which was subsequently confirmed by synergistic activity testing. Consequent analysis of structural analogues of this compound identified two similar molecules that also inhibit ESX 1 but differ in their respective booster effect. While one analogue (S3_106) did not exert this effect, the other (S3_100) similarly enhances the efficacy of ethionamide by utilizing a different molecular pathway for prodrug activation. This thesis describes an early stage of drug discovery for two different, but potentially synergistic, classes of compounds with activity against Mtb, either antibiotic or anti-virulence. The discovered molecules and the deciphering of their modes of action show great potential and represent an important step progressing from drug discovery towards clinical application for combating multidrug-resistant Mtb

Analyse prädiktiver Einflussfaktoren auf die Revisionsbedürftigkeit nach Osteosynthese proximaler Femurfrakturen mittels dynamischer Hüftschraube

Das Ziel der hier vorliegenden Arbeit bestand in der Analyse der Revisionsbedürftigkeit proximaler Femurfrakturen nach operativer Behandlung mit einer dynamischen Hüftschraube (DHS). Der Schwerpunkt lag in der Untersuchung, ob Risikofaktoren identifiziert werden können, die mit einer erhöhten Revisionsrate einhergehen. In dieser Studie wurden retrospektiv alle Patienten eingeschlossen, bei denen eine Osteosynthese mittels DHS nach einer proximalen Femurfraktur im Zeitraum vom 01.08.2012 bis zum 01.01.2021 durchgeführt wurde. Als proximale Femurfrakturen wurden pertrochantäre, subtrochantäre Frakturen (AO-Typ 31 A) sowie Schenkelhalsfrakturen (AO-Typ 31 B) gewertet. Eingeschlossen wurden Patienten, für die vollständige Daten hinsichtlich der präoperativen radiologischen Untersuchungen und postoperativen radiologischen Kontrollen vorlagen. Baumgaertner et al. (9) stellten erstmalig die Bedeutung des Tip- Apex Abstand als einen prädiktiven Risikofaktor für eine Revisionsbedürftigkeit nach erfolgter Osteosynthese am proximalen Femur dar. Der Tip-Apex Abstand steht für den Abstand der Schenkelhalsklinge zum höchsten Punkt des Femurkopfes. In dieser Studie erfolgte die Bestimmung des Tip-Apex Abstands anhand der postoperativ durchgeführten Röntgenbilder in zwei Ebenen. Die Auswertung erfolgte sowohl im Gesamtkollektiv und um den unterschiedlichen Frakturentitäten Rechnung zu tragen getrennt nach AO- Typ A und B Frakturen. Es wurden 167 Patienten in die Analyse eingeschlossen (58,1 % Frauen und 41,9 % Männer). 50 (29,9 %) Patienten wiesen eine Femurfraktur des AO-Typ 31 A auf. Das mittlere Follow Up-Intervall der Patienten betrug 46,24 Monate. Während des gesamten Follow-Ups verstarben 12 (7,2 %) Patienten. Zwischen den Patienten mit und ohne Revision lagen bezogen auf das gesamte Patientenkollektiv keine signifikanten Unterschiede in Bezug auf Alter, Zeit zwischen Hospitalisierung und Operation sowie der Qualifikation des Operateurs und ob die Operation in der regulären Arbeitszeit oder im Bereitschaftsdienst durchgeführt wurde vor. Die Ergebnisse der logistischen Regressionsanalyse identifizierten in der frakturspezifischen Analyse für die nach AO Typ A Frakturen das weibliche Geschlecht und für die nach AO Typ B- Frakturen den Tip-Apex-Abstand als signifikanten Prädiktor für eine Revisionsbedürftigkeit. Für die AO Typ B Frakturen wurde im Anschluss ein Tip-Apex-Abstand-Cut-Off-Wert von 15,62 mm bei männlichen Patienten evaluiert, der eine hohe prädiktive Aussagekraft für die Revisionsbedürftigkeit (Sensitivität: 100 %; Spezifität: 55 %) hat. Bei einer Überschreitung dieses Cut-Off Wertes steigt das Risiko einer Revision signifikant mit jeder Vergrößerung des Tip Apex Abstand um einen Millimeter um 8,7% (p=0,005). Angesichts der zunehmenden Alterung der Bevölkerung und der in absehbarer Zukunft begrenzten Ressourcen im Gesundheitswesen wird es aus sozioökonomischer und ethischer Sicht wichtiger, Wege zur Vermeidung von Komplikationen bei der Behandlung von hüftgelenksnahen Frakturen zu finden. Die Ergebnisse legen nahe, dass der Tip-Apex-Abstand auch bei der Osteosynthese einer medialen Schenkelhalsfraktur mit einer DHS einen großen Einfluss auf die Stabilität der Osteosynthese hat. Dies sollte der Operateur bereits bei den intraoperativen Röntgenkontrollen berücksichtigen