Bridging the Gap: Differentially Private Equivariant Deep Learning for Medical Image Analysis

Machine learning with formal privacy-preserving techniques like Differential Privacy (DP) allows one to derive valuable insights from sensitive medical imaging data while promising to protect patient privacy, but it usually comes at a sharp privacy-utility trade-off. In this work, we propose to use steerable equivariant convolutional networks for medical image analysis with DP. Their improved feature quality and parameter efficiency yield remarkable accuracy gains, narrowing the privacy-utility gap.Comment: Accepted as extended abstract at GeoMedIA Workshop 2022 (https://openreview.net/forum?id=rGYfMrMxI17

Suspicion of respiratory tract infection with multidrug-resistant Enterobacteriaceae: epidemiology and risk factors from a Paediatric Intensive Care Unit

Enterobacteriaceae distribution. Distribution of Enterobacteriaceae isolates (n = 167) in lower respiratory tract material, MDR (n = 51) vs susceptible (n = 116) organisms during the study period. (XLSX 14 kb

Verified System Development with the AutoFocus Tool Chain

This work presents a model-based development methodology for verified software systems as well as a tool support for it: an applied AutoFocus tool chain and its basic principles emphasizing the verification of the system under development as well as the check mechanisms we used to raise the level of confidence in the correctness of the implementation of the automatic generators.Comment: In Proceedings WS-FMDS 2012, arXiv:1207.184

Mutationen der Gene C-KIT und CTNNB1 in extranodalen NK-/T-Zell-Lymphomen, untersucht anhand eines internationalen Probenkollektivs aus Singapur, Peru und Deutschland

Das extranodale NK-/T-Zell-Lymphom (NKTCL) ist eine hochaggressive Tumorentität, die durch ausgedehnte Nekrosen, Gewebsdestruktion und Gefäßschädigungen charakterisiert ist. Es betrifft häufig den oberen Respirationstrakt, hat jedoch eine starke Tendenz zur Metastasierung, was neben lokaler Destruktion betroffener Gewebe und angrenzender Strukturen eine erfolgreiche Therapie häufig erschwert. Ein besseres Verständnis der Pathogenese und typischer assoziierter Mutationen wird benötigt um effektivere Therapiestrategien für diese tödliche Erkrankung zu entwickeln. In westlichen Populationen eher selten, betrifft das NKTCL insbesondere Menschen asiatischer und süd- oder mittelamerikanischer Abstammung. Die ursprüngliche Zelllinie ist derzeit nicht abschließend geklärt, mit hoher Wahrscheinlichkeit stammt die Entität in den meisten Fällen aber von Natural Killer-Zellen (NK-Zellen) ab. Wir führten bei Gewebeproben mit der Diagnose "extranodales NK-/T-Zell-Lymphom" aus einem internationalen Kollektiv mit genetisch verschiedenartiger Zusammensetzung neben mikroskopischen und immunhistochemischen Untersuchungen insbesondere molekulargenetische Sequenzanalysen auf Mutationen in den Exons 9, 11 und 17 des C-KIT Gens durch. Abgeleitet von vorbeschriebenen Raten für andere Tumoren erwarteten wir in ca. 30% der Fälle Mutationen in diesen Genabschnitte nachzuweisen. Beim C-KIT Gen handelt es sich um ein Protoonkogen, welches für den an der Zellproliferation beteiligten Tyrosinkinase-Rezeptor KIT kodiert. Dieses Enzym ist im Gesunden unter anderem für die Zellproliferation von hämatopoetischen Stammzellen, bei Mastzellen, in der Angiogenese und für Schrittmacherzellen der Darmperistaltik (Cajal-Zellen) von Bedeutung. Mutationen des Protoonkogens finden sich neben dem NKTCL insbesondere auch bei gastrointestinalen Stromatumoren (GISTs), Melanomen und Hodentumoren. Darüber hinaus wurde in unserem Probenkollektiv das Exon 3 Gens CTNNB1 untersucht, das für das β-Catenin-Protein kodiert. Beim β-Catenin handelt sich um eine Struktur, die für die Ausbildung von Zell-zu-Zell-Adhäsionen und als Transkriptionsfaktor in der Zellproliferation besonders von Bindegewebs- und zahlreichen weiteren Zellen eine große Rolle spielt. Exon 3 des CTNNB1 Gens gilt als typische Lokalisation von Mutationen, welche zur Stabilisierung und Akkumulation des Proteins führen. Dies bewirkt durch seine Funktion als Transkriptionsfaktor die onkogene Aktivierung des Wnt Signalling Pathways in einer Vielzahl verschiedener Tumoren. In Anbetracht der beschriebenen fast universellen Assoziation des NKTCL mit Epstein-Barr-Virus (EBV), wurden lediglich EBV-positive Proben in die Studie eingeschlossen. Andere als NKTCLs diagnostizierte bzw. verdächtigte Gewebeproben wurden dagegen ausgeschlossen. In vorangegangenen Untersuchungen wurden gewisse Ähnlichkeiten mit GISTs der Mutationen im C-KIT Protoonkogen gezeigt. Als häufigste Lokalisation wurde entsprechend der typischen Mutationsstellen bei GISTs auch hier Exon 11 vermutet. Mutationen bei NKTCLs im Exon 3 des CTNNB1 Gens wurden in ca. einem Fünftel der Fälle beschrieben. Weitere bekannte Mutationen bei NKTCLs, die in dieser Arbeit aber nicht näher untersucht wurden, betreffen Gene des p53 Pathways, die zu einer überschießenden Zellproliferation durch Verlust der Tumorsuppression führen, sowie Mutationen im Fas Gen, welches für die Regulation der Apoptose von Bedeutung ist. Auch STAT-Proteine, Transkriptionsfaktoren, die mit Hilfe von Janus-Kinasen aktiviert werden, können eine Rolle spielen. Weitere Forschungen zu Mutationen, die mit dieser Tumorentität assoziiert sind, sind zum verbesserten Verständnis ihres Ursprungs, der Pathophysiologie und für zukünftige Therapieoptionen von großem Interesse. Die vorliegende Studie sollte zur Grundlagenforschung auf diesem Gebiet beitragen