Morbus Alzheimer : Eine explorative retrospektive Studie zur Korrelation zwischen Neuropathologie, Nuklearmedizin und Genotypisierung

Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit der retrospektiven Analyse von PatientenInnen mit neurodegenerativen Erkrankungen anhand von nuklearmedizinischen, genetischen und neuropathologischen Parametern. Der besondere Fokus der Arbeit liegt bei der Alzheimer-Erkrankung (AD), die fast 80% der neurodegenerativen Erkrankungen einnimmt. Einen der Schwerpunkte dieser Arbeit stellte die Prüfung dar, ob die nuklearmedizinische FDG-PET-Untersuchung in der Diagnostik von neurodegenerativen Erkrankungen (DEG-Gruppe) und im Speziellen von AD Unterschiede zu einer gesunden Kontrollgruppe aufweist. Außerdem wurde in der Studie untersucht, welchen Einfluss gewisse AD-assoziierte neuropathologische Parameter auf den Hypometabolismus im FDG-PET bei AD-PatientenInnen haben. Ein weiteres Ziel der Studie war es zu prüfen, ob genetische Ausprägungen in Form von Einzelnukleotidpolymorphismen (SNPs), die in genomweiten Assoziationsstudien (GWAS-Studien) mit neurodegenerativen Erkrankungen in Verbindung gebracht worden sind, einen Einfluss auf die nuklearmedizinische FDG-PET-Untersuchung in einem AD-Patientenkollektiv haben. Als nuklearmedizinische Parameter wurden die SUV-Werte der FDG-PETs aus 9 Regionen der linken und rechten Hemisphäre von einer DEG-Gruppe (n=33) und einer Kontrollgruppe (n=9) verwendet. Insgesamt wurden 53 SNPs, die in GWAS-Studien identifiziert werden konnten, als genetische Parameter und 13 AD-relevante Färbungen als neuropathologische Parameter herangezogen. Es lässt sich zusammenfassen, dass signifikante Unterschiede in den SUV-Werten der DEG-Gruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe vorlagen. Ebenfalls signifikant präsentierten sich die Unterschiede in den SUV-Werten zwischen AD-PatientenInnen und neuropathologisch unauffälligen PatientenInnen. Die SUV-Werte wiesen auch signifikante Unterschiede je nach Dichte der diffusen Amyloid-Plaques im fronto- orbitalen Kortex auf. Den genetischen Parametern (SNPs) konnte in dieser Studie kein Zusammenhang mit dem Hypometabolismus im FDG-PET bei AD-PatientenInnen nachgewiesen werden. Aufgrund der geringen Fallzahl ist die Arbeit als explorative Untersuchung an einer Stichprobe zu sehenThis diploma thesis is about a retrospective analysis of patients with neurodegenerative diseases, particularly of patients with Alzheimers disease (AD). The aim of the study is to determine any correlations between nuclear medical, genetic and neuropathological parameters. The main focus of the work is on AD, which represents almost 80% of neurodegenerative diseases. A fundamental question of this work was whether FDG-PET examination as a diagnostic tool of patients with neurodegenerative diseases (DEG group), particularly of patients with AD, shows differences to FDG-PET examinations of a healthy control group. In addition, the study investigated the influence of certain AD-associated neuropathological parameters on the FDG-PET-detected hypometabolism in AD patients brains. Another objective of the study was to examine whether single nucleotide polymorphisms (SNPs), as genetic parameter, have an impact on the results of FDG-PET examination in an AD patient population. Previous genome-wide-association-studies (GWAS) have shown that several SNPs are associated to neurodegenerative diseases. The standard uptake values (SUV) of FDG-PETs were used as nuclear medical parameters. The SUVs were measured in 9 regions of the left and right cerebral hemispheres both of the DEG group (n=33) and of the control group (n=9). 53 SNPs were used as genetic parameters and 13 neurohistopathological stains were used as neuropathological parameters. The findings from the research show significant differences in the SUV values of the DEG group compared to the control group. The differences in the SUV values between AD patients and neuropathologically healthy patients were also significant. Furthermore the findings suggest that the density of diffuse amyloid plaques in the fronto-orbital cortex has an impact on the SUV values of the FDG-PET examination in patients with neurodegenerative diseases. In addition, the findings of this study do not suggest any association between genetic characteristics and FDG-PET-detected hypometabolism in AD patients. Due to the small number of cases, the work has to be seen as an exploratory study.eingereicht von Nico Henrique StrohAbweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersMedizinische Universität Wien, Diplomarb., 2018(VLID)253267

Ultraschall-Rückstreuung: Bestimmung der Einhärtungs-Härtetiefe (SHD) und mehr

Bei der zerstörungsfreien Messung der Einhärtungs-Härtetiefe in Tiefen größer einem Millimeter stellt Ultraschallrückstreuung seit vielen Jahren die Methode der Wahl dar, um Härtetiefen umwandlungsgehärteter Bauteile reproduzierbar zu bestimmen. Die Methode basiert auf der Streuung eingebrachter Transversalwellen am Gefügeübergang zwischen Härteschicht und Grundmaterial. Der Prüfkopf hierzu besteht aus einem Longitudinalwellenwandler, der auf einem prüfstellenspezifischen Vorlaufkeil im optimalen Winkel zur Erzeugung der Transversalwellemontiert ist. Bei den verwendbaren Koppelmedien handelt es sich zumeist um Öle oder wasserbasierte Koppelmittel. Die Vorteile der kalibrierungsfreien Messung sowie des robusten Messverfahrens werden weltweit in der Qualitätssicherung und der Fertigung geschätzt. Basierend auf der Ultraschall-Hardware des Fraunhofer IZFP finden sich Handprüfsysteme von der Automobilbranche bis hin zum Energiesektor. Die Reproduzierbarkeit der Methode einerseits und hochwertige, zuverlässige Hardware in Verbindung mit einer guten Bedienbarkeit andererseits entscheiden über erfolgreiche Industriesysteme. Hierfür werden im IZFP kontinuierliche Weiterentwicklungen seitens der Prüfhard- und Software vorangetrieben, die sowohl in kostengünstigen Handprüfsystemen, als auch in vollautomatischen SHD-Prüfanlagen weltweit eingesetzt werden. Ebenso erfolgt für jeden Kunden eine persönliche Betreuung des Prüfproblems, da die bauteilspezifische Anpassung von Vorlaufkeilen und Abstimmung der Hardware auf die zu untersuchende Materialzusammensetzung für eine optimale Leistung von Handprüfsystemen sorgt. Bei vollautomatischen Prüfanlagen wird darüber hinaus die Entwicklung von mechanischen Komponenten und die Anpassung der Prüfsoftware komplett durch das IZFP betreut. Neben den zuvor genannten Haupteinsatzgebieten bestehen viele weitere Möglichkeiten das Rückstreuverhalten von Ultraschallwellen zur Gefügeuntersuchung zu nutzen. Dazu zählen beispielsweise die Verwechslungs- bzw. Echtheitsprüfung von gehärteten Bauteilen und die Sicherstellung des fertigungsbedingten Urzustand von Schweißnähten

Machine learning based outcome prediction of microsurgically treated unruptured intracranial aneurysms

Abstract Machine learning (ML) has revolutionized data processing in recent years. This study presents the results of the first prediction models based on a long-term monocentric data registry of patients with microsurgically treated unruptured intracranial aneurysms (UIAs) using a temporal train-test split. Temporal train-test splits allow to simulate prospective validation, and therefore provide more accurate estimations of a model’s predictive quality when applied to future patients. ML models for the prediction of the Glasgow outcome scale, modified Rankin Scale (mRS), and new transient or permanent neurological deficits (output variables) were created from all UIA patients that underwent microsurgery at the Kepler University Hospital Linz (Austria) between 2002 and 2020 (n = 466), based on 18 patient- and 10 aneurysm-specific preoperative parameters (input variables). Train-test splitting was performed with a temporal split for outcome prediction in microsurgical therapy of UIA. Moreover, an external validation was conducted on an independent external data set (n = 256) of the Department of Neurosurgery, University Medical Centre Hamburg-Eppendorf. In total, 722 aneurysms were included in this study. A postoperative mRS > 2 was best predicted by a quadratic discriminant analysis (QDA) estimator in the internal test set, with an area under the receiver operating characteristic curve (ROC-AUC) of 0.87 ± 0.03 and a sensitivity and specificity of 0.83 ± 0.08 and 0.71 ± 0.07, respectively. A Multilayer Perceptron predicted the post- to preoperative mRS difference > 1 with a ROC-AUC of 0.70 ± 0.02 and a sensitivity and specificity of 0.74 ± 0.07 and 0.50 ± 0.04, respectively. The QDA was the best model for predicting a permanent new neurological deficit with a ROC-AUC of 0.71 ± 0.04 and a sensitivity and specificity of 0.65 ± 0.24 and 0.60 ± 0.12, respectively. Furthermore, these models performed significantly better than the classic logistic regression models (p  2, a pre- and postoperative difference in mRS > 1 point and a GOS < 5. Therefore, generalizability of the models could not be demonstrated in the external validation. A SHapley Additive exPlanations (SHAP) analysis revealed that this is due to the most important features being distributed quite differently in the internal and external data sets. The implementation of newly available data and the merging of larger databases to form more broad-based predictive models is imperative in the future

Exploring the sequence determinants of amyloid structure using position-specific scoring matrices

Protein aggregation results in beta-sheet-like assemblies that adopt either a variety of amorphous morphologies or ordered amyloid-like structures. These differences in structure also reflect biological differences; amyloid and amorphous beta-sheet aggregates have different chaperone affinities, accumulate in different cellular locations and are degraded by different mechanisms. Further, amyloid function depends entirely on a high intrinsic degree of order. Here we experimentally explored the sequence space of amyloid hexapeptides and used the derived data to build Waltz, a web-based tool that uses a position-specific scoring matrix to determine amyloid-forming sequences. Waltz allows users to identify and better distinguish between amyloid sequences and amorphous beta-sheet aggregates and allowed us to identify amyloid-forming regions in functional amyloids

Global Outcomes for Microsurgical Clipping of Unruptured Intracranial Aneurysms: A Benchmark Analysis of 2245 Cases

BACKGROUND AND OBJECTIVES: Benchmarks represent the best possible outcome and help to improve outcomes for surgical procedures. However, global thresholds mirroring an optimal and reachable outcome for microsurgical clipping of unruptured intracranial aneurysms (UIA) are not available. This study aimed to define standardized outcome benchmarks in patients who underwent clipping of UIA. METHODS: A total of 2245 microsurgically treated UIA from 15 centers were analyzed. Patients were categorized into low- ( benchmark ) and high-risk ( nonbenchmark ) patients based on known factors affecting outcome. The benchmark was defined as the 75th percentile of all centers\u27 median scores for a given outcome. Benchmark outcomes included intraoperative (eg, duration of surgery, blood transfusion), postoperative (eg, reoperation, neurological status), and aneurysm-related factors (eg, aneurysm occlusion). Benchmark cutoffs for aneurysms of the anterior communicating/anterior cerebral artery, middle cerebral artery, and posterior communicating artery were determined separately. RESULTS: Of the 2245 cases, 852 (37.9%) patients formed the benchmark cohort. Most operations were performed for middle cerebral artery aneurysms (53.6%), followed by anterior communicating and anterior cerebral artery aneurysms (25.2%). Based on the results of the benchmark cohort, the following benchmark cutoffs were established: favorable neurological outcome (modified Rankin scale ≤2) ≥95.9%, postoperative complication rate ≤20.7%, length of postoperative stay ≤7.7 days, asymptomatic stroke ≤3.6%, surgical site infection ≤2.7%, cerebral vasospasm ≤2.5%, new motor deficit ≤5.9%, aneurysm closure rate ≥97.1%, and at 1-year follow-up: aneurysm closure rate ≥98.0%. At 24 months, benchmark patients had a better score on the modified Rankin scale than nonbenchmark patients. CONCLUSION: This study presents internationally applicable benchmarks for clinically relevant outcomes after microsurgical clipping of UIA. These benchmark cutoffs can serve as reference values for other centers, patient registries, and for comparing the benefit of other interventions or novel surgical techniques