Monitoring der Atemfunktion mittels Kapnometrie bei Patienten mit akutem ischämischen Hirninfarkt

Die Kapnometrie ist ein einfach anwendbares, nicht-invasives Monitoringverfahren zur endexpiratorischen Messung des Kohlenstoffdioxid-Gehaltes in der Atemluft und somit Ventilationssituation des Patienten. Trotz der weiten Verbreitung in der Anästhesie und in der Intensivmedizin fand die Kapnometrie bei der Überwachung der Patienten mit einem zerebralen Infarkt bisher nur wenig Anwendung. Ziel dieser prospektiven klinischen Studie war es, Patienten mit frischen zerebralen Hirninfarkten auf Unterschiede in der Ventilation im Vergleich zu gesunden Patienten zu untersuchen und mögliche Zusammenhänge mit den Neuroscores, Entzündungsparameter, biochemischen Marker für neurologische Schädigung sowie Krankenhaus- und Reha- Liegedauer aufzudecken. Im Untersuchungszeitraum von Juni 2003 bis August 2004 wurden 45 Patienten mit einem radiologisch gesicherten Schlaganfall und 25 Kontrollpatienten in die Studie aufgenommen. Die Messung dauerte mindestens 2 Stunden und lag innerhalb der ersten 72 Stunden nach Beginn der Schlaganfall- Symptomatik. Zu 3 verschiedenen Zeitpunkten erfolgte eine Beurteilung der Neuroscores (Barthel- Index und NIHSS): Aufnahme in die Klinik, Entlassung aus der Klinik, Entlassung aus der Reha- Klinik. Es wurden NSE und Protein S 100 sowie Leukozyten und CRP in Patientenblut bestimmt. Das Messprotokoll wurde auf mögliche Messfehler und Einhalt der Mindestmessdauer von 2 Stunden überprüft. Nach Abschluss der Patientenakte wurden Liegedauer im Krankenhaus und in der Reha- Klinik ermittelt. Patienten sind auf Vorhandensein der Ausschlusskriterien überprüft worden. Die endgültige Patientenzahl betrug 18 bei Kontrollpatienten und 34 bei Schlaganfallpatienten. Diese Gruppe wurde nochmals in 2 Gruppen geteilt- Patienten mit Schlaganfällen im Versorgungsgebiet A. cerebri media (23) und Patienten mit anderen Schlaganfällen (11). Diese prospektive klinische Studie zeigte, dass Patienten mit Schlaganfällen in den ersten 72 Stunden nach Onset signifikant mehr zu Hyperventilation neigen (58,8% der Messzeit) als Kontrollpatienten (36,1% der Messzeit). In der Schlaganfallgruppe sind 2 Subgruppen unterschieden worden: Schlaganfall im Versorgungsgebiet von A. cerebri media und Schlaganfälle in den anderen zerebralen Arterien. Die Hyperventilationswerte lagen für diese Gruppen etwa gleich (57,6% und 58,3%), dafür neigten Patienten mit Media- Schlaganfällen deutlich mehr zu Hypoventilation (23,7% gegen 0,7%). • Die Korrelationsanalyse hat den Zusammenhang zwischen Normoventilation und besseren Neuroscores gezeigt. Hyper- und Hypoventilation korrelierte positiv mit den schlechteren neurologischen Indices. • Ein signifikanter Zusammenhang der Ventilation mit erhöhten Entzündungswerten konnte nicht nachgewiesen werden. • Eine Korrelation der Ventilation mit NSE und Protein S100 konnte nicht eindeutig nachgewiesen werden. • Für die gesamte Gruppe der Schlaganfälle konnte kein eindeutiger Zusammenhang der Ventilation mit dem Outcome nachgewiesen werden. Die Korrelationsanalyse zeigte eine signifikante, leicht negative Korrelation zwischen Normoventilation und Dauer des Reha-Aufenthaltes bei Patienten mit „Media-Schlaganfällen“ und positive Korrelation zwischen Hypoventilation und Liegedauer in der Reha-Klinik. Bei Patienten mit „Nicht-Media Schlaganfällen“ bestand eine positive Korrelation zwischen Normoventilation und Krankenhausliegedauer sowie zwischen Hyperventilation und Krankenhausliegedauer. Insgesamt legen die vorliegenden Ergebnisse einen positiven Zusammenhang zwischen der Normoventilation und dem Zustand des Patienten sowie Outcome nahe. Die Hyper- und Hypoventilation sind mit einem ungünstigen Verlauf assoziiert. Das macht umso deutlicher, dass Überwachung der Ventilation bei Patienten mit frischen zerebralen Infarkten und Einhalten dieser im Normbereich ganz wichtig ist. Die Kapnometrie eignet sich dazu hervorragend durch einfache Anwendung und fehlende Invasivität. Die Aussagekraft dieser Analyse ist durch eine kleine Fallzahl eingeschränkt. Die Ergebnisse dieser Arbeit sind zu Hypothesegenerierung geeignet, um weitere Studien mit größerer Patientenanzahl anzustoßen. Diese könnten weitere Rolle des Kohlenstoffdioxids bzw. Ventilation bei Schlaganfällen klären

Desalination using polyelectrolyte hydrogels

When the gel is put into contact with aqueous salt solution, it absorbs a solution with the ion composition different from the original one. The absorbed solution can be easily squeezed out from the gel by means of sieve or microfiltration membrane. In our previous work we proposed a fully reversible desalination cycle made of compression and swelling steps, which can in principle work on ideal thermodynamic efficiency. In this work we simulate the desalination process using theoretical and coarse-grained models of gel and prove the concept by experiment. We used Monte Carlo and molecular dynamics molecular simulations in the reaction ensemble to predict the degree of ionization of the weak polyelectrolyte hydrogel when it is put in contact with salt solution, and calculate the salt partitioning between the gel and bulk salt solution. We constructed laboratory apparatus based on swelling and pressing cycles of the gel. First, we let the polyelectrolyte gel swell with salt solution of defined concentration. Then we press the gel and the liquid is released. Due to the ion exchange in polyelectrolyte hydrogel, this released liquid has lower salt concentration than the initial one. We measure the salinity of the solution before and after this procedure and we compare the results with theoretically obtained salt partitioning. We also measure the pressure applied on the gel and corresponding gel volume and compare these results with respective computational results

Subcapsular Orchiectomy in the Primary Therapy of Patients with Bone Metastasis in Advanced Prostate Cancer: An Anachronistic Intervention?

Background. The therapeutic impact of palliative androgen deprivation in metastatic prostate cancer is indisputable. Bilateral orchiectomy represents the traditional method of AD but was reduced during the last years in favor for treatment with LHRH analogues. Due to limited economic resources of the health care system, the economically priced definite surgical castration might experience a renaissance. Methods. In this single-center retrospective study, 83 consecutive patients with osseous metastasized prostate cancer were evaluated, who had primarily been treated by subcapsular bilateral orchiectomy. Response to therapy, time until therapy failure, overall survival time, psychological disorders due to loss of organ, and disease-associated and postoperative surgical complications were recorded. The median followup was 35 months (IQR: 26–46). Results. Patients' mean age at surgery was 72.1 (54–91) years. Six patients (7.2%) displayed immediate tumor progression after orchiectomy. Median time of tumor remission and overall survival time were 29 and 36 months, respectively. 14% of the study group showed minor postoperative complications. No psychological problems occurred following bilateral orchiectomy. Conclusion. Due to an effective and persistent oncological effectiveness, less morbidity, and absence of psychological implications, bilateral subcapsular orchiectomy seems to be a practicable and advisable alternative in the first-line therapy of metastasized PCa

Thermodynamic model for a reversible desalination cycle using weak polyelectrolyte hydrogels

International audienceThe recently proposed use of hydrogels for water desalination is based on the decrease of salt concentration in the gel upon compression. In the first experiments, desalination cycles using hydrogels involved an irreversible mixing step, which inevitably reduced the thermodynamic efficiency. This approach could become competitive with membrane-based desalination methods if it could work close to maximum thermodynamic efficiency. In this work, we develop a thermodynamic model for compression of weak polyelectrolyte hydrogels in open and closed systems. We use this model to design a fully reversible desalination cycle which can, in principle, achieve maximum thermodynamic efficiency. We also show that compressing weak polyelectrolyte hydrogels at low salinity decreases their ionization, thereby leading to a non-monotonic dependence of salt concentration on the gel compression. Therefore, our model shows how to redesign the desalination cycle when using weak polyelectrolytes at low salinities

Intramolecular micellization and nanopatterning in pH- and thermo-responsive molecular brushes

International audienceConformational transitions and nanoscale self-organization triggered in double pH- and thermo-responsive molecular brushes by varying environmental conditions are studied by means of analytical mean-field theory and numerical Scheutjens–Fleer self-consistent field modelling. Such molecular brushes are composed of multiple thermo-responsive side chains end-grafted onto the main chain (backbone) and are capable of acquiring ionic charges via reversible (de)protonation of the monomer units. Competition of long-range Coulomb repulsion with short-range solvophobic interactions leads to complex patterns in the intramolecular self-organization of molecular brushes. In particular, we observed formation of pearl necklace-like structures with multiple dense nanodomains formed by weakly ionized collapsed side chains and stabilized by a fraction protruding into the solution and strongly ionized ones. Such structures are thermodynamically stable in a certain parameter range and can be termed as intramolecular micelles. The stimuli-induced intramolecular nanopatterning occurs via a sequence of quasi-first order phase transitions corresponding to splitting/fusion of collapsed domains accompanied by jumps in the average degree of ionization and macromolecular dimensions. A re-entrant sequence of transitions is observed when the salt concentration is used as a control parameter. These theoretical predictions provide guidelines for design of smart unimolecular devices, for example multicompartment nanocarriers of active substances or nanosensors

A self-consistent mean-field model for polyelectrolyte gels

International audienceWe present a novel approach to modeling polyelectrolyte gels, exploiting the analogy between star-branched polymers and polymer networks as a computationally inexpensive yet reliable alternative to full-scale simulations. In the numerical mean-field model of a star-like polymer we modify the boundary conditions to represent an infinite network. We validate the predictions of our new model against a coarse-grained simulation model. We also validate it against a phenomenological analytical model which has been previously shown to agree with simulations in a limited range of parameters. The mean-field model explicitly considers local density gradients and agrees with the simulation results in a broad range of parameters, beyond that of the analytical model. Finally, we use the mean-field model for predictions of the swelling behaviour of weak polyelectrolyte gels under different pH conditions. We demonstrate that the local density gradients are important and that the ionization of the weak polyelectrolyte gel is significantly suppressed. Under the studied conditions the effective pKA is about one unit higher than that of the free monomer. This shift in the effective pKA stems from the different pH values inside and outside the gel.[on SciFinder (R)