Biomedical innovations and clinical research. Summary

Clinical research is an important part of the development of new medicines, medical devices and other therapeutic methods, such as surgical procedures. It includes various types of human studies that - with different focuses - test the efficacy and safety of new products and procedures. The data obtained are used on the one hand for applications for market approval of new procedures, but on the other hand also to improve health care practice by answering questions from clinical practice and using already introduced procedures in a more targeted and efficient way. In particular, the large patient studies that are required for the marketing authorisation of medicinal products are associated with a great deal of effort and considerable costs. On the other hand, they also mean a not inconsiderable factor for the labour market for researchers and study personnel. Despite internationally recognised guidelines that are largely cast in law, there are significant differences in their implementation at the national level. The existing leeway opens up the possibility for countries to optimise the conditions for clinical research at the location, but there is also the danger that clinical research could migrate to countries with more favourable conditions. Subject and objective of the study German policy has taken important steps to strengthen clinical research in Germany, but the industry continues to complain in part about competitive disadvantages compared to other countries. Although the number of clinical trials has increased in recent years, the increase has been significantly greater in some competing countries. In the long run, this could have an impact on employment and on the supply of innovative medicines to patients, as new products are preferentially introduced in those countries where clinical trials have already taken place. Traditional methods in clinical research are also being challenged by novel, mostly biotechnological therapeutic methods, e.g. gene or cell therapies or monoclonal antibodies, or by nanomedicine, for which the existing knowledge is still relatively limited and which may therefore pose particular risks for patients and study participants. In the case of these novel procedures, scientific development is advancing very rapidly, so that the framework conditions, especially for the protection of the subjects participating in clinical trials, must be reviewed again and again and, if necessary, adapted to current challenges, but without hindering the conduct of clinical trials in Germany too much. The description and evaluation of the various location conditions for clinical research and an in-depth analysis for the area of biomedical innovations were the goal of the project completed in June 2009

Bildgebende Diagnostik der Epilepsien

In der bildgebenden Diagnostik der fokalen Epilepsien steht die Anwendung beim einzelnen Patienten im Rahmen der prächirurgischen Evaluation im Vordergrund. Hier ist eine qualitativ gute, gezielt durchgeführte MRT-Untersuchung der wichtigste Baustein, der jedoch in vielen Fällen von einem weiten Spektrum komplementärer bildgebender Methoden ergänzt werden muss, um eine sichere Identifikation der epileptogenen Zone zu ermöglichen. Die multimodale Bildverarbeitung ermöglicht hierbei eine konklusive Beurteilung aller verfügbaren Informationen und erhöht dadurch die diagnostische Sicherheit. Außerdem erlaubt sie eine detaillierte individuelle Planung operativer Eingriffe und hilft intraoperativ, die Ergebnisse der prächirurgischen Evaluation im OP Saal anatomisch exakt umzusetzen. So sind auch in schwierigen Fällen gute Ergebnisse von epilepsiechirurgischen Engriffen möglich. Bei den generalisierten Epilepsien ist die klinische Rolle der Bildgebung deutlich einfacher und dient im Wesentlichen der Diagnosesicherung durch Ausschluss einer strukturellen Läsion. Die Stärke der Bildgebung liegt hier in der wissenschaftlichen Anwendung zur Aufklärung pathophysiologischer Mechanismen. Im Falle der juvenilen myoklonischen Epilepsie konnte die Bildgebung viele Hinweise beisteuern, die das komplexe Zusammenspiel aus genetischer Anlage, gestörten Entwicklung, Hyperkonnektivität und Übererregbarkeit besser verständlich machen

Bildgebende Diagnostik der Epilepsien

In der bildgebenden Diagnostik der fokalen Epilepsien steht die Anwendung beim einzelnen Patienten im Rahmen der prächirurgischen Evaluation im Vordergrund. Hier ist eine qualitativ gute, gezielt durchgeführte MRT-Untersuchung der wichtigste Baustein, der jedoch in vielen Fällen von einem weiten Spektrum komplementärer bildgebender Methoden ergänzt werden muss, um eine sichere Identifikation der epileptogenen Zone zu ermöglichen. Die multimodale Bildverarbeitung ermöglicht hierbei eine konklusive Beurteilung aller verfügbaren Informationen und erhöht dadurch die diagnostische Sicherheit. Außerdem erlaubt sie eine detaillierte individuelle Planung operativer Eingriffe und hilft intraoperativ, die Ergebnisse der prächirurgischen Evaluation im OP Saal anatomisch exakt umzusetzen. So sind auch in schwierigen Fällen gute Ergebnisse von epilepsiechirurgischen Engriffen möglich. Bei den generalisierten Epilepsien ist die klinische Rolle der Bildgebung deutlich einfacher und dient im Wesentlichen der Diagnosesicherung durch Ausschluss einer strukturellen Läsion. Die Stärke der Bildgebung liegt hier in der wissenschaftlichen Anwendung zur Aufklärung pathophysiologischer Mechanismen. Im Falle der juvenilen myoklonischen Epilepsie konnte die Bildgebung viele Hinweise beisteuern, die das komplexe Zusammenspiel aus genetischer Anlage, gestörten Entwicklung, Hyperkonnektivität und Übererregbarkeit besser verständlich machen

Bildfusion von MRT und ECD-SPECT Daten des menschlichen Gehirns

Die Bildfusion ist eine Methode der Nachverarbeitung radiologischer oder nuklearmedizinischer Bilddaten, die es erlaubt, die sich ergänzenden Informationen verschiedener bildgebender Untersuchungen zu kombinieren. Ein Ziel der Arbeit war die Entwicklung eines universell anwendbaren Fehlermodells, das eine Berechnung der Bildfusionsgenauigkeit ermöglicht. Im zweiten Teil wurde das erarbeitete Fehlerberechnungsmodell für den Vergleich der beiden am besten etablierten automatischen Bildfusionsverfahren mit einer manuell durchgeführten Bildfusion von T1-gewichteter MRT und ECD-Perfusions-SPECT Daten eingesetzt. Der Methodenvergleich hat die Überlegenheit der manuellen Bildfusion gegenüber den automatischen Ansätzen belegt: Sowohl die erzielbare Genauigkeit mit einer Intraobservervariabilität von 1,5 Millimetern, als auch der Zeitaufwand von insgesamt durchschnittlich 11 Minuten sprechen für die manuelle Bildfusion. Die automatischen Methoden, das surface matching nach Pelizzari und das pixel uniformity matching nach Woods, wiesen einen größeren Fehler von 2,9 bzw. 2,2 Millimetern auf, in Einzelfällen traten hier grobe Fusionsfehler mit Rotationsfehlstellungen von > 30 Grad auf. Die eigenen Ergebnisse werden mit Literaturangaben verglichen, prinzipielle Schwächen der automatischen Fusionsverfahren werden erläutert

Ultrafast Demagnetization Dynamics Due to Electron-Electron Scattering and Its Relation to Momentum Relaxation in Ferromagnets

We analyze theoretically the demagnetization dynamics in a ferromagnetic model system due to the interplay of spin-orbit coupling and electron-electron Coulomb scattering. We compute the $k$-resolved electronic reduced spin-density matrix including precessional dynamics around internal spin-orbit and exchange fields as well as the electron-electron Coulomb scattering for densities and spin coherences. Based on a comparison with numerical solutions of the full Boltzmann scattering integrals, we establish that the $k$-resolved reduced spin-density matrix dynamics are well described using a simpler generalized relaxation-time ansatz for the reduced spin-density matrix. This ansatz allows one to relate the complicated scattering dynamics underlying the demagnetization dynamics to a physically meaningful momentum relaxation time $\tau$. Our approach reproduces the behaviors of the demagnetization time $\tau_{m} \propto 1/\tau$ and $\tau_{m} \propto \tau$ for the limits of short and long $\tau$, respectively, and is also valid for the intermediate regime. The ansatz thus provides a tool to include the correct demagnetization behavior in approaches that treat other contributions to the magnetization dynamics such as transport or magnon/phonon dynamics