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Utilization and Evaluation of Ethics Consultation Services in Neonatal Intensive Care
No full textBackground: The opportunities of perinatal medicine have improved, but this has also been accompanied by increasing ethical challenges. Clinical ethics consultation services (CEC) could support medical teams facing these. However, nothing is currently known about the availability, utilization and evaluation of CEC in German neonatology units. Methods: This study was designed as a national, descriptive, mixed quantitative–qualitative questionnaire study. The head physicians of the pediatric departments and the heads (medical and nursing) of the corresponding neonatal intensive care units of the 213 German perinatal centers were asked to participate. Results: Ninety percent of the respondents (responding rate 24.4–38.0%) stated that CEC are established and available. However, utilization is rather low [rarely N = 40 (54.1%), never N = 12, (16.2%), occasionally N = 19 (25.7%)], although it was rated as very helpful. There was a significant correlation between utilization and perceived general usefulness (r = 0.224, p = 0.033) and support (r = 0.41, p < 0.001); whereas evaluations differed significantly between professional groups (t = −2.298, p = 0.23, Cohen’s d = 0.42). Conclusions: The contradiction between the low utilization despite positive evaluations could be related to perceived hurdles. These and the different perceptions within the professional groups give rise to the consideration of whether alternative approaches, e.g., liaison services, would be preferable in neonatology.Gefördert durch den Open-Access-Publikationsfonds der UB Marburg
Applications of Haptic Computer-Human Interfaces
No full textDiese Dissertation ist eine kumulative Arbeit im Bereich der Mensch-Computer-Interaktion und untersucht sowie evaluiert haptische Steuerungen und deren Anwendungen. Sie besteht aus drei wissenschaftlichen Arbeiten: Die erste Arbeit, ”Haptic and Auditive Mesh Inspection for Blind 3D Modelers” (ASSETS 2020), beschreibt die Implementierung einer neuartigen haptischen Schnittstelle für blinde 3D-Modellierer. Das beschriebene System ist das Ergebnis einer engen Zusammenarbeit mit der Blindenschule Marburg (BLISTA) und ermöglicht es blinden Nutzern, virtuelle 3D-Meshes auditiv und taktil zu inspizieren. Dieses haptisch-auditive Mesh-Inspektionssystem wurde in einer Studie mit 20 blinden Teilnehmenden evaluiert und mit dem Stand der Technik verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass unser neuartiges System die Fehlerquote senkt, die Geschwindigkeit erhöht und die Nutzerzufriedenheit verbessert. Aufbauend auf der Idee des haptischen Modellierens stellt die zweite Arbeit, ”Digitizing Interlocking Building Blocks” (VMV 2023), eine neue haptische Schnittstelle in Form digitalisierbarer Klemmbausteine vor und verfolgt damit das Ziel einer intuitiven, taktilen Mensch-Computer-Interaktion. Dieser Teil konzentriert sich auf die Hardware- und Softwareentwicklung eines solchen Systems und diskutiert dessen Implementierung, Komponenten und mögliche Anwendungen. In der dritten Arbeit, ”Using Interlocking Building Blocks as a Game Interface” (GAMES: Research and Practice 2025), wird das zuvor entwickelte System der Klemmbausteine weiter verbessert. Eine umfassende Nutzerstudie wird im Kontext eines Puzzlespiels durchgeführt, das mit unserer Schnittstelle gesteuert wird. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen eine signifikante Verbesserung der Nutzerleistung sowie gesteigerte Nutzererfahrungsmetriken im Vergleich zu einer herkömmlichen Computermaus. Zudem werden die Vorteile der Schnittstelle analysiert und mögliche zukünftige Entwicklungen diskutiert. Die Ergebnisse dieser Dissertation zeigen, dass der Einsatz haptischer Schnittstellen und speziell für Haptik entwickelte Software die
Mensch-Computer-Interaktion erheblich verbessern kann. In unseren Anwendungen steigern haptische Schnittstellen die Effizienz, Genauigkeit, das Engagement sowie die allgemeine Nutzererfahrung im Vergleich zum Stand der Technik.This thesis is a cumulative work in the area of computer-human interfaces and explores
and evaluates haptic controllers and their applications. It consists of three papers: The
first paper, ”Haptic and Auditive Mesh Inspection for Blind 3D Modelers” (ASSETS
2020), is an implementation of a novel haptic interface for blind 3D modelers. The de-
scribed system is the result of a close cooperation with Marburg’s school for the blind
(BLISTA) and implements a system that allows blind users to inspect virtual 3D meshes
in an auditive and tactile way. This haptic and auditive mesh inspection system is eval-
uated in a study with 20 blind participants and compared to another state-of-the art
system, showing that our novel system improves error-rate, speed, and user satisfaction.
Building upon the idea of haptic modelling, the second paper, ”Digitizing Interlock-
ing Building Blocks” (VMV2023), introduces a new haptic interfaces in the form of
digitizable interlocking building blocks, furthering the goal of intuitive tactile computer-
human interaction. This part focuses on the hardware and software development of such
a system and discusses its implementation, components, and potential applications. In
the third paper, ”Using Interlocking Building Blocks as a Game Interface” (GAMES:
Research and Practice 2025), we improve on the previously built interlocking building
block system and conduct an extensive user study in the context of a puzzle game that
is controlled with our interface. The results of this study show significant improve-
ment in user performance and elevated user experience metrics, when compared to a
conventional computer mouse. We further analyze the interface’s benefits and discuss
potential future work. The results of this thesis indicate, that when haptic interfaces
and software designed for haptics are applied, the experience of computer-human inter-
action can significantly improve. We show, that in our applications, haptic interfaces
increase effectiveness, accuracy, engagement, and overall user experience, compared to
other state-of-the-art systems
Morbidity and mortality in patients in cardiogenic shock treated with the left ventricular microaxial pump Impella®
No full textDer kardiogene Schock ist trotz Fortschritten in der Therapie weiterhin mit einer
hohen Mortalität verbunden. Zur linksventrikulären Entlastung wurden daher
temporäre mechanische Kreislaufunterstützungssysteme wie die Impella®-
Mikroaxialpumpe entwickelt. Auch weil die bis dahin häufig verwendete IABP
keine Verbesserung von Hämodynamik und Mortalität nachweisen konnte.
Ziel dieser Studie war es, die Effektivität, Handhabung und Sicherheit der
Impella® bei Patient:innen im kardiogenen Schock zu evaluieren. Es sollten
verschiedene Gruppen bezüglich Morbidität und Mortalität analysiert werden, die
von der Mikroaxialpumpe profitieren können.
Es wurden retrospektiv Daten von 112 Patient:innen im kardiogenen Schock mit
Impella® in dem Zeitraum von Januar 2013 bis Juli 2015 in 2 Zentren
ausgewertet. Die Effektivität der Mikroaxialpumpe wurde anhand der
notwendigen Katecholamintherapie, Lactatwerte und anderer Laborparameter zur
Beurteilung der Organfunktion, sowie intensivmedizinischer Scores untersucht.
Außerdem wurden Impella®-assoziierte Komplikationen analysiert und die
intrahospitale, sowie 30-Tages-Mortalität in verschiedenen Gruppen ermittelt.
Die untersuchte Patient:innengruppe hatte ein medianes Alter von 73,0 Jahren
(61,0-79,0 Jahre). Die Basischarakteristika zeigten sich in der Gruppe reanimierter
und nicht-reanimierter Patient:innen (CPR+Schock vs. Schock) und in den
Subgruppen (Impella® 2.5 vs. CP, männlich (m) vs. weiblich (w), < vs. ≥ 75
Jahre) vergleichbar. Die häufigste Ursache des kardiogenen Schocks war mit
85,7% der akute Myokardinfarkt (43,8 % STEMI, 42,0 % N-STEMI). 86,6 % der
Patient:innen hatten eine relevante KHK, bei der Mehrzahl (53,6 %) bestand eine
3-Gefäß-KHK.
Für die Gesamtgruppe ließ sich tendenziell ein Abfall der notwendigen
Dobutamintherapie innerhalb der ersten 72 Stunden nach Impella®-Implantation
nachweisen (Implantation 333,3 μg/min (0-416,7 μg/min), 72h 250,0 μg/min (0-
416,7 μg/min) [p=0,07]), für Frauen war dies signifikant [p=0,02]. Außerdem
zeigte sich ein signifikanter Abfall der Lactatwerte unter Impella® (Implantation
2,5 mmol/l (1,0-6,25 mmol/l), 72h 1,0 mmol/l (1,0-2,0 mmol/l) [p=0,0002]).
Für reanimierte ließ sich im Vergleich zu nicht-reanimierten Patient:innen
(CPR+Schock vs. Schock) bei Impella®-Implantation ein erhöhter Noradrenalinund
Adrenalinbedarf [p=0,05/p=0,001], CardShock risk Score [p=0,02], sowie
tendenziell erhöhte Lactatwerte [p=0,08] und Leberversagen [p=0,15] beobachten.
Signifikant häufiger bestand eine maschinelle Beatmung [p<0,0001] und der
Verdacht eines hypoxischen Hirnschadens [p=0,0014]. Patient:innen mit Impella®
CP zeigten bei Implantation tendenziell eine erhöhte Noradrenalindosis (2.5 vs.
CP p=0,13) und CardShock risk Score (2.5 vs. CP p=0,08). Auch weibliche
Patient:innen hatten initial einen hohen Noradrenalinbedarf (m vs. w p=0,01).
Die Handhabung der Impella® war unkompliziert im Hinblick auf Implantation,
Reposition und technischen Umgang. Impella®-assoziierte Blutungen im Bereich
der Punktionsstelle traten selten auf (8,0 %), waren jedoch häufiger unter
Impella® CP (2.5 vs. CP p=0,03). Blutungen multifaktorieller Genese machten die
Transfusion von EK vor allem notwendig bei weiblichen Patientinnen (m vs. w
p=0,03) und unter Impella® CP (2.5 vs. CP p=0,006).
Die intrahospitale Mortalität der untersuchten Patient:innengruppe mit
kardiogenem Schock und Impella®-Unterstützung lag bei 58,9 %. Signifikant
erhöht war diese für Reanimierte (CPR+Schock vs. Schock 70,4 % vs. 48,3 %
[p=0,02]). Auch nach 30 Tagen war das Überleben für Patient:innen ohne
stattgehabte Reanimation besser (51,7 % vs. 31,5 % [p=0,009]). Zwischen den
Impella®-Modellen und in den anderen Subgruppen ließ sich kein Unterschied der
intrahospitalen und 30-Tages-Mortalität beobachten.
Insgesamt konnte die vorliegende Arbeit zeigen, dass die Impella®-
Mikroaxialpumpe ein sicheres und einfach handhabbares
Kreislaufunterstützungssystem für Patient:innen im kardiogenen Schock ist.
Bezüglich der Effektivität ergaben die Daten Hinweise für eine klinisch relevante
Verbesserung der Hämodynamik unter Impella®. Signifikante Unterschiede
zwischen den beiden Impella®-Modellen ließen sich trotz unterschiedlicher
Auswurfleistung nicht nachweisen. Die Bewertung des klinischen Effektes ist
allerdings durch die ohnehin hohe Mortalität des kardiogenen Schocks,
insbesondere der Gruppe reanimierter Patient:innen, erschwert. Demnach müssen
randomisierte kontrollierte Studien klären, welche Patient:innengruppe zu
welchem Zeitpunkt von einer Impella® profitiert und inwiefern das Outcome des
kardiogenen Schocks positiv beeinflusst werden kann.Despite advancements in therapy cardiogenic shock remains associated with a
high mortality. In order to achieve left ventricular unloading, temporary
mechanical circulatory support systems such as the Impella® microaxial pump
have been developed, especially considering the previously widely used IABP
failed to demonstrate improvements in hemodynamics and mortality in
cardiogenic shock. The objective of this study was to evaluate the effectiveness,
handling and safety of Impella® in patients in cardiogenic shock. Different groups
that could benefit from the microaxial pump were to be analyzed in terms of
morbidity and mortality.
Retrospective data from 112 patients in cardiogenic shock with Impella® from
January 2013 to July 2015 in two centers were analyzed. The effectiveness of the
microaxial pump was assessed based on the required catecholamine therapy,
lactate levels and other laboratory parameters for organ function evaluation as
well as intensive care scores. Additionally, Impella®-associated complications
were analyzed and intrahospital and 30-day mortality were determined in different
groups.
The investigated cohort had a median age of 73.0 years (61.0-79.0 years). Basic
characteristics were comparable between resuscitated and non-resuscitated
patients (CPR+Schock vs. Schock) and in subgroups (Impella® 2.5 vs. CP, male
(m) vs. female (f), < vs. ≥ 75 years). The most common cause of cardiogenic
shock was acute myocardial infarction at 85.7% (43.8% STEMI, 42.0%
NSTEMI). 86.6% had relevant coronary artery disease, with the majority (53.6%)
having three-vessel CAD.
Overall, a trend towards reduction in dobutamine therapy within the first 72 hours
after Impella® implantation was observed (Implantation 333.3 μg/min (0-416.7
μg/min), 72h 250.0 μg/min (0-416.7 μg/min) [p=0.07]), significantly for women
[p=0.02]. Additionally, a significant decrease in lactate levels with Impella® was
observed (Implantation 2.5 mmol/l (1.0-6.25 mmol/l), 72h 1.0 mmol/l (1.0-2.0
mmol/l) [p=0.0002]).
Compared to non-resuscitated patients (CPR+Schock vs. Schock), resuscitated
patients showed at Impella® implantation an increased need for noradrenaline and
adrenaline [p=0.05/p=0.001], CardShock risk Score [p=0.02] and a tendency
towards increased lactate levels [p=0.08] and liver failure [p=0.15]. Mechanical
ventilation [p<0.0001] and suspected hypoxic brain injury [p=0.0014] were
significantly more frequent. Patients with Impella® CP tended to have higher
noradrenaline doses (2.5 vs. CP p=0.13) and CardShock risk scores (2.5 vs. CP
p=0.08) at implantation. Female patients also initially had a high noradrenaline
requirement (m vs. f p=0.01).
The handling of Impella® was uncomplicated regarding implantation,
repositioning, and technical management. Impella®-associated bleeding at
puncture site was rare (8.0%), but more frequent with Impella® CP (2.5 vs. CP
p=0.03). Multifactorial bleeding required red blood cell transfusion especially in
female patients (m vs. f p=0.03) and during Impella® CP treatment (2.5 vs. CP
p=0.006).
The overall intrahospital mortality with Impella® support was 58.9%. This was
significantly higher for resuscitated patients (CPR+Schock vs. Schock 70.4% vs.
48.3% [p=0.02]). Even after 30 days, survival was better for patients without
resuscitation (51.7% vs. 31.5% [p=0.009]). No difference in intrahospital and 30-
day mortality was observed between Impella® models and within other
subgroups.
In conclusion, this study demonstrated the Impella® microaxial pump as a safe
and easily manageable circulatory support system for patients in cardiogenic
shock. Regarding effectiveness, the data suggested clinically relevant
improvement in hemodynamics during Impella® treatment. Despite different
ejection capabilities, no significant differences were observed between the two
Impella® models. However, evaluating the clinical effect is complicated by the
inherently high mortality of cardiogenic shock, especially in resuscitated patients.
Therefore, randomized, controlled trials are needed to determine which patient
group benefits from Impella® at which point in time and to what extent it
positively influences the outcome of cardiogenic shock
Genes, Gene Loci, and Their Impacts on the Immune System in the Development of Multiple Sclerosis: A Systematic Review
No full textMultiple sclerosis (MS) is a condition that is characterized by damage to the central nervous system (CNS) that causes patients to experience cognitive and physical difficulties. Although the disease has a complex etiology that involves genetic and environmental factors, little is known about the role of genes and gene loci in its development. Aims: This study aimed to investigate the effects of genes and gene loci on the immune system during the development of MS. We aimed to identify the main genes and gene loci that play roles in MS pathogenesis and the implications for the future development of clinical treatment approaches. A systematic review of articles published over the last decade was conducted. This review focused on studies about the genetic and epigenetic mechanisms underlying MS onset and progression. Genome-wide association studies (GWASs) as well as papers describing the role of the immune system in disease development were prioritized. Key genetic loci and immune system-related genes, such as HLA class II genes, are associated with MS susceptibility. Studies have also shown that epigenetic modifications, such as DNA methylation, influence disease progression via the immune system.Gefördert durch den Open-Access-Publikationsfonds der UB Marburg
Influence of SARS-CoV-2 variants of concern and maternal vaccination status on neonatal outcome
No full textSARS-CoV-2 infection during pregnancy can adversely affect maternal and neonatal health, although risks vary depending on the variant of concern (VOC). Omicron, although highly infectious, causes fewer maternal and neonatal complications than earlier VOC, so vaccination may be considered unnecessary in planned pregnancy. Using data from the CRONOS registry, we compared pregnancy outcomes according to VOC and vaccination status. We found that vaccination during pregnancy reduced preterm birth rates compared with unvaccinated or vaccinated women with Omicron infection, without increasing severe neonatal outcomes. Given the risks associated with preterm birth, the study consistently supports vaccination recommendations for women planning pregnancy.Gefördert durch den Open-Access-Publikationsfonds der UB Marburg
Rekombinante Marburg-Viren als Werkzeug für die Charakterisierung neu auftretender Stämme und die Analyse entscheidender Mechanismen während der Virusreplikation
No full textMarburg virus (MARV) belongs to the Filoviridae family and has lethality rates of up to 90%. Until recently, MARV usually occurred in Central Africa, but in 2021 the first case was documented in West Africa (Guinea). The continued spread of MARV (Ghana 2022, Equatorial Guinea and Tanzania 2023) highlights the relevance of characterizing newly emerging MARV and the importance of a comprehensive understanding of the viral replication cycle to identify potential antiviral targets. Reverse genetics systems are valuable tools to study individual steps of the replication cycle in detail and to confirm their effect with recombinant (rec) viruses.
In this context, during the first project the first West African MARV Guinea was generated using reverse genetics. Since the cloning protocols for full-length plasmids established in our laboratory were inefficient, these were optimized to be able to react more quickly in the event of new outbreak events (MS 3). Subsequently, the replication of recMARV Guinea was characterized in comparison to the well-known strains MARV Musoke and Leiden. It was demonstrated that recMARV Guinea replicated in human, monkey and fruit bat cells as efficiently as both strains MARV Musoke and Leiden. In addition, it was shown that the nucleoside analog remdesivir efficiently inhibited replication of the new recMARV Guinea in cell culture experiments.
In the second project, the role of the cellular protein phosphatase 2A-B56 (PP2A-B56) in the MARV replication cycle was investigated using different reverse genetic systems in order to characterize it as a potential antiviral target. It was confirmed that PP2A-B56 binds to the nucleoprotein (NP) via a specific interaction motif. This enabled the dephosphorylation of the viral transcription factor VP30, which is also bound to NP, thereby enhancing viral transcription. Inhibition of the interaction between NP and PP2A-B56 caused hyperphosphorylation of VP30 and reduced transcription. In addition, the NP - PP2A-B56 interaction was essential for the generation of recMARV. Finally, it was confirmed that a PP2A inhibitor significantly reduced replication in MARV infection studies. Accordingly, PP2A-B56 was confirmed to play an essential role in MARV transcription, as already demonstrated for the closely related Ebola virus, and was thereby identified as a potential pan-filoviral target.
These findings underline the potential of reverse genetics systems as a tool for the characterization of newly emerging MARV strains and for the analysis of mechanisms crucial for viral replication.Das Marburgvirus (MARV) gehört zu der Familie der Filoviridae und weist Letalitätsraten bis zu 90% auf. Bis vor kurzem trat MARV in der Regel in Zentral-Afrika auf, im Jahr 2021 wurde aber der erste Fall in Westafrika (Guinea) dokumentiert. Die weitere Ausbreitung von MARV (Ghana 2022, Äquatorial Guinea und Tansania 2023) unterstreicht die Relevanz der Charakterisierung neu auftretender MARV und die Notwendigkeit eines vollumfänglichen Verständnisses des viralen Replikationszyklus, um potentielle antivirale Angriffsmöglichkeiten zu identifizieren. Reverse Genetik Systeme stellen wertvolle Werkzeuge dar, um einzelne Schritte des Replikationszyklus detailliert zu untersuchen und in deren Effekt mit rekombinanten (rek) Viren zu bestätigen.
In diesem Zusammenhang wurde im ersten Projekt dieser Arbeit das erste westafrikanische MARV Guinea mittels Reverser Genetik generiert. Da die im Labor etablierten Klonierungsprotokolle für Volle Länge Plasmide ineffizient waren, wurden diese optimiert (MS 3), um im Falle neuer Ausbrüche schneller reagieren zu können. Anschließend wurde die Replikation des rekMARV Guinea im Vergleich zu den seit langem bekannten Stämmen MARV Musoke und Leiden charakterisiert. Dabei replizierte rekMARV Guinea in Menschen-, Affen- und Flughund-Zellen ähnlich effizient, wie die beiden Stämme MARV Musoke und Leiden. Zusätzlich wurde nachgewiesen, dass das gut etablierte Nukleosid-Analogon Remdesivir in Zellkulturexperimenten das neue rekMARV Guinea effizient inhibierte.
Im zweiten Projekt wurde die Rolle der zellulären Protein Phosphatase 2A-B56 (PP2A-B56) für den MARV Replikationszyklus mittels unterschiedlicher Reverser Genetik Systeme untersucht, um sie als potentiellen antiviralen Angriffspunkt zu charakterisieren. Es wurde bestätigt, dass PP2A-B56 über ein spezifisches Interaktionsmotiv an das Nukleoprotein (NP) bindet. Dies ermöglichte die Dephosphorylierung des ebenfalls an NP gebundenen viralen Transkriptionsfaktors VP30, was die virale Transkription verstärkte. Eine inhibierte Interaktion zwischen NP und PP2A-B56, verursachte einer Hyperphosphorylierung von VP30 und reduzierte die Transkription. Zusätzlich war die NP – PP2A-B56 Interaktion essentiell für die Generierung von rekMARV. Des Weiteren wurde bestätigt, dass ein PP2A Inhibitor die Replikation in MARV Infektionsstudien signifikant reduzierte. Dementsprechend konnte für PP2A-B56 eine essentielle Rolle für die MARV Transkription nachgewiesen werden, wie sie bereits für das nah verwandte Ebola Virus bekannt war, und wurde als potentieller pan-filoviraler Angriffspunkt identifiziert.
Die Ergebnisse dieser Arbeit unterstreichen das Potenzial von Reverse Genetik Systemen als Werkzeug für die Charakterisierung neu auftretender MARV Stämme, sowie für die Analyse von Mechanismen, die essentiell für die virale Replikation sind
Match-play data according to playing categories in badminton: a systematic review
No full textThis systematic review aimed to investigate differences in match-play data according to the five playing categories in badminton.
Materials and methods: The systematic review was conducted following the Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses (PRISMA) guidelines. Searches were conducted on ScienceDirect, PubMed, Google Scholar, Scopus, Web of Science, and Cochrane Library databases. Studies assessing technical-tactical actions, activity profiles, or external and internal loads as match-play outcome measures according to the five playing categories in badminton were deemed eligible. Quality assessment was performed using a modified version of the AMSTAR-2 checklist to compare the outcome measures, effect sizes (ES) and associated 95% confidence intervals were calculated.
Results: Of the 12,967 studies that were identified, 34 met the eligibility criteria. Among these, 29 and five were rated as excellent and good quality, respectively. Some individual ESs of activity profiles showed up to large differences (ES ≤ 4.52) favouring the men's compared with the women's singles category. Some individual ESs of activity profiles showed up to large differences (ES ≤ -2.72) favouring the women's doubles category compared with other doubles categories. The overall ESs for the activity profiles were large (ES = −0.76 to −0.90), favouring the doubles over the singles categories in both sexes.
Discussion: There are up to large differences in match-play data according to the five playing categories in badminton, each category placing specific demands on the players. Thus, each category requires specific training and testing procedures, what should be considered by scientists and coaches.Gefördert durch den Open-Access-Publikationsfonds der UB Marburg
Effectiveness of germ reduction by 445nm laser irradiation of periodontal pockets in vitro
No full textDiodenlaser finden heutzutage im Rahmen der Parodontitis Therapie ihren Einsatz vor allem in Form der antimikrobiellen photodynamischen Therapie (aPDT). Dabei wird ein Photosensibilisator in den Sulkus appliziert und durch den Diodenlaser aktiviert. Das Ziel der vorliegenden Studie war es herauszufinden, inwiefern auch die Anwendung von Diodenlasern ohne den zusätzlichen Einsatz eines Photosensibilisators zur Desinfektion parodontaler Taschen und zur Reduktion des bakteriellen Keimspektrums innerhalb der Zahnfleischtasche geeignet ist.
Hierfür wurden zwei Diodenlaser (SiroLaser: Denstply Sirona, Bensheim, Deutschland; und Aquamarine Laser: FONAdental, Slowakei) in unterschiedlichen Leisstungsstufen (0.4W, 0.6W und 0,75W) einer digitalen Leistungsmessung unterzogen, um die tatsächliche Laserleistung zu verifizieren. Anschließend wurden Titanstäbchen, vorab mit einem spezifischen paropathogenen Keimspektrum beimpft, in eine präparierte Zahnfleischtasche eines Schweineunterkiefers platziert und für 30 Sekunden mit der jeweiligen Leistungsstufe des Diodenlasers bestrahlt. Als Referenzwert wurde in einer weiteren Testgruppe eine Spülung mit 0.2% Chlorhexidin Spüllösung für 30 Sekunden durchgeführt. Eine weitere Testgruppe stellte eine Scheinanwendung des Diodenlasers dar (Laserleistung 0W), sowie eine Kontrollgruppe unbehandelter Titanstäbchen. Anschließend wurde in einem externen Labor (Orodentale Mikrobiologie, Kiel) die Restkeimbelastung auf den behandelten Teststäbchen ermittelt.
Die Auswertung der Bakterienlast auf den behandelten Titanstäbchen ergab beim Vergleich der fünf Versuchsgruppen (n = 16) eine signifikant höhere Keimreduktion in allen drei Versuchsgruppen, in denen eine Laserdesinfektion stattgefunden hat. Die geringste Restkeimbelastung erzielte der Laser mit 0.75W und einer Wellenlänge von 970nm (Median: 1,1E+06), dicht gefolgt von dem 0.6W Laser mit einer Wellenlänge von 445nm (Median: 1,4E+06) sowie dem 0.4W Laser und einer Wellenlänge von 970nm (Median: 2,9E+06). Eine deutlich höhere Keimbelastung (Median 7,1E+06) wies die Testgruppe mit CHX Spüllösung vor. Die Kontrollgruppe (Median 2,7E+07) sowie die Gruppe, in welcher der Laser im ausgeschalteten Zustand angewendet wurde (Median 2,6E+07), wiesen keine statistisch signifikanten Unterschiede auf.
Die Ergebnisse der vorliegenden Studie zeigen, dass eine Keimreduktion durch Diodenlaser der Wellenlängen 445nm und 970nm möglich ist. Eine direkte Korrelation zwischen der Höhe der angewandten Laserleistung und der Höhe der Keimreduktion konnte nicht abschließend erfasst werden und bedarf weiterer Untersuchungen. Die Studie zeigt, dass die Keimreduktion bei allen drei Leistungsstufen der Diodenlaser signifikant höher ausfällt als bei der konventionellen Spülung mit einer Chlorhexidin-Spüllösung.At present, diode lasers are used mainly in periodontitis therapy in the form of antimicrobial photodynamic therapy (aPDT). A photosensitizer is applied to the sulcus and activated by the diode laser. The aim of the present study was to find out to what extent the use of diode lasers without the additional use of a photosensitizer is suitable for disinfecting periodontal pockets and reducing the bacterial germ spectrum within the gingival pocket.
For this purpose, two diode lasers (SiroLaser: Denstply Sirona, Bensheim, Germany; and Aquamarine Laser: FONAdental, Slovakia) in different power levels (0.4W, 0.6W and 0.75W) were subject to a digital power measurement in order to verify the actual laser power. Then titanium rods, previously inoculated with a specific paropathogenic germ spectrum, were placed in a prepared gingival pocket of a pig's mandible and irradiated for 30 seconds with the respective power level of the diode laser. As a reference value, rinsing with 0.2% Chlorhexidine (CHX) rinsing solution for 30 seconds was carried out in a further test group. Another test group represented a sham application of the diode laser (laser power 0W), as well as a control group of untreated titanium rods. The residual germ load on the treated test strips was then determined by an external laboratory (Orodentale Mikrobiologie, Kiel).
The evaluation of the total bacterial load on the treated titanium rods showed, when comparing the five test groups (n = 16), a significantly higher germ reduction in all three test groups in which laser disinfection took place. The lowest residual germ load was achieved by the laser with 0.75W and a wavelength of 970nm (median: 1.1E + 06), closely followed by the 0.6W laser with a wavelength of 445nm (median: 1.4E + 06) and the 0.4W laser with a wavelength of 970nm (median: 2.9E + 06) . The test group with CHX rinsing solution showed a significantly higher bacterial load (median 7.1E + 06). The control group (median 2.7E + 07) and the group in which the laser was used when switched off (median 2.6E + 07) showed no statistically relevant differences.
The results of the present study show that a germ reduction by diode lasers of wavelengths 445nm and 970nm is possible. A direct correlation between the amount of laser power used and the amount of germ reduction could not be conclusively proven and requires further investigations. The study shows that the germ reduction with all three power levels of the diode laser is significantly higher than with conventional rinsing with Chlorhexidin solution
Tree seedling establishment in Andean and Alpine treeline ecotones
No full textSeedling establishment is one of the major bottlenecks in plant community dynamics and is critical for elevational advance of tree species above the treeline ecotone. Understanding seedling responses to different combinations of abiotic and biotic constraints is essential for predicting future treeline shifts. Although treeline ecology has significantly progressed, the number of studies addressing seedling establishment in treeline ecotone conditions is very modest, and those dealing with the ecology of tree seedlings from Andean treelines are scarce. In this doctoral research, I investigate tree seedling establishment at treeline ecotones, focusing on the Venezuelan Andes and the French Alps through a combination of field studies and experimental approaches. I explore how abiotic factors, microsite conditions, and plant-plant interactions influence treeline seedling dynamics in both environments.
In the Venezuelan Andes, precipitation seasonality at treeline elevations may critically influence tree seedling survival, yet scarce climate data availability limits our understanding of its effects. In the first study, I analyzed climate, microclimate, seedling demography, and ecophysiological responses of seedlings of the tree species Cybianthus marginatus and Clusia multiflora. I selected three sites in a dry treeline ecotone at 3100 m asl, using adjacent 10x10 m plots within the forest, forest border, and páramo environments. Seedlings did not occur in the páramo, while their density did not differ between the forest and the border. Survival was high in both forest and border plots, and growth rates were generally low but higher for Cybianthus at the forest border. Both species exhibited low assimilation and transpiration rates regardless of the environment. Seedlings showed spatial associations with moisture-regulating elements like mosses, ferns, and basal rosettes, suggesting they benefit from increased water availability in their neighborhood. These findings suggest a potentially slow forest expansion, with tree cover advancing as forest-border vegetation facilitates seedling establishment beyond current forest limits.
In the second study, conducted in the French Alps, I examined microsite preferences of the conifers Larix decidua, Pinus uncinata, and P. cembra in alpine treeline ecotones with different bedrock chemistry. I selected four sites, two with calcareous and two with siliceous bedrock, and compared 50 occupied microsites to 50 randomly selected controls. I assessed topography, substrate, ground cover, and shelter proximity, relating these characteristics to observations of individual health. The three species established in similar microsites, usually with some shelter, and only certain extreme microsite types remained unoccupied. Most individuals exhibited krummholz forms or were bent, showing minimal signs of recent mechanical damage, desiccation, or herbivory. These findings indicate that microsite availability does not limit seedling establishment in this study area, suggesting that seed availability likely plays a larger role. Despite harsh conditions limiting growth to tree stature, recent growth trends indicate potential for upward treeline shifts under favorable climatic conditions.
In the third study, I explored how seedlings of the treeline-forming species Larix decidua, Picea abies, Pinus uncinata, P. cembra, and Sorbus aucuparia respond to microclimatic modification in a field experiment in the French Alps. Seedlings from two consecutive cohorts were planted in 40 plots arranged in five blocks and exposed them to the following treatments: Day warming, Day warming + watering, Night warming, Night warming + shade, Shade, Watering, Vegetation cover and Control. Survival and biomass production of the two seedling cohorts, as well as chlorophyll fluorescence in the first cohort, was evaluated. Vegetation cover and warming negatively affected survival and biomass, while shading and increased water availability provided benefits in some cases. However, species and cohorts responded differently, likely due to interannual climatic variability. Chlorophyll fluorescence measurements indicated no severe photoinhibition. The findings show that, while current climatic conditions do not strongly limit seedling survival, plant-plant interactions play a key role in the expansion of the treeline ecotone. The study highlights the importance of interannual climatic variability for seedling survival and treeline dynamics.
This thesis illustrates the multidimensional controls on seedling establishment in treeline ecotones. While key abiotic factors -like temperature fluctuations and water availability - influence survival and growth, plant-plant interactions, both positive through environmental amelioration and negative through competition between grasses and seedlings, plays a key role in seedling survival of both Andean and Alpine treeline tree species. While microsite availability is not a limiting factor in the Alps, site-specific differences in seedling density in the Andes suggest that microsites availability and characteristics, particularly substrate cover, can enhance establishment. Long-term monitoring of seed availability and new recruitment, together with the inclusion of inter- annual climatic variability and strong seasonality in predictive models, could give a better understanding of the treeline dynamics under changing climatic conditionsDie Etablierung von neuen Sämlingen ist einer der kritischen Engpässe in der Dynamik von Pflanzengemeinschaften und entscheidend für die Ausbreitung von Baumarten oberhalb der alpinen Baumgrenze. Das Verständnis der Reaktionen von Sämlingen auf verschiedene Kombinationen von abiotischen und biotischen Faktoren ist von entscheidender Bedeutung für die Vorhersage künftiger Verschiebungen der Baumgrenzen. Obwohl die Erforschung der Ökologie an der Baumgrenze erhebliche Fortschritte gemacht hat, ist die Zahl der Studien, die sich mit der Etablierung von Sämlingen an der Baumgrenze befassen, sehr begrenzt, und es gibt nur wenige Studien, die sich mit der Ökologie von Baumsämlingen in den Anden befassen. In dieser Dissertation untersuche ich die Etablierung von Baumsämlingen an Baumgrenzen, und konzentriere mich dabei die venezolanischen Anden und die französischen Alpen unter Verwendung einer Kombination aus Feldstudien und experimentellen Ansätzen. Ich untersuche, wie abiotische Faktoren, Mikrostandortbedingungen und Wechselwirkungen zwischen Pflanzen die Dynamik von Baumsämlingen an der Baumgrenze in beiden Umgebungen beeinflussen.
In den venezolanischen Anden kann die Saisonalität der Niederschläge in den Höhenlagen der Waldgrenze einen entscheidenden Einfluss auf das Überleben von Baumsämlingen haben, doch die spärliche Verfügbarkeit von Klimadaten schränkt unser Verständnis der genauen Auswirkungen ein. In der ersten Studie analysierte ich das Klima, das Mikroklima, die Demografie und die ökophysiologischen Reaktionen der Sämlinge der Spezies Cybianthus marginatus und Clusia multiflora welche dort an der Baumgrenze. Ich wählte drei Standorte in einer trockenen Waldgrenze auf 3100 m ü. NN aus, wobei ich nebeneinander liegende 10x10 m große Parzellen im Wald, am Waldrand und in der Páramo-Vegetation verwendete. Im Páramo kamen keine Sämlinge vor, während sich ihre Dichte zwischen Wald und Waldrand nicht unterschied. Die Überlebensrate blieb sowohl in den Wald- als auch in den Grenzparzellen hoch, und die Wachstumsraten waren generell niedrig, aber bei Cybianthus an der Waldgrenze höher. Beide Arten wiesen unabhängig von der Umgebung niedrige Assimilations- und Transpirationsraten auf. Die Sämlinge wiesen räumliche Assoziation mit feuchtigkeitsregulierenden Elementen wie Moosen, Farnen und Rosettenpflanzen auf, was darauf hindeutet, dass sie von einer erhöhten Wasserverfügbarkeit in ihrer Umgebung profitieren. Diese Ergebnisse deuten auf eine langsame Expansion der potenziellen Waldgrenze hin, bei der die Waldrandvegetation die Ansiedlung von Sämlingen über die derzeitigen Waldgrenzen hinaus erleichtert.
In der zweiten Studie, die in den französischen Alpen durchgeführt wurde, untersuchte ich die Präferenzen der Nadelbäume Larix decidua, Pinus uncinata und Pinus cembra für Mikrostandorte in alpinen Waldgrenzen mit unterschiedlichem chemischem Untergrund. Ich wählte vier Standorte aus, jeweils zwei mit anstehendem Kalk- und zwei mit Silikatgestein, und verglich 50 besetzte Mikrostandorte mit 50 zufällig ausgewählten Kontrollstandorten. Ich bewertete die Topografie, das Substrat, die Bodenbedeckung und die Nähe von Schutz bietenden Elementen und setzte diese Merkmale in Beziehung zu den Beobachtungen der individuellen Gesundheit. Die drei Arten siedelten sich an ähnlichen Mikrostandorten an, in der Regel mit einem gewissen Schutz, und nur bestimmte extreme Mikrostandorte blieben unbesetzt. Die meisten Individuen wiesen Krummholzformen auf oder waren gebeugt und zeigten nur minimale Anzeichen kürzlicher mechanischer Schäden, Austrocknung oder Herbivorie. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Verfügbarkeit von Mikrostandorten die Etablierung von Sämlingen in diesem Untersuchungsgebiet nicht limitiert, was darauf hindeutet, dass die Verfügbarkeit von Samen wahrscheinlich eine größere Rolle spielt. Trotz der rauen Bedingungen, welche das Wachstum der Bäume einschränken, deuten die jüngsten Wachstumstrends darauf hin, dass sich die Baumgrenze unter günstigen klimatischen Bedingungen nach oben verschieben könnte.
In der dritten Studie untersuchte ich in einem Feldexperiment in den französischen Alpen, wie Sämlinge der hier die Baumgrenze bildenden Arten Larix decidua, Picea abies, Pinus uncinata, P. cembra und Sorbus aucuparia auf mikroklimatische Veränderungen reagieren. Sämlinge aus zwei aufeinanderfolgenden Kohorten wurden in 40 Parzellen gepflanzt, welche in fünf Blöcken angeordnet waren, und den folgenden Behandlungen ausgesetzt: Erwärmung am Tag, Erwärmung am Tag + Bewässerung, Erwärmung in der Nacht, Erwärmung in der Nacht + Schatten, Schatten, Bewässerung, Vegetationsbedeckung und Kontrolle. Die Überlebensrate und die Biomasseproduktion der beiden Kohorten sowie die Chlorophyllfluoreszenz der ersten Kohorte wurden bewertet. Vegetationsbedeckung und Erwärmung wirkten sich negativ auf Überlebensrate und Biomasse aus, während sich Beschattung und erhöhte Wasserverfügbarkeit in einigen Fällen positiv auswirkten. Jedoch reagierten die Arten und Kohorten dabei unterschiedlich, was wahrscheinlich auf interannuelle Klimaschwankungen zurückzuführen ist. Messungen der Chlorophyllfluoreszenz zeigten keine starke Photoinhibition. Die Ergebnisse zeigen, dass die derzeitigen Klimabedingungen das Überleben der Keimlinge zwar nicht stark begrenzen, dass aber die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen eine Schlüsselrolle bei dem Anstieg der Baumgrenze spielen. Die Studie unterstreicht die Bedeutung der zwischenjährlichen Klimaschwankungen für das Überleben der Sämlinge und für die Dynamik der Baumgrenze.
Diese Arbeit veranschaulicht die mehrdimensionalen Einflüsse bei der Etablierung von Keimlingen in Baumgrenzen-Ökotonen. Während abiotische Schlüsselfaktoren wie Temperaturschwankungen und Wasserverfügbarkeit die Überlebensrate und das Wachstum beeinflussen, spielen Interaktionen zwischen Pflanzen, sowohl positive durch Verbesserung der lokalen Umweltbedingungen als auch negative durch Konkurrenz zwischen Gräsern und Sämlingen, eine Schlüsselrolle für das Überleben von Baumsämlingen an sowohl andinen als auch alpinen Baumgrenzen. Während die Verfügbarkeit von Mikrostandorten in den Alpen kein begrenzender Faktor ist, deuten die standortspezifischen Unterschiede in der Keimlingsdichte in den Anden darauf hin, dass die Verfügbarkeit und die Eigenschaften der Mikrostandorte, insbesondere das Substrat, die Etablierung fördern können. Die langfristige Beobachtung der Samenverfügbarkeit und der Neuansiedlung von Sämlingen, sowie die Einbeziehung jährlicher Klimaschwankungen und der starken Saisonalität in Vorhersagemodelle könnten zu einem besseren Verständnis der Dynamik der Baumgrenze unter veränderten klimatischen Bedingungen führen
Live Personnel Dosimetry During Interventional Radiological Port Placement
No full textBei interventionellen radiologischen Eingriffen sind die den Eingriff durchführenden Personen und der Patient einer Strahlenexposition ausgesetzt, was einer der Nachteile interventioneller radiologischer Eingriffe ist. Allerdings ist es wichtig genau zu wissen, wie viel Strahlung der Patient und der Arzt in Abhängigkeit von ihrer Position ausgesetzt sind, um Früh- oder Langzeitkomplikationen vorzubeugen. In der interventionellen Radiologie muss sich das medizinische Personal vor Strahlung schützen. Heute ist mit Hilfe von Dosimetern bekannt, welcher Strahlung das medizinische Personal ausgesetzt ist, um mit speziellen persönlichen Strahlenschutzregisternummern die Dosis zu kontrollieren. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass Strahlenschutzkleidung wirksam vor Strahlung schützt, indem die Menge der absorbierten Strahlung bei medizinischem Personal erheblich reduziert wird. In der vorliegenden Studie wurde die Strahlendosis mit fünf RaySafe-Live-Dosimetern während der Port-Anlage durch fluoroskopische Bildgebung bei 30 Patienten (14 Frauen, 16 Männern) ermittelt. Drei Live-Dosimetern wurden im oberen Kragenbereich (rechts, mittig, links), eines unter der Schürze des Interventionsradiologen und eines am C-Bogen angebracht. Statistische Analysen und Grafiken wurden mit Hilfe von JASP, Python und Microsoft Office-Programmen durchgeführt. Die Untersuchungsergebnisse haben gezeigt, dass die Strahlendosis je nach Seite, auf der die Port-Anlage durchgeführt wird, stark variiert. Bei Port-Anlage auf der linken Seite des Patienten war die Strahlendosis etwa doppelt so hoch wie bei Implantationen auf der rechten Seite. Dem interventionellen Radiologen wurden vier Dosimeter übergeben, und es wurde festgestellt, dass die Messwerte dieser Dosimeter statistisch signifikant voneinander abwichen (p<.05). Es wurde auch beobachtet, dass es einen statistisch signifikanten Zusammenhang in den Body-Mass-Indizes der Patienten, der Schnitt-Nachzeit, der Strahlendosis der Patienten und den drei Dosimetern gab, die am Kragenbereich des Radiologen platziert wurden (p<.05). Die Schutzausrüstung kann für den ganzen Körper verwendet werden. Allerdings kann die mobile Bleiglasscheibe, die gerade für Kopf und Hals einen sehr guten Strahlenschutz bietet, für die Anwendungen wie die Port-Anlage kaum oder gar nicht genutzt werden, sodass der Schutz in diesen Fällen eingeschränkt ist. Trotzdem kann die maximale jährliche effektive Strahlendosis nach ‚International Commission of Radiological Protection‘-Standard kann allein durch die Port-Anlage nicht erreicht werden.In interventional radiological procedures, the individuals conducting the procedure and the patient are exposed to radiation, which is one of the disadvantages of interventional radiological interventions. However, it is crucial to know the exact amount of radiation exposure for both the patient and the physician, depending on their positions, to prevent early or long-term complications. In interventional radiology, medical personnel must protect themselves from radiation. Today, dosimeters are used to monitor the radiation exposure of medical personnel, with special personal radiation protection registration numbers used to control the dose. Furthermore, protective clothing has been shown to effectively shield against radiation, significantly reducing the amount of radiation absorbed by medical personnel. In the present study, the radiation dose was measured using five RaySafe Live dosimeters during port placement through fluoroscopic imaging in 30 patients (14 females, 16
males). Three dosimeters were placed in the upper collar area (right, center, left), one under the apron of the interventional radiologist, and one on the C-arm. Statistical
analyses and graphics were performed using JASP, Python, and Microsoft Office programs. The study results showed that the radiation dose varied significantly depending on the side on which the port placement was performed. For port placements on the left side of the patient, the radiation dose was approximately twice as high as for implantations on the right side. Four dosimeters were provided to the interventional radiologist, and it was determined that the measurements from these dosimeters significantly differed from each other in a statistical sense (p<.05). There was also a statistically significant correlation between the patients' body mass index, the cut-off time, the patients' radiation dose, and the three dosimeters placed on the collar area of the radiologist (p<.05). The protective equipment can be used for the entire body. However, the mobile lead glass shield, which provides very good radiation protection for the head and neck, can hardly or not at all be used for procedures like port placement, thus limiting protection in these cases. Nevertheless, the maximum annual effective radiation dose according to the International Commission of Radiological Protection standards cannot be reached through port placement alone