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Beeinflussung verschiedener Parameter im Rahmen der Steintherapie aufgrund der operativen Erfahrung
Get PDFZiel der Arbeit war, den Einfluss zunehmender Erfahrung auf das operative Outcome der Ureterorenoskopie zur Therapie der ureteralen und renalen Urolithiasis im Sinne einer Lernkurve nachzuweisen.
Als relevante Endpunkte untersuchten wir Operationszeit, Steinfreiheitsrate, Komplikationsrate und Röntgenzeit/-exposition.
Weiterhin untersuchten wir in dieser Arbeit, wie viele Eingriffe ein Anfänger benötigte, um durch einen maximalen Lerneffekt ein optimales Ergebnis (maximale Steinfreiheitsrate, minimale Komplikationsrate, minimale Operationszeit, minimale
Röntgenzeit und Röntgendosis) in der Ureterorenoskopie zu erreichen.
Außerdem war es Ziel der Arbeit, verschiedene Ausbildungskonzepte für Erlerner der Ureterorenoskopie in ihrer Wirkung auf den Lerneffekt/-lernkurve zu vergleichen, um die Ausbildung zu optimieren. Hierzu verglichen wir zwei Anfänger. Beide absolvierten eine Trainingsphase von 20 URS unter Anleitung eines erfahrenen Operateurs. Der erste Anfänger operierte im Anschluss ohne (aktive) Supervision alleine weiter im Sinne eines autodidaktischen Lernkonzepts („Autodidakt“), während der zweite Anfänger im Anschluss weiterhin durch einen erfahrenen Kollegen bei den URS-Eingriffen angeleitet wurde („Angeleiteter“)
Wir erstellten die Lernkurve des Autodidakten über 150 Eingriffe („intrapersonale Lernkurve“). Anschließend verglichen wir die beobachtete Lernphase des Angeleiteten (40 Eingriffe) und verglichen diese mit der Anfangslernphase des Autodidakten (50 Eingriffe). Als Kontrolle diente die Performance eines erfahrenen Operateurs (mehrere Jahre Berufserfahrung; hier untersucht wurden 50 Eingriffe), mit dem wir den Autodidakten und den Angeleiteten ebenfalls verglichen. Wir nannten dieses Konzept „interpersonale Lernkurve“ im Sinn eines Vergleichs der Performance mehrerer Operateure mit unterschiedlichem Ausbildungsweg- bzw. Erfahrungsstand.
Wir konnten durch die Lernkurvenmodelle für einen Anfänger-Operateur, der die URS erlernte, nachweisen, dass hierzu 50 bis zu 100 Ureterorenoskopien notwendig waren, um ein optimales Ergebnis zu erzielen. Im Hinblick auf Operationszeit, Röntgenzeit und Röntgendosis zeigte sich eine deutliche Lernkurve. Auch nahm die Anzahl der am OP-Ende gelegten DJ-Schienen mit zunehmender Erfahrung ab, was die Dauer des Eingriffes bzw. der Narkose günstig beeinflusste. Bei Steinfreiheitsrate und Komplikationsrate zeigte sich in unserer Untersuchung noch keine eindeutige Lernkurve.
Wir demonstrierten zudem in dieser Arbeit, dass es sinnvoll war, Anfängern der URS zur Therapie der Urolithiasis mehr Autonomie im Lernen zuzugestehen, nachdem diese eine Trainingsphase absolviert hatten, um eine sichere Durchführung zu garantieren. Allerdings scheint eine Ausbildung unter Supervision Vorteile (tendenziell besseres Outcome) zu haben, die sich statistisch jedoch nicht signifikant erhärten ließen
Einfluss der akuten Höhenexposition auf etablierte Methoden sowie auf innovative EKG-basierte Methoden der Leistungsdiagnostik
Get PDFDer Laktatstoffwechsel gilt seit vielen Jahren als ein zentrales Element im Monitoring sowie in der Steuerung von körperlichen Belastungen, vor allem im Bereich des Ausdauersports. Trotz großer Fortschritte im Verständnis von zellulären Adaptationsprozessen auf äußere Reize wie veränderte Umweltbedingungen oder Trainingseffekte ist noch nicht endgültig geklärt, welche Faktoren, wie zum Beispiel die Sauerstoff- oder Kohlenstoffdioxidkonzentration in der Umgebungsluft, unterschiedliche Atemgaspartialdrücke, psychosomatische Faktoren, individuelle Belastungssteuerung und der Fitnesszustand, sich auf die Laktatkinetik auswirken. Mit dieser Arbeit soll die These überprüft werden, ob und wenn ja wie, sich bei den untersuchten Probanden die Laktatschwellenwerte und die Laktatkinetik unter dem Einfluss hypobarer Hypoxie verändern oder ob eine gesteigerte Laktatproduktion als physiologische Antwort auf Stress gewertet werden kann (Ferguson et al., 2018, Poole et al., 2021). Als zweites Ziel der Arbeit werden etablierte Verfahren zur Bestimmung der anaeroben Schwelle mit der neuartigen und nichtinvasiven EKG-basierten Methode über die Bestimmung des Zeitreihensignals dT° unter dem Einfluss hypobarer Hypoxie verglichen. Hierbei soll die Frage beantwortet werden, ob trotz einer Aktivierung des SANS die Berechnung der anaeroben Schwelle über dT° valide Ergebnisse liefert.
Für die vorliegende Untersuchungen wurden n = 14 in die Studie eingeschlossen. Als Ausschlusskriterien galten chronische Erkrankungen des Herzkreislaufsystems sowie andere Einschränkungen, die zu einer verminderten körperlichen Leistungsfähigkeit führen. In den Untersuchungen zur Überprüfung des Einflusses von hypobarer Hypoxie auf die Laktatkinetik wurden an den nüchternen Probanden zuerst die Baseline-Untersuchungen in München durchgeführt. Danach erfolgte die Testung im Schneefernerhaus auf 2.650 m ü. NN auf der Zugspitze. Alle Teilnehmer wurden binnen zwei Stunden nach Ankunft auf der Zielhöhe mittels des in Kapitel 3.2 dargestellten Protokolls getestet, um mögliche Einflüsse einer Akklimatisierung so gering wie möglich zu halten. Die Laktatschwellenbestimmung erfolgte einerseits invasiv über die regelmäßige Entnahme von Kapillarblut sowie nichtinvasiv durch das Ableiten eines dreidimensionalen EKG-Signals über die Frank-Ableitungen. Die statistische Auswertung der Ergebnisse erfolgte mittels Microsoft Excel, Graph Pad Prism sowie R. Wenn nicht anders angegeben lag die statistische Signifikanz stets bei p<0,05.
Die maximal erbrachte Leistung zeigte sich im Median um 10,6% reduziert. Ebenso verminderte sich die Schwellenleistung, nach Dickhuth et al. um 11,2% (6,6%;18,9%) (p=0,002) von 137 W (120;181) auf 121 W (110;150). Ähnliche Ergebnisse zeigt die Berechnung nach Mader et al. die eine Verminderung der Laktatschwelle um 17,4 (14,3%;24,6%) von 146 W (124;209) auf 128 W (111;163). Die gemessenen Laktatwerte zu Belastungsbeginn waren unter dem Höheneinfluss mit 1,35 mmol/L (1,125;1,5) signifikant erhöht im Vergleich zur Baseline Untersuchung bei 1 mmol/L (0,85;1,2). Die maximal gemessenen Laktatwerte zeigten keine signifikanten Abweichungen zwischen Kontrolluntersuchung und Intervention. Durch den verminderten Sauerstoffpartialdruck auf 2.650 M über NN reduzierte sich der Sauerstoffverbrauch pro Kilogramm Körpergewicht signifikant zum Zeitpunkt der VT1, VT2 und der VO2max. Als Folge der verminderten O2-Zufuhr zeigte sich die peripher gemessene Sauerstoffsättigung zu allen Interventionszeitpunkten signifikant erniedrigt. Die individuell angegebene subjektive Erschöpfung an den berechneten Laktatschwellenwerten war in der Intervention in allen angewandten Schwellenkonzepten signifikant niedriger als in der Baseline-Untersuchung. Die EKG-basierte Laktatschwellenbestimmung zeigte zu allen verglichenen Laktatschwellenmodellen eine hochsignifikante Korrelation der Ergebnisse mit einem Korrelationskoeffizienten zwischen den Schwellenmodellen nach Mader und Dickhuth zum dT° Signal von 0,93 in der Baseline-Messung sowie 0,94 unter dem Einfluss hypobarer Hypoxie.
Die vorliegenden Untersuchungen zeigen, dass trotz eines gesteigerten SANS durch den Einfluss einer akuten Höhenexposition, eine nichtinvasive Bestimmung der anaeroben Schwelle durch den Verlauf der Repolarisationsinstabilität dT° möglich ist. Hierbei zeigte sich eine signifikante Korrelation zu allen angewandten Laktatschwellenmodellen.
Dies bedeutet einen neuen großen Schritt im Bereich der sportmedizinischen Leistungsdiagnostik. Neben den klinischen Studien zur Nutzbarkeit der autonomen Biosignale bezüglich der prädiktiven Wertigkeit zur Klassifizierung kardialer Hochrisikopatienten, werden weitere Studien notwendig sein, um die Robustheit sowie die vielseitige Anwendbarkeit der Repolarisationsinstabilität dT° zur optimierten Trainingssteuerung weiter zu untersuchen. Hier öffnet sich jedoch die Möglichkeit ein Analyseverfahren zu entwickeln, was vom Athleten während der Belastung genutzt wird, um entsprechende Schwellenbereiche zu erkennen und entsprechend eine Trainingssteuerung vornehmen zu können
Spatiotemporal regularities in the brain: using endogenous stimuli in functional magnetic resonance imaging studies
Get PDFDie funktionelle Magnet-Resonanz-Tomographie (fMRT, oder fMRI) ist zu einer wesentlichen Methode in den Neurowissenschaften geworden. Es ist zum Beispiel möglich geworden, miteinander verschiedene neuronale Aktivierungs-Muster zu vergleichen wie etwa der Ruheaktivität mit verschiedenen Episoden von Gedächtnisinhalten. Viele Studien mit fMRI sind fokussiert auf neuronale Aktivierungen als Reaktion auf exogene Reize. Die Möglichkeit, auch endogene Reize zu nutzen ist in fMRI-Studien noch nicht hinreichend überprüft worden. Exogene Reize repräsentieren einen „bottom-up“ -Ansatz, um neuronale Charakteristiken in bestimmten experimentellen Situationen mit fMRI zu untersuchen. Im Gegensatz dazu sind endogene Reize eher mit „top-down“ -Regulationen assoziiert; diese werden vor allem in Verhaltens-Studien angewandt, um beispielsweise interkulturelle Unterschiede besser zu verstehen. In dieser Dissertation habe ich die Brauchbarkeit endogener Reize als experimentelles Paradigma in fMRI-Studien untersucht. Es ist die Absicht zu zeigen, dass endogene Reize verlässliche Charakteristiken raumzeitlicher Regulationen bei neuronalen Aktivierungen anzeigen. Es wird ein Rahmen („pipeline“) von Methoden vorgeschlagen, die einen Vergleich neuronaler Muster erlauben, indem eine Kombination von Methoden einschließlich „machine learning“ und verschiedener statistischer Verfahren mit und ohne endogener Reize eingesetzt wird. Zwei verschiedene Studienprotokolle, jede mit einer Einzelfall- und einer Gruppen-Studie, wurden analysiert. In diesen Studien hatten die Versuchspersonen die Aufgabe, bestimmte mentale Zustände unter endogener Kontrolle zu generieren. In einer Einzelfall-Studie wurde die morgendliche Routine von Aktivierungen analysiert; in einer anderen Einzelfall-Studie stand musikalische Imagination mit unterschiedlichen Tempi im Fokus; in einer Gruppen-Studie wurden positive und negative emotionale Szenarien im Detail betrachtet; in einer weiteren Gruppen-Studie wurden neuronale Muster bei der Herstellung von Zufallsfolgen von Zahlen und Wörtern aufgedeckt. Die Analysen zeigen, dass endogene Reize konsistente Unterschiede in der neurokognitiven Maschinerie anzeigen, wenn sie bei episodischen Gedächtnis-Studien eingesetzt werden. Es wird auch gezeigt, dass innere endogene Stimuli ähnliche Muster der neuronalen Aktivierung auslösen wie äußere exogene Reize. Die Ergebnisse legen nahe, dass das Paradigma endogener Reize bei kontrollierten Bedingungen als zuverlässig angesehen werden kann. Es wird darüber hinaus gezeigt, dass der vorgeschlagene Rahmen („pipeline“) der Methoden brauchbar ist, um raumzeitliche Muster in fMRI-Studien zu identifizieren.Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is now an essential method in neurosciences. It has become possible to compare different neural activation patterns for instance between the resting state and different memory episodes. Many fMRI studies are focused on brain activities being a response to external stimuli. The feasibility and potential usefulness of endogenous stimuli has not been widely explored in fMRI studies. Exogenous stimuli provide a “bottom-up” approach for exploring neural characteristics for specific experimental situations in fMRI studies. On the contrary endogenous stimuli can be said to be associated more with “top-down” regulations; they are often applied in behavioral studies to better understand for instance intercultural differences. In this study, I explore the feasibility of endogenous stimuli in fMRI research as an experimental paradigm. It is intended to show that endogenous stimuli can elicit reliable characteristics in spatiotemporal regularities of neural activities. A pipeline of methods is suggested to allow comparisons of neural patterns with and without endogenous stimuli through a combination of methods including machine learning and various statistical tools. Two sets of studies, each containing one single case study and one group study were analyzed. The subjects were instructed in these experiments to generate specific mental conditions under endogenous subjective control. In a single-case study the morning routine of activities was analyzed; in another single-case study musical imagery with different tempi was in the focus; in a group study positive and negative emotional scenarios were looked at in detail; in another group study on random number and word generation different neural activation patterns were disclosed. The analyses indicate that endogenous stimuli can create consistent differences in the neurocognitive machinery when employed in episodic memory studies. It is also shown that internal, i.e., endogenous stimuli can elicit similar neural response patterns as external, i.e., exogenous stimuli. The results suggest that the paradigm using endogenous stimuli under controlled conditions can be considered to be reliable. Furthermore, it is indicated that the pipeline approach is a useful tool for identifying specific spatiotemporal patterns in fMRI studies
E-Zigarette „JUUL“: Nikotinkinetik und die akuten Auswirkungen auf das kardiovaskuläre System
Get PDFGraphical representations of data in STEM education
Get PDFLearning materials usually consist of various types of representations. For example, graphical representations, such as illustrations or graphs, are often used in instructions in combination with text. Graphical representations of data are a subgroup of graphical representation that is common not only in education but also in news media. These types of representations depict data and can be informative to learners when presenting them solely or in addition to text. Dealing with such information is a key skill of the 21st century and has been frequently researched. Skills dealing with graphs can be summarised under the term graphing competence, describing the creation (graphing) and the comprehension of graphs. However, graphing competence is not an easy skill for students to learn and students’ difficulties are frequently reported. This thesis presents research that aims to contribute to previous findings regarding graphing competence, thereby enhancing the use of graphs as an educational tool. Both aspects of graphing competence – graphing and graph comprehension – are addressed in this thesis. The first research direction concerns graphing; how graphing is investigated, what benefits it has, and the types of difficulties students have during graphing. The second research direction addresses the second aspect of graphing competence: graph comprehension. Graph comprehension skills change with varying levels of expertise. Expertise differences can be analysed using eye movements as indicators of cognitive processing.
Therefore, this thesis analyses eye movements during learning and problem-solving with graphs, specifically paying attention to the differences between the visual processing of experts and non-experts. Furthermore, differences in graph comprehension between various study disciplines are examined. Based on current empirical research, physics students can be considered experts compared to students of other disciplines, because they seem to solve graph comprehension tasks better, independently of the task context. Building on previous research, the visual behaviour of physics and non-physics students is studied. Extending previous research, machine-learning methods are used to predict correct and incorrect solvers based on their eye movements.
The three research directions are addressed in the three studies presented in this thesis. The first study describes a systematic literature review of the empirical research on graphing in K-12 science, technology, engineering, and maths (STEM) education. The second study reviews the literature comparing experts’ and non-experts’ visual processing
during learning and problem-solving with graphs. The third study investigates the differences in learning gain and visual behaviour between physics and non-physics students solving graph comprehension tasks.
The first study narratively summarises how graphing is implemented in studies researching graphing in K-12 education. Furthermore, information on the added value of graphing and students’ difficulties during graphing are considered. Fourty-four studies investigated this topic published from 1979 until March 2022, when the search was conducted. Many studies instructed the graphing of line graphs over more than one lesson. The synthesis of the study results indicates that different types of graphing instruction have a positive effect not only on graphing skills but also on graph comprehension. However, the review findings indicate that students have difficulties both with the graphing conventions as well as with the theoretical implications of the data depicted in the graph. As theoretical difficulties are also common in graph comprehension, this indicates that both types of difficulties influence graphing skills. Furthermore, the two aspects of graphing competence – graphing and graph comprehension – might affect each other.
The second study presents a literature review of studies comparing the visual processing of experts and non-experts during learning and problem-solving with graphs. Thirty-two studies published between 2003 and 2022 were analysed regarding the eye-tracking metrics used to investigate visual behaviour and the reported differences between experts and non-experts. Most studies used more than one eye-tracking metric. The findings indicate that experts pay more attention to relevant areas of the graph than non-experts. This is in line with the information-reduction hypothesis, suggesting that experts can ignore irrelevant information on a perceptual level. Definitions of expertise vary, implying that an overarching definition of expertise is missing. However, over the course of this review, four possibly relevant factors for expertise in graph comprehension were identified: (1) graphical literacy, (2) domain knowledge, (3) prior mathematical knowledge, and (4) task knowledge.
The third study empirically investigates differences in learning gain and visual behaviour of physics and medical or veterinary students. Twelve physics and twelve non-physics students, respectively, voluntarily solved 24 graph comprehension tasks in the contexts of math, physics, and medicine at the beginning and the end of their first semester. There were no statistically significant differences in learning gain between groups. This might indicate similar transfer skills between these study disciplines as both participant groups took STEM courses. Correct and incorrect solvers could be predicted via machine learning based on their eye movements. Therefore, machine learning optimised for small datasets can be a valuable tool for assessing expertise by analysing eye movements.
The research presented in this thesis supports the relevance of instructing graphing competence. Both aspects of graphing competence, graphing and graph comprehension, should be considered during teaching. In particular, graphing instruction could be beneficial for students because it does not only seem to facilitate graphing skills but also graph comprehension. Furthermore, graphing instruction seems relatively easy to implement as the findings indicated that it was advantageous in various forms. However, students had difficulties during graphing. Student difficulties based on graphing conventions or based on theoretical aspects, such as with interpretation, were reported in many studies, indicating that both types of student difficulties should be considered during instruction. Furthermore, future research should consider the visual behaviour of K-12 students and experts during graphing because eye movements can indicate expertise in processing graphs.
During learning and problem-solving with graphs, a comparison of the visual processing of experts and non-experts supports the information-reduction hypothesis. This indicates that experts can ignore irrelevant information on a perceptual level and process information more efficiently than non-experts. Showing students experts’ strategies might, therefore, be beneficial for them by guiding their focus to relevant information. Future research should consider levels of expertise based on measurable factors due to the diverse possibilities in which graph comprehension might be facilitated. For example, STEM instruction could promote the transfer of problem-solving skills, such as graph comprehension, to other domains. In summary, the results of this thesis highlight influencing factors for graphing competence, both graphing and graph comprehension, not only in K-12 but also in higher education
Überprüfung der Messäquivalenz zwischen der digitalen und der Papierversion der Integrierten Palliative Care Outcome Skala in der Palliativversorgung
Get PDFHintergrund: Die Integrated Palliative Care Outcome Scale (IPOS) dient zur Erfassung des ganzheitlichen Status des Patienten, indem physische, psychische, soziale und praktische Bedürfnisse in einem einfachen Format abgefragt werden. Bisher wurde die Papierversion des IPOS als Goldstandard vor allem im stationären Bereich verwendet und ist ein Patient Reported Outcome Measurement (PROM). Aktuell gibt es keine elektronische Form des IPOS (eIPOS), die z.B. im ambulanten Bereich die Versorgung von Palliativpatienten durch ein SAPV-Team unterstützen könnte.
Ziele: In der vorliegenden Arbeit wurde überprüft, ob eine Messäquivalenz zwischen der bereits validierten und reliablen Papierversion des IPOS und der neuen elektronischen Version eIPOS besteht und ob es Unterschiede in der Ausfülldauer gab. Ferner wurde evaluiert, welche der beiden Versionen die Patienten präferierten.
Methoden: Die elektronische Version eIPOS wurde nach den ISPOR-Leitlinien nahe am Layout des Originals der Papierversion erstellt, um möglichst wenig Unterschiede zu produzieren. Somit soll eine einfache digitale Erfassung der palliativen Bedürfnisse ermöglicht werden. Im Rahmen dieser randomisierten multizentrischen Studie füllten die Teilnehmer beide Versionen des IPOS aus. Die Messäquivalenz wurde mittels des Vergleichs der Gesamtscores sowie der Subscores physische, emotionale, praktische Probleme geprüft und Intraklassenkorrelationskoeffizienten (ICCs) berechnet. Zudem wurden die Ausfülldauer und weitere demographische Begleitdaten erfasst.
Ergebnisse: n=50 Patienten füllten sowohl die Papier- als auch die elektronische Version des IPOS aus. Das mediane Alter betrug 69 Jahre (mit einer Spanne von 24 bis 95 Jahren). 28/50 (56%) der Patienten waren männlich, 42/50 (84%) hatten eine onkologische Grunderkrankung. Insgesamt zeigte sich eine sehr hohe Übereinstimmung für den Gesamtscore (ICC 0,99, 95% CI 0,98-1,00), wobei die niedrigsten ICCs für die Symptome „Appetitlosigkeit“ und „Schläfrigkeit“ (ICC 0,95, 95% CI 0,92-0,97) erzielt wurden. 9/17 Items zeigten sehr hohe ICCs (über 0,98), alle Subskalen („physisch“, „emotional“, „Kommunikation und praktische Probleme“) ebenfalls. Die Ausfülldauer der Fragebögen war nahezu gleich lang. 29/50 (58%) der Patienten präferierten die elektronische Version des Fragebogens. Lediglich drei der Freitext-Hauptprobleme unterschieden sich inhaltlich zwischen IPOS und dem neuen eIPOS.
Schlussfolgerung: Die elektronische Version des IPOS und die bisher verwendete Papierversion zeigen keine signifikanten Unterschiede. Damit ist die Messäquivalenz für beide Instrumente gegeben. Somit kann der eIPOS in Zukunft genau wie die Papierversion eingesetzt werden und stellt ein hilfreiches Messinstrument für die Routineversorgung von Palliativpatienten dar. Die betreuenden Teams haben durch dieses ePROM eine zusätzliche Möglichkeit, eine optimale Patientenversorgung zu gewährleisten