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Haptic Visual and Superimposed Digital Imaging Analysis Improves the Interrater Reliability of J-Sign Assessment in Patients with Patellofemoral Instability: A Prospective Diagnostic Study
No full textBackground: J-sign assessment is increasingly important for decision-making in patients
with patellar instability. However, the low interrater reliability of the J-sign evaluation has
raised concerns. The aim of this study was to investigate whether haptic visual assessment
or superimposed digital imaging analysis might improve interrater reliability. Methods: In
51 patients with ≥ 1 patellar dislocation, J-sign grading was assessed by two experienced
observers via three different methods: (i) plain visual evaluation; (ii) combined haptic visual
assessment, including palpation of the medial and lateral patellar facets with the thumb and
index finger during active knee joint motion; and (iii) a digital photo application tool using
superimposed digital imaging analysis obtained at 90◦ of flexion–knee joint flexion and full
extension. Results: For the visual assessment of the J-sign, the interrater reliability was fair,
with κ = 0.39 ± 0.11 [0.18–0.6]. The interrater reliability of the haptic visual assessment and
the photo application reached a good level of agreement, with κ = 0.89 ± 0.05 [0.8–0.98]
and κ = 0.85 ± 0.05 [0.74–0.95], respectively. Conclusions: Plain visual evaluation of the
J-sign revealed fair interrater reliability. The haptic visual assessment of the J-sign and the
digital photo application tool yielded good interrater reliability. The results indicate that
haptic visual assessment of J-sign should be implemented in daily clinical practice and
used to communicate findings between and among physicians and studies
Microfluidic platform to study the model cell membranes: Biophysical properties and organelle interactions of lipid droplets
No full textThis thesis presents an in vitro study to investigate model cell membranes, with a focus on biophysical properties of lipid droplets (LDs) and their protein-mediated interactions using a microfluidic platform. Using fluorescence-based optical techniques and interfacial tension measurements, it has been investigated how lipid composition affects LD surface behavior. Variations in lipid geometry and packing were found to influence diffusion rates and membrane tension, revealing how LD surface properties can be tuned by composition. The role of perilipin-2 (PLIN2) was examined by embedding PLIN2-decorated LDs into free-standing bilayers. These LDs adopted a characteristic flattened shape, indicating locally altered interfacial tension, while lipid mobility remained largely unchanged. Nevertheless, PLIN2 facilitated lipid exchange across the LD-bilayer boundary, suggesting a functional role in regulating interfacial permeability. Additionally, contact formation between LDs and model organelles was investigated using large unilamellar vesicles (LUVs). It was found that perilipin-5 (PLIN5) promotes stable protein tethering and reduces lipid exchange at these interfaces, mimicking LD-organelle interactions. Altogether, this work demonstrates how microfluidic systems can be used to reconstitute and analyze the LD structure and function under controlled conditions, thereby offering new possibilities for studying lipid biology and organelle communication.Diese Dissertation präsentiert mikrofluidische In-vitro-Studien zu Modellzellmembranen, mit einem Schwerpunkt auf den biophysikalischen Eigenschaften von Lipidtröpfchen (LDs) und deren proteinvermittelten Interaktionen. Mittels fluoreszenzbasierter optischer Methoden und Messungen der Grenzflächenspannung wurde untersucht, wie die Lipidzusammensetzung einer LD-Membran die Diffusionsraten und die Membranspannung beeinflusst. Außerdem wurde der Einfluß von Perilipin-2 (PLIN2) auf die in eine Lipid-Doppelschicht inserierte LDs untersucht. Diese LDs nahmen eine charakteristisch abgeflachte Form an, was auf eine lokal veränderte Grenzflächenspannung hinweist, während die Lipidmobilität weitgehend unverändert blieb. Dennoch erleichterte PLIN2 den Lipidaustausch über die Grenze zwischen LD. Zusätzlich wurde die Ausbildung von Kontaktstellen zwischen LDs und Modellorganellen mithilfe großer unilamellarer Vesikel (LUVs) untersucht. Es zeigte sich, dass Perilipin-5 (PLIN5) die stabile Bildung von Protein Tether fördert und von lipidischen Brücken erschwert und damit LD-Organellen-Interaktionen nachbildet. Insgesamt demonstriert diese Arbeit, wie mikrofluidische Systeme genutzt werden können, um die Struktur und Funktion von LDs unter kontrollierten Bedingungen nachzubilden und zu analysieren und eröffnet damit neue Möglichkeiten zur Untersuchung der Lipidbiologie und der Organellenkommunikation
From model to reality: Experimental and computational insights to bone-implant mechanics
No full textIn this cumulative dissertation, experimental and computational approaches were applied in four publications to investigate bone–implant systems under physiological conditions. The overarching aim of this work was to deepen the understanding of the mechanical influences of fracture fixation and thereby contribute to improved bone healing. Across four studies, an experimental workflow for testing bone-implant systems was established, which additionally enabled the correlation between interfragmentary movement and implant stability. Furthermore, a novel plate design was investigated in vivo, in vitro, and in silico, and the influence of implant geometry on the simulation outcomes was examined. Together, these four publications contribute to a more comprehensive understanding of the biomechanical behavior of bone–implant systems. They demonstrate how integrated experimental and computational methods can be used to assess implant performance, validate simulations, and support clinical decision-making. The developed workflows provide a solid foundation for future research and hold the potential to contribute to improved implant design, patient-specific treatment planning, and better outcomes in fracture healing.In dieser kumulativen Dissertation wurden in vier Veröffentlichungen experimentelle und rechnerische Ansätze eingesetzt, um Knochen-Implantat-Systeme unter physiologischen Bedingungen zu untersuchen. Das übergeordnete Ziel dieser Arbeit war es, das Verständnis der mechanischen Einflüsse von Frakturfixationen zu vertiefen und dadurch die Knochenheilung zu verbessern. In diesen vier Studien wurde ein experimenteller Workflow zum Testen von Knochen-Implantat-Systemen etabliert, mit dem es zusätzlich möglich war, eine Korrelation zwischen interfragmentärer Bewegung und Implantatstabilität herzustellen. Darüber hinaus wurde ein neues Plattenkonzept (in vivo, in vitro und in silico) untersucht sowie der Einfluss der Implantatgeometrie auf das Simulationsergebnis analysiert. Zusammen tragen diese vier Veröffentlichungen zu einem umfassenderen Verständnis des biomechanischen Verhaltens von Knochen-Implantat-Systemen bei. Sie zeigen, wie integrierte experimentelle und rechnerische Methoden eingesetzt werden können, um die Leistungsfähigkeit von Implantaten zu untersuchen, Simulationen zu validieren und klinische Entscheidungen zu unterstützen. Die entwickelten Arbeitsabläufe bieten eine solide Grundlage für zukünftige Forschungsarbeiten und besitzen das Potenzial, zu einem verbesserten Implantatdesign, einer patientenspezifischen Behandlungsplanung und letztlich zu besseren Ergebnissen in der Frakturheilung beizutragen
Structural covariance analysis for neurodegenerative and neuroinflammatory brain disorders
Full text linkStructural MRI can robustly assess brain tissue alterations related to neurological diseases and ageing. Traditional morphological MRI metrics, such as cortical volume and thickness, only partially relate to functional impairment and disease trajectories at the individual level. Emerging research has increasingly focused on reconstructing interregional meso- and macro-structural relationships in the brain by analysing covarying morphometric patterns. These patterns suggest that structural variations in specific brain regions tend to covary with deviations in other regions across individuals, a phenomenon termed structural covariance. This concept reflects the idea that physiological and pathological processes follow an anatomically defined spreading pattern. Advanced computational strategies, particularly those within the graph-theoretical framework, yield quantifiable properties at both the whole-brain and regional levels, which correlate more closely with the clinical state or cognitive performance than classical atrophy patterns.
This review highlights cutting-edge methods for evaluating morphometric covariance networks on an individual basis, with a focus on their utility in characterizing ageing, central nervous system inflammation and neurodegeneration. Specifically, these methods hold significant potential for quantifying structural alterations in patients with Alzheimer’s disease, Parkinson’s disease, frontotemporal dementia and multiple sclerosis. By capturing the distinctive morphometric organization of each individual’s brain, structural covariance network analyses allow the tracking and prediction of pathology progression and clinical outcomes, information that can be integrated into clinical decision-making and used as variables in clinical trials. Furthermore, by investigating distinct and cross-diagnostic patterns of structural covariance, these approaches offer insights into shared mechanistic processes critical to understanding severe neurological disorders and their therapeutic implications. Such advancements pave the way for more precise diagnostic tools and targeted therapeutic strategies
Introduction of sulfur into an eutectic of the Zr-Ti-Ni-Cu system: Alloy development and characterization of the (Zr50Ti16.6Ni18.3Cu15)100-xSx bulk metallic glasses
Full text linkThe influence of sulfur additions to the quaternary Zr50Ti16.6Ni18.3Cu15 alloy was investigated in terms of glass forming ability, thermophysical properties and mechanical properties in high purity alloy variants as well as in industrial grade alloys. In the latter case, oxygen was found to cause only a minor reduction of glass forming ability whilst retaining good mechanical properties. Conventional powder diffraction as well as synchrotron high energy diffraction revealed that the addition of sulfur changes the primary phase that forms during casting and the glass forming properties can be enhanced by adding a specifically tailored amount of sulfur to the alloy. The resulting alloys can be tailored to either possess a large glass forming ability with a critical casting size of 6 mm with 2–3 at% S or a large supercooled liquid region for sulfur amounts above 6 at%. Mechanical properties show a compressive strength of 1.6 GPa paired with high ductility, that shows in a compressive strain to failure ≥ 5.8 %, as well as conditional fracture toughness values of KQ ≥ 79 MPa√m in both the high purity and industrial grade variants, despite severe oxygen contamination. This indicates superior resistance against embrittlement compared to other Zr-based bulk metallic glasses
Vergleich unterschiedlicher Kaliumsubstitutionsstandards bei Patienten mit Hypokaliämie nach großer Leberchirurgie oder im Rahmen einer schweren Sepsis in Bezug auf die Effektivität und auf Unterschiede im Verlauf der Organfunktionsparameter
Full text linkZusammenfassung
Hintergrund:
Die Hypokaliämie ist eine im klinischen Alltag und auf der Intensivstation häufig vorkommende Elektrolytstörung, die mit einer erhöhten Morbidität und Mortalität einhergeht.
Fragestellung:
Es wurde untersucht, ob die Kaliumsubstitution mit Kaliumchlorid-Lösung, verglichen mit einem Kombinationspräparat (Kalium-Aspartat mit weiteren Elektrolyten) mit Unterschieden bei der Effektivität bei Patienten mit schwerer Sepsis und nach großen Lebereingriffen/Transplantationen assoziiert war. Außerdem wurde untersucht, ob es Unterschiede im zeitlichen Verlauf der Leberregeneration und der Inflammationsparameter gab, die auf die unterschiedliche Kaliumsubstitution zurückzuführen waren.
Material und Methoden:
Es wurde eine Beobachtungsstudie auf der interdisziplinären operativen Intensivstation der Universität des Saarlandes durchgeführt. Am 02.03.2015 erfolgte die Umstellung der Kaliumsubstitution von Kaliumchlorid-Lösung auf INZOLEN®-HK-Lösung (Dr. Köhler Chemie GmbH, Bensheim, Deutschland). Es wurden 341 Patienten mit Hypokaliämie im Zeitraum vom 02.03.2013 - 12.09.2014 prospektiv eingeschlossen (Studiengruppe) und mit einem retrospektiven Patientenkollektiv von 353 Patienten verglichen (Kontrollgruppe). Dieses befand sich im Zeitraum vom 18.07.2011 bis zum 01.03.2013 auf der Intensivstation.
Von den eingeschlossenen Patienten hatten 575 Patienten eine schwere Sepsis/einen septischen Schock (Sepsispatienten) und 119 Patienten eine große Leberoperation/Lebertransplantation (Leberpatienten). Dieses Patientengut von 694 Patienten wurde bezüglich der Effektivität unterschiedlicher Kaliumsubstitution miteinander verglichen. Für die Effektivität wurden als primäre Zielgrößen die Häufigkeit der Messungen des Kaliumserumspiegels im Zielbereich, die Menge an substituiertem Kalium und die Dauer der Kaliumsubstitution festgelegt. Als sekundäre Zielgröße wurde die Leberregeneration, gemessen als Area under the curve der Aspartat-Aminotransferase, Alanin-Aminotransferase und Gamma-Glutamyltransferase sowie von Bilirubin und International Normalized Ratio über 5 Tage festgelegt. Als sekundäre Zielgröße wurde außerdem der Verlauf der Inflammationsparameter, gemessen als Area under the curve von Temperatur, Leukozyten, C-reaktivem Protein und Procalcitonin über 5 Tage, festgelegt.
Die Beziehung zwischen der unterschiedlichen Kaliumsubstitution (Einflussgröße) und den primären und sekundären Zielgrößen wurde mittels Generalized Estimating Equations-Modell und linearer Regressionsanalyse untersucht.
Die Studiengruppe wurde bezüglich biometrischer Merkmale, Vorerkrankungen und Vormedikationen mit der Kontrollgruppe verglichen, um mögliche Confounder festzustellen. Unterschiede zwischen den Gruppen wurden mittels T-Test und Chi-Quadrat-Test auf statistische Signifikanz getestet.
In der Gruppe der Leberpatienten wurden als Confounder eine Vormedikation mit Angiotensin-1-Rezeptorantagonisten und Diuretika identifiziert. In der Gruppe der Sepsispatienten wurden das Vorliegen einer malignen Vorerkrankung sowie eine Vormedikation mit Angiotensin-1-Rezeptorantagonisten, Diuretika und Digitalis als Confounder identifiziert. Die Beziehungen zwischen den Confoundern und den Zielgrößen wurden mittels Generalized Estimating Equations-Modell und linearer Regression untersucht. Der p-Wert für statistische Signifikanz (α-Level) wurde bei 0,05 festgelegt.
In beiden Gruppen (Leber- und Sepsispatienten) wurden a priori Fallzahlschätzungen anhand von Stichprobenanalysen aus der vorhandenen Dokumentation durchgeführt. Es wurde ein Alpha-Fehler von 5 % und ein Beta-Fehler von 10 % zugrunde gelegt.
Bei den Leberpatienten wurde eine Reduktion der Alanin-Aminotransferase um 20 % vom Ausgangswert innerhalb der ersten 5 Tage als klinisch relevant erachtet. Die mittlere Area under the Curve wurde vorab mit 850 ± 400 geschätzt. Die erforderliche Patientenzahl wurde auf 96 Patienten pro Gruppe geschätzt.
Bei den Sepsispatienten wurde eine Reduktion des Procalcitonins um 30 % vom Ausgangswert in einem Beobachtungszeitraum von 5 Tagen als klinisch relevant erachtet. Die mittlere Area under the curve über die ersten 5 Tage wurde vorab mit 37 ± 37 geschätzt. Demnach betrug die erforderliche Patientenzahl, um einen realen Unterschied in dieser Größe nachzuweisen, 191 Patienten pro Gruppe.
Ergebnisse:
Bei den Leberpatienten wurden alle primären Zielgrößen für eine größere Effektivität von Inzolen®-HK erfüllt. Die gemessenen Kaliumserumwerte der Patienten waren signifikant häufiger im festgelegten Zielbereich (p = 0,044), die Patienten benötigten weniger Kalium (1,77 mmol/kg Körpergewicht vs. 3,36 mmol/kg Körpergewicht; p = 0,001) und hatten eine kürzere Behandlungsdauer (30,37 ± 26,71 h vs. 55,75 ± 36,89 h; p < 0,001).
Bei der Leberregeneration (sekundäre Zielgröße) konnte kein signifikanter Unterschied der Areas under the curve von Aspartat-Aminotransferase, Alanin-Aminotransferase, Gamma-Glutamyltransferase und Bilirubin über 5 Tage zwischen der Studiengruppe und der Kontrollgruppe festgestellt werden. Die Area under the curve der International Normalized Ratio war in der Studiengruppe signifikant kleiner als in der Kontrollgruppe (multiple lineare Regression: p = 0,02).
Bei den Sepsispatienten wurden nicht alle primären Zielgrößen für eine größere Effektivität von Inzolen®-HK erfüllt. Es gab keinen signifikanten Gruppenunterschied bezüglich der Häufigkeit der Messungen im festgelegten Zielbereich (p = 0,08). Wie bei den Leberpatienten wurde aber in der Studiengruppe weniger Kalium substituiert (3,16 mmol/kg vs. 3,87 mmol/kg; p = 0,002) und auch die Behandlungsdauer war in der Studiengruppe kürzer (46,00 vs. 62,48 h; p < 0,001). Beim Verlauf der Inflammationsparameter (sekundäre Zielgröße) konnte kein signifikanter Gruppenunterschied festgestellt werden.
Bei den Leberpatienten wurde die benötigte Patientenzahl von 96 Patienten pro Gruppe nicht erreicht (Studiengruppe: 60 Patienten, Kontrollgruppe: 59 Patienten). Die mittlere Area under the curve der Alanin-Aminotransferase über die ersten 5 Tage betrug in der Studiengruppe 1374 ± 1720, in der Kontrollgruppe 1176 ± 1244. In der univariaten linearen Regression zeigte sich kein signifikanter Einfluss der verwendeten Kaliumlösung auf die Area under the curve der Alanin-Aminotransferase (p = 0,47). Somit erscheint ein klinisch relevanter Unterschied beim Verlauf der Leberenzyme unwahrscheinlich.
Bei den Sepsispatienten wurde die erforderliche Patientenzahl mit 281 bzw. 294 Patienten pro Gruppe überschritten. Die mittlere Area under the curve von Procalcitonin über die ersten 5 Tage betrug in der Studiengruppe 34 ± 95, in der Kontrollgruppe 24 ± 58. In der univariaten linearen Regression zeigte sich kein signifikanter Einfluss der verwendeten Kaliumlösung auf die Area under the curve von Procalcitonin (p = 0,16). Eine klinisch relevante Reduktion des Procalcitonins wurde nicht durch Inzolen®-HK erreicht.
Schlussfolgerung:
Bei Patienten nach großen Leberoperationen mit Hypokaliämie konnte eine höhere Effektivität der Kaliumsubstitution mit Inzolen®-HK-Lösung nachgewiesen werden. Bei Patienten mit schwerer Sepsis weisen die Ergebnisse ebenfalls auf eine höhere Effektivität hin. Eine mögliche Erklärung für die höhere Effektivität ist das in Inzolen®-HK enthaltene Magnesium. Auch das enthaltene Kaliumaspartat könnte einen Einfluss auf die höhere Effektivität haben. Hierzu sollten randomisierte, kontrollierte Studien durchgeführt werden.
Sowohl bei der Leberregeneration als auch beim Verlauf der Inflammationsparameter konnte kein Vorteil der Substitution mit Inzolen®-HK gegenüber einer Kaliumchloridlösung nachgewiesen werden.Abstract
Comparison of different potassium substitution standards in patients with hypokalemia after major liver surgery or in the context of severe sepsis (in terms of effectiveness and differences in the course of organ function parameters)
Background:
Hypokalemia is a frequent electrolyte disorder in everyday clinical practice and in the intensive care unit. It is associated with increased morbidity and mortality.
Question:
It was investigated if potassium substitution with potassium chloride solution was associated with differences in effectiveness in patients with severe sepsis and after major liver surgery/transplantation compared to a combination preparation (potassium aspartate with other electrolytes). It was also investigated if there were differences in the time course of liver regeneration and inflammation parameters that could be attributed to the different potassium substitution.
Material and methods:
An observational study was carried out in the interdisciplinary surgical intensive care unit of Saarland University. On 02.03.2015, the potassium substitution was switched from potassium chloride solution to INZOLEN® HK solution (Dr. Köhler Chemie GmbH, Bensheim, Germany). 341 patients with hypokalemia were prospectively included in a period from 02.03.2013-12.09.2014 (study group) and compared with a group of 353 patients who was observed retrospectively (control group). The control group was in the intensive care unit in the period from 18.07.2011 to 01.03.2013.
Of the patients included 575 patients had severe sepsis/septic shock (sepsis patients) and 119 patients had major liver surgery/liver transplantation (liver patients). This population of 694 patients was compared with each other with regard to the effectiveness of different potassium substitutions. For effectiveness, the primary outcome measures were the frequency of measurements of serum potassium levels in the target range, the amount of substituted potassium, and the duration of potassium substitution. Liver regeneration, measured as the area under the curve of aspartate aminotransferase, alanine aminotransferase and gamma-glutamyltransferase as well as bilirubin and international normalized ratio over 5 days, was defined as a secondary target variable. The course of the inflammation parameters, measured as the area under the curve of temperature, leukocytes, C-reactive protein and procalcitonin over 5 days, was determined as a secondary outcome variable.
The relationship between the different potassium substitution (influencing variable) and the primary and secondary outcome variables was investigated using a Generalized Estimating Equations model and linear regression analysis.
The study group was compared with the control group with regard to biometric features, pre-existing illnesses and previous medications in order to determine possible confounders. Differences between the groups were tested for statistical significance using the t-test and the chi-square test.
In the group of liver patients, premedication with angiotensin-1 receptor antagonists and diuretics were identified as confounders. In the group of sepsis patients, the presence of a malignant pre-existing condition and previous medication with angiotensin-1 receptor antagonists, diuretics and digitalis were identified as confounders. The relationships between the confounders and the target variables were analyzed using the Generalized Estimating Equation model and linear regression. The p-value for statistical significance (α-level) was set to 0.05.
In both groups (liver and sepsis patients), a priori sample size estimates were carried out on the basis of sample analyses from the available documentation. An alpha error of 5% and a beta error of 10% were used.
In liver patients, a 20% reduction in alanine aminotransferase from baseline within the first 5 days was considered clinically relevant. The mean area under the curve was estimated at 850±400 in advance. The required number of patients was estimated at 96 patients per group.
In the sepsis patients, a 30% reduction in procalcitonin from baseline in an observation period of 5 days was considered clinically relevant. The mean area under the curve over the first 5 days was estimated in advance at 37±37. The number of patients required to prove a real difference in this size was calculated as 191 patients per group.
Results:
In liver patients, all primary targets for greater effectiveness of Inzolen®-HK were fulfilled. The measured serum potassium levels were significantly more often in the defined target range (p=0.044), the patients required less potassium (1.77 mmol/kg vs. 3.36 mmol/kg; p=0.001) and had a shorter treatment duration (30.37±26.71 h vs. 55.75±36.89 h; p<0.001).
In liver regeneration (secondary target), no significant differences in the areas under the curve of aspartate aminotransferase, alanine aminotransferase, gamma-glutamyltransferase and bilirubin over 5 days could be detected between the study group and the control group. The area under the curve of the International Normalized Ratio was significantly smaller in the study group than in the control group (multiple linear regression: p=0.02).
In the sepsis patients, not all primary targets for greater effectiveness of Inzolen®-HK were met. There was no significant group difference in the frequency of measurements in the defined target range (p=0.08). As with the liver patients, however, less potassium was substituted in the study group (3.16 mmol/kg vs. 3.87 mmol/kg; p=0.002) and the duration of treatment was also shorter in the study group (46,00 vs. 62.48 h; p<0.001). No significant group difference could be detected in the course of the inflammation parameters (secondary target variable).
In the liver patients, the required number of patients of 96 patients per group was not reached (study group: 60 patients, control group: 59 patients). The mean area under the curve of alanine aminotransferase over the first 5 days was 1374±1720 in the study group and 1176±1244 in the control group. In the univariate linear regression, there was no significant influence of potassium solution on the area under the curve of alanine aminotransferase (p=0.47). A clinically relevant difference in the course of liver enzymes seems unlikely in view of the results.
In the case of sepsis patients, the required number of patients was exceeded with 281 and 294 patients per group, respectively. The mean area under the curve of procalcitonin over the first 5 days was 34±95 in the study group and 24±58 in the control group. In univariate linear regression, there was no significant influence of used potassium solution on the area under the curve of proalcitonin (p=0.16). A clinically relevant reduction in procalcitonin was not achieved by Inzolen®-HK.
Conclusions:
In patients after major liver surgery with hypokalemia, a higher effectiveness of potassium substitution with Inzolen®-HK solution could be demonstrated. In patients with severe sepsis, the results also indicate higher effectiveness. A possible explanation for the greater effectiveness may be the magnesium contained in Inzolen®-HK. The potassium aspartate contained could also have an influence on the higher effectiveness. Randomized, controlled trials should be conducted for this purpose.
Both in liver regeneration and in the course of inflammation parameters, no advantage of substitution with Inzolen®-HK compared to a potassium chloride solution could be demonstrated
Examining spatial microbiome variations across gastrointestinal tract regions in obesity
Full text linkObesity, a global health concern, is associated with alterations in the gut microbiome, yet its spatial
dynamics across the gastrointestinal (GI) tract remain poorly understood. This study provides the first
comprehensive analysis of the spatial microbiome in individuals with obesity, encompassing samples
from the stomach, peritoneum, jejunum (50 cm and 150 cm post-Treitz), and feces before and after
bariatric surgery. Using 16 S rRNA sequencing, we analyzed microbial composition and diversity
after computational decontamination in 172 high-quality samples from 51 participants. Our results
reveal significant differences in alpha diversity across GI sites, with stool samples exhibiting the
highest diversity, which decreased post-surgery. The presence of microbial DNA in traditionally sterile
compartments, such as the peritoneum and stomach, suggests potential microbial-host interactions
warranting further exploration. Contaminants, including Nitrotoga sp., were identified in low-biomass
samples and excluded using computational decontamination, emphasizing the need for rigorous
controls. This study establishes a foundation for spatial microbiome analysis in obesity, highlighting
the impact of bariatric surgery and the importance of advanced multi-omics approaches to unravel
host-microbiome dynamics
Einfluss der Behandlung an einem Cardiac Arrest Center auf das neurologische Outcome und das Langzeitüberleben von Patienten nach außerklinischem Herz-Kreislauf-Stillstand
Full text linkHintergrund
Die Überlebenswahrscheinlichkeit und das neurologische Outcome von Patienten nach präklinischem Herz-Kreislauf-Stillstand (Out-of-hospital cardiac arrest OHCA) ist noch immer sehr limitiert. Seit 2015 wird in den Leitlinien des European Resuscitation Council (ERC) die Behandlung von Patienten nach außerklinischer Reanimation an spezialisierten Zentren, so genannten Cardiac Arrest Centren (CAC), empfohlen. In der vorliegenden retrospektiven Studie soll daher der Effekt der Etablierung der CAC-Struktur am Klinikum Saarbrücken auf das Überleben und das neurologische Outcome von Patienten nach präklinischem Herz-Kreislauf-Stillstand untersucht werden.
Methodik
Die retrospektive Analyse umfasst die Daten aller im Zeitraum von November 2015 bis November 2021 am Klinikum Saarbrücken nach präklinischer Reanimation aufgenommenen Patienten. Seit dem Jahr 2017, nach erstmaliger Publikation der Qualitätsindikatoren und strukturellen Voraussetzungen für Cardiac Arrest Centern durch das GRC [57], wurden Patienten nach OHCA im Klinikum Saarbrücken streng orientiert an diesen Vorgaben behandelt. Alle vor November 2017 behandelten Patienten wurden der Gruppe „prä CAC“ und entsprechend alle nach November 2017 behandelten Patienten der Gruppe „CAC“ zugeteilt. Primäre Endpunkte waren das Überleben (bis zur Krankenhausentlassung und Langzeitüberleben) sowie das neurologische Outcome, welches retrospektiv in Kategorien der CPC-Skala (Cerebral Performance Category) sowie der mRS (modifizierte Rankin-Skala) eingeordnet wurde. Anschließend wurden die Daten einer uni- und multivariaten logistischen Regressionsanalyse unterzogen.
Ergebnisse
Von insgesamt 496 in die Analyse eingeschlossenen Patienten wurden 138 vor der CAC-Etablierung (prä CAC) und 358 nach der CAC-Etablierung (CAC) behandelt. 27% (prä CAC) und 21% (CAC) der Patienten wurden lebend entlassen (p=0,184), 21% (prä CAC) und 19% (CAC) überlebten die ersten 30 Tage (p=0,645) und 20% (prä CAC) sowie 15% (CAC) überlebten das erste Jahr nach OHCA (p=0,276). 73% (prä CAC) und 77% (CAC) der Langzeitüberlebenden erreichten einen CPC ≤2 (p=0,667), 70% (prä CAC) sowie 69% (CAC) einen mRS ≤2 (p=0,950). In der Gesamtgruppe aller behandelten Patienten zeigten 17% (prä CAC) und 14% (CAC) einen CPC ≤2 (p=0,435) und 16% (prä CAC) sowie 13% (CAC) einen mRS ≤2 (p=0,314).
Im Rahmen einer binär logistischen Regressionsanalyse zeigte sich ein statistisch signifikanter Zusammenhang zwischen der Überlebenswahrscheinlichkeit und der Durchführung eines gezielten Temperaturmanagements (TTM) sowie einer perkutanen Koronarintervention (PCI). Auch die Dauer der Behandlung auf der Intensivstation (ITS), eine Laienreanimation, das Vorliegen eines schockbaren Rhythmus und der Einsatz eines automatischen externen Defibrillators (AED) waren prädiktiv für die Überlebenswahrscheinlichkeit. Im Hinblick auf das neurologische Outcome fand sich für die Faktoren PCI, Dauer der ITS-Behandlung und schockbarer Rhythmus ein signifikanter Zusammenhang für die Gesamtkohorte und die CAC-Gruppe. In der multivariaten Analyse zeigte sich die Durchführung eines gezielten Temperaturmanagements als relevanter Prädiktor für die Wahrscheinlichkeit lebend entlassen zu werden sowohl in der Gesamtkohorte als auch in der prä CAC- und der CAC-Kohorte. Die Durchführung einer PCI steigerte die Wahrscheinlichkeit lebend entlassen zu werden in der Gesamtkohorte und der CAC-Gruppe. Beide Therapiemodalitäten beeinflussten das neurologische Outcome gemäß multivariater Analyse nicht.
Interpretation
Die Etablierung der CAC-Struktur am Klinikum Saarbrücken zeigte keinen Effekt auf das Überleben und das neurologische Ergebnis von Patienten nach präklinischem Herz-Kreislauf-Stillstand. Für die zentralen Therapien eines CAC, PCI und TTM, konnte in der vorliegenden Studie der prognostische Nutzen für Patienten nach außerklinischer Reanimation im Hinblick auf das Überleben jedoch nur partiell für das neurologische Outcome bestätigt werden.Background
Survival rate and neurological outcome of patients after out-of-hospital cardiac arrest (OHCA) are still limited. Since 2015, the guidelines of the European Resuscitation Council (ERC) have recommended treatment of patients after out-of-hospital cardiac arrest at specialized centers, so-called Cardiac Arrest Centers (CAC). The present retrospective study investigates the effect of established CAC structures at the Klinikum Saarbrücken, a municipal hospital, on the survival and neurological outcome of patients after preclinical cardiac arrest.
Methods
The retrospective analysis includes the data of all patients admitted to the Klinikum Saarbrücken after preclinical resuscitation between November 2015 and November 2021. Following the first publication of quality indicators and structural requirements for cardiac arrest centers by the GRC [57] in 2017, OHCA patients were treated in accordance with these guidelines. All patients treated before November 2017 were assigned to the "pre-CAC" group, and all patients treated after November 2017 were assigned to the "CAC" group. Primary outcome measures were survival (until hospital discharge and long-term survival) as well as neurological outcome, which was retrospectively categorized using the CPC scale (Cerebral Performance Category) and the mRS (modified Rankin Scale). Subsequently, the data were subjected to univariate and multivariate logistic regression analyses.
Results
Of the 496 patients included in the analysis, 138 were treated before the establishment of CAC (pre-CAC) and 358 after the establishment of CAC (CAC). 27% (pre-CAC) and 21% (CAC) of the patients were discharged alive (p=0.184), 21% (pre-CAC) and 19% (CAC) survived the first 30 days (p=0.645), and 20% (pre-CAC) and 15% (CAC) survived the first year after OHCA (p=0.276). 73% (pre-CAC) and 77% (CAC) of the long-term survivors achieved a CPC ≤2 (p=0.667), 70% (pre-CAC) and 69% (CAC) an mRS ≤2 (p=0.950). In the overall group including all treated patients, 17% (pre-CAC) and 14% (CAC) showed a CPC ≤2 (p=0.435) and 16% (pre-CAC) and 13% (CAC) showed an mRS ≤2 (p=0.314).
In the context of a binary logistic regression analysis, a statistically significant association was found between the probability of survival and the implementation of targeted temperature management (TTM) as well as percutaneous coronary intervention (PCI). The duration of treatment in the intensive care unit (ICU), bystander cardiopulmonary resuscitation (CPR), the presence of a shockable rhythm, and the use of an automated external defibrillator (AED) were also predictive of survival probability. With regard to neurological outcomes, a significant correlation was found for the factors PCI, duration of ICU treatment, and shockable rhythm for both the overall cohort and the CAC group. In the multivariate analysis, the implementation of targeted temperature management emerged as a relevant predictor for the likelihood of being discharged alive in both the overall cohort and the pre-CAC and CAC cohorts. The performance of a PCI increased the likelihood of being discharged alive in the overall cohort and the CAC group. According to the multivariate analysis both therapeutic modalities did not affect the neurological outcome.
Interpretation
The establishment of the CAC structure at Klinikum Saarbrücken showed no effect on the survival rates and neurological outcome of patients after out-of-hospital cardiac arrest. For the central therapies of a CAC, PCI and TTM, the present study confirmed the prognostic benefit for patients after out-of-hospital resuscitation in terms of survival rate and only partially for neurological outcome