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Proteoid biodynamers and cell-penetrating peptide conjugates as tools to overcome the gram-negative bacterial cell envelope
Get PDFThe Bacterial cell envelope, especially for Gram-negatives, serves as a major defense mechanism against antibiotics. It is composed of lipopolysaccharides, lipid bilayer, periplasm, and another lipid bilayer, which combine to restrict most molecules to reach their intracellular targets by diffusion. Such restriction represents a bottleneck for the antibiotics pipeline. Cationic dynamic polymers allow interactions with the LPS layer. My studies reveal that ArgBD, an arginine-based biopolymer, interacts specifically with the lipid A component of the LPS, creating gaps in the existing LPS barrier. Resultingly, ArgBD can potentiate colistin 32-fold by accessibility to the lipid bilayer in a novel mechanism. In order to further improve this effect of ArgBD alone, it was conjugated to the cell-penetrating peptide HIV-1 TAT to additionally interact with the lipid bilayers of the bacterial envelope. This covalent conjugate, TAT-ArgBD, could indeed improve bacterial killing with a membranolytic index of >64 and less hemolytic toxicity than colistin at the same xMIC. When combing TAT-ArgBD with various antibiotics, namely novobiocin, chloramphenicol, and imipenem, an up to 256-fold synergy was observed. Interestingly enough, the activity of novobiocin, which is notoriously restricted to Gram-positive bacteria, could also be expanded to include Gram-negatives.Die bakterielle Zellhülle, insbesondere bei Gram-negativen Bakterien, dient als wichtiger Abwehrmechanismus gegen Antibiotika. Sie besteht aus Lipopolysacchariden, einer Lipiddoppelschicht, dem Periplasma und einer weiteren Lipiddoppelschicht, die zusammen verhindern, dass die meisten Moleküle per Diffusion ihre intrazellulären Zielstrukturen erreichen. Diese Barriere stellt einen Flaschenhals für die Entwicklung neuer Antibiotika dar. Kationische, dynamische Polymere ermöglichen Interaktionen mit der LPS-Schicht. Meine Studien zeigen, dass ArgBD, ein argininbasiertes Biopolymer, spezifisch mit der Lipid-A-Komponente der LPS interagiert und dabei Lücken in der bestehenden LPS-Barriere erzeugt. Folglich kann ArgBD Colistin durch einen neuartigen Mechanismus um den Faktor 32 verstärken, indem es den Zugang zur Lipiddoppelschicht ermöglicht. Um diesen Effekt von ArgBD weiter zu verbessern, wurde es an das zellpenetrierende Peptid HIV-1 TAT konjugiert, um zusätzlich mit den Lipiddoppelschichten der bakteriellen Hülle zu interagieren. Dieses kovalente Konjugat, TAT-ArgBD, verbesserte tatsächlich die bakterizide Wirkung mit einem membranolytischen Index von > 64 und geringeren hämolytischen Toxizitäten als Colistin bei gleichem Vielfachen der minimalen Hemmkonzentration. Bei Kombination von TAT-ArgBD mit verschiedenen Antibiotika—namentlich Novobiocin, Chloramphenicol und Imipenem—wurde eine Synergie von bis zu 256-fach beobachtet. Interessanterweise konnte durch diese Kombination auch die Aktivität von Novobiocin, das üblicherweise nur gegen Gram-positive Bakterien wirkt, auf Gram-negative ausgeweitet werden
Thermal Post-Cross-Linking of Siloxane/Silsesquioxane Hybrids with Polycyclic Aromatic Units for Tailored Softening Behavior in High-Temperature Applications
Get PDFHybrid siloxane/silsesquioxane materials containing sterically demanding aromatic groups
synthesized by hydrolysis and condensation suffer from incomplete cross-linking after
thermal consolidation, limiting their thermal and mechanical performance. In this study,
we systematically investigated a post-cross-linking strategy using various additives to
enhance structural integrity and thermal stability. These include dimethyldimethoxysilane
(DMDMS), diphenyldimethoxysilane (DPDMS) and phenyltrimethoxysilane (PTMS), as well
as the organotin condensation catalyst di-n-butyltin diacetate (DBTA). Notably, we achieved
thermal stability up to 453 ◦C and long-term transparency (up to 99%) at 200 ◦C with only
little yellowing. Dynamic mechanical analysis demonstrated that post-cross-linking of
precondensed siloxanes with PTMS, DPDMS, and DBTA enabled the formation of elastic
materials exhibiting a rubbery plateau up to 200 ◦C. This behavior reflects enhanced
structural rigidity and elasticity, which are essential for high-temperature applications. Our
results show that high-temperature stability in siloxane/silsesquioxane materials is strongly
influenced by factors such as the number of phenyl groups, cross-linking density, structural
regularity, and degree of condensation. Most notably, the complete incorporation of
a sterically demanding naphthyl-functionalized monomer during consolidation proved to
be critical. Post-cross-linking significantly enhances all these parameters, which is essential
for achieving robust thermal performance
Typical Spectra and non-commutative Choquet theory
Get PDFThe thesis addresses two main topics, spectra of typical Hilbert space operators and non-commutative Choquet theory. The former is discussed in Chapter 2, where we show that a typical operator has non-empty point spectrum as well as non-empty continuous spectrum are typical properties. We conclude the chapter with the new result that the set of operators with empty continuous spectrum is dense. In Chapter 3, we study the lattice of C∗-covers of operator algebras. Among other things, we show that an operator algebra with more than one C∗-cover already has continuum many C∗-covers. Chapter 4 is devoted to Arveson’s Hyperrigidity Conjecture. We first show that all operator systems of the form A(K), where K ⊂ R2 is compact and convex, are hyperrigid in C(ex(K)). After that, we look at the known counterexample by Bilich and Dor-On and present a new counterexample, new in the sense that the operator system is generated by only finitely many selfadjoint operators. We conclude the thesis in Chapter 5 with so far unpublished results. This includes, among others, the result that the maximal unital completely positive maps form a dense Gδ-set.Die Doktorarbeit befasst sich mit zwei zentralen Themen, typischen Spektren von Operatoren auf Hilberträumen und nicht-kommutative Choquet Theorie. Ersteres wird in Chapter 2 behandelt. Dort zeigen wir zuerst, dass nicht-leeres Punktspektrum sowie nicht-leeres stetiges Spektrum typische Eigenschaften sind. Das Kapitel beenden wir mit dem neuen Resultat, dass die Menge der Operatoren mit leerem stetigem Spektrum dicht liegt. In Chapter 3 befassen wir uns mit dem Verband von C∗-Überdeckungen von Operatoralgebren. Wir zeigen unter anderem, dass eine Operatoralgebra mit mehr als einer C∗-Überdeckung bereits Kontinuum viele C∗-Überdeckungen hat. Chapter 4 widmet sich Arveson’s Hyperrigidity Vermutung. Zuerst zeigen wir, dass alle Operatorsysteme der Form A(K), wobei K ⊂ R2 eine kompakte konvexe Menge ist, hyperrigid in C(ex(K)) sind. Danach befassen wir uns mit dem bekannten Gegenbeispiel von Bilich und Dor-On und geben ein neues Gegenbeispiel, neu im Sinne, dass das Operatorsystem nur von endlich vielen selbstadjungierten Elementen erzeugt ist. Wir schließen die Thesis mit noch nicht veröffentlichten Resultaten in Chapter 5. Dies enthält unter anderem das Resultat, dass die maximalen unitalen vollständig positiven Abbildungen eine dichte Gδ-Menge sind.Emmy Noether Program of the German Research
Foundatio
Mit allen Kindern von Anfang an rechnen Entwicklung, Erprobung und Überarbeitung von Lernumgebungen auf Basis des Teile-Ganzes-Denkens im frühen Arithmetikunterricht als ein Beispiel für Entwicklungsforschung
Get PDFIm Verlauf der Entwicklungsforschungsarbeit wurden binnendifferenzierende Lernumgebungen für den arithmetischen Anfangsunterricht entwickelt, die den aktuellen mathematikdidaktischen Forschungsstand zur fachlichen Entwicklung von allen Lernenden und die Leitideen inklusiven Mathematikunterrichts berücksichtigen. So baut diese Konzeption auf der in neuerer Forschung erworbenen Erkenntnis auf, dass alle Kinder im Erstrechenunterricht davon profitieren, wenn von Anfang an ein Schwerpunkt auf die Erarbeitung, Ausdifferenzierung und Festigung des Teile-Ganzes-Denkens gelegt wird und im Verlauf des ersten Schuljahres darauf stützend Additionen und Subtraktionen erarbeitet werden. Diese Entwicklungsforschungsarbeit schließt die im deutschsprachigen Raum existierende Forschungslücke, indem binnendifferenzierende Lernumgebungen für den arithmetischen Anfangsunterricht der ersten Schulwochen der ersten Schulstufe auf Basis des Teile-Ganzes-Denkens entwickelt, erprobt und evaluiert wurden. In wiederholenden Zyklen aus Entwicklung, Erprobung und Überarbeitung, durchgeführt im ersten Zyklus in zwei Tiroler Volksschulklassen mit 45 Kindern und im zweiten Zyklus in fünf Tiroler Volksschulklassen mit 94 Kindern, wurden die Lernumgebungen an die besonderen Anforderungen der Praxis angepasst. Welche Lernprozesse und stofflichen Hürden bei den Schüler*innen bei der Erprobung der Lernumgebungen am Beginn ihres ersten Schuljahres festgemacht werden konnten und welche fachlichen Schwierigkeiten bei den Lehrkräften als Lernbegleitung auftraten, wurde durch die im Rahmen der qualitativen Videoanalyse entwickelten Kategorien aufgedeckt und mit Hilfe der qualitativen multiplen Fallstudie umfassend beleuchtet und dargestellt. Die Arbeit liefert Vorschläge für praxistaugliche binnendifferenzierende Lernumgebungen für diese frühe Phase des Mathematiklernens, die im Sinne des aktuellen Inklusionsverständnisses ein gemeinsames Lernen am selben Gegenstand sowie individuelle Förderung der Schüler*innen ermöglichen. Aus den qualitativen Ergebnissen werden Konsequenzen für die Gestaltung des arithmetischen Erstunterrichts und für die Aus-, Fort- und Weiterbildung von Lehrkräften abgeleitet.In this design-based research, teaching-learning situations for inclusive early arithmetic teaching were developed, taking into account the current state of mathematical-didactic research on the subject-specific development of all learners and the guiding ideas of inclusive mathematics teaching. This concept is based on the knowledge gained in recent research that all children in early mathematics lessons benefit from focusing on the development, differentiation and consolidation of part-whole thinking right from the start, and that addition and subtraction are developed thereafter in the course of the first school year. This thesis closes the existing research gap in the German-speaking countries by developing, testing and evaluating a concept for inclusive arithmetic lessons in the first weeks of the first school year on the basis of part-whole thinking. In repeated loops of testing and revision, carried out in the alpha implementation in two Tyrolean primary school classes with 45 children and in the implementation in five Tyrolean primary school classes with 94 children, the learning environments were adapted to the special requirements of practice. The categories developed within the framework of the qualitative video analysis revealed which learning processes and material stumbling blocks could be identified with the children during the testing of the substantial learning environments at the beginning of their first school year and which professional difficulties were encountered by the teachers as learning guides. The project provides suggestions for practical teaching-learning situations in this early phase of mathematics learning, which, in the sense of the current understanding of inclusion, enable joint learning on the same subject as well as individual support for the children. The qualitative results have an impact on the design of initial arithmetic lessons and the education, further training and in-service training of teachers
Prospektive Evaluation von Anwendungen der künstlichen Intelligenz in der gastroenterologischen Endoskopie
Get PDFHintergrund: Die publizierten Studien von Guimarães P. et al. von 2020 [29] und 2022 [30] testeten in einem vorselektierten Validierungsdatensatz zwei selbst etablierte Algorithmen zur Erkennung präkanzeröser Bedingungen des proximalen Magens und der eosinophilen Ösophagitis und erzielten eine diagnostische Genauigkeit von 93% bzw. 91%. Die vorliegende Studie testet die entsprechenden Algorithmen nun prospektiv unter reellen Bedingungen in einem nicht vorselektierten Kollektiv.
Patienten und Methoden: Insgesamt wurden 650 Patienten mittels Ösophagogastroduodenoskopie untersucht. Dabei wurden vom Untersuchenden bis zu 6 Bilder in vorher definierten endoskopischen Positionen (Loc 1-4 proximaler Magen, davon 2 in Inversion; Loc 5 und 6 Ösophagus) aufgenommen und für die Auswertung ausgewählt. Es erfolgte eine Einschätzung hinsichtlich des Vorliegens einer proximalen Atrophie bzw. eosinophilen Ösophagitis durch den Untersucher. Nach Analyse der ausgewählten Bilder durch die künstlichen Intelligenzen wurden die Ergebnisse statistisch ausgewertet und mit denen der Untersucher verglichen. Das tatsächliche Vorliegen der Erkrankung (Grundwahrheit) wurde für die Atrophie histopathologisch und für die eosinophile Ösophagitis histopathologisch bzw. kombiniert klinisch/histopathologisch definiert. Letztendlich konnten für die Atrophie 1.681 Bilder (Loc 1 392, Loc 2 339, Loc 3 446, Loc 4 504 Bilder) von 583 Patienten mit vorliegender Histologie ausgewertet werden. Für die eosinophile Ösophagitis wurden 351 Bilder (Loc 5 169, Loc 6 182 Bilder) von 204 Patienten mit Biopsie bzw. 936 Bilder (Loc 5 438, Loc 6 498 Bilder) von 550 Patienten mit klinisch/histopathologisch definierter Erkrankungssituation ausgewertet.
Ergebnisse: In der Gesamtkohorte wiesen 22 von 583 auswertbaren Patienten eine atrophische Gastritis und 7 von 550 auswertbaren Patienten eine eosinophile Ösophagitis auf. Für die präkanzerösen Bedingungen des proximalen Magens finden sich für die Loc 1-4 33, 146, 90 und 37 falsch-positive bzw. 3, 1, 6 und 10 falsch-negative Beurteilungen durch den Algorithmus. Es zeigt sich eine balanced Accuracy für Loc 1-4 von 86%, 74%, 72% und 67%, eine Sensitivität von 81%, 94%, 65% und 41% und eine Spezifität von 91%, 55%, 79% und 92%. Durch Kombination der einzelnen Lokalisationen konnte keine relevante Verbesserung der Ergebnisse erzielt werden. Die Untersucher geben auf Patientenebene 16 falsch-positive und 13 falsch-negative Beurteilungen ab und erzielen eine balanced Accuracy von 69%, eine Sensitivität von 41% und eine Spezifität von 97%.
Der Algorithmus für die eosinophile Ösophagitis weist in der Histologie-Kohorte für Loc 5 und Loc 6 10 bzw. 16 falsch-positive und 0 bzw. 3 falsch-negative Befunde auf. Dadurch zeigt sich
für Loc 5 und Loc 6 eine balanced Accuracy von 97% bzw. 74%, eine Sensitivität von 100% bzw. 57% sowie eine Spezifität von 94% bzw. 91%. In der klinisch/histopathologisch definier-ten Kohorte ergeben sich für Loc 5 und Loc 6 21 bzw. 30 falsch-positive und 0 bzw. 3 falsch-negative Befunde mit einer balanced Accuracy von 95% bzw. 98%, eine Sensitivität von 100% für beide und eine Spezifität von 91% bzw. 95%. Durch Kombination der Lokalisationen 5 und 6 konnte keine relevante Verbesserung der Ergebnisse erreicht werden. Die Untersu-cher geben auf Patientenebene bei beiden Kohorten 7 falsch-positive und 1 falsch-negative Beurteilung ab. Für die Histologie-Kohorte ergeben sich eine balanced Accuracy von 91%, eine Sensitivität von 86% und eine Spezifität von 96%. In der klinisch/histopathologischen Kohorte liegen die entsprechenden Werte bei 92%, 86% und 99%.
In der Fehleranalyse fand sich eine relevante Anzahl an Untersuchungen mit in der Qualität des Bildmaterials begründeten erklärbaren Ursachen für eine Fehleinschätzung (Loc 1-6: 58%, 9,5%, 52%, 55%, 95%, 100%). Weiterhin sind Normalbefunde aus Loc 2 im ursprünglichen Trainingsdatensatz stark unterrepräsentiert (4%). Somit dürfte die hohe Rate an sonst nicht erklärbaren falsch-positiven Befunden durch eine Unterrepräsentation vergleichbarer Normalbefunde im ursprünglichen Trainingsdatensatz begründet sein.
Schlussfolgerung: Diese Arbeit zeigt klar, dass zur Beurteilung der klinischen Nutzbarkeit von KI-Algorithmen prospektive Validierungen in unselektierten Kohorten unabdingbar sind. Der Algorithmus zur Erkennung von präkanzerösen Bedingungen des proximalen Magens offenbarte deutliche Schwächen mit zahlreichen falsch-positiven und falsch-negativen Auswertungen. Dies ist durch den limitierten Trainingsdatensatz bei einem Krankheitsbild mit großer Bandbreite an endoskopischen Erscheinungsbildern und großem Organ mit variablem Bildwinkeln erklärt. Bei Verwendung von Bildern aus einer endoskopischen Standardposition (Loc 1) zeigt der Algorithmus unter Realbedingungen durchaus eine zufriedenstellende Performance, während der Algorithmus zur Beurteilung von Bildern aus anderen Positionen (ins-besondere Loc 2) aufgrund unzureichender Abbildung im Trainingsdatensatz nicht nutzbar ist.
Für die eosinophile Ösophagitis ergibt sich eine deutlich stabilere Performance des Algorithmus unter Realbedingungen. Dies ist durch die deutlich geringere Variabilität der Bilddarstellung erklärt, sodass das Spektrum der Erscheinungsbilder in dem größeren initialen Trainingsdatensatz besser abgebildet wurde. Die Unterschiede zwischen Loc 5 und 6 sind am ehesten durch weniger repräsentatives Bildmaterial in Loc 6 bedingt, weswegen die Benutzung von Bildern der unteren Speiseröhre (Loc 5) zu empfehlen ist.Background: The published studies by Guimarães P. et al. from 2020 [29] and 2022 [30] tested two self-established algorithms for the detection of precancerous conditions of the proximal stomach and eosinophilic esophagitis in a preselected validation dataset and achieved a diagnostic accuracy of 93% and 91%, respectively. The present study now pro-spectively tests the corresponding algorithms under real-life conditions in a non-pre-selected population.
Patients and methods: A total of 650 patients were examined using esophagogastroduo-denoscopy. The examiner took up to 6 images in predefined endoscopic positions (Loc 1-4 proximal stomach, 2 of them in inversion; Loc 5 and 6 esophagus) and selected them for evaluation. The examiner assessed the presence of proximal atrophy or eosinophilic esopha-gitis. After analysis of the selected images by artificial intelligence, the results were statistically evaluated and compared with those of the examiners. The actual presence of the disease (ground truth) was defined as histopathologically for atrophy and histopathologically or com-bined clinically/histopathologically for eosinophilic esophagitis. Ultimately, 1,681 images (Loc 1 392, Loc 2 339, Loc 3 446, Loc 4 504 images) of 583 patients with available histology were analyzed for atrophy. For eosinophilic esophagitis, 351 images (Loc 5 169, Loc 6 182 images) of 204 patients with biopsy and 936 images (Loc 5 438, Loc 6 498 images) of 550 patients with clinically/histopathologically defined disease were analyzed.
Results: In the total cohort, 22 of 583 evaluable patients had atrophic gastritis and 7 of 550 evaluable patients had eosinophilic esophagitis. For the precancerous conditions of the proxi-mal stomach, there were 33, 146, 90, 37 false-positive and 3, 1, 6, 10 false-negative evalua-tions by the algorithm for Loc 1-4. There was a balanced accuracy for Loc 1-4 of 86%, 74%, 72% and 67%, a sensitivity of 81%, 94%, 65% and 41% and a specificity of 91%, 55%, 79% and 92%. No relevant improvement in the results could be achieved by combining the individ-ual localizations. The examiners made 16 false-positive and 13 false-negative assessments at patient level and achieved a balanced accuracy of 69%, a sensitivity of 41% and a specificity of 97%. The algorithm for eosinophilic esophagitis shows 10 and 16 false-positive and 0 and 3 false-negative findings in the histology cohort for Loc 5 and Loc 6, respectively. This results in a balanced accuracy of 97% and 74% for Loc 5 and Loc 6, a sensitivity of 100% and 57% and a specificity of 94% and 91%. In the clinically/histopathologically defined cohort, there were 21 and 30 false-positive and 0 and 3 false-negative findings for Loc 5 and Loc 6, respec-tively, with a balanced accuracy of 95% and 98%, a sensitivity of 100% for both and a speci-ficity of 91% and 95%. No relevant improvement in the results could be achieved by combin-ing localizations 5 and 6. The investigators gave 7 false-positive and 1 false-negative assess-ment at patient level for both cohorts. For the histology cohort, there was a balanced accura-cy of
91%, a sensitivity of 86% and a specificity of 96%. In the clinical/histopathological cohort, the corresponding values are 92%, 86% and 99%.
In the error analysis, a relevant number of examinations were found with explainable causes for a misjudgment due to the quality of the image material (Loc 1-6: 58%, 9,5%, 52%, 55%, 95%, 100%). Furthermore, normal findings from Loc 2 are strongly underrepresented in the original training data set (4%). Thus, the high rate of otherwise unexplained false-positive find-ings may be due to an underrepresentation of comparable normal findings in the original training dataset.
Conclusion: This work clearly shows that prospective validations in unselected cohorts are essential to assess the clinical utility of AI algorithms. The algorithm for the detection of pre-cancerous conditions of the proximal stomach revealed significant weaknesses with numer-ous false-positive and false-negative evaluations. This is explained by the limited training data set for a disease with a wide range of endoscopic appearances and a large organ with variable image angles. When using images from a standard endoscopic position (Loc 1), the algo-rithm performs satisfactorily under real conditions, while the algorithm cannot be used to evaluate images from other positions (especially Loc 2) due to insufficient mapping in the training data set.
For eosinophilic oesophagitis, the performance of the algorithm is significantly more stable under real conditions. This is due to the significantly lower variability of the image representa-tion, so that the spectrum of symptoms was better represented in the larger initial training data set. The differences between Loc 5 and 6 are most likely due to less representative image material in Loc 6, which is why the use of images of the lower esophagus (Loc 5) is recommended
Jumping Performance Development in Junior Single Figure Skating at International Championships and Competitions and Its Implications for Higher Risk of Acute and Overuse Injuries: A Retrospective Observational Study from 2005 to 2020
Get PDFBackground: Although the difficulty level of figure skating programs has increased in
the last two decades, particularly at the junior level, trends in performance have not been
reported. This retrospective observational study investigated performance development
trends among the top five junior figure skaters competing at international levels in both
the ladies’ and men’s singles disciplines from 2005 to 2020. Data from 160 junior single
ladies and 160 junior single men were analyzed. The focus was on the progression of
technical elements—particularly jumps—and their potential correlation with injury risk.
It was hypothesized that younger athletes are increasingly performing jumps with more
revolutions, thereby enhancing overall competition standards. Materials and Methods:
Using data from the Junior World Championships and Junior Grand Prix Finals, linear
regression analysis and one-way ANOVA were conducted to track the frequency of double,
triple, and quadruple jumps, as well as trends in age development among athletes in the
singles categories from 2005 to 2020. Results: The results indicate a significant increase
in the execution of higher-revolution jumps among junior athletes. Between 2005 and
2012, the frequency of double jumps declined across all events, with the most pronounced
reductions observed in the Ladies’ Junior World Championships (∆ = 0.216, p = 0.004,
d = 1.64) and the Men’s Junior World Championships (∆ = 0.500, p = 0.001, d = 1.82). From
2005 to 2011, the frequencies of triple and quadruple jumps increased, while double jumps
remained stable or showed only slight increases. Triple jumps showed slight downward
trends (e.g., R2 = 0.0202 at the Men’s Junior World Championships). Although still rare,
the frequency of quadruple jumps has shown a consistent upward trend across multiple
competitions. Between 2000 and 2009, all four events exhibited declining age trends, with
decreases ranging from −0.029 to −0.078 years of age per year. In the subsequent decade
(2010–2020), when averaged across all events, the observed difference slope (∆ = 0.014)
indicated a continued decline in athlete age. Conclusions: In summary, increases in more
difficult jumps were found, with simultaneous decreases in less difficult jumps. As jump
complexity rises, a parallel increase in sport-specific injury incidence can be anticipated,
highlighting the need for proactive strategies for injury prevention and athlete well-being
Autologous Fat Grafting for the Treatment of Non-Enteric Cutaneous Fistulas: A Systematic Literature Review
Get PDFBackground: Autologous fat grafting is increasingly used in daily clinical practice across
various surgical fields, including the treatment of chronic wounds, scars, burns, and non healing perianal fistulas. Recently, some studies have shown that non-enteric cutaneous
fistulas can also benefit from adipose tissue injections, but the efficacy remains unclear.
This study aims to systematically review the literature on fat grafting in the context of non enteric cutaneous fistulas and to assess treatment outcomes. Methods: A comprehensive
search of the PubMed/Medline database was conducted following Preferred Reporting
Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses guidelines up to January 2024 without
restrictions on the time period or the language of publication. Results: Seven studies
meeting the inclusion criteria were analyzed, encompassing 13 patients with non-healing
cutaneous fistulas treated with injections of autologous fat. The mean age of the patients
was 58 ± 3 years, of which 85% had comorbidities. Fat grafting resulted in complete healing
in 92% of the cases, with a mean fistula persistence of 158 days before treatment. Treatment
protocols varied among patients, including preparation of the fistulous tract, fat processing
techniques, and suturing of the fistulous orifice. Conclusions: The results highlight the
potential of autologous fat grafting in promoting tissue regeneration and healing of non enteric cutaneous fistulas. Standardized protocols are essential to confirm and optimize
treatment efficacy and, eventually, improve patient outcomes. Further research with a
larger sample size and standardization is needed to confirm fat graft efficacy
A Performance Study of Deep Neural Network Representations of Interpretable ML on Edge Devices with AI Accelerators
Get PDFWith the rising adoption of machine learning (ML) and deep learning (DL) applications, the demand for deploying these algorithms closer to sensors has grown significantly, particularly in sensor-driven use cases such as predictive maintenance (PM) and condition monitoring (CM). This study investigated a novel application-oriented approach to representing interpretable ML inference as deep neural networks (DNNs) regarding the latency and energy efficiency on the edge, to tackle the problem of inefficient, high-effort, and uninterpretable-implementation ML algorithms. For this purpose, the interpretable deep neural network representation (IDNNRep) was integrated into an open-source interpretable ML toolbox to demonstrate the inference time and energy efficiency improvements. The goal of this work was to enable the utilization of generic artificial intelligence (AI) accelerators for interpretable ML algorithms to achieve efficient inference on edge hardware in smart sensor applications. This novel approach was applied to one regression and one classification task from the field of PM and validated by implementing the inference on the neural processing unit (NPU) of the QXSP-ML81 Single-Board Computer and the tensor processing unit (TPU) of the Google Coral. Different quantization levels of the implementation were tested against common Python and C++ implementations. The novel implementation reduced the inference time by up to 80% and the mean energy consumption by up to 76% at the lowest precision with only a 0.4% loss of accuracy compared to the C++ implementation. With the successful utilization of generic AI accelerators, the performance was further improved with a 94% reduction for both the inference time and the mean energy consumption
Complete CASSE acceleration data measured upon landing of Philae on comet 67P at Agilkia
Get PDFOn November 12th, 2014, the Rosetta lander Philae touched down at the site Agilkia on comet 67P. Here, we report unpublished data of the Comet Acoustic Surface Sounding Experiment (CASSE) which belonged to the Surface Electric Sounding and Acoustic Monitoring Experiment (SESAME). The CASSE signals were measured by the accelerometers built-in in the landing feet of Philae. Whereas the acceleration data in the direction perpendicular to the comet surface have been published earlier, the acceleration data measured parallel to the comet surface have been archived until now only on a server of the ESA Planetary Science Archive, and were not further evaluated. However, analyzing the acceleration data with the short-time Fourier-transform allows one to discern the time-sequence of the touch-down of the lander feet at the site Agilkia corroborating an earlier study by another group based on finite element calculations. In our analysis, the contact-resonances of the foot soles are exploited as a sign for surface contact. Because the acceleration data represent structure-borne sound in the foot soles in the audio range, they can be made audible in audio files which are attached to this publication
Vergleichende Analyse des Mikrobioms bei Patientinnen und Patienten mit Chronisch obstruktiver Lungenerkrankung und Leistungssportlerinnen und -sportlern im Rahmen der IMAGINE-Studie
Get PDFEinleitung: Das Mikrobiom, die Gesamtheit der Mikroorganismen, die den menschlichen Körper besiedeln, spielt eine zentrale Rolle bei der Aufrechterhaltung der Gesundheit und ist an zahlreichen pathophysiologischen Prozessen beteiligt. Diese Arbeit untersucht den Einfluss des Gesundheitszustands und unterschiedlicher Lebensstile auf die mikrobiellen Gemeinschaften in verschiedenen Körperregionen wie Speichel, Rachen, Augen und Zahnzwischenräumen. Im Mittelpunkt steht der Vergleich zwischen Patientinnen und Patienten mit Chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) und Leistungssportlerinnen und -sportlern. Ziel ist es, die Zusammenhänge zwischen den mikrobiellen Profilen und pathophysiologischen Prozessen zu identifizieren, um neue Ansätze für Prävention und Therapie der COPD zu entwickeln.
Methoden: Im Rahmen der IMAGINE-Studie wurden mikrobiologische Proben von COPD-Patientinnen und -Patienten sowie Leistungssportlerinnen und -sportlern analysiert. Hierbei kam eine metagenomische Shotgun-Sequenzierung zum Einsatz, ergänzt durch bioinformatische Tools zur Identifikation mikrobieller Taxonomien, zur Bestimmung der funktionellen Potenziale sowie zur Assemblierung metagenomischer Daten. Statistische Verfahren wie die permutative multivariate Varianzanalyse wurden angewendet, um Unterschiede in der Zusammensetzung und Diversität der mikrobiellen Gemeinschaften zu quantifizieren.
Ergebnisse: Die Ergebnisse zeigen deutliche Unterschiede in der mikrobiellen Zusammensetzung zwischen Patientinnen und Patienten mit COPD und Leistungssportlerinnen und -sportlern. Während die Diversität der mikrobiellen Gemeinschaften in bestimmten Körperregionen vergleichbar war, wiesen Patientinnen und Patienten COPD eine signifikant höhere Präsenz entzündungsfördernder Bakterien wie Streptococcus und Veillonella auf. Diese Mikroorganismen könnten mit Krankheitsprogression und chronischen Entzündungsprozessen assoziiert sein. Im Gegensatz dazu wiesen Leistungssportlerinnen und -sportler eine stabilere mikrobielle Gemeinschaft mit einer höheren Präsenz protektiver Mikroorganismen wie Lactobacillus auf, die eine schützende Wirkung auf die Gesundheit haben könnten. Schlussfolgerung: Diese Arbeit zeigt einen möglichen Zusammenhang zwischen dem Mikrobiom und der Pathogenese der COPD sowie den potenziellen protektiven Effekten eines gesunden Lebensstils auf. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine gezielte Modulation des Mikrobioms, etwa durch probiotische Therapien oder Lebensstilinterventionen, vielversprechende Ansätze für Prävention und Therapie darstellen könnte. Zukünftige Studien sollten jedoch die kausalen Beziehungen zwischen mikrobiellen Profilen und Krankheitsverläufen genauer untersuchen, um fundierte und personalisierte Behandlungsstrategien zu entwickeln.Introduction: The microbiome, the totality of microorganisms that colonize the human body, plays a central role in the maintenance of health and is involved in numerous pathophysiological processes. This study investigates the influence of health status and different lifestyles on the microbial communities in different body regions such as saliva, throat, eyes and interdental spaces. The focus is on the comparison between patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and competitive athletes. The aim is to identify the relationships between the microbial profiles and pathophysiological processes in order to develop new approaches for the prevention and treatment of COPD.
Methods: As part of the IMAGINE study, microbiological samples from COPD patients and competitive athletes were analyzed. Metagenomic shotgun sequencing was used, supplemented by bioinformatic tools to identify microbial taxonomies, determine functional potentials, and assemble metagenomic data. Statistical methods such as permutative multivariate variance analysis were used to quantify differences in the composition and diversity of microbial communities.
Results: The results show clear differences in the microbial composition between patients with COPD and competitive athletes. While the diversity of microbial communities was comparable in certain regions of the body, patients with COPD had a significantly higher presence of pro-inflammatory bacteria such as Streptococcus and Veillonella. These microorganisms could be associated with disease progression and chronic inflammatory processes. In contrast, competitive athletes had a more stable microbial community with a higher presence of protective microorganisms such as Lactobacillus, which could have a protective effect on health.
Conclusion: This study shows a possible link between the microbiome and the pathogenesis of COPD as well as the potential protective effects of a healthy lifestyle. The results suggest that targeted modulation of the microbiome, for example through probiotic therapies or lifestyle interventions, could represent promising approaches for prevention and therapy. However, future studies should investigate the causal relationships between microbial profiles and disease progression in more detail in order to develop well-founded and personalized treatment strategies