@phdthesis{Muensterer2022,
  author    = {M{\"u}nsterer, Sascha Ottmar},
  title     = {Prognostische Wertigkeit der Herzfrequenz in Abh{\"a}ngigkeit von implantierten Devices bei akuter Herzinsuffizienz: Ergebnisse des prospektiven AHF-Registers W{\"u}rzburg},
  doi       = {10.25972/OPUS-28775},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-287755},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {Aims This study investigated, whether an activated R-mode, a surrogate of chronotropic incompetence in patients carrying a cardiovascular implantable electronic device (CIED), is associated with worse prognosis during and after an episode of acutely decompensated heart failure (AHF). Methods and Results Six hundred and twenty-three patients participating in an ongoing prospective cohort study that phenotypes and follows patients admitted for AHF were studied. We compared CIED carriers with R-mode stimulation (n=37) to CIED carriers not in R-mode (n=64) and patients without CIEDs (n=511). Mean heart rate on admission was significantly lower in R-mode patients vs. patients with CIED but without R-mode or patients withour CIED. In-hospital mortality was similar across groups, but age- and sex-adjusted 12-month mortality risk was higher in R-mode group. These effects persisted after multivariable adjustment for comorbidity burden. Conclusion In patients admitted for AHF, R-mode stimulation was associated with a significantly increased 12-month mortality risk. Our findings suggest that chronotropic incompetence per se mediates an adverse outcome and may not be adequately treated through accelerometer-based R-mode stimulation during and after an episode of AHF.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Muensterer2022,
  author    = {M{\"u}nsterer, Sascha Ottmar},
  title     = {Prognostische Wertigkeit der Herzfrequenz in Abh{\"a}ngigkeit von implantierten Devices bei akuter Herzinsuffizienz: Ergebnisse des prospektiven AHF-Registers W{\"u}rzburg},
  doi       = {10.25972/OPUS-33029},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-330293},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {Aims This study investigated, whether an activated R-mode, a surrogate of chronotropic incompetence in patients carrying a cardiovascular implantable electronic device (CIED), is associated with worse prognosis during and after an episode of acutely decompensated heart failure (AHF). Methods and Results Six hundred and twenty-three patients participating in an ongoing prospective cohort study that phenotypes and follows patients admitted for AHF were studied. We compared CIED carriers with R-mode stimulation (n=37) to CIED carriers not in R-mode (n=64) and patients without CIEDs (n=511). Mean heart rate on admission was significantly lower in R-mode patients vs. patients with CIED but without R-mode or patients withour CIED. In-hospital mortality was similar across groups, but age- and sex-adjusted 12-month mortality risk was higher in R-mode group. These effects persisted after multivariable adjustment for comorbidity burden. Conclusion In patients admitted for AHF, R-mode stimulation was associated with a significantly increased 12-month mortality risk. Our findings suggest that chronotropic incompetence per se mediates an adverse outcome and may not be adequately treated through accelerometer-based R-mode stimulation during and after an episode of AHF.},
  subject      = {Herzschrittmacher},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Stich2020,
  author    = {Stich, Manuel},
  title     = {Kompatibilit{\"a}t in der medizinischen Bildgebung: Beeinflussung von Gradientenfeldern durch das Magnetsystem und Beeinflussung elektronischer Bauteile durch ionisierende Strahlung},
  doi       = {10.25972/OPUS-20347},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-203474},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Diese Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit der Kompatibilit{\"a}t in der medizinischen Bildgebung unter zwei verschiedenen Aspekten: (A) Beeinflussung von Gradientenfeldern durch das Magnetsystem eines Magnetresonanztomographen. (B) Beeinflussung elektronischer Bauteile durch ionisierende Strahlung. Imperfektionen in der Gradientenhardware (7-13) f{\"u}hren dazu, dass nicht die ideale zeitliche Gradientenform ausgespielt wird, sondern eine verzerrte Version der Gradienten (6,14). In der nicht-kartesischen Bildgebung f{\"u}hren diese resultierenden Abweichungen in den k-Raum Trajektorien zu Bildartefakten, die sich negativ auf die Diagnosestellung auswirken k{\"o}nnen. Die linearen und zeitinvarianten Eigenschaften des Gradientensystems erm{\"o}glichen die Bestimmung der {\"U}bertragungsfunktion (GSTF) (20). Diese {\"U}bertragungsfunktion kann innerhalb der Bildrekonstruktion zur Trajektorienkorrektur verwendet werden (14,15,70). In dieser Arbeit wurden mit der Feldkamera (Skope Magnetic Resonance Technologies, Z{\"u}rich, Schweiz) (22,23) und der schichtselektiven Phantommethode (5,6) zwei etablierte GSTF-Messverfahren verglichen. Dabei wurde die Notwendigkeit einer Abtastzeitkompensation festgestellt, um die GSTF-Informationen entsprechend der gew{\"a}hlten Abtastzeit zu korrigieren (s. Abbildung 16) und die Trajektorien hinreichend zu korrigieren und damit Bildartefakte zu reduzieren. Die Langzeit- und Temperaturanalyse der GSTF zeigte f{\"u}r zwei verschiedene Siemens-Tomographen (Siemens Healthcare, Erlangen, Germany) eine Langzeit und Temperaturstabilit{\"a}t, auch bei extensiven Duty-Cyclen. Damit l{\"a}sst sich auch einfach eine Pre-emphasis-Korrektur der Gradienten realisieren, was exemplarisch mit einer Zig-Zag- und einer Spiral-Sequenz gezeigt werden konnte. Die GSTF-Pre-emphasis-Korrektur lieferte dabei {\"a}hnliche Ergebnisse wie die GSTF-Post-Processing-Technik (s. Abbildung 44 und 47). In Bezug auf die Kompatibilit{\"a}t in der medizinischen Bildgebung wurde in dieser Arbeit auch die Beeinflussung von medizinischen Implantaten durch ionisierende Strahlung untersucht. Herzschrittmacher, Kardioverter-Defibrillatoren oder andere aktive medizini- sche Implantate k{\"o}nnen in ihrer Funktion durch ionisierende Strahlung, die bei verschiedenen diagnostischen und therapeutischen Anwendungen appliziert wird, beeintr{\"a}chtigt werden (28,97,111). In dieser Studie wurden verschiedene elektronische Bauteile, wie Kondensatoren, Transistoren, Batterien und Speicherkarten in einer gewebe{\"a}quivalenten Messumgebung bestrahlt und dabei auf ihre Funktionalit{\"a}t {\"u}berpr{\"u}ft. Die Messumgebung simuliert dabei die Wechselwirkungseigenschaften von menschlichem Gewebe mit ionisierender Strahlung in einem Energiebereich von 10 keV - 6 MeV. Zudem erm{\"o}glicht sie mit der Einschubeinheit die Integration von Implantaten/elektronischen Bauteilen, sowie eine realistische Bestrahlungsplanung und Dosisverifikation (35,77). Bei den Kondensatoren zeigten sich w{\"a}hrend der Bestrahlung ein ver{\"a}ndertes Funktionsverhalten, mit signifikant abweichenden Spannungen und Zeitkonstanten gegen{\"u}ber dem unbestrahlten Zustand. Auch die Batterien haben sich w{\"a}hrend der Bestrahlung signifikant schneller entladen, als ohne Strahlungsapplikation. Nach der Bestrahlung konnten bei den untersuchten SD-Speicherkarten auch Ver{\"a}nderungen in den Speicherzellen festgestellt werden. Bei den Transistoren war aufgrund von Fehlern im Messsetup und dem Schaltungsdesign keine genauere teststatistische Auswertung m{\"o}glich. Zusammenfassend l{\"a}sst sich sagen, dass sich charakteristische Kenngr{\"o}ßen der untersuchten Bauteile bei Strahlungsapplikation signifikant ver{\"a}nderten.},
  subject      = {Magnetresonanztomographie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Weigel2019,
  author    = {Weigel, Tobias Maximilian},
  title     = {Entwicklung von 3D-Herzschrittmacher-Elektroden auf Basis von Kohlenstoffnanofasern},
  doi       = {10.25972/OPUS-17636},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-176362},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Herzschrittmachersysteme sind eine weitverbreitete M{\"o}glichkeit Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu behandeln. Wegen der nat{\"u}rlichen Reaktion des Immunsystems auf Fremdk{\"o}rper, erfolgt aber eine fortschreitende Verkapselung der Herzschrittmacherelektrode. Die Folge ist eine ansteigende Verminderung der Stimulationseffizienz durch Erh{\"o}hung der Anregungsschwelle. Die Integration der Elektrode in das Gewebe ist dabei mangelhaft und wird bestimmt durch Implantateigenschaften wie Gr{\"o}ße, Flexibilit{\"a}t und Dimensionalit{\"a}t. Um die Integration zu verbessern, stellen dreidimensionale (3D) bzw. gewebeartige Elektroden eine Alternative zu den derzeit verwendeten planaren Metallelektroden dar. Zur Entwicklung einer leitf{\"a}higen, 3D und faserf{\"o}rmigen Elektrode wurden in dieser Arbeit Kohlenstoff-Nanofaser-Scaffolds {\"u}ber Elektrospinnen hergestellt. Durch die Modifikation des Faserger{\"u}stes mit Natriumchlorid (NaCl) w{\"a}hrend der Scaffoldherstellung, konnte das Fasernetzwerk aufgelockert und Poren generiert werden. Die Kohlenstofffaser-Elektroden zeigten einen effizienten Energie{\"u}bertrag, welcher vergleichbar mit heutigen Titannitrid (TiN) -Elektroden ist. Die Auflockerung des Fasergewebes hatte eine verbesserte Flexibilit{\"a}t des Faserscaffolds zu Folge. Neben der Flexibilit{\"a}t, konnte auch die Infiltration von Zellen in das por{\"o}se Faserscaffold erheblich verbessert werden. Dabei konnten Fibroblasten durch das gesamte Scaffold migrieren. Die Kompatibilit{\"a}t mit kardialen Zellen, die Grundvoraussetzung von Herzschrittmacherelektroden, wurde in vitro nachgewiesen. Durch die Kombination aus dem 3D-Elektrodenger{\"u}st mit einer Co-Kultur aus humanen Kardiomyozyten, mesenchymalen Stammzellen und Fibroblasten, erfolgte eine Einbettung der Elektrode in funktionelles kardiales Gewebe. Dadurch konnte ein lebender Gewebe-Elektroden-Hybrid generiert werden, welcher m{\"o}glicherweise die Elektrode vor Immunzellen in vivo abschirmen kann. Eine Zusammenf{\"u}hrung der hybriden Elektrode mit einen Tissue-Engineerten humanen kardialen Patch in vitro, f{\"u}hrte zu Bildung einer nahtlosen Elektronik-Gewebe-Schnittstelle. Die fusionierte Einheit wurde abschließend auf ihre mechanische Belastbarkeit getestet und konnte {\"u}ber einen Elektroden-Anschluss elektrisch stimuliert werden.},
  subject      = {Herzschrittmacher},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Haas2015,
  author    = {Haas, Martin},
  title     = {Charakterisierung pharmakokinetischer und pharmakodynamischer Aspekte der Anwendung von Glucocorticoiden in der Herzschrittmachertherapie anhand von ex-vivo und in-vitro Modellen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-127446},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Glucocorticoide werden in der Herzschrittmachertherapie eingesetzt, um einen Anstieg der Reizschwelle nach der Implantation des Schrittmachers zu verringern und dauerhaft auf niedrigerem Niveau zu halten, als dies ohne Glucocorticoid-Behandlung der Fall w{\"a}re. Die Applikation der zu diesem Zweck eingesetzten Glucocorticoide Dexamethasonacetat (DXA) und Dexamethasonphosphat, in seltenen F{\"a}llen auch Beclomethasondipropionat (BDP), erfolgt dabei in der Regel mittels einem an der Elektrodenspitze angebrachten Matrixsystem, das f{\"u}r eine langsame lokale Freisetzung der Arzneistoffe an der Grenzfl{\"a}che zwischen kathodischem Elektrodenkontakt und Herzgewebe sorgen soll. Diese Anwendungsform ist speziell, da trotz einer systemischen Freisetzung der Substanzen eine lokale Wirkung erzielt werden soll, welche die Funktion des Schrittmachers als Medizinprodukt unterst{\"u}tzen soll - aus pharmakokinetischer Sicht ein wichtiger Unterschied zu den {\"u}blichen topischen Glucocorticoid Anwendungen. Unter physiologischen Bedingungen wurde diese Applikationsform hinsichtlich der Arzneistofffreisetzung und anschließender Umverteilung mit Bindung der Glucocorticoide an das kardiale Gewebe bislang ebenso wenig untersucht, wie verschiedene Glucocorticoide in dieser Anwendung hinsichtlich ihrer Pharmakokinetik verglichen wurden. In der vorliegenden Arbeit wurden deshalb die pharmakokinetischen Vorg{\"a}nge der drei Glucocorticoide DXA, BDP und des potentiell einsetzbaren Glucocorticoids GCX (dessen Identit{\"a}t aus patentgr{\"u}nden derzeit nicht offengelegt werden kann) untersucht. Die Freisetzungssysteme enthielten, je nach Glucocorticoid, Arzneistoffdosen im Bereich von etwa 150 bis 260 µg. In einem in-vitro Freisetzungsmodell in Methanol wurde zun{\"a}chst best{\"a}tigt, dass sich die Freisetzungskinetik der untersuchten Matrizes gem{\"a}ß den Modellvorstellung zu einem d{\"u}nnwandigen monolithischen Freisetzungssystem nach dem Quadratwurzelgesetz beschreiben ließ. DXA wurde mit einer Freisetzungsrate von 55,6 ± 1,9 µg/h1/2 in 24 Stunden ann{\"a}hernd vollst{\"a}ndig freigesetzt, w{\"a}hrend die Rate f{\"u}r BDP bei 21,8 ± 0,7 µg/h1/2 lag und nur f{\"u}r eine Freisetzung von etwa zwei Dritteln des Gesamtgehalts der Freisetzungsmatrix sorgte. GCX wurde gar mit nur 4,2 ± <0,1 µg/h1/2 freigesetzt. Die ermittelten Freisetzungsraten (DXA > BDP >>> GCX) waren {\"u}berraschenderweise nicht konsistent mit den logP-Werten der Substanzen. Dies wies darauf hin, dass nicht alleine die unterschiedlichen physikochemischen Eigenschaften der Substanzen zu den differierenden Freisetzungsprofile f{\"u}hrten, sondern wohl auch die Formulierung der Silikonmatrix einen starken Einfluss aus{\"u}bte - eine wichtige Erkenntnis f{\"u}r die Weiterentwicklung derartiger Glucocorticoid haltiger Matrixfreisetzungssysteme. Vor allem w{\"a}hrend der bis zu 4 w{\"o}chigen Phase unmittelbar nach der Elektrodenimplantation ist die Matrix dem Blutstrom ausgesetzt, bevor sich als Reaktion des Organismus auf den implantierten Fremdk{\"o}rper eine fibr{\"o}se H{\"u}lle um die Elektrodenspitze bildet. Zur Ann{\"a}herung an die physiologischen Freisetzungsverh{\"a}ltnisse in dieser initialen Phase, in nach dem Quadratwurzelgesetz die mengenm{\"a}ßig st{\"a}rkste Glucocorticoid-Freisetzung erfolgen sollte, wurden deshalb erstmals Freisetzungsversuche in Humanplasma {\"u}ber 28 Tage durchgef{\"u}hrt. Mit einer Freisetzungsrate von 2,26 ± 0,08 µg/h1/2 wurde hier eine unerwartet starke Freisetzung von BDP beobachtet, wohingegen diese f{\"u}r DXA und GCX mit Raten von 0,39 ± 0,03 µg/h1/2 und 0,42 ± 0,01 µg/h1/2 deutlich langsamer ausfiel und sich kaum voneinander unterschied. Die Reihenfolge der Freisetzungsgeschwindigkeiten (BDP >>> GCX = DXA) unterschied sich somit unter physiologischen Bedingungen g{\"a}nzlich von den in-vitro Bedingungen. Wom{\"o}glich kamen im w{\"a}ssrigen Freisetzungsmedium Humanplasma dabei die Formulierungseinfl{\"u}sse verst{\"a}rkt zum Tragen, die sich bereits unter den in-vitro Bedingungen andeutenden. Ein zus{\"a}tzlicher Einfluss mochte von der Bildung des 9,11 Epoxy Belcomethasons als Abbauprodukt des BDP ausgegangen sein, welches unter den physiologisch angen{\"a}herten Bedingungen in hohem Ausmaß entstand. Dies f{\"u}hrte zu einer Stabilit{\"a}tsuntersuchung von Beclomethason in Humanplasma und verschiedenen Puffersystemen, bei welcher sich ein stabilit{\"a}tsmindernder Einfluss von Carbonat-Puffersystemen herausstellte. Im Zuge der Freisetzungsversuche in Humanplasma wurde zudem erstmals die Entstehung von 17 Oxo Dexamethason als Abbauprodukt von DXA beobachtet und durch Nachsynthese best{\"a}tigt. F{\"u}r die Phase der Herzschrittmachertherapie, in der an der Grenzfl{\"a}che zwischen Elektrode und Herzgewebe eine lokale und akute Entz{\"u}ndung infolge der Implantation der Schrittmacherelektrode auftritt und {\"u}blicherweise ein starker Anstieg der Reizschwelle zu beobachten ist, lieferten die Versuche in Humanplasma somit erstmals Daten zur Freisetzung verschiedener Glucocorticoide unter Einbezug angen{\"a}herter physiologischer Verh{\"a}ltnisse. F{\"u}r die korrekte Durchf{\"u}hrung der Freisetzungsversuche ist das Vorliegen von Sink Bedingungen essentiell. Da die praktische L{\"o}slichkeit von Glucocorticoiden in Humanplasma bislang nicht bekannt war, wurde die Aufnahmekapazit{\"a}t des Humanplasmas (Kombination aus L{\"o}slichkeit und Plasmaproteinbindung) f{\"u}r DXA, GCX und BDP untersucht. Sink Bedingungen konnten f{\"u}r alle Substanzen sichergestellt werden, wobei gegen{\"u}ber der reinen Wasserl{\"o}slichkeit eine deutlich h{\"o}here Aufnahmekapazit{\"a}t gezeigt werden konnte und den hohen Einfluss der Proteinbindung hervorhob. Um die insgesamt herrschenden physiologischen Verh{\"a}ltnisse noch besser zu beschreiben und dabei die Umverteilung der Arzneistoffe nach Freisetzung aus dem Implantat an das Zielgewebe zu untersuchen, wurde ein neuartiges ex-vivo Modell entwickelt. Dies erlaubte eine Simulation der Arzneistofffreisetzung aus dem Implantat in Gegenwart eines Gewebekompartiments und ber{\"u}cksichtigte eine flussartige Konvektion des Mediums. Mit diesem Modell wurden Verh{\"a}ltnisse der AUCs der Glucocorticoide zwischen Gewebe und Humanplasma ermittelt, die mit Werten von 3,4 f{\"u}r DXA, 3,8 f{\"u}r BDP und 2,5 f{\"u}r GCX auf eine ausgepr{\"a}gte Umverteilung aus dem Humanplasma in das Gewebe hinwiesen. Insgesamt schien damit aufgrund der raschen Freisetzung und Diffusion in das Gewebe eine Verwendung von BDP zur Bek{\"a}mpfung einer lokalen akuten Entz{\"u}ndung unmittelbar nach der Implantation aus pharmakokinetischer Sicht vorteilhaft. Mit Blick auf einen jahrelangen Effekt konnte jedoch auch die langsame Freisetzung von DXA und GCX mit deren sehr stabilen Wirkformen als vorteilhaft diskutiert werden. Die Versuche k{\"o}nnen letztlich bei der Auswahl eines m{\"o}glichst idealen Glucocorticoids f{\"u}r die Herzschrittmachertherapie behilflich sein und bieten erstmals ein weitestgehend physiologisches Untersuchungsmodell f{\"u}r diese Applikationsform. Inwiefern sich die unterschiedliche Pharmakokinetik der drei Glucocorticoide auch in pharmakodynamischer Sicht auswirken k{\"o}nnte, sollte schließlich im Zellkulturmodell untersucht werden. Zuvor wurde jedoch in-vitro getestet, ob sich der elektrische Schrittmacherimpuls selbst als Entz{\"u}ndungsreiz bemerkbar machen und damit einen Hinweis auf eine dadurch hervorgerufene dauerhafte Entz{\"u}ndung des Herzgewebes geben w{\"u}rde. Dazu wurde eigens ein Modell entworfen, das die Applikation des elektrischen Stimulus in einem Zellkulturansatz zuließ. Die Messung der Entz{\"u}ndungsmarker IL-6, IL-8, MMP-9 und MCP-1 ließ keine entz{\"u}ndliche Reizung der Zellen durch einen Schrittmacherimpuls in H{\"o}he von 1 V und 0,5 ms Dauer erkennen. Anschließend wurde untersucht, ob sich die selbst ermittelten pharmakokinetischen Unterschiede der drei Glucocorticoide in der akuten Entz{\"u}ndungsphase nach Elektrodenimplantation in-vitro in unterscheidbaren biologischen Aktivit{\"a}ten auswirken w{\"u}rden. Signifikante Unterschiede in der Inhibition der Sekretion der Entz{\"u}ndungsmarker IL-6 und MMP 9 konnten allerdings trotz der unterschiedlichen freigesetzten Dosen an DXA, GCX und BDP nicht beobachtet werden. Somit erwies sich keine der drei Substanzen, trotz unterschiedlicher pharmakokinetischer Voraussetzungen und Affinit{\"a}ten zum Glucocorticoid-Rezeptor, als {\"u}berlegen. In einem ersten Ausblick ließ dies f{\"u}r die klinische Anwendung von GCX und BDP - zumindest in der initialen Phase nach Elektrodenimplantation - einen zu DXA vergleichbaren Einfluss auf die Reizschwelle vermuten. Neben einer antiinflammatorischen Wirkung wird auch eine Minderung des Reizschwellenanstieges durch eine bei Glucocorticoid Exposition nur d{\"u}nn ausgepr{\"a}gte fibr{\"o}se Kapsel an der Elektrodenspitze diskutiert. Als Beitrag zur Untersuchung der in der klinischen Praxis beobachteten Wirkung des DXA wurde daher abschließend gepr{\"u}ft, ob die freigesetzten Glucocorticoid Dosen zu einer Proliferationshemmung von Endothelzellen und Fibroblasten f{\"u}hren konnten. Ein vermindertes Wachstum der Zelllinien EA.hy926 und IMR-90 unter den freigesetzten Glucocorticoid Dosen konnte jedoch nicht beobachtet werden. K{\"u}nftige Untersuchungen des Einflusses der Glucocorticoide auf die Synthese einzelner Bindegewebsbestandteile wie Kollagen k{\"o}nnten hierzu wom{\"o}glich weitere Erkenntnisse liefern. In der vorliegenden Arbeit wurde erstmals erfolgreich die Pharmakokinetik dreier Glucocorticoide im Kontext der Herzschrittmachertherapie unter physiologischen Verh{\"a}ltnissen beschrieben und ein neuartiges ex-vivo Modell entwickelt, das zuk{\"u}nftig ein hilfreiches Werkzeug zur Untersuchung der Pharmakokinetik von kardiovaskul{\"a}ren Implantaten sein kann. Darauf aufbauend wurde zudem erstmalig die Pharmakodynamik dieser Glucocorticoide in der Herzschrittmachertherapie verglichen und begonnen, den Glucocorticoid Effekt in der Herzschrittmachertherapie n{\"a}her zu beleuchten.},
  subject      = {Herzschrittmacher},
  language  = {de}
}