TY - THES A1 - Fey, Philipp T1 - KI-gestützte MR-Klassifizierung von Zellen und zellulärer Differenzierung T1 - AI-assisted MR classification of cells and cellular differentiation N2 - Für die Verwendung von zellbasierten Therapeutika ist vor allem die korrekt Identifikation sowohl vom Ausgangsmaterial wie auch dem produziertem Material von zentraler Wichtigkeit. In dieser Arbeit wurde eine Methodik entwickelt, welche eine nicht-invasive Klassifizierung von Zellen und zellulärer Entwicklung aufgrund ihrer zweidimensionalen Magnetresonanz-Korrelationsspektren ermöglichte. Hierzu wurde ein mobiler MR-Scanner mit einer Feldstärke von 0.5T und einem Isozentrum von 1 cm3 verwendet. Aufgrund der kompakten und leichten Bauweise war es möglich, das System in normalen Zellkulturlaboren zu verwenden. Von den Proben wurde ein zweidimensionales T1/T2 -Korrelationsspektrum aufgenommen, anhand dessen die Zellen klassifiziert werden sollten. Mithilfe von Agarose-Dotagraf® -Zell- Phantomen konnte die Stabilität und Reproduzierbarkeit des Messsystems und der verwendeten Sequenz validiert werden. Aufgrund der unter Umständen recht langen Messzeiten der MR-Technologie war auch die Handhabung und Kultur der Zellproben während des Messprozesses von großer Bedeutung. Um hierfür den Durchsatz an Proben zu erhöhen, wurde eine kostengünstige und ebenfalls mobile Robotikanlage entwickelt. Diese basierte auf dem kommerziell erhältlichen Roboterarm Braccio, welcher durch einen Arduino Mega Mikrocontroller gesteuert wurde. Mit bis zu 24 Proben pro Tag konnte durch die Automatisierung der Durchsatz an Proben um den Faktor 3 – 4 gesteigert werden. Durch den entwickelten Prozess war es möglich, eine umfangreiche Datenbank – bestehend aus 362 unabhängigen Messungen (biologische Replikate) – aufzubauen. Die Datenbank enthielt Messungen von zehn unterschiedlichen Zelllinien. Zusätzlich wurden T1/T2 -Korrelationsspektren von mesenchymalen Stromazellen (MSCs) vor und nach deren Differenzierung zu Adipocyten aufgenommen, um ihre zelluläre Entwicklung nicht-invasiv charakterisieren zu können. Die aufgenommenen Daten wurden mithilfe einer geeigneten Support Vector Machine wie auch angepassten künstlichen neuronalen Netzwerken klassifiziert. Mithilfe dieser Methoden konnten die Zelllinien und MSCs anhand ihrer aufgenommenen Korrelationsspektren mit einer Genauigkeit von bis zu 98% klassifiziert werden. Diese hohe Treffsicherheit legte den Schluss nahe, dass die Kombination aus nichtinvasiver, zweidimensionaler T1/T2 -MR-Relaxometrie und der Verwendung von geeigneten Methoden des machine learning und der künstlichen Intelligenz eine effiziente Methodik für die nicht-invasive Klassifizierung von Zellen sowie zellulärer Entwicklung darstellt. N2 - For the use of cell-based therapeutics, the correct identification of both the starting material and the produced material is of central importance. In this work, a methodology was developed that allowed non-invasive classification of cells and cellular development based on their two-dimensional magnetic resonance correlation spectra. For this purpose, a mobile MR scanner with a field strength of 0.5T and an isocenter of 1 cm3 was used. Due to its compact and lightweight design, it was possible to use the system in normal cell culture laboratories. A two-dimensional T1/T2 - correlation spectrum was recorded from the samples, which was used to classify the cells. Agarose-Dotagraf® cell phantoms were used to validate the stability and reproducibility of the measurement system and the sequence used. Due to the possibly quite long measurement times of the MR technology, the handling and culture of the cell samples during the measurement process was also of great importance. To increase the throughput of samples for this purpose, a low-cost and also mobile robotic system was developed. This was based on the commercially available Braccio robotic arm, which was controlled by an Arduino Mega microcontroller. With up to 24 samples per day, the automation increased the throughput of samples by a factor of 3 - 4. Through the developed process it was possible to build an extensive database – consisting of 362 independent measurements (biological replicates) . The database contained measurements from ten different cell lines. In addition, T1/T2 -correlation spectra of mesenchymal stromal cells (MSCs) before and after their differentiation into adipocytes were recorded to characterize their cellular development non-invasively. The recorded data were classified using an appropriate Support Vector Machine as well as adapted artificial neural networks. Using these methods, the cell lines and MSCs could be classified based on their recorded correlation spectra with an accuracy of up to 98 %. This high accuracy suggested that the combination of non-invasive, two-dimensional T1/T2 -MR relaxometry and the use of appropriate machine learning and artificial intelligence methods is an efficient methodology for the non-invasive classification of cells as well as cellular development. KW - MRT KW - NMR KW - Künstliche Ingelligenz KW - Kernspintomografie KW - Stammzelle Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-345164 ER - TY - THES A1 - Wetterich, Maximilian Michael T1 - Meniskuschirurgie: Eine Analyse zu aktuellen Behandlungsstrategien, Risikofaktoren, diagnostischen Verfahren und bisherigen ätiologischen Grundlagen T1 - Meniscus Surgery: An Analysis of Current Treatment Strategies, Risk Factors, Diagnostic Methods and Previous Etiological Bases N2 - Die Menisken sind ein vitaler Bestandteil für die Stabilität und Mobilität des Kniegelenks. Verletzungen des Meniskus weisen eine hohe Prävalenz in der Bevölkerung auf. Schätzungsweise sind bis zu 25% der Erwachsenen in den USA betroffen. Auch in Deutschland wird die Meniskusruptur mittlerweile als Berufskrankheit anerkannt. Die Studie ist als retrospektive Registerstudie designt. Alle Patienten wurden im Zeitraum vom 08.01.2009 bis zum 23.12.2019 am Universitätsklinikum in Würzburg operiert. Insgesamt schlossen wir 361 Patienten ein. Unter Ausschluss von Begleitverletzungen und Knochenmarksödemen konnten 41,6% der eingeschlossenen Fälle als isolierte Meniskusläsionen eingestuft werden, insbesondere bei jüngeren Patienten (<40 Jahre) ließ sich zudem ein adäquates Trauma nachweisen. Mögliche Risikofaktoren wurden auf deren Einfluss für eine Reläsion untersucht. Dabei stellte sich unter den Variablen BMI, Alter und OP-Technik lediglich letztere als ein signifikanter Faktor heraus (logRank von 0,019 5-Jahre-Follow-up; logRank von <0,001 10-Jahre- Follow-up). Die Diagnostik mittels MRT als Goldstandard und die Überprüfung derer Befunde in der Arthroskopie wiesen einen deutlichen Abfall der Sensitivität vom Innen- zum Außenmeniskus auf. Interessanter sind die Fälle, in denen eine Läsion übersehen wurde, falls auf dem anderen Meniskus eine Läsion festgestellt wurde. Zusammenfassend zeigt unsere Studie eindeutig, dass es isolierte Meniskusläsionen gibt. Auch Nahtverfahren, welche sich gerade weiterhin im Aufschwung befinden, müssten weiter auf die höheren Reläsionsraten untersucht und beobachtet werde. BMI als Risikofaktor für ein Therapieversagen bleibt weiterhin zu diskutieren auch mit Einbezug von sportlicher und körperlicher Aktivität. MRT als Goldstandard der nichtinvasiven Diagnostik wird unverändert bleiben. Jedoch sollte ein Fokus darauf geworfen werden, wann und unter welchen Umständen Läsionen übersehen werden. Dies erfordert weitere speziell dafür ausgerichtete Ausarbeitungen. N2 - The menisci are a vital part of the stability and mobility of the knee joint. Injuries to the meniscus have a high prevalence in the population. It is estimated that up to 25% of adults in the US are affected. In Germany, too, meniscus rupture is now recognized as an occupational disease. The study is designed as a retrospective registry study. All patients underwent surgery between January 8th, 2009 and December 23rd, 2019 at the University Hospital in Würzburg. In total, we included 361 patients. Excluding concomitant injuries and bone bruise, 41.6% of the included cases could be classified as isolated meniscal lesions. In addition, adequate trauma could be demonstrated, particularly in younger patients (<40 years). Possible risk factors were examined for their influence on a re-lesion. Among the variables BMI, age and surgical technique, only the latter turned out to be a significant factor (log rank of 0.019 5-year follow-up; log rank of <0.001 10-year follow-up). The diagnosis using MRI as the gold standard and the verification of their findings in arthroscopy showed a clear drop in sensitivity from the inner to the outer meniscus. More interesting are the cases where a lesion was missed if a lesion was found on the other meniscus. In summary, our study clearly shows that isolated meniscal lesions exist. Even suturing procedures, which are still on the upswing, should be further examined and observed for the higher failure rates. BMI as a risk factor for therapy failure remains to be discussed, also with the inclusion of sports and physical activity. MRI as the gold standard of non-invasive diagnostics will remain unchanged. However, a focus should be placed on when and under what circumstances lesions are missed. This requires further specially designed studies. KW - Meniskus KW - isoliert KW - Meniskusresektion KW - Meniskusläsion KW - Behandlung KW - Ätiologie KW - Reläsion KW - Meniskuschirurgie KW - MRT KW - Risikofaktoren Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-299000 ER - TY - THES A1 - Laas, Susanne Franziska T1 - Stellenwert der kontrastmittelverstärkten MRT bei traumatischen Verletzungen und posttraumatischen Veränderungen an der Hand T1 - The importance of contrast-enhanced MRI in traumatic and posttraumatic injuries of the hand N2 - Die vorliegende Arbeit hat zum Ziel, den Stellenwert von kontrastverstärkten MR- Sequenzen in der bildgebenden Diagnostik von Hand und Fingern zu untersuchen. Denn trotz einer breiten empirischen Anwendung von gadoliniumhaltigen Kontrastmitteln im europäischen Raum besteht keine ausreichende wissenschaftliche Datengrundlage zur kontrastverstärkten Hand-MRT nach einem Trauma. Zu diesem Zweck wurden zwischen Januar 2016 und August 2018 am Rhön-Klinikum Campus Bad Neustadt 165 MRT-Untersuchungen von distalem Unterarm, Karpus, Metakarpus und/oder Fingern selektiert. Einschlusskriterien waren eine positive Traumaanamnese, standardisierte MRT-Sequenzen und das Fehlen von Kontraindikationen. Zur Definition eines diagnostischen Referenzstandards wurden alle Fälle vorab durch einen Senior-Investigator mit 36 Jahren Erfahrung in muskuloskelettaler Radiologie analysiert. Für die Bildevaluation wurden aus jeder MRT-Untersuchung zwei Datensätze erstellt, wobei der erste Datensatz nur die nativen Sequenzen (PD / T2 FSE fs und T1 FSE ) und der zweite Datensatz zusätzlich zu eine kontrastverstärkte Sequenz als T1 FSE fs nach Gadolinium-Applikation enthielt. Als Observer fungierten zwei radiologische Fach- bzw. Oberärzte des Universitätsklinikum Würzburgs. In der vorliegenden Studie wurde ein diagnostisch relevantes Kontrastmittelenhancement an Patienten mit traumatischen Handverletzungen nachgewiesen. Der Kontrastmitteleffekt war mit subjektiven und objektiven Messgrößen statistisch signifikant bei Läsionen der Ligamente und an den ligamentähnlichen Insertionen des ulnaren TFCC-Abschnittes. Als Erklärung für das Kontrastmittelenhancement in der MRT dient in erster Linie die bereits früher beschriebene Hyperämie, die posttraumatisch am Traumaort mit Ausgang von der Synovialis entsteht. Anhand der Studienergebnisse kann die Empfehlung ausgesprochen werden, in der MRT-Diagnostik von traumatischen Läsionen der Hand immer dann intravenöses Kontrastmittel auf Gadolinium-Basis zu verabreichen, wenn am vermuteten Läsionsort der T2-Kontrast für eine sichere Diagnose unzureichend ist. N2 - The aim of this study was to examine the impact of contrast-enhanced MRI-sequences in radiological diagnostics of the wrist and fingers. In spite of widespread empirical usage of gadolinium-enhanced contrast agents in Europe, there is insufficient scientific data regarding the contrast-enhanced MRT of the posttraumatic hand. In this study, 165 MRT scans of the distal forearm, carpus, metacarpus and/or fingers were selected at the Rhön-Klinikum Campus Bad Neustadt between January 2016 and August 2018. Inclusion criteria included a positive trauma anamnesis, standardized MRT sequences and the lack of contra-indications. In order to define a diagnostic standard as a reference, each case was analyzed beforehand by a senior-investigator with 36 years of professional experience in musculoskeletal radiology. Two data records were generated from each MRI-Scan, the first data record containing only the native sequences (PD / T2 FSE fs and T1 FSE) and the second record containing an additional contrast-enhanced sequence as T1 FSE fs after gadolinium. Two radiological specialists/assistant medical directors of the Universitätsklinikum Würzburg served as observers. This study succeeded in demonstrating diagnostically relevant contrast enhancement in patients with traumatic hand injuries. It is known that enhancement in MRI scans is linked to posttraumatic synovial hyperemia. The positive diagnostic effect of gadolinium enhancement was demonstrated in ligament lesions and insertions of the ulnar TFCC and proved statistically significant in the subjective and objective radiological examination. Taking these results into account, intravenous application of gadolinium may be beneficial when interpreting traumatic lesions of the hand, especially when T2-contrast is not sufficient for diagnosis. KW - Intravenöse Applikation KW - Kontrastmittel KW - Kernspintomographie KW - Hand KW - Trauma KW - MRT KW - gadoliniumhaltiges Kontrastmittel KW - intravenös KW - traumatisch KW - Karpus KW - TFCC KW - Triangulärer fibrokartilaginärer Komplex KW - SL-Band KW - Hyperämie Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-299370 ER -