Zugl.: Basel, Univ., Diss., 2005

Freie Universiẗat, Diss., 2007--Berlin.

Zugl.: Berlin, Freie Univ., Diss., 2007

Tübingen, Univ., Diss., 2006.

Die mikrochirurgische Transplantation des Radialislappens auf orofaziale Weichgewebsdefekte hat in der rekonstruktiven Chirurgie von heute einen hohen Stellenwert. Der aus der Hebung dieses Lappens resultierende Entnahmedefekt im Bereich des ventralen Unterarms wird häufig mit frei transplantierter Vollhaut verschlossen. Sowohl der ventrale Unterarm, als auch die orofaziale Region, gehören zu den ästhetisch am stärksten exponierten und funktionell besonders beanspruchten Körperpartien des Menschen. Das funktionelle und ästhetische Ergebnis eines hier lokalisierten Eingriffs hat deshalb nicht zu unterschätzende Auswirkungen auf die postoperative Lebensqualität und Zufriedenheit der Patienten. Insofern sind die objektive Nachuntersuchung der Spender- und Empfängerregion des Radialislappens, sowie die Befragung der Patienten nach ihren subjektiven Beschwerden, wichtig für die Bewertung dieser rekonstruktiv-chirurgischen Methode. Zur Überprüfung der Ergebnisse dieses Operationsverfahrens erfolgte im Zeitraum 2007 – 2009 an der Universitätsklinik zu Würzburg eine retrospektive klinische Studie. Anhand der Krankenakten von 50 Patienten wurden die postoperativen Heilungsergebnisse in der Spender- und Empfängerregion des Radialislappens dokumentiert. 30 der 50 Patienten wurden nach einem standardisierten Vorgehen unter funktionellen und ästhetischen Gesichtspunkten, in der Spender- und Empfängerregion des Radialislappens sowie in der Leistengegend als Entnahmeregion der Vollhaut, nachuntersucht und zu ihren Beschwerden und der Einschätzung der Operationsergebnisse befragt. Die Auswertung der postoperativen Heilungsergebnisse anhand der Krankenakten ergab für die Transplantation des Radialislappens eine Erfolgsquote von 96 %, und für den Verschluss des Entnahmedefekts mit einem freien Vollhauttransplantat eine Erfolgsquote von 100 %. Die Nachuntersuchung der Spender- sowie der Empfängerregion des Radialislappens zeigte eine schnell fortschreitende, funktionelle und ästhetische Rehabilitation der operierten Gewebe im postoperativen Heilungsverlauf. Von den Patienten, welche ein Jahr nach der Operation, oder später, untersucht wurden, war die Gefühlsempfindung bereits bei allen Vollhauttransplantaten, und in 91 % der Fälle auch im Bereich des Radialislappens, wieder vorhanden. In der Entnahmeregion des Radialislappens lagen, 12 Monate postoperativ oder später, lediglich noch bei 8 % der Patienten minimale Defizite in der Gelenkbeweglichkeit, und bei 15 % eine geringgradige Minderung der Muskelkraft vor. Auch die Bewertung der Operationsnarben am Unterarm sowie in der Leistengegend fiel tendenziell besser aus, wenn die Operation zum Zeitpunkt der Untersuchung länger zurücklag. Die Patientenzufriedenheit mit dem Operationsergebnis zeigte ebenfalls eine deutliche Besserung über die Zeit. Bezüglich der Ästhetik wurden bereits 1 Jahr nach der Operation keine Beschwerden mehr geäußert, und in funktioneller Hinsicht klagten, 12 Monate postoperativ oder später, in der Spender- wie in der Empfängerregion des Radialislappens lediglich noch ein Sechstel der befragten Patienten. Der Vergleich der Ergebnisse dieser Studie mit denen ähnlicher, in der Fachliteratur veröffentlichter Untersuchungen bestätigte die hohe Zuverlässigkeit des untersuchten Operationsverfahrens hinsichtlich der Wiederherstellung von Funktion und Ästhetik in der Spender-, wie auch in der Empfängerregion des Transplantats. Als Fazit kann die mikrochirurgische Transplantation des Radialislappens zur Rekonstruktion orofazialer Weichgewebsdefekte als ein bewährtes und sehr geeignetes Verfahren weiterhin ebenso empfohlen werden wie die Transplantation freier Vollhaut als eine sichere und standardmäßig angewandte Methode zum Verschluss des Entnahmedefekts im Bereich des ventralen Unterarms. / Free microsurgical transfer of a radial forearm flap is a valuable surgical option for repairing orofacial soft-tissue defects. Harvesting this flap in the ventral forearm region leaves a donor-site defect, which is often being surgically treated via full-thickness skin grafting. Both the ventral forearm and the orofacial region are counted among the most highly exposed and heavily stressed human body parts. Functional and aesthetic outcomes after surgical intervention in these two areas have therefore a not insignificant influence on patients’ postoperative quality of life. Hence, objective follow-up examination of both the donor and recipient site of the radial forearm flap, as well as questioning patients on their subjective complaints, is important for evaluating this reconstructive surgery technique. In order to appraise this treatment procedure, a retrospective cross-sectional clinical study took place between 2007 and 2009 in the Oral and Maxillofacial Surgery Clinic at the University of Würzburg, Germany. Surgical outcomes at both the donor and recipient site of the radial forearm flap were evaluated by reference to the medical records of 50 patients. Donor and recipient site of the radial forearm flap, plus groin area as the full-thickness skin graft donor site, were examined in 30 of the 50 cases from both a functional and aesthetic viewpoint, using a standardised procedure, and additionally questioning the patients on complaints and on assessment of the treatment results. The appraisal of surgical outcomes by means of the patients’ medical records revealed a success rate of 96 % for transferring the radial forearm flap, as well as a success rate of 100 % for closing the radial forearm flap donor-site defect with a full-thickness skin graft. The follow-up examination at each the donor and recipient site of the radial forearm flap showed a rapidly progressing recovery of function and aesthetics during postoperative healing process. In the patients examined a year after surgery or later, all full-thickness skin grafts, as well as 91 % of the radial forearm flaps, had already regained sensation. Concerning the radial forearm flap donor-site morbidity in the patients examined 12 months after surgery or later, there were minimal joint mobility deficits in only 8 % of the cases, while 15 % showed a low-grade muscle strength decrease. Scar assessment score in each the forearm and groin region also tended to be higher, if surgery was performed longer ago. Patients’ contentment with treatment results showed a distinct improvement over the course of time, too. Regarding aesthetics, as early as one year after surgery there were no more complaints, and with respect to function, only a sixth of the patients questioned 12 months after surgery or later, voiced complaints as to each the donor and recipient site of the radial forearm flap. A comparison of these trial outcomes to results already published, confirmed the high reliability of this surgical procedure as to functional and aesthetic recovery at both the donor and recipient site of the radial forearm flap. In conclusion, free microsurgical transfer of a radial forearm flap, as a well-proven and highly suitable procedure of repairing orofacial soft-tissue defects, is further on just as recommended as full-thickness skin grafting, which is a safe and standard surgical option for closing the radial forearm flap donor-site defect in the ventral forearm region.

Das Gesundheitsamt des Landkreises Zwickau veröffentlicht zum zweiten Mal seit 2011 Gesamtergebnisse zum Gesundheitszustand unserer Vorschulkinder im Landkreis Zwickau. Der Gesundheitsbericht beinhaltet die Ergebnisse der Kindergartenuntersuchungen und der Schulaufnahmeuntersuchungen. Die Schwerpunkte liegen dabei auf der Darstellung der Veränderungen der gesundheitlichen Situation der Kinder im zeitlichen Verlauf und der Vergleichmder Entwicklung in unserem Landkreis mit dem im Freistaat Sachsen.

Die Raman-Spektroskopie ist eine optische Messtechnik, die in der Lage ist, spektroskopische Information zu liefern, welche molekülspezifisch und einzigartig in Bezug auf die Eigenschaften der untersuchten Spezies sind. Sie ist ein unverzichtbares analytisches Instrument, das Anwendung in verschiedenen Bereichen findet, wie etwa der Medizin oder der in situ Beobachtung von chemischen Prozessen. Wegen ihren Eigenschaften, wie der hohen Spezifität und der Möglichkeit von Tracer-freien Messung, hat die Raman-Spektroskopie die Tumordiagnostik stark beeinflusst. Aufgrund einer äußerst starken Beeinflussung der Raman-Spektren durch Hintergrundsignale, ist das Isolieren und Interpretieren von Raman-Spektren eine große Herausforderung. Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene Ansätze der Spektrenbearbeitung entwickelt, die benötigt werden um Raman-Spektren aus verrauschten und stark mit Hintergrundsignalen behafteten Rohspektren zu extrahieren. Diese Ansätze beinhalten im Speziellen eine auf dem Vector-Casting basierende Methode zur Rauschminimierung und eine auf dem deep neural networks basierende Methoden zur Entfernung von Rauschen und Hintergrundsignalen. Verschiedene neuronale Netze wurden mittels simulierter Spektren trainiert und an experimentell gemessenen Spektren evaluiert. Die im Rahmen dieser Arbeit vorgeschlagenen Ansätze wurden mit alternativen Methoden auf dem aktuellen Stand der Entwicklung unter Zuhilfenahme von verschiedenen Signal-Rausch-Verhältnissen, Standardabweichungen und dem Structural Similarity Index verglichen. Die hier entwickelten Ansätze zeigen gute Ergebnisse und sind bisher bekannten Methoden überlegen, vor allem für Raman-Spektren mit einem niedrigem Signal-Rausch-Verhältnis und extrem starken Fluoreszenz-Hintergrund. Zusätzlich erfordern die auf Deep Neural Networks basierten Methoden keinerlei menschliches Eingreifen. Die Motivation hinter dieser Arbeit ist die Verbesserung der Raman-Spektroskopie, vor allem der Shifted-Excitation Raman Difference Spectroscopy (SERDS) hin zu einem noch besseren Instrument in der Prozessanalytik und Tumordiagnostik. Die Integration der oben genannten Ansätze zur Spektrenbearbeitung von SERDS in Kombination mit Methoden des maschinellen Lernens ermöglichen es, physiologische Schleimhaut, nicht-maligne Läsionen und orale Plattenepithelkarzinome mit einer Genauigkeit zu unterscheiden, die bisherigen Methoden überlegen ist. Die spezifischen Merkmale in den bearbeiteten Raman-Spektren können verschiedenen chemischen Zusammensetzungen in den jeweiligen Geweben zugeordnet werden. Die Übertragbarkeit auf einen ähnlichen Ansatz zur Erkennung von Brusttumoren wurde überprüft. Die bereinigten Raman-Spektren von normalem Brustgewebe, Fibroadenoma und invasiven Mammakarzinom konnten mithilfe der spektralen Eigenschaften von Proteinen, Lipiden und Nukleinsäuren unterschieden werden. Diese Erkenntnisse lassen das Potential von SERDS in Kombination mit Ansätzen des maschinellen Lernens als universelles Werkzeug zur Tumordiagnose erkennen.:Versicherung Abstract Zusammenfassung der Ergebnisse der Dissertation Table of Contents Abbreviations and symbols 1 Introduction 2 State of the art of the purification of Raman spectra 2.1 Experimental methods for the enhancement of the signal-to-background ratio and the signal-to-noise ratio 2.2 Mathematical methods for the extraction of pure Raman spectra from raw spectra 2.3 Raman based cancer diagnostics 2.4 Neural networks for the evaluation of Raman spectra 2.5 Objective 3 Application relevant fundaments 3.1 Basics of Raman spectroscopy 3.2 Simulation of raw Raman spectra 3.3 Shifted-excitation Raman difference Spectroscopy 3.4 Raman experimental setup 3.5 Mathematical method for Raman spectra refinement 3.6 Deep neural networks 4 Summary of the published results 4.1 A shifted-excitation Raman difference spectroscopy evaluation strategy for the efficient isolation of Raman spectra from extreme fluorescence interference 4.2 Vector casting for noise reduction 4.3 Refinement of spectra using a deep neural network; fully automated removal of noise and background 4.4 Breast Tumor Analysis using Shifted Excitation Raman difference Spectroscopy 4.5 Optical diagnosis of clinically apparent lesions of oral cavity by label free Raman spectroscopy Conclusion / Raman spectroscopy is an optical measurement technique able to provide spectroscopic information that is molecule-specific and unique to the nature of the specimen under investigation. It is an invaluable analytical tool that finds application in several fields such as medicine and in situ chemical processing. Due to its high specificity and label-free features, Raman spectroscopy greatly impacted cancer diagnostics. However, retrieving and interpreting the Raman spectrum that contains the molecular information is challenging because of extreme background interference. I have developed various spectra-processing approaches required to purify Raman spectra from noisy and heavily background interfered raw Raman spectra. In detail, these are a new noise reduction method based on vector casting and new deep neural networks for the efficient removal of noise and background. Several neural network models were trained on simulated spectra and then tested with experimental spectra. The here proposed approaches were compared with the state-of-the-art techniques via different signal-to-noise ratios, standard deviation, and the structural similarity index metric. The methods presented here perform well and are superior in comparison to what has been reported before, especially at small signal-to-noise ratios, and for extreme fluorescence interfered raw Raman spectra. Furthermore, the deep neural network-based methods do not rely on any human intervention. The motivation behind this study is to make Raman spectroscopy, especially the shifted-excitation Raman difference spectroscopy (SERDS), an even better tool for process analytics and cancer diagnostics. The integration of the above-mentioned spectra-processing approaches into SERDS in combination with machine learning tools enabled the differentiation between physiological mucosa, non-malignant lesions, and oral squamous cell carcinomas with high accuracy, above the state of the art. The distinguishable features obtained in the purified Raman spectra are assignable to different chemical compositions of the respective tissues. The feasibility of a similar approach for breast tumors was also investigated. The purified Raman spectra of normal breast tissue, fibroadenoma, and invasive carcinoma were discriminable with respect to the spectral features of proteins, lipids, and nucleic acid. These findings suggest the potential of SERDS combined with machine learning techniques as a universal tool for cancer diagnostics.:Versicherung Abstract Zusammenfassung der Ergebnisse der Dissertation Table of Contents Abbreviations and symbols 1 Introduction 2 State of the art of the purification of Raman spectra 2.1 Experimental methods for the enhancement of the signal-to-background ratio and the signal-to-noise ratio 2.2 Mathematical methods for the extraction of pure Raman spectra from raw spectra 2.3 Raman based cancer diagnostics 2.4 Neural networks for the evaluation of Raman spectra 2.5 Objective 3 Application relevant fundaments 3.1 Basics of Raman spectroscopy 3.2 Simulation of raw Raman spectra 3.3 Shifted-excitation Raman difference Spectroscopy 3.4 Raman experimental setup 3.5 Mathematical method for Raman spectra refinement 3.6 Deep neural networks 4 Summary of the published results 4.1 A shifted-excitation Raman difference spectroscopy evaluation strategy for the efficient isolation of Raman spectra from extreme fluorescence interference 4.2 Vector casting for noise reduction 4.3 Refinement of spectra using a deep neural network; fully automated removal of noise and background 4.4 Breast Tumor Analysis using Shifted Excitation Raman difference Spectroscopy 4.5 Optical diagnosis of clinically apparent lesions of oral cavity by label free Raman spectroscopy Conclusion