Bildgesteuerte, perkutane Interventionen stellen bei vielen diagnostischen und therapeutischen Fragestellungen eine Alternative zum chirurgischen Vorgehen dar. Hierbei kommen bevorzugt die Sonographie und die Computertomographie (CT) zum Einsatz. Zu den Indikationen für eine gezielte Nutzung der Magnetresonanztomographie (MRT) zählen Befunde, die sich mit anderen Modalitäten nicht ausreichend darstellen lassen, die fehlende Strahlenexposition (CT) sowie Alleinstellungsmerkmale wie der hervorragende native Weichteilkontrast oder die Möglichkeiten zur Darstellung von Temperaturen oder Diffusionsprozessen. Zu den Nachteilen zählen die langen Messzeiten, das starke Magnetfeld sowie die räumliche Enge in den meist röhrenförmigen Geräten, die ein interventionelles Vorgehen oft erschweren. Stereotaktische Führungs- und Navigationshilfen sind kein notwendiger Bestandteil der interventionellen Ausrüstung, ermöglichen jedoch oft eine gezieltere Planung, bessere Visualisierung oder vereinfachte Durchführung, insbesondere gegenüber einer rein kognitiven Einbeziehung der MRT-Informationen. Assistenzsysteme für geschlossene MRT-Geräte sind meist rahmenbasiert und beschränken sich auf bestimmte Regionen, z. B. die Mamma, die Prostata oder das muskuloskelettale System. Diese Arbeit beschreibt hingegen eine leistungsstarke rahmenlose Assistenztechnik (Navigation), die sich praktisch in beliebigen Körperregionen einsetzen lässt. Der Operateur orientiert sich dabei anhand von hochwertigen MRT-Ansichten, die gemäß der in Echtzeit erfassten Nadellage aus einem kurz zuvor erhobenen Referenzdatensatz reformatiert werden. Ausgehend von der Implementierung an einem speziellen offenen MRT-System (0,5 T) werden interventionelle Komponenten und Methoden beschrieben, die erfolgreich auf ein herkömmliches MRT-System (1,5 T) übertragen wurden. Die Einschränkungen des geschlossenen Systems führten dabei zu einer speziellen Registrierungstechnik mit Hilfe einer kompakten, frei positionierbaren Referenzplatte mit resonanten Miniatur-Hochfrequenzspulen (semiaktiv) als MR-Positionsmarker. Im Vordergrund stand die systematische Prüfung der Marker hinsichtlich Signalverhalten und Sicherheit sowie die Zuverlässigkeit und Genauigkeit einer vollautomatischen, bildbasierten 3D-Lokalisation unter experimentellen und klinischen Randbedingungen. Gegenüber herkömmlichen, passiven (Kontrastmittel-) Markern zeichnet sich die semiaktive Technik dadurch aus, dass sie gleichzeitig, auch mehrere, beliebig über das gesamte Messvolumen verteilte Marker, praktisch unabhängig von sämtlichen anatomischen Strukturen lokalisieren kann. Sowohl die Festlegung einer Position (ein Marker) oder einer Ebene (drei Marker) wie auch die navigierte Platzierung einer Nadel zeigten im Experiment ausreichend hohe Genauigkeiten. Auf Basis einer zeitlich optimierten (Subsekunden-) Markerbildgebung konnte experimentell eine robotisch geführte Nadel direkt im MRT bildgebend verfolgt werden, was weitere Anwendungen der Lokalisationstechnik in Aussicht stellt. Navigierte Biopsien an einem Gewebephantom zeigten nach ausschließlich stereotaktischer Positionierung – ohne Kontrollbildgebung – unabhängig vom Erfahrungsgrad der medizinischen Anwender ausreichend hohe Trefferquoten. Gleichzeitig lieferte die Studie wertvolle, auch anwenderspezifische Erkenntnisse über die Bedienbarkeit sowie den Zeitbedarf für einzelne Interventionsschritte. Im Vergleich mit anderen prototypischen oder kommerziellen Systemen zeigte sich die vorgestellte Assistenztechnik – am Beispiel muskuloskelettaler Interventionen – als klinisch flexibel einsetzbar.

Colorectal cancer (CRC) is the third most common cancer worldwide; it is responsible for nearly 10% of all newly diagnosed cancers and is the second most cause of cancer related death in Europe. Biomarkers for therapy guidance, targeted therapy and survival prognosis are still limited. As CRC is a heterogeneous disease, different parts of the tumor might have varying molecular characteristics which may change during therapy or disease progression. Through solid biopsies and screenings, these local or temporal differences are impossible to monitor. To facilitate detection of these possible temporal changes, a regularly and non-invasively accessible biomarker is required for disease monitoring. Circulating tumor cells (CTCs) might represent such a biomarker as they have been shown to be fluid surrogates of the solid tumor. EpCAM positive CTCs have shown to be prognostic in CRC for survival, but their full potential has not yet been evaluated further. By using the High Definition Single Cell Analysis (HD-SCA) workflow, we were able to analyze the entire spectrum of CTCs and categorize them as the regular CTCs (HD-CTC), CTCs with a smaller nuclear area (CTC-Small), CTCs with low expression of epithelial marker cytokeratin (CTC-LowCK) and CTCs undergoing apoptosis and therefore releasing cell free DNA...

1 ABSTRACT Background Breast cancer cell population characteristics are used in common clinical practice for estimation of prognosis of the malignant disease (prognostic factors) and for prediction of reactivity of the tumor to certain therapeutic modality (predictive factors). Also axillary lymph node status is an independent prognostic factor in women with early breast cancer. Therefore, surgical excision and following histopathological examination of the nodes is the obligatory part of primary breast cancer surgery. The extension of axillary surgery varies widely, although sentinel lymph node biopsy is considered to be the standard procedure. However, it must be admitted that this type of procedure need not be optimal for all the breast cancer patients. Aims of the study The aim of this study is the verify the hypothesis whether or not the axillary lymph node metastatic affection can be effectively estimated using non-surgical methods - i.e. by evaluation of the combination of prognostic and predictive factors of the primary breast tumor. Statistical model composed on the basis of data of early breast cancer patients is the basic tool for this prediction. Application of this model In everyday practice can enable to adjust the extent of axillary surgery for each individual patient. Patients and methods A...

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, 1. die Einflüsse von Alter bzw. Parität auf Prävalenz und Entwicklung endometrialer Alterationen beim Rind zu untersuchen, 2. einen repräsentativen Überblick über die mittels Endometriumbiopsie erfassbaren Erkrankungen bei klinisch gesunden Kühen zu schaffen 3. die Entwicklung der histopathologischen Befunde nach einer weiteren Trächtigkeit zu dokumentieren. Grundlage dieser Arbeit sind sechs Endometriumbioptate von klinisch (inklusive rektaler Untersuchung) gesunden Färsen (Gruppe A), 165 Bioptate von klinisch gesunden Kühen (Gruppe B) sowie Bioptat-Paare (Gruppe C) von 46 Tieren, die im Abstand einer Trächtigkeit entnommen wurden. Die Proben der Gruppe A dienten als Kontrollgruppe, wobei die Gefäße als Grundlage für die Normalstruktur vor der ersten Trächtigkeit herangezogen wurden. Innerhalb der Endometriumbioptate der Färsen (Gruppe A) waren keine pathologischen Veränderungen (Endometritis, Endometrose, Angiosklerose) und keine Lymphfollikel nachweisbar. Bezüglich der Endometritis-Prävalenz, die bei 23,6 % lag, ließ sich in Gruppe B keine Abhängigkeit von der Parität oder dem Entnahmezeitpunkt nachweisen. Eine Endometrose trat überwiegend bei Erstkalbinnen (24,4 %) und Tieren mit fünf Abkalbungen (41,6 %) auf. Eine Korrelation mit dem Alter lag nicht vor. Auffällig war die signifikant höhere Endometrose-Prävalenz innerhalb der ersten acht Wochen p.p. (20,1 %), im Vergleich zu später entnommenen Proben (3,2 %). Für das Auftreten von Lymphfollikel, die im Mittel bei 53,3 % der Kühe auftraten, konnten keine Korrelationen mit der Parität oder dem Zeitpunkt der Bioptatentnahme ermittelt werden. Auch scheint weder das Vorliegen einer Endometritis die Entwicklung von Lymphfollikeln zu begünstigen, noch schützen Lymphfollikel im Endometrium vor einer Entzündung des Uterus. Mit steigender Parität war eine Zunahme der Angiosklerose-Prävalenz zu verzeichnen, allerdings konnte keine statistisch signifikante Korrelation zum Grad der Gefäßveränderungen (anhand der H.E.-Färbung) nachgewiesen werden. Innerhalb der Karunkel lagen signifikant höhergradige Veränderungen vor als in interkarunkulären Gefäßen. Da das Alter der Tiere eng mit der Anzahl der Abkalbungen korreliert, war eine gesonderte Betrachtung der altersassoziierten Einflüsse anhand des untersuchten Materials nicht möglich. Mittels der durchgeführten Untersuchungen ließ sich kein negativer Einfluss der vorwiegend geringgradigen histopathologischen Veränderungen im Endometrium (Endometritis, Endometrose, Angiosklerose, Lymphfollikel) auf die Fertilität (Erstbesamungserfolg, Rastzeit, Güstzeit, Gesamtträchtigkeitsrate) nachweisen. Innerhalb der Gruppe C konnte nach einer weiteren Trächtigkeit ein signifikanter Anstieg der Endometrose-Prävalenz von 7,0 % auf 25,6 % nachgewiesen werden, während der Anteil der Tiere mit einer Endometritis bzw. Angioskerose nahezu unverändert blieb. Bei einigen Tieren wurde allerdings in der ersten Probe, jedoch nicht im Folgebioptat, eine Endometrose diagnostiziert. Bei einer Kuh lag dabei sogar zuerst eine mittelgradige periglanduläre Fibrose vor, die im zweiten Bioptat nicht mehr nachweisbar war. Im Hinblick auf die Entwicklung vaskulärer Alterationen konnte nach einer weiteren Trächtigkeit eine signifikante Zunahme der Faserzubildungen (Pikrosiriusrot-Färbung) in der Tunica media interkarunkulärer arterieller Gefäße und karunkulärer Arterien sowie in der Tunica adventitia von interkarunkulären Arteriolen nachgewiesen werden. Weiterhin wurden im Zweitbioptat anhand der Pikrosiriusrot-Färbung signifikant höhergradigere Veränderungen (Gesamtschädigung) der karunkulären Arterien und Arteriolen diagnostiziert. Für alle übrigen Gefäßtypen lag zwar eine Zunahme der Gesamtschädigung im zweiten Bioptat vor, diese war jedoch nicht statistisch signifikant. Zu beiden Untersuchungszeitpunkten konnten innerhalb des untersuchten Materials vor allem Elastosen und Elastofibrosen nachgewiesen werden. Dabei lagen bezüglich der Art der zugebildeten Fasern keine signifikanten Unterschiede zwischen beiden Proben vor. Insgesamt konnten anhand des untersuchten Materials von klinisch gesunden Kühen zahlreiche pathologische Befunde im Endometrium diagnostiziert werden. Allerdings ist die Interpretation der Befunde bislang schwierig, da keine Einflüsse auf die Fertilität nachweisbar waren. Jedoch lagen besonders im Hinblick auf die Endometritis und Endometrose meist nur geringgradige Veränderungen vor, so dass sich diese vermutlich nicht negativ auf die Fruchtbarkeit auswirken. Weiterhin ist anhand der vorliegenden Ergebnisse fraglich, ob eine Endometrose beim Rind als irreversible Erkrankung angesehen werden muss. Hierzu sind weitere Studien erforderlich.

Background: A landmark study suggested that wide excision of intermediate-thickness melanoma with sentinel lymph node biopsy (SLNB) and subsequent completion lymph node dissection (CLND) for regional disease may improve prognostication and disease-free survival (DFS) compared with those undergoing wide excision alone. However, these benefits were relatively small and not associated with an improvement in disease-specific survival (DSS). It remains unknown if SLNB and subsequent treatments are beneficial in elderly patients who have a decreased overall (OS) due to other causes. Methods: Adults ≥ 70 years of age, who underwent surgical intervention for intermediate-thickness cutaneous melanoma from 2000-2013 were identified from a prospectively-maintained database. Clinicopathologic variables measured included age, gender, anatomic site, histologic type, tumor thickness, ulceration, receipt and result of SLNB, completion of CLND, OS, and DFS. Results: Ninety-one patients underwent excision of an intermediate-thickness melanoma. Forty-nine patients (54%) received a SLNB. Seven of these biopsies (14%) were positive, and five patients went on to receive CLND. Five-year OS was 41% in patients who did not receive SLNB and 52% in patients who did receive SLNB (p=0.11). DFS was similar between groups independent of receipt of SLNB. Conclusion: Among elderly patients with intermediate-thickness melanoma, patients who received SLNB had similar 5-year OS and DFS compared with those who did not receive SLNB. Routine SLNB for intermediate-thickness melanoma patients may not significantly change outcomes for this age group, and clinical decision-making should consider individual patient comorbidities and goals of care.

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Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Reliable detection of low-frequency single nucleotide variants (SNVs) carries great significance in many applications. In cancer genetics, the frequencies of somatic variants from tumor biopsies tend to be low due to contamination with normal tissue and tumor heterogeneity. Circulating tumor DNA monitoring also faces the challenge of detecting low-frequency variants due to the small percentage of tumor DNA in blood. Moreover, in population genetics, although pooled sequencing is cost-effective compared with individual sequencing, pooling dilutes the signals of variants from any individual. Detection of low frequency variants is difficult and can be cofounded by multiple sources of errors, especially next-generation sequencing artifacts. Existing methods are limited in sensitivity and mainly focus on frequencies around 5%; most fail to consider differential, context-specific sequencing artifacts. To face this challenge, we developed a computational and experimental framework, RareVar, to reliably identify low-frequency SNVs from high-throughput sequencing data. For optimized performance, RareVar utilized a supervised learning framework to model artifacts originated from different components of a specific sequencing pipeline. This is enabled by a customized, comprehensive benchmark data enriched with known low-frequency SNVs from the sequencing pipeline of interest. Genomic-context-specific sequencing error model was trained on the benchmark data to characterize the systematic sequencing artifacts, to derive the position-specific detection limit for sensitive low-frequency SNV detection. Further, a machine-learning algorithm utilized sequencing quality features to refine SNV candidates for higher specificity. RareVar outperformed existing approaches, especially at 0.5% to 5% frequency. We further explored the influence of statistical modeling on position specific error modeling and showed zero-inflated negative binomial as the best-performed statistical distribution. When replicating analyses on an Illumina MiSeq benchmark dataset, our method seamlessly adapted to technologies with different biochemistries. RareVar enables sensitive detection of low-frequency SNVs across different sequencing platforms and will facilitate research and clinical applications such as pooled sequencing, cancer early detection, prognostic assessment, metastatic monitoring, and relapses or acquired resistance identification.

In breast cancer therapeutic decisions are based on the expression of estrogen (ER), progesterone (PR), the human epidermal growth factor 2 (HER2) receptors and the proliferation marker Ki67. However, only little is known concerning heterogeneity between the primary tumor and axillary lymph node metastases (LNM) in the primary site. We retrospectively analyzed receptor profiles of 215 early breast cancer patients with axillary synchronous LNM. Of our cohort, 69% were therapy naive and did not receive neoadjuvant treatment. Using immunohistochemistry, receptor status and Ki67 were compared between core needle biopsy of the tumor (t-CNB) and axillary LNM obtained during surgery. The discordance rates between t-CNB and axillary LNM were 12% for HER2, 6% for ER and 20% for PR. Receptor discordance appears to already occur at the primary site. Receptor losses might play a role concerning overtreatment concomitant with adverse drug effects, while receptor gains might be an option for additional targeted or endocrine therapy. Hence, not only receptor profiles of the tumor tissue but also of the synchronous axillary LNM should be considered in the choice of treatment.

L’inclusion récente de la profondeur d’invasion (PI) dans la classification des carcinomes épidermoïdes de la cavité orale de l’American Joint Committee on Cancer (AJCC) a des répercussions cliniques majeures. Plusieurs études ont récemment évalué la fiabilité de diverses modalités d’imagerie et techniques de biopsie pour mesurer la PI en préopératoire. L’objectif premier de ce mémoire est de réviser systématiquement la littérature et comparer les différentes méthodes décrites de mesure de PI en préopératoire pour les carcinomes épidermoïdes de la langue mobile. Le second objectif est d’étudier la précision et la fiabilité de la mesure de PI sur une biopsie au poinçon dans les carcinomes épidermoïdes de stade in situ (Tis)-T1-T2, N0 de la langue mobile. Une revue systématique a été effectuée en suivant le guide PRISMA[1]. Les études évaluant la fiabilité de la PI mesurée sur la biopsie ou l’imagerie médicale, en les comparant à la PI histopathologique finale, ont été inclues dans une méta-analyse afin d’obtenir des coefficients de corrélation combinés pour chaque modalité d’imagerie. L’imagerie par résonnance magnétique (IRM) s’est avérée être la modalité d’imagerie la mieux étudiée et présente une bonne fiabilité. Le computed tomography (CT) scan est peu étudié, mais semble moins fiable. L’échographie linguale ne peut être comparée à ces deux modalités d’imagerie car elle est plus fréquemment utilisée pour mesurer l’épaisseur tumorale que la PI. La seconde étude est une preuve de concept prospective. Un poinçon profond a été utilisé pour échantillonner la portion la plus profonde de carcinomes épidermoïdes de la langue mobile de stade Tis-T1-2, N0 chez 27 patients. Des coefficients de corrélation de Spearman ont été calculés entre la PI estimée à la palpation manuelle, mesurée à la biopsie, et à l’histopathologie. La sensibilité et la spécificité de la biopsie au poinçon pour distinguer le Tis du carcinome épidermoïde invasif ont été calculées. Bien que la PI mesurée à la biopsie ne corrèle pas fortement avec la PI histopathologique, cette preuve de concept est limitée par la taille d’échantillon. La biopsie au poinçon semble toutefois être un outil fiable pour distinguer le Tis de l’invasif. D’autres études sont nécessaires avant de pouvoir recommander l’utilisation systématique de la biopsie pour décider en préopératoire si un évidement cervical électif est nécessaire. / The inclusion of depth of invasion (DOI) in the American Joint Committee on Cancer’s staging system for oral cavity squamous cell carcinoma (SCC) has major clinical impacts. Recent studies have evaluated the reliability of imaging modalities and biopsy techniques to measure DOI preoperatively. The first objective of this master’s thesis is to systematically review and compare the preoperative DOI measurement methods that have been studied so far in oral tongue SCC (OTSCC). The second objective is to prospectively study the precision and reliability of punch biopsy to measure DOI preoperatively in early (in situ (Tis)-T1-T2, N0) OTSCC, and its ability to distinguish Tis from invasive carcinoma. A systematic review was conducted according to the PRISMA guidelines. Studies that evaluated the reliability of DOI measured on biopsy or imaging (rDOI) by comparing it to DOI on histopathology (pDOI) were included in a meta-analysis to obtain pooled correlation coefficients for each imaging modality. Overall, magnetic resonance imaging (MRI) is the better studied modality. It has a good reliability to measure preoperative rDOI in OTSCC. CT is less studied but appears to be less reliable. Ultrasound (US) cannot be compared to these imaging modality as it has been used more often to measure tumor thickness (TT) than DOI. The second study is a prospective proof-of-concept. A deep punch biopsy was used to sample tumors preoperatively in the deepest part of the tumor in 27 patients with early (Tis-T12, N0) oral tongue squamous cell carcinoma. Spearman’s correlations were calculated between DOI measured on digital palpation (cDOI), biopsy (bDOI) and final pDOI. The sensitivity and specificity of punch biopsy to distinguish Tis from invasive carcinoma was also calculated. Although bDOI does not seem to correlate strongly with pDOI, this proof-of-concept was limited by a small sample size. Punch biopsy appears to be a reliable tool to distinguish Tis from invasive carcinoma. Further studies on punch biopsy are needed to recommend its use to evaluate pDOI preoperatively and determine whether elective neck dissection is necessary in early OTSCC.

Colorectal cancer (CRC) is the third most common cancer worldwide; it is responsible for nearly 10% of all newly diagnosed cancers and is the second most cause of cancer related death in Europe. Biomarkers for therapy guidance, targeted therapy and survival prognosis are still limited. As CRC is a heterogeneous disease, different parts of the tumor might have varying molecular characteristics which may change during therapy or disease progression. Through solid biopsies and screenings, these local or temporal differences are impossible to monitor. To facilitate detection of these possible temporal changes, a regularly and non-invasively accessible biomarker is required for disease monitoring. Circulating tumor cells (CTCs) might represent such a biomarker as they have been shown to be fluid surrogates of the solid tumor. EpCAM positive CTCs have shown to be prognostic in CRC for survival, but their full potential has not yet been evaluated further. By using the High Definition Single Cell Analysis (HD-SCA) workflow, we were able to analyze the entire spectrum of CTCs and categorize them as the regular CTCs (HD-CTC), CTCs with a smaller nuclear area (CTC-Small), CTCs with low expression of epithelial marker cytokeratin (CTC-LowCK) and CTCs undergoing apoptosis and therefore releasing cell free DNA...