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Krebs ist die zweithäufigste Todesursache weltweit und zählt damit zu den größten Plagen der Menschheit. Jährlich sterben Menschen an den Folgen bösartiger Tumore und stellen Ärzte vor scheinbar unlösbare Aufgaben. Um Krebsgeschwüre effizient bekämpfen oder sogar vollständig beseitigen zu können, ist es enorm wichtig diese früh genug zu diagnostizieren. Oft stellt jedoch genau das in der Praxis ein großes Problem dar und Tumore werden erst dann als solche erkannt, wenn das Zellwachstum schon sehr weit fortgeschritten ist. Eine große Chance für die frühzeitige Erkennung von Krebs bieten unterdessen Deep Learning Algorithmen. Die vorliegende Seminararbeit stellt diese Verfahren und ihre Anwendung in der Krebsdiagnostik vor. Es wird hierbei genauer auf Convolutional Neural Networks eingegangen, die besonders gut geeignet für die Analyse von Gewebebildern sind und unter anderem auch im System von Google's DeepMind zum Einsatz kommen. Die Arbeit analysiert Chancen und Risiken des Einsatzes von Deep Neural Networks bei der Diagnose von bösartigen Tumoren und verschafft dem Leser damit einen ganzheitlichen Überblick über die Anwendung von Deep Neural Networks im Bereich der Onkologie.:1 Einleitung 2 Vom Neuronalen Netz zum Deep Learning Algorithmus 2.1 Grundlagen Künstlicher Neuronaler Netze 2.1.1 Allgemeiner Aufbau 2.1.2 Das Neuron als Grundbaustein 2.1.3 Lernen in neuronalen Netzen 2.1.4 Loss Function und Optimizer 2.2 Convolutional Neural Networks 2.2.1 Convolutional Layer 2.2.2 Pooling Layer 2.2.3 Fully Connected Layer 2.2.4 Lernen und Aktivierung in CNN’s 3 DeepMind als Deep Learning Multitalent 3.1 Bisherige Erfolge 3.2 DeepMind Health 4 Chancen und Risiken in der Krebsdiagnostik 4.1 Aktueller Stand der Brustkrebsdiagnostik 4.2 Chancen von Deep Learning Algorithmen 4.3 Ethische Risiken 4.3.1 False Positives 4.3.2 False Negatives 4.4 Fazit der Risikoanalyse 5 Ausblick

In den westlichen Industrieländern ist Brustkrebs die häufigste krebsbedingte Todesursache bei Frauen. Bei der Diagnose von Brustkrebs ist für bestimmte Fragestellungen die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) eine wichtige Ergänzung zur Mammographie und Sonographie. Die derzeit eingesetzten PET-Tracer 2-[18F]Fluor-2-desoxy-D-Glucose (FDG) und 16a-[18F]Fluor-17b-estra--diol (FES) können Mammakarzinome bzw. deren Metastasen nicht mit 100%iger Sicherheit nachweisen. Aus diesem Grund wurde eine [18F]-markierte Verbin-dung entwickelt, die möglicherweise die diagnostische Sicherheit bei Brustkrebs erhöhen kann: [18F]16a-Fluorestradiol-3,17b-disulfamat ([18F]FESDS). [18F]FESDS sollt dabei an Estronsulfatase binden, die in Mammakarzinomen signifikant höher exprimiert wird. Es wurde geprüft, ob [18F]FESDS für die Positronen-Emissions-Tomographie eignet ist. Die Ergebnisse zeigten, dass die Estronsulfatase nicht das alleinige Target von [18F]FESDS darstellt. Auch die Carboanhydrase hat eine sehr hohe Affinität zu dem potentiellen Tracer. Durch selektive Hemmung der Carboanhydrase mit Azetazolamid konnte jedoch in vitro die Estronsulfatase dargestellt werden. In vivo ist es nicht gelungen, mit [18F]FESDS die Estronsulfatase bei vorliegender Carboanhydrase-Hemmung besser darzustellen. Die Daten deuten darauf hin, dass eine Darstellung der Estronsulfatase mit der PET weder mit dem Radiotracer [18F]FESDS allein noch bei Koinjektion von [18F]FESDS mit Azetazolamid (zur CA-Hemmung) möglich ist.

Brustkrebs ist mit weltweit fast 2 Millionen Neuerkrankungen jährlich (Stand 2020) das am häufigsten diagnostizierte Malignom bei Frauen im gebärfähigen Alter. Patientinnen im jugendlichen und jungen Erwachsenenalter (AYA) sind hierbei oft mit sexualitätsbezogenen Problemen konfrontiert, die nur selten in der onkologischen Routineversorgung angesprochen werden und wenig Beachtung finden. In der vorliegenden Studie wurden 139 Brustkrebspatientinnen im Alter von 18 bis 39 Jahre zu zwei verschiedenen Zeitpunkten mit einem Abstand von einem Jahr über die Zufriedenheit und den Unterstützungs-bedarf in den Bereichen der Sexualität, Fertilität, Familienplanung, Familienleben und Partnerschaft befragt. Ziel unserer Studie war es, anhand der Einschätzung der Veränderungen in den verschiedenen Bereichen Daten bereitzustellen, die dazu genutzt werden können, die multimodale, interdisziplinäre Betreuung der Betroffenen in medizinischer und psychosozialer Sicht auf die Bedürfnisse der Patientinnen anzupassen und zu verbessern. Generell wurde festgestellt, dass ein geringes Level an Zufriedenheit mit hohem Unterstützungsbedarf einhergeht. Über unseren Beobachtungszeitraum von einem Jahr zeigten sich die Patientinnen eher zufrieden in den Bereichen Partnerschaft und Familienleben, während sie mit ihrer Sexualität und Familienplanung eher unzufrieden waren. Letzteres steht in engem Zusammenhang mit fertilitätserhaltenden Maßnahmen aufgrund der potentiell fruchtbarkeits-schädigenden Nebenwirkungen der onkologischen Therapie. Junge Betroffene sollten hier noch weit-reichender beraten und unterstützt werden. Besonders Frauen, deren Familienplanung noch nicht ab-geschlossen ist, benötigen vor Beginn der Behandlung aktiv Informationen und Unterstützungsbedarf.:Inhaltsverzeichnis 1. Abkürzungsverzeichis 4 2. Einleitung 5 2.1 Das Mammakarzinom 5 2.1.1 Epidemiologie 5 2.1.2 Ätiologie 6 2.1.3 Klinik des Mammakarzinoms 6 2.1.4 Lokalisation und Metastasierung 7 2.1.5 Diagnostik 8 2.1.6 Therapie 9 2.2 Das Leben mit Brustkrebs (physische, psychische und soziale Faktoren) 11 2.2.1 Lebensqualität bei Brustkrebspatientinnen 11 2.2.2 Krebs und Psyche 12 2.2.3 Krebs und Sexualität 13 2.2.4 Krebs und Fertilität 14 2.2.5 Sexualität und Partnerschaft 16 2.3 Forschungsfragen 18 2.4 Literaturverzeichnis 19 3. Publikation 24 4. Zusammenfassung 35 4.1 Einführung 35 4.2 Methodik 36 4.3 Ergebnisse 37 4.4 Diskussion 38 5. Anlagen 40 5.1 Spezifizierung des eigenen Beitrags 40 5.2 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 41 5.3 Danksagung 42

Anhand einer Analyse von deutschen Zeitungsartikeln, welche sich jeweils mit den Themen Brust- oder Lungenkrebs beschäftigen, wird in dieser Dissertation die Bedeutung von Prävention herausgearbeitet. Im Fokus der Fragestellung steht hierbei, wie sehr die Gesamtberichterstattung beider Krankheiten durch das Thema Prävention beeinflusst wird, ob ihre Prävention vorwiegend als positiv oder kritisch bewertet wird und wie sich die Präventionsschwerpunkte bei Brust- und Lungenkrebs unterscheiden. Hierzu werden 1020 Zeitungsartikel aus zwei Tageszeitungen und einem Wochenmagazin Themenbereichen zugeordnet und quantitativ verglichen. Anschließend werden die Artikel, bei denen der thematische Schwerpunkt auf der Prävention liegt, mittels einer Frameanalyse qualitativ ausgewertet.:Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis............................................................................................................... 2 Bibliographische Beschreibung.................................................................................................. 3 1 Einleitung und Theorie ....................................................................................................... 4 1.1 Forschungsstand ................................................................................................................ 6 1.2 Zum Begriff der ‚Prävention‘ ........................................................................................... 9 1.3 Die Bewertung der Prävention im politischen und wissenschaftlichen Diskurs ......... 10 1.4 Unterschiede und Gemeinsamkeiten von Brust- und Lungenkrebs ............................. 13 2 Forschungsfragen und Thesen.......................................................................................... 16 2.1 Der Einfluss von Präventionsstrategien auf die Berichterstattung über Krebs ........... 16 2.2 Brustkrebs durch Zufall und Lungenkrebs durch Rauchen? ........................................ 18 2.3 Zwischen Präventionspflicht und Präventionskritik ..................................................... 19 3 Methodisches Vorgehen ................................................................................................... 20 3.1 Auswahl der Zeitungen ................................................................................................... 20 3.2 Auswahl der Artikel ........................................................................................................ 22 3.3 Zuordnung zu Textgruppen ............................................................................................ 23 3.4 Zuordnung zu journalistischen Darstellungsformen ..................................................... 25 3.5 Begründung der Methoden ............................................................................................. 27 3.6 Zuordnung zu Themen mittels induktiver Kategorisierung nach Mayring ................. 27 3.7 Frameanalyse des Screening- und des Raucherdiskurses ............................................. 29 4 Ergebnisse ......................................................................................................................... 32 4.1 Anzahl der aufgenommenen Artikel und Zuordnung zu Textgruppen ........................ 32 4.2 Journalistische Darstellungsformen ............................................................................... 34 4.3 Zuordnung zu Themen .................................................................................................... 35 4.3.1 Themenverteilung bei Brustkrebs ..................................................................... 35 4.3.2 Themenverteilung bei Lungenkrebs.................................................................. 38 4.3.3 Vergleich der Themenverteilungen bei Brust- und Lungenkrebs ................... 41 4.4 Der Brustkrebs-Screening-Diskurs ................................................................................ 44 4.4.1 Frames des Brustkrebs-Screening-Diskurses ................................................... 44 4.4.2 Der Screening-Diskurs im zeitlichen Verlauf .................................................. 54 4.4.3 Das Brustkrebs-Screening in der SZ und der FAZ im Vergleich ................... 58 4.5 Der Raucher-Diskurs ....................................................................................................... 60 5 Diskussion ......................................................................................................................... 73 5.1 Zusammenfassung der Ergebnisse mit Bezug auf die Thesen ..................................... 73 5.2 Persönliches Fazit ............................................................................................................ 77 Zusammenfassung ..................................................................................................................... 80 Literaturverzeichnis.................................................................................................................. 81 Selbständigkeitserklärung ......................................................................................................... 87 Lebenslauf................................................................................................................................. 88 Danksagung ............................................................................................................................... 89

Einer der Gründe für das Scheitern derzeitiger Behandlungsmethoden beim Brustkrebs ist die Resistenz gegenüber der angewandten Chemotherapie. Eine große Rolle bei der Entstehung der Multiplen Medikamentenresistenz spielt das MDR1-Gen und sein Genprodukt, das P-Glykoprotein. Das Y-Box-Protein YB-1 reguliert die Expression des MDR1-Gens; eine Überexpression und nukleäre Lokalisation von YB-1 geht im Brustkrebs mit einer gesteigerten P-Glykoprotein Expression einher. In dieser Arbeit wurden Gewebeproben von 83 Brustkrebspatientinnen auf eine YB-1 Überexpression im Tumor und im peritumoralen Epithel untersucht. YB-1 wurde mittels der immunhistochemischen APAAP-Methode an Formalin-fixierten, in Paraffin eingebetteten Brustkrebsgewebeproben nachgewiesen. Die klinische Relevanz der YB-1 Expression wurde untersucht, indem sie mit dem klinischen Verlauf in einem mittleren Beobachtungszeitraum von 61 Monaten und etablierten biologischen Tumorfaktoren wie Lymphknotenstatus, histologisches Grading, Tumorgröße, Hormonrezeptorstatus, uPA und PAI-1 verglichen wurde. In der Kohorte der Patientinnen mit einer postoperativen adjuvanten Chemotherapie zeigte sich eine 5-Jahres-Rezidivrate von 68 % bei einer hohen YB-1 Expression im Tumor und eine Rückfallrate von 39 % bei einer niedrigen YB-1 Expression. Unter Beachtung auch der YB-1 Expression im peritumoralen Epithel konnte ein noch größerer Unterschied hinsichtlich der 5-Jahres-Rezidivrate festgestellt werden. Diese betrug bei Patientinnen mit einer hohen YB-1 Expression 66 %, während bei Patientinnen mit einer niedrigen YB-1 Expression im Nachbeobachtungszeitraum kein Rezidiv festgestellt wurde. Bei der Gegenüberstellung der 5-Jahres-Rezidivraten in der Kohorte der Patientinnen ohne Zytostatikatherapie zeigte sich eine Rückfallrate von 30 % bei einer hohen YB-1 Expression und eine Rückfallrate von 0 % bei einer niedrigen YB-1 Expression. Eine hohe YB-1 Expression war demnach in beiden Kohorten mit einer schlechteren klinischen Prognose assoziiert. Das Ergebnis in der Gruppe der Patientinnen ohne postoperative Chemotherapie zeigt, dass YB-1 mit der Tumoraggressivität beim Brustkrebs korreliert. Eine Korrelation zwischen der YB-1 Expression und den etablierten prognostischen Faktoren Lymphknotenstatus, Tumorgröße und histologisches Grading konnte nicht festgestellt werden. Es wurde jedoch eine signifikante negative Korrelation zwischen der YB-1 Expression und dem Hormonrezeptorstatus und eine positive Korrelation zwischen YB-1 und den Faktoren uPA und PAI-1 gefunden. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass YB-1 eine klinische Relevanz besitzt mit Hinblick sowohl auf eine prognostische als auch eine prädiktive Bedeutung bei der Identifikation von Hoch-Risiko-Patientinnen im Brustkrebs in Ab- und Anwesenheit einer postoperativen Chemotherapie. / Intrinsic or acquired resistance to chemotherapy is one of the reasons for failure of current treatment regimens in breast cancer patients. P-glycoprotein and its gene mdr1 plays a major role in the development of a multi-drug resistant tumor phenotype. The Y-box protein YB-1 regulates the expression of mdr1. In human breast cancer, overexpression and nuclear localization is associated with upregulation of P-glycoprotein. In this study, tissues of 83 breast cancer patients have been analyzed with regard to YB-1 overexpression in tumor tissue and in surrounding benign breast epithelial cells. YB-1 has been detached by the immunohistochemical APAAP-method using formalin-fixed, paraffin-embedded breast cancer tissues. Clinical relevance of YB-1 expression was analyzed by comparing it with clinical outcome after a median follow-up of 61 months and with tumor biological factors lymph-node status, tumor size, histological grading, hormone-receptor status and the factors uPA and PAI-1. In patients who received postoperative chemotherapy, the 5-year-relapse rate was 68% in patients with high YB-1 expression in tumor cells and 39% in patients with low expression. With regard to YB-1 expression in surrounding benign breast epithelial cells, the 5-year-relapse rate was 66% in patients with high YB-1 expression whereas in patients with low expression no relapse has been observed so far. YB-1 thus indicates clinical drug resistance in breast cancer. In patients who received no chemotherapy, the 5-year-relapse rate was 30% in patients with high YB-1 expression whereas in patients with low YB-1 expression no relapse occurred. YB-1 thus correlates with breast cancer aggressiveness. In both groups high YB-1 expression was associated with poor clinical outcome. A correlation between YB-1 and tumor biological factors lymph-node status, tumor size and histological grading has not been found. But a significant negative correlation has been observed between YB-1 and hormone-receptor status and a positive correlation between YB-1 and uPA and PAI-1. This dissertation could show the clinical relevance of YB-1 with regard to a prognostic and predictive significance by identifying a high-risk group of breast cancer patients both in presence and absence of postoperative chemotherapy.

Brustkrebs stellt eine der am häufigsten vorkommenden Krebserkrankungen bei Frauen weltweit dar. Jährlich erkranken in Deutschland ca. 47.000 Frauen neu an Brustkrebs, ca. 18.000 fallen dieser Krankheit im gleichen Zeitraum zum Opfer. Die Brustkrebsdiagnostik basiert auf klinische und verschiedene bildgebende Methoden, die Magnetresonanztomographie (MRT) weist dabei die höchste Sensitivität speziell bei der Erkennung kleiner Tumore unter 5 mm auf. Im Hinblick auf zukünftige Verbesserungen der MR-Bildgebung wird bereits vermutet, dass im Jahr 2010 ca. 50% der neudetektierten Brustkrebse kleiner als 10 mm sein werden. Zur Erhöhung der Diagnosesicherheit werden suspekte Läsionen sowie unklare bildgestützte Befunde zusätzlich mittels Biopsie abgeklärt. In Bezug auf den Stand der Technik ist die sichere Biopsie von Tumoren unter 10 mm Größe jedoch schwierig. Mit dem Ziel, die MR-gestützte Biopsie im Hinblick auf eine höhere Effizienz und Präzision zu verbessern, wurde ein neuer Prototyp für minimal invasive Biopsien speziell in geschlossenen MR-Tomographen entwickelt. Dieses MR-kompatible System basiert auf verschiedene Neukonzeptionen, mit einem automatischen Positioniersystem und Biopsieinstrument zur Ausführung der Intervention. Die extrem hohen Anforderungen an dieses System konnten nur durch spezielle Konstruktionen und Kinematiken, sowie durch MR-kompatible Materialien, Aktoren und Sensoren gelöst werden. Das System ist modular aufgebaut und unterstützt Brustbiopsien sowohl von cranial oder caudal im direkten Anschluss an die Tumorerkennung mit einer neuen doppelseitigen MR-Brustspule. Ein großer Vorteil dieses neuen Ansatzes liegt in der hohen Präzision und der Möglichkeit, sowohl die bildgebende Diagnostik als auch die Biopsie während eines Untersuchungstermines durchzuführen. Die vorklinische Erprobung in einem 1,5 T Hochfeld-MRT zeigte, dass die Zielabweichungen des Instrumentes geringer als 1 mm waren, so dass Interventionen mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit durchführbar wären. Das System implementiert benutzerfreundliche Oberflächen für die Interventionsplanung und für die Gerätesteuerung. Das vorliegende Dissertation stellt die Konzepte und Ergebnisse dieser neuen Biopsieeinrichtung vor und nimmt Bezug auf zahlreiche wissenschaftliche Untersuchungen, insbesondere im Hinblick auf die Anwendung von Materialien und Aktoren im MRT-Magnetfeld. / Breast cancer is one of the most common cancer diseases which women suffer world wide. The incidence rate of breast cancer in Germany goes along with about 47.000 women per year, 18.000 fatal casualties were ascertained in the same period. The breast cancer diagnostic is based on clinical and different imaging methods, whereas Magnetic Resonance Imaging (MRI) is the most sensitive imaging modality in the detection of especially small lesions under 5 mm. Due to improvements of breast imaging - especially MRI - it has been predicted that by the year 2010 about 50% of newly diagnosed breast cancers will be less than 10 mm in size. However, to assure the image based breast cancer diagnosis, biopsies of tumor tissue are often necessary in order to avoid false specified results. With reference to the state of the art, it is still difficult to achieve sufficient accurate MRI-supported biopsies for tumor sizes of under 10 mm. To improve the MR-controlled diagnostic in respect of increasing the efficiency and precision of the biopsy method, a new apparatus for minimal invasive breast biopsies particularly for the use inside closed bore MRI-scanner was developed. This MR-compatible device is based on new concepts which meet the extremely high requirements on interventions in strong magnetic fields through special designs and kinematic concepts and the application of MR-compatible materials, actors and sensor systems. It is of a modular structure and consists mainly of an automated positioning unit and an integrated intervention tool. This new system makes it possible to do the breast interventions either from the cranial or the caudal position directly after tumor detecting with the use of a new double breast coil. A major advantage of this approach is the high accuracy and the possibility to realize image diagnostic and biopsy in one session. As the preclinical evaluation with a 1.5 T MRI-scanner showed, the deviation of the intervention device regarding instrument positioning to a located target was less than 1mm, so that interventions could be carried out precisely and reproducible. Furthermore there were no image interferences due to the additional materials in the MRI-isocenter. The system implements a user-interface for intervention planning on up-to-date MR images and device control. Besides the concepts and results of the new biopsy device, the present dissertation refers to numerous scientific investigations with a focus on material and actuator application in the magnetic field of a MRI-scanner.

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Background: Prophylactic mastectomies in carriers of mutations in BRCA1 or BRCA2 are becoming increasingly more accepted. We investigated the outcome after prophylactic mastectomy, especially regarding satisfaction with the procedure, in a monocenter study. Methods: BRCA1/2 mutation carriers and non-carriers with elevated pedigree-based cancer risk were followed prospectively in a structured surveillance program between 2000 and 2017. A retrospective telephone survey was conducted among all patients with documented prophylactic mastectomy. Complications and satisfaction with the decision for prophylactic mastectomy were recorded. Results: 39 patients who opted for a prophylactic mastectomy (38 BRCA1/2 mutation carriers and 1 noncarrier) were interviewed. Mostly nipple-sparing mastectomy with reconstruction was performed (87%). Half of the patients (22/39; 56.4%) had a history of unilateral breast cancer. The median time since prophylactic mastectomy was 5.6 years. While 61.5% did not report any complications, flap loss was seen in 15% (3/20) and moderate limitations in everyday life were present in 20% (7/35). An improvement in quality of life was noticed by 82% after prophylactic mastectomy and no patient expressed regret with regard to the decision. Conclusions: Prophylactic mastectomy is a procedure with risk for long-term complications in some cases. Our results confirm high satisfaction with the decision and improved quality of life.