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Decrease of 99mTc-uptake in autonomous thyroid tissue in Germany since the 1970s
Authors: Stübinger M. , Pansegrau J. , Buchwald B. , Goecke J. , Pfestroff A. , Corstens F. H. M. , Behr T. M. , Gotthardt M. 
Published: March 2018

SummaryAim: The clinical relevance of thyroidal autonomy, i.e. the risk of a patient to become hyperthyroid after exposure to iodine, can be estimated by measurement of the thyroidal 99mTc uptake under suppression of TSH (TcTUs). The upper tolerable limit has been set to 2% some 25 years ago. Considering the increase in nutritional iodine uptake over the last 15 years, we wanted to find out if the TcTUs per ml of autonomous volume may have changed. Patients, methods: We performed a pilot study in 1166 randomly chosen patients from 1980-2003 with different kinds of benign thyroid disorders to determine changes in TcTU or TcTUs over time. A second analysis was performed in 1063 patients from 1987-2004 with unifocal autonomy (UFA). In these patients, the volume of the autonomous tissue can be determined precisely thus allowing for exact determination of TcTUs per ml of autonomous volume. Results: The pilot study demonstrated that the TcTUs or the TcTU has been falling over the last 25 years in all benign thyroid disorders (p <0.01). The total thyroid volume has also been decreasing in all disorders. In the second analysis of UFA only, 500 from the 1063 patients fulfilled the inclusion criteria. In these patients, the TcTUs per ml of autonomous volume has fallen from an average of 0.48% to an average of 0.28%. These results are statistically significant as determined by ANOVA testing (p = 0.032). Conclusion: As the TcTUs in relation to autonomous volume has dropped by approximately 40% over the last 25 years, the upper limit for a normal TcTUs should be reduced to 1-1.4%, dependent on regional factors.
Information Theoretic Equivalent Bandwidths of Random Processes and Their Applications
Authors: Kikkawa S. , Yoshida H. 
Published: March 2018

Summary

Objectives
: Since most of the biomedical signals, such as electroencephalogram (EEG), electromyogram (EMG) and phonocardiogram (PCG), are nonstationary random processes, the time-frequency analysis has recently been extensively applied to those signals in order to achieve precise characterization and classification. In this paper, we have first defined a new class of information theoretic equivalent bandwidths (EBWs) of stationary random processes, then instantaneous EBWs (IEBWs) using nonnegative time-frequenc distributions have been defined in order to track the change of the EBW of a nonstationary random process.

Methods
: The new class of EBWs which includes spectral flatness measure (SFM) for stationary random processes is defined by using generalized Burg entropy. Generalized Burg entropy is derived from the relation between Rényi entropy and Rényi information divergence of order α. In order to track the change of EBWs of a nonstationary random process, the IEBWs are defined on the nonnegative time-frequency distributions, which are constructed by the Copula theory.

Results
: We evaluate the IEBWs for a first order stationary auto-regressive (AR) process and three types of time-varying AR processes. The results show that the IEBWs proposed here properly represent a signal bandwidth. In practical application to PCGs, the proposed method was successful in extracting the information that the bandwidth of the innocent systolic murmur was much smaller than that of the abnormal systolic murmur.

Conclusions
: We have defined new information theoretic EBWs and have proposed a novel method to track the change of the IEBWs. Some computer simulation showed effectiveness of the methods. Applying the IEBWs to PCGs, we could extract some features of a systolic murmur.
Investigation of the Influence of Swallowing, Coughing and Vocalization on Heart Rate Variability with Respiratory-phase Domain Analysis
Authors: Tachibana M. , Takamasu K. , Kotani K. 
Published: March 2018

Summary

Objectives
: The objective of our study is to investigate extrinsic influences on heart rate variability using respiratory-phase domain analysis. Swallowing, coughing and vocalization (reading aloud and conversation) are adopted as extrinsic influences.

Methods
: In this study, an instantaneous R-R interval (RRI) is sampled at each π/10 rad of the respiratory phase and the data is divided into three subsets: a) respiration with event, b) one respiration after the event, and c) normal respiration. Then the mean waveforms of respiratory sinus arrhythmia (RSA) are calculated and compared.

Results and Conclusions
: It is found that swallowing induces tachycardia that recovers within one respiration. Coughing also induces tachycardia, but it does not recover within one respiration. Vocalization shortens the mean RRI, but the changing respiratory pattern due to vocalization has no statistically significant influence on the amplitude of RSA. Furthermore, it is found that the proposed method is effective for analyzing extrinsic influences on heart rate variability (HRV).
Analysis of Heart Rate Variability to Predict Patient Age in a Healthy Population
Authors: Matteucci M. , Mainardi L. , Corino V. D. 
Published: March 2018

Summary

Objectives
: To estimate age of healthy subjects by means of the heart rate variability (HRV) parameters thus assessing the potentiality of HRV indexes as a biomarker of age.

Methods
: Long-term indexes of HRV in time domain, frequency domain and non-linear parameters were computed on 24-hour recordings in a dataset of 63 healthy subjects (age range 20-76 years old). Then, as interbeat dynamics markedly change with age, showing a reduced HRV in older subjects, we tried to capture age-related influence on HRV by principal component analysis and to predict the subject age by means of a feedforward neural network.

Results
: The network provides good prediction of patient age, even if a slight overestimation in the younger subjects and a slight underestimation in the older ones were observed. In addition, the important contribution of non-linear indexes to prediction is underlined.

Conclusions
: HRV as a predictor of age may lead to the definition of a new biomarker of aging.
Improved ECG Signal Analysis Using Wavelet and Feature Extraction
Authors: Jonkman M. , de Boer F. , Matsuyama A. 
Published: March 2018

Summary

Objectives
: Automatic detection of arrhythmias is important for diagnosis of heart problems. However, in ECG signals, there is significant variation of waveforms in both normal and abnormal beats. It is this phenomenon, which makes it difficult to analyse ECG signals. The aim of developing methodology is to distinguish between normal beats and abnormal beats in an ECG signal.

Methods
: ECG signals were first decomposed using wavelet transform. The feature vectors were then extracted from these decomposed signals as normalised energy and entropy. To improve the classification of the feature vectors of normal and abnormal beats, the normal beats which occur before and after the abnormal beats were eliminated from the group of normal beats.

Results
: With our proposed methods, the normal beats and abnormal beats formed different clusters of vector points. By eliminating normal beats which occur before and after the abnormal beats, the clusters of different types of beats showed more apparent separation.

Conclusions
: The combination of wavelet decomposition and the classification using feature vectors of the beats in ECG signals separate abnormal beats from normal beats. The elimination of the normal beats which occur before and after the abnormal beats succeeded in minimising the size of normal beats cluster.
Cortical Dipole Imaging of Movement-related Potentials by Means of Parametric Inverse Filters Incorporating with Signal and Noise Covariance
Authors: Miwa T. , Ohshima T. , He B. , Hori J. 
Published: March 2018

Summary

Objective
: The objective of this study is to explore suitable spatial filters for inverse estimation of cortical equivalent dipole layer imaging from the scalp electroencephalogram. We utilize cortical dipole source imaging to locate the possible generators of scalpmeasured movement-related potentials (MRPs) in human.

Methods
: The effects of incorporating signal and noise covariance into inverse procedures were examined by computer simulations and experimental study. The parametric projection filter (PPF) and parametric Weiner filter (PWF) were applied to an inhomogeneous threesphere head model under various noise conditions.

Results
: The present simulation results suggest that the PWF incorporating signal information provides better cortical dipole layer imaging results than the PPF and Tikhonov regularization under the condition of moderate and high correlation between signal and noise distributions. On the other hand, the PPF has better performance than other inverse filters under the condition of low correlation between signal and noise distributions. The proposed methods were applied to self-paced MRPs in order to identify the anatomic substrate locations of neural generators. The dipole layer distributions estimated by means of PPF are well-localized as compared with blurred scalp potential maps and dipole layer distribution estimated by Tikhonov regularization. The proposed methods demonstrated that the contralateral premotor cortex was preponderantly activated in relation to movement performance.

Conclusions
: In cortical dipole source imaging, the PWF has better performance especiallywhen the correlation between the signal and noise is high. The proposed inverse method was applicable to human experiments of MRPs if the signal and noise covariances were obtained.
Aquisition of age- and sex-dependent patient data for the calculation of annual radiation exposure in nuclear medicine: a German pilot study
Authors: Schnell-Inderst P. , Noßke D. , Weiss M. , Stamm-Meyer A. , Brix G. , Hahn K. , Hacker M. 
Published: March 2018

Summary
Aim: A pilote study for estimation of radiation exposure due to diagnostic procedures in nuclear medicine using routine data of hospitals and practices in Germany. Methods: Hospitals and practices willing to participate in the study supplied data of one year (1997), containing information on patients´ identification number, age, sex, type of diagnostic procedure, radiopharmaceutical, administered activity, type of health insurance (private/ public), inpatient/outpatient status, and so-called Leistungsziffer, which describes the type of medical performances in Germany. The effective dose per examination was calculated according to ICRP 80. Mean, standard deviation, median, 5th and 95th percentiles of the effective dose were calculated, stratified by type of organ system and also by sex and age, including patients of ≥18 years. Results: 82 039 examinations from patients of 9 hospitals and practices were analyzed. The median (5-95th percentiles) of the effective dose per examination for all patients was 2.9 mSv (0.4-8.5 mSv); 1.2 examinations per patient and year were performed on average. The three most frequent examinations were bone scans (median 3.4 mSv; 2.9-5.1), thyroid (0.9 mSv; 0.4-2.2) and cardiovascular studies (7.3 mSv; 3.8-20.2). The median effective dose for 18 to 40 years old women was 1.0 mSv (0.4-5.8), for women between 41 and 65 years 2.2 mSv (0.4-7.3) and for women older than 65 years 2.4 mSv (0.5- 7.6). The corresponding values for men were 2.6 mSv (0.3-7.6); 3.3 mSv (0.4-9.1), and 3.4 mSv (0.5- 8.8). Conclusion: It was possible to gain an accurate determination of radiation exposure of diagnostic procedures in nuclear medicine by routine data.
Establishment and application of diagnostic reference levels for nuclear medicine procedures in Germany
Authors: Minkov V. , Brix G. , Noßke D. 
Published: March 2018

SummaryDiagnostic reference levels (DRL) were introduced in Germany by a publication in the Bundesanzeiger Nr. 143 from August 5, 2003. Thereby a recommendation of the International Commission on Radiological Protection (ICRP) from 1996 and a demand by the EU Guideline 97/43/EURATOM from 1997 is converted into national law. Aim of this paper is to acquaint with and to justify the determined DRL as well as to provide information on the practical use of the concept of the DRL. Material and method: DRL were established by experts on the basis of a national survey conducted in hospitals and private practices as well as of national and international recommendations and published by the Federal Office for Radiation Protection. Besides the data basis the dosimetric principles are described for the estimation of the effective doses of the various examinations. Results: DRL were established for 10 frequent and dose-relevant examinations constituting more than 80% of all nuclear medicine examinations currently performed in Germany. For some examinations two different DRL were given to take into account clinical conditions. For paediatric examinations fractions of the activities to be administered to adults are given dependent on the body weight. Discussion: The published DRL are in agreement with the majority of national and international recommendations and with the present practice of nuclear medicine examinations in Germany. They are related to average activities for groups of patients with standard sizes and, moreover, to typical examinations with current standard equipment. It is planned to check and to reconsider the DRL about every 2-3 years.
Praktische Durchführung von Multi-Level-Botulinumtoxin-Injektionen bei Spastik im Kindesalter
Authors: Landgraf Mirjam , Beschorner Nicole , Wojan Magdalena , Burkhardt Ulrich , Steinert Ilse , Syrbe Steffen , Merkenschlager Andreas , Bernhard Matthias 
Published: March 2018

ZusammenfassungBotulinumtoxin, ein Neurotoxin, wird seit einigen Jahren zur muskulären Injektion bei Spastiken im Kindes- und Jugendalter eingesetzt. Durch die Injektion von Botulinumtoxin bis zu 6–20–30 IE Botox® pro Kilogramm Körpergewicht können einzelne Muskeln für drei bis sechs Monate reversibel geschwächt werden. Dadurch wird den Patienten eine Verbesserung von Bewegungsfunktion sowie eine Verminderung von Schmerzen und von Kontrakturen ermöglicht. In der Universitätsklinik für Kinder und Jugendliche Leipzig werden diese therapeutischen Muskelinjektionen in der Regel als so genannte Multi-Level-Injektion in Allgemeinnarkose und unter Ultraschallkontrolle durchgeführt, um eine genaue Lokalisation des einzelnen Muskels und damit eine gezielte Injektion unter möglichst wenig belastenden Umständen für das Kind zu sichern. Zusätzlich kann im Anschluss an die Injektionen noch während der gleichen Narkose in Einzelfällen eine Redressionsgipsbehandlung angeschlossen werden.
Integration von PACS und KIS in den Workflow einer nuklearmedizinischen Abteilung
Authors: Tege B. , Fuchs E. , Reicherzer H. G. , Kurz M. , Marienhagen J. , Schönberger J. , Börner W. , Eilles Chr. , Männer P. 
Published: March 2018

ZusammenfassungZiel: Die Entwicklung neuer Diagnoseverfahren und Implementierung eines modernen Qualitätsmanagements bedingen die permanente Anpassung vorhandener EDVStrukturen an den Arbeitsablauf in einer nuklearmedizinischen Abteilung. Die gesetzliche Pflicht zur Patientendatensicherung und ein schneller Datenzugriff mittels Vernetzung, wird durch ein PACS mit Anschluss an das KIS ermöglicht bzw. wesentlich erleichtert. Ziel dieser Arbeit ist deshalb den Aufbau, die Struktur und Ergebnisse eines derartigen Systems darzustellen und zu bewerten. Methode: Initial wurde der Workflow der Nuklearmedizin analysiert und den einzelnen Systemkomponenten der Abteilung zugeordnet. Die im Klinikum eingesetzte, auf den Standardverfahren SAP R/3 und IS-H bzw. IS-H*med basierende Software zur Patientenverwaltung, wurde entsprechend den Bedürfnissen der Nuklearmedizin angepasst. Die Vernetzung der bildgebenden Systeme erfolgte durch die Integration eines PACS. Im letzten Schritt erfolgte die Anbindung des PACS an das KIS mit der Möglichkeit dem schriftlichen Befund die entsprechenden Bildbefunde anzuhängen. Ergebnisse, Schlussfolgerung: Durch Vernetzung des KIS mit dem nuklearmedizinischen PACS konnte der Workflow wesentlich verbessert werden. Der Datenfluss kann von der Anmeldung, über die Akquisition, bis zum Abruf von schriftlichem und bildlichem Befund transparent nachvollzogen werden. Eine wesentliche Kostenreduktion, sowie ein schnellerer Zugang zu schriftlichem Befund und Bilddaten von Seiten der anfordernden Abteilungen ist festzuhalten. Die Integration von PACS und KIS in den Workflow der Nuklearmedizin dient auch unter Berücksichtigung der kritischen Aspekte, wie permanenter Systempflege oder regelmäßiger Aktualisierung, trotzdem der Effizienzsteigerung und Kostenersparnis. Das Patientenmanagement und die Nachvollziehbarkeit des Datenflusses werden erheblich verbessert.
Depressionsbehandlung mit SSRI in der Kinderund Jugendpsychiatrie
Authors: Fegert J. M. 
Published: March 2018

ZusammenfassungNach einer Durchsicht der Herstellerdaten entzog die britische Zulassungsbehörde Paroxetin die Zulassung für die Behandlung depressiver Kinder und Jugendlicher unter 18 Jahren. Auch die FDA veröffentlichte einen Warnhinweis und informierte die verordnenden Ärzte, dass die Behörde derzeit acht Antidepressiva in Bezug auf die Datenlage analysiert: Citalopram, Fluoxetin, Fluvoxamin, Mirtazapin, Nefazodon, Paroxetin, Sertralin und Venlafaxin. In Deutschland ist keines der neueren Antidepressiva (SSRIs, Noradrenalin-Wiederaufnahmehemmer etc.) für die Indikation Depression zur Behandlung von Kindern und Jugendlichen unter 18 Jahren zugelassen. Alle Verschreibungen erfolgen deshalb »off label«. Nur Fluvoxamin ist ab dem Alter von 8 Jahren, für die Behandlung von Zwangsstörungen bei Kindern, in Deutschland zugelassen. Der vorliegende Artikel gibt eine Übersicht über die notwendige Güterabwägung zwischen fraglicher bzw. nicht-nachgewiesener Wirksamkeit und möglichen Suizidrisiken. Verschreibungsempfehlungen werden vor dem Hintergrund der derzeitig verfügbaren Daten gegeben. Primär sollte gefordert werden, dass die betroffenen Familien eine generell verständliche Information, z. B. durch die deutsche Zulassungsbehörde, erhalten. Die Pharmahersteller sollten veranlasst werden, sämtliche ihnen vorliegende Daten aus Studien an Kindern und Jugendlichen zu deren Sicherheit zu veröffentlichen.
Moderne Bildgebung beim ischämischen Schlaganfall
Authors: Fateh-Moghadam S. , Stemper B. , Handschu R. , Dütsch M. , Hammen T. , Tröscher-Weber R. , Bison B. , Heckmann J. G. , Tomandl B. F. 
Published: March 2018

ZusammenfassungDie Einführung der Thrombolyse zur Behandlung des akuten ischämischen Schlaganfalls stellt hohe Anforderungen an die bildgebende Diagnostik. Neben dem sicheren Blutungsausschluss muss auch das Ausmaß der bereits erfolgten irreversiblen Schädigung (Infarkt) abgeschätzt werden. Zusätzlich ist eine Information über den Gefäßstatus sinnvoll. Gesicherte Ergebnisse über den Wert einer thrombolytischen Therapie gibt es derzeit nur in Verbindung mit nativen CT-Untersuchungen. Die modernen Untersuchungsverfahren Mehrschicht-Spiral-CT und MRT erlauben zusätzliche Perfusionsund Gefäßstudien in kurzer Zeit. Zusätzlich erlaubt die MRT auch diffusionsgewichtete Aufnahmen, die auch kleinste Infarktareale mit hoher Sensitivität zeigen.Ziel dieses Artikels ist eine Einführung in die modernen bildgebenden Verfahren und deren voraussichtliche Wertigkeit in der Diagnostik des ischämischen Schlaganfalls mit einem Schwerpunkt bei der heute noch häufiger durchgeführten CT-Diagnostik.
Frühinterventionen vor schizophrenen Ersterkrankungen
Authors: Ruhrmann S. , Wagner M. , Maier W. , Klosterkötter J. , Bechdolf A. 
Published: March 2018

ZusammenfassungEine Reihe von Erkenntnissen hat in den letzten Jahren dazu beigetragen, dass eine Frühintervention bei schizophrenen Erkrankungen vor dem Auftreten erster psychotischer Symptomen begründet und aussichtsreich erscheint. Aus internationalen Studien gibt es erste Hinweise für die Effektivität einer Frühintervention bei Personen mit erhöhtem Psychoserisiko. In Erweiterung der internationalen Forschung wurde in den Interventionsstudien des Kompetenznetz Schizophrenie zwischen einem psychosenahen und einem psychosefernen Prodrom unterschieden und hierauf bezogene differenzielle Interventionen mit kognitiver Verhaltenstherapie im psychosefernen Prodrom und mit atypischem Antipsychotikum im psychosenahen Prodrom entwickelt. Obwohl die Datenlage abschließend noch nicht zu beurteilen ist, stimmen die Zwischenauswertungen der Interventionsstudien des Kompetenznetzes Schizophrenie und die vorliegenden Ergebnisse internationaler Studien optimistisch für die Entwicklung einer indizierten Prävention bei schizophrenen Störungen.
Medikamentöse Akutbehandlung schizophrener Ersterkrankungen
Authors: Riedel M. , Bottlender R. , von Wilmsdorff M. , Wölwer W. , Gaebel W. , Möller H.-J. , Maier W. , Jäger M. 
Published: March 2018

ZusammenfassungAtypische Neuroleptika werden heute für die Behandlung von Patienten mit schizophrenen Erkrankungen als Therapie der ersten Wahl empfohlen, da sie gegenüber den typischen Neuroleptika deutliche Vorteile hinsichtlich des Wirkungsspektrums und des Nebenwirkungsprofils aufweisen. Dies trifft insbesondere für ersterkrankte Patienten zu, da für diese Patientengruppe im Vergleich zu Mehrfacherkrankten ein höheres Risiko für extrapyramidal-motorische Nebenwirkungen beschrieben wurde. Ob die Vorteile der atypischen Neuroleptika aber auch nachweisbar sind, wenn typische Neuroleptika in niedrigen Dosierungen eingesetzt werden, ist bisher empirisch unzureichend geprüft. Vor diesem Hintergrund wurden im Rahmen einer multizentrischen, doppelblinden, randomisierten klinischen Studie des Kompetenznetz Schizophrenie die Effekte von Risperidon und Haloperidol im Niedrigdosisbereich (Tagesdosen von 2 mg bis maximal 8 mg für beide Medikamente) in der Akutbehandlung ersterkrankter Patienten verglichen.
Was können wir aus bildgebenden Verfahren für die motorische Rehabilitation lernen?
Authors: Hamzei F. , Rijntjes M. , Weiller C. , Dettmers C. 
Published: March 2018

ZusammenfassungEinzelbefunde aus den Reorganisationsstudien nach Hirninfarkt machen es schwierig, ein einheitliches und einfaches Reorganisationskonzept zu erkennen. Querschnittsstudien zeigen eine vermehrte Aktivierung in einem bilateralen Netzwerk mit den homologen, kontraläsionalen Strukturen und einer vermehrten Aktivierung um den Infarkt herum. Die Reorganisation läuft phasenhaft ab mit einer frühen Aktivitätsminderung (Diaschisis), gefolgt von einer Hochregulation und Überaktivierung und einer späten Rückkehr zum Ausgangsniveau. Die Phasen sind in der betroffenen und nicht betroffenen Hemisphäre zeitlich versetzt. Studien zum motorischen Lernen zeigen mindestens zwei Phasen. Interessant werden funktionelle bildgebende Verfahren bei der Multiplen Sklerose, da hier schon sehr frühzeitig Reorganisationsphänomene dargestellt werden können.