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Signaling pathways in obesity: mechanisms and therapeutic interventions
Authors: Wen Xue , Zhang Bohan , Wu Beiyi , Xiao Haitao , Li Zehua , Li Ruoyu , Xu Xuewen , Li Tao 
Published: August 2022

AbstractObesity is a complex, chronic disease and global public health challenge. Characterized by excessive fat accumulation in the body, obesity sharply increases the risk of several diseases, such as type 2 diabetes, cardiovascular disease, and nonalcoholic fatty liver disease, and is linked to lower life expectancy. Although lifestyle intervention (diet and exercise) has remarkable effects on weight management, achieving long-term success at weight loss is extremely challenging, and the prevalence of obesity continues to rise worldwide. Over the past decades, the pathophysiology of obesity has been extensively investigated, and an increasing number of signal transduction pathways have been implicated in obesity, making it possible to fight obesity in a more effective and precise way. In this review, we summarize recent advances in the pathogenesis of obesity from both experimental and clinical studies, focusing on signaling pathways and their roles in the regulation of food intake, glucose homeostasis, adipogenesis, thermogenesis, and chronic inflammation. We also discuss the current anti-obesity drugs, as well as weight loss compounds in clinical trials, that target these signals. The evolving knowledge of signaling transduction may shed light on the future direction of obesity research, as we move into a new era of precision medicine.
Age as a primary driver of the gut microbial composition and function in wild harbor seals
Authors: Pacheco-Sandoval A. , Lago-Lestón A. , Abadía-Cardoso A. , Solana-Arellano E. , Schramm Y. 
Published: August 2022

AbstractDietary changes are the major variation cause in the composition of the gut microbiota. The short lactation phase in phocids provides an exceptional opportunity to explore the microbiota's response to a quick transition from a milk-based to a solid diet. We investigated the effects of age and sex on the gut microbiota of harbor seals in Mexico using rectal and fecal samples from pups and adults. 16S gene sequencing revealed age explains most of the observed variations in microbial composition. Individuals with frequent contact (pups—female adults) have major microbial similarities than those with little or no contact (pups—male adults). Overall, adults and females (regardless of sex and age, respectively) have a greater microbial richness; as seals grow, the core microbiome shrinks, and microbial diversity increases. We found pathways related to milk and chitin digestion in pups' microbiomes, indicating pups were transitioning to a solid diet. An enrichment of routes related to dramatic weight loss and body mass indicated higher metabolic stress in pups in late breeding season, when they are weaned and start intermittent fasting. Our findings highlight the host-microbiome interaction in harbor seals during late breeding season in response to food shifts and metabolic stress.
Blockchain for applications of clinical trials: Taxonomy, challenges, and future directions
Authors: Hang Lei , Chen Chun , Zhang Linchao , Yang Jun 
Published: August 2022

AbstractPatient enrollment, data sharing, and data privacy are enormous medical challenges for clinical trial studies. In recent years, blockchain technology has drawn the attention of various researchers and institutes. As a new and innovative distributed ledger technology, blockchain can be critical to addressing these challenges, thus making clinical research transparent and building public trust fairly and openly. However, the existing literature lacks a comprehensive survey on the adoption of blockchain in clinical trials. To fill the research void, this paper presents a punctilious taxonomy of blockchain technology in clinical trials according to the literature. This taxonomy comprises decentralized scenarios, decentralized practices, blockchain types, deployment methods, and consensus algorithms. The results show that blockchain technology can cover all aspects of the clinical trial study in a decentralized, secure, transparent manner. Besides, some open research challenges of blockchain are categorized into three groups: technical challenges, security challenges, and organizational challenges. Moreover, some recent blockchain projects, micro applications in clinical trials, and several research areas or technologies for future research and development are discussed.
Performance analysis of communications systems with radar interference and hardware impairment
Authors: Wang Junqiu , Chen Yunfei 
Published: August 2022

AbstractThe development of future wireless communications systems faces a big challenge of spectrum scarcity. Co‐existence of radar and communications systems is thus of great interest. In this work, the performance of a communications system with hardware impairment (HWI) as well as interference from radar systems will be studied. The impact of radar interference, I/Q imbalance coefficients as well as channel state information (CSI) will be evaluated in terms of outage probability and symbol error rate. Simulation results prove that the proposed detectors provide explicit and conducive insights for further exploration of joint radar‐communications designs.
Flexible loop closing control method for an active distribution network based on dual rotary phase shifting transformers
Authors: Yan Xiangwu , Peng Weifeng , Wang Yang , Aslam Waseem , Shao Chen , Li Tiecheng 
Published: August 2022

AbstractLoad transfer without power interruption in the loop closing of an active distribution network is the core technology for improving the reliability of power supply. A single rotary phase shifting transformer (RPST) is used in the loop closing scenario with a 30° phase angle difference. However, its regulation mode is single and cannot realize flexible loop closing under any voltage deviation. In this study, a dual rotary phase shifting transformer (DRPST) is proposed to achieve the function of continuously regulating voltage amplitude and phase angle at the loop closing point through the cooperation of dual rotor angles. This DRPST exhibits the advantages of a flexible control mode, high control precision, and high reliability. First, the working principle and mathematical model of the proposed DRPST are analyzed in accordance with its topology. Second, the voltage phase difference feedback method at both sides of the loop closing point based on virtual power is adopted, and the reference value of the DRPST synthesis vector of voltage is obtained by combining with voltage phase and amplitude deviations. Then, the reference value is converted and decomposed into the reference values for dual rotary phase shifting angles, realizing the non‐differential regulation of voltage at both sides of the loop closing point through the closed loop control of double rotor angles and the coordinated control of the servo motors’ speed. Finally, a DRPST device with a capacity of 40 kVA is developed and a loop closing experiment is performed, verifying the feasibility and effectiveness of the proposed DRPST in realizing the loop closing of an active distribution network.
Investigation on the blurred image restoration based on brain‐inspired model
Authors: Xiangyan Meng , Chen Zhao , Li Zhao , Keding Yan , Yumiao Ren , Haixian Pan 
Published: August 2022

AbstractThough relatively good effect has been achieved by the image de‐blurring method based on deep learning, the existing methods still suffer from the problem of unclear restoration of the edges. Therefore, brain‐inspired image restoration model based on human attention and “fine vision” is proposed to improve the blind restoration quality of the image in this paper according to the response mechanism of the different cerebral cortices for high and low spatial resolutions. The designed brain‐inspired model consists of dual‐channel network available to realize the function of feature merger for low and high resolutions, which is used to extract the image edges with detailed information filtered out. Confirmatory experiment is implemented based on the blurred image in the data set of GOPRO, LIVE and set14. As per the result, the model proposed is available for relatively good restoration of blurred image and super‐resolution, as well as looking results by visual inspection.
Deep learning serves traffic safety analysis: A forward‐looking review
Authors: Razi Abolfazl , Chen Xiwen , Li Huayu , Wang Hao , Russo Brendan , Chen Yan , Yu Hongbin 
Published: August 2022

AbstractThis paper explores deep learning (DL) methods that are used or have the potential to be used for traffic video analysis, emphasising driving safety for both autonomous vehicles and human‐operated vehicles. A typical processing pipeline is presented, which can be used to understand and interpret traffic videos by extracting operational safety metrics and providing general hints and guidelines to improve traffic safety. This processing framework includes several steps, including video enhancement, video stabilisation, semantic and incident segmentation, object detection and classification, trajectory extraction, speed estimation, event analysis, modelling, and anomaly detection. The main goal is to guide traffic analysts to develop their own custom‐built processing frameworks by selecting the best choices for each step and offering new designs for the lacking modules by providing a comparative analysis of the most successful conventional and DL‐based algorithms proposed for each step. Existing open‐source tools and public datasets that can help train DL models are also reviewed. To be more specific, exemplary traffic problems are reviewed and required steps are mentioned for each problem. Besides, connections to the closely related research areas of drivers' cognition evaluation, crowd‐sourcing‐based monitoring systems, edge computing in roadside infrastructures, automated driving systems‐equipped vehicles are investigated, and the missing gaps are highlighted. Finally, commercial implementations of traffic monitoring systems, their future outlook, and open problems and remaining challenges for widespread use of such systems are reviewed.
Optimal Planning and Bidding Strategy for Wind Farms in Joint Balancing and Day‐Ahead Energy Markets
Authors: Toolabi Moghadam Ali , Sarani Esmaeil , Rezaie Mehrdad , Sheykhi Ebrahim , Azimian Mahdi , Mohammed Adil Hussein 
Published: August 2022

AbstractDue to the fact that wind farms have a meagre operating cost, it is expected that their optimum utilization in the transmission network would improve the economic and technical condition of the network. Henceforth, this work aims to allocate wind farms' locations in the transmission network while persuading the farm owners to participate in the balancing and day‐ahead energy markets. The proposed scheme is formulated in the form of a bi‐level optimization model. The upper‐level problem aims to maximize wind farms' profit in joint day‐ahead and balancing markets bounded by the location and operational constraints. On the other hand, the lower‐level problem provides the operating model of the transmission network. Herein, the network operator is in authority to minimize the operational cost of non‐renewable resources, considering the linearized AC power flow and technical constraints of resources. Then, the Karush—Kuhn–Tucker is adopted to extract the proposed scheme single‐level model. One of the eminent novelties of this work is to propose a linear model for wind farms and to introduce an incentive plan for farm owners in the energy market by considering bidding errors. In the end, by implementing this scheme on IEEE 6‐bus and 24‐bus transmission networks, the numerical outcomes indicate the proposed scheme's potential to improve the economic and operational status of wind farms and the transmission network. With linear programming based on optimum utilization of wind farms, the utilization of traditional units, energy prices, energy plans, and the maximum voltage drop are reduced by 35%, 15%, 20%, and 21%, respectively, compared to the cases without wind farms penetrations.
Gastroduodenale Ulkuskrankheit und Helicobacter pylori
Authors: Schneider Cornelia , Venerito Marino 
Published: August 2022

Was ist neu?Risikofaktoren für eine gastrointestinale Ulkusblutung Die Helicobacter-pylori-Gastritis (H. pylori-Gastritis) und die Therapie mit nicht steroidalen Antirheumatika (NSAR) sind die wichtigsten Risikofaktoren für die Entstehung eines peptischen Ulkus (PUD) und einer Ulkusblutung. Eine Infektion mit H. pylori erhöht das Risiko einer Ulkusblutung bei Patienten mit PUD, die NSAR, Aspirin oder einen anderen Plättchen-Aggregationshemmer einnehmen. H. pylori-positive Patienten unter kombinierter Plättchen-Aggregationshemmung tragen das höchste Blutungsrisiko. Evidenzbasierte interdisziplinäre Behandlungsempfehlungen zur sicheren NSAR-Anwendung aus dem Jahr 2020 berücksichtigen sowohl das kardiovaskuläre als auch das gastrointestinale Risikoprofil der einzelnen Patienten. Für Patienten mit einem moderaten Risiko für die Entstehung eines PUD wird die Therapiekombination aus NSAR und Protonen-Pumpen-Inhibitoren (PPI) oder eine Monotherapie mit selektiven COX-2-Inhibitoren (COX-2: Cyclooxygenase-2) empfohlen. Patienten mit einem hohen Blutungsrisiko dagegen sollten eine Kombinationstherapie aus selektivem COX-2-Inhibitor und PPI erhalten. Bei Patienten mit einem hohen kardiovaskulären Risiko, bei denen auf eine NSAR-Therapie nicht verzichtet werden kann, werden Naproxen oder Celecoxib empfohlen.Die Behandlung der gastrointestinalen Ulkusblutung Die Ulkusblutung geht mit einer erhöhten Letalität einher. Bei hämodynamisch stabilen Patienten mit Zeichen einer oberen gastrointestinalen Blutung und erhöhtem Sterberisiko (Glasgow-Blatchford Score ≥ 12) ist die Durchführung einer Ösophago-Gastro-Duodenoskopie (ÖGD) nach 6–24 Stunden ausreichend, eine Notfall-ÖGD (innerhalb der ersten 6 Stunden) verbessert vergleichsweise die 30-Tage-Letalität nicht. Nach erfolgreicher endoskopischer Hämostase reduziert eine zusätzliche prophylaktische angiografische Embolisation das Risiko einer erneuten Blutung nicht.Die Helicobacter-pylori-Eradikation Eine erfolgreiche H. pylori-Eradikation reduziert das Risiko für die Entwicklung eines Magenkarzinoms bei Verwandten ersten Grades von Patienten mit Magenkarzinom um 73 %. Bei Patienten mit erfolgreicher endoskopischer Behandlung eines Magenfrühkarzinoms ist eine H. pylori-Testung mit anschließender Eradikation ebenfalls sinnvoll, da hierdurch die Rate an metachronen Magenkarzinomen halbiert werden konnte. Die Standard-Triple-Therapie zu der H. pylori-Eradikation zeigt aufgrund zunehmender Antibiotikaresistenzen, insbesondere gegen Makrolide, eine nachlassende Wirksamkeit. Dementsprechend wird die Bismut-haltige Quadrupel-Therapie als empirische Standard-Erstlinientherapie empfohlen.
Zwang in der Intensivmedizin: unzulässig, aber wir tun es
Authors: Jöbges Susanne 
Published: August 2022

Was ist neu?
In welchen Formen wird Zwang auf Intensivstationen wahrgenommen? Formeller und informeller Zwang sowie Zwangsbehandlung existieren auf Intensivstationen und werden sowohl von den Patienten als auch von dem Team wahrgenommen. Formeller Zwang umfasst Maßnahmen wie Fixierungen, Sedierung und Umgebung. Informeller Zwang entsteht durch Beeinflussung, wie z. B. Manipulationen, unzureichende oder falsche Information, mangelnde Kommunikation und Drohung. Längerfristige, d. h. > 30 Minuten, freiheitsbeschränkende, -entziehende Maßnahmen sowie Zwangsbehandlung sind genehmigungspflichtig.
Begründung für die Anwendung von Zwang Die Anwendung von Zwang auf der Intensivstation bedeutet einen Spagat zwischen Patientenautonomie und dem Schutz des Patienten (Fürsorge).
Situation mit Risiko für Zwang erkennen Auf Intensivstationen sind Phasen mit Agitation, Delir, aber auch Demenz oder depressive Phasen, Hypoaktivität bei Patienten, alltäglich. Zwangsmaßnahmen in Notsituationen dürfen nur nach entsprechender Prüfung der juristischen und medizinethischen Kriterien eingesetzt werden und nur, wenn es keine Alternativen (Ultima Ratio) für deren Einsatz gibt. Die Anwendung von Zwang als Ultima Ratio umfasst die Überprüfung der Entscheidungsfähigkeit und die Einschätzung/Prüfung der kritischen Situation.
Zwang als Ultima Ratio Freiheitseinschränkende und freiheitsentziehende Maßnahmen sowie Zwangsmaßnahmen dürfen nur in Ausnahmesituationen der Einwilligungsunfähigkeit und bei „drohendem erheblichen Gesundheitsschaden“ angewendet werden.
Prophylaxe und Konzepte zur Vermeidung von Zwang auf der Intensivstation Eine Behandlung auf der Intensivstation basiert auf einer aktuellen Indikation mit medizinischer Evidenz sowie den sich daraus ableitenden Standards und Prozess-Strukturen. Zur Vermeidung von formellem und informellem Zwang ist es entscheidend, ein Menschenbild im interprofessionellen Team zu etablieren, welches den Respekt vor dem Patienten und seiner Autonomie wahrt und dies in den Alltag und die Ausbildungskonzepte umsetzt. Konzepte, um die Anwendung von Zwang zu erkennen, zu benennen und um Zwang zu vermeiden, umfassen: Erkennen von Risikosituationen für Zwang, Standards zur Vermeidung von Zwang auf der Intensivstation, Aus- und Weiterbildung in Kommunikation.
Hypertrophe Kardiomyopathien und die kardiale ATTR-Amyloidose – eine aktuelle Übersicht für den klinischen Alltag
Authors: Tschöpe Carsten , Elsanhoury Ahmed , Diekmann Sonja , Kühl Uwe 
Published: August 2022

Was ist neu?
Hypertrophe obstruktive Kardiomyopathie Mavacamten, der erste Myosin-Aktivator, konnte erfolgreich in dem EXPLORER-HCM-Studienprogramm getestet werden. Lebensqualität und linksventrikuläre Druckgradienten-Abnahme wurden optimiert. Ob damit jedoch auch die Überlebensrate und Prognose der betroffenen Patienten verbessert wird, kann bis heute noch nicht gesagt werden. Die europäischen Zulassungsbehörden sehen allerdings bisher die Ergebnisse als so bedeutsam an, dass mit einer Führung der Substanzklasse vielleicht schon in den nächsten 6–8 Monaten zu rechnen ist. In den USA ist die Substanz bereits seit April 2022 zugelassen. Der Einsatz der Substanz bei HCM-Patienten ohne Obstruktion wird ebenfalls zurzeit untersucht.
Kardiale Transthyretin-Amyloidosen Kardiale Amyloidosen haben meist eine gute Ejektionsfraktion, jedoch sind auch EF mit 40 oder < 30 % möglich. Das Auftreten einer kardialen Amyloidose bei Patienten mit der Symptomatik einer Herzinsuffizienz mit erhaltener Ejektionsfraktion (HFpEF) ist in bis zu 15 % der Fälle nachzuweisen. Tafamidis ist die einzige zurzeit zugelassene erfolgreiche Therapiemöglichkeit bei Patienten mit kardialer ATTR-Amyloidose. Dies wurde auch durch weitere Beobachtungsregister der ATTR-ACT-Studie gezeigt. Für die Klinik ist zusätzlich wichtig, dass die Amyloidose auch die Aortenklappe befällt. Zahlreiche Patienten entwickeln somit auch eine Aortenstenose, die erkannt und meist interventionell zu behandeln ist.
Akute Myeloische Leukämien – Update 2022
Authors: Rausch Christian , Hiddemann Wolfgang , von Bergwelt-Baildon Michael , Spiekermann Karsten , Herold Tobias 
Published: August 2022

Was ist neu?
Diagnostik Für die Risikostratifizierung und Therapie der akuten myeloischen Leukämie (AML) ist eine Klassifikation nach zytogenetischen und molekulargenetischen Merkmalen erforderlich. Die Panel-Sequenzierung mittels Next-Generation-Sequencing ist inzwischen in der initialen Diagnostik der AML Routine. Durch die Bestimmung der sogenannten messbaren Resterkrankung steht ein Werkzeug zur Verfügung, das auch innerhalb der kompletten Remission noch Abstufungen hinsichtlich der Tiefe des Ansprechens zulässt.
Therapie Die Therapie der AML ist in den letzten Jahren durch zahlreiche Neuzulassungen deutlich komplexer geworden. Die etablierte intensive Induktionstherapie mit Cytarabin und Anthracyclin wird inzwischen für bestimmte Patient*innen um zielgerichtete Substanzen wie das Antikörperkonjugat Gemtuzumab-Ozogamicin (GO) oder den FLT3-Inhibitor Midostaurin ergänzt. Insbesondere Patient*innen mit einer sekundären AML profitieren von der liposomalen Chemotherapie-Fixkombination CPX-351. Die Therapie mit der hypomethylierenden Substanz Azacitidin und dem BCL2-Inhibitor Venetoclax (Aza/Ven) hat sich als Standard für Patient*innen etabliert, die nicht fit genug für eine intensive Induktionstherapie sind. Bei dieser Therapie ist die Beachtung von Interaktionen mit CYP3A4-wirksamen Medikamenten besonders wichtig. Ob ältere Patienten*innen eher von einer intensiven Chemotherapie oder Aza/Ven profitieren, ist derzeit unklar.
Postremissionstherapie Auch in der Postremissionstherapie hat sich mit der (erneuten) Etablierung von Erhaltungstherapien viel verändert. So wird Midostaurin bei Patient*innen mit FLT3-Mutation eingesetzt oder der Multikinase-Inhibitor Sorafenib nach allogener Stammzell-Transplantation. Zudem steht für nicht allogen transplantierbare Patient*innen orales Azacitidin zur Verfügung.
Akute Promyelozyten-Leukämie Für die Therapie der APL erfolgt in den meisten Fällen eine „Chemotherapie-freie“ Behandlung mit All-trans-Retinsäure (ATRA) und Arsentrioxid (ATO). Bei hohem Risiko ist weiterhin die Kombination aus Chemotherapie und ATRA Standard.
Lungenerkrankung durch seltenere nicht-tuberkulöse Mykobakterien – Neue internationale Empfehlungen
Authors: Lange Christoph , Wagner Dirk 
Published: August 2022

Was ist neu?
Therapie von NTM-Infektionen Für die Behandlung von NTM-Infektionen der Lungen stehen erstmals Evidenz-basierte internationale Leitlinien zur Verfügung. Nach der ersten Publikation der neuen ATS/ERS/ESCMID- und IDSA-Leitlinien zur Behandlung von Lungenerkrankungen durch M. avium complex, M. kansasii, M. xenopi und M. abscessus von 2020 liegen nun weitere Empfehlungen zur Behandlung von selteneren Lungenerkrankungen durch NTM vor.
Relevante NTM-Spezies Die neuen Empfehlungen umfassen Lungenerkrankungen durch die schnellwachsenden Mykobakterien M. chelonae und M. fortuitum sowie durch die langsam-wachsenden Mykobakterien M. genavense, M. gordonae, M. malmoense, M. simiae und M. szulgai.