Community-acquired pneumonia in adult patients with special reference to rapid methods for etiological diagnosis

Aikuispotilaan kotisyntyisen keuhkokuumeen etiologinen diagnostiikka mikrobiologisilla pikamenetelmillä Tausta. Keuhkokuume on vakava sairaus, johon sairastuu Suomessa vuosittain n. 60 000 aikuista. Huolimatta siitä, että taudin hoito on kehittynyt, siihen liittyy yhä merkittävä, 6-15%:n kuolleisuus. Alahengitystieinfektion aiheuttajamikrobien tunnistaminen on myös edelleen haasteellista. Tavoitteet. Tämän työn tavoitteena oli tutkia Turun yliopistollisessa keskussairaalassa hoidettujen aikuispotilaiden keuhkokuumeen etiologiaa sekä selvittää uusien mikrobiologisten pikamenetelmi¬en hyödyllisyyttä taudinaiheuttajan toteamisessa. Aineisto. Osatöiden I ja III aineisto koostui 384 Turun yliopistollisen keskussairaalaan infektio-osastolla hoidetusta keuhkokuumepotilaasta. Osatyössä I tutkittiin keuhkokuumeen aiheuttaja¬mikrobeja käyttämällä perinteisten menetelmien lisäksi antigeeniosoitukseen ja PCR-tekniikkaan perustuvia pikamenetelmiä. Osatyö II käsitti 231 potilaasta koostuvan alaryhmän, jossa tutkittiin potilaiden nielun limanäytteestä rinovirusten ja enterovirusten esiintyvyyttä. Osatyössä III potilailta tutkittiin plasman C-reaktiivisen proteiinin (CRP) pitoisuus ensimmäisten viiden sairaalahoitopäi¬vän aikana. Laajoja tilastotieteellisiä analyysejä käyttämällä selvitettiin CRP:n käyttökelpoisuutta sairauden vaikeusasteen arvioinnissa ja komplikaatioiden kehittymisen ennustamisessa. Osatyössä IV 68 keuhkokuumepotilaan sairaalaan tulovaiheessa otetuista näytteistä määritettiin neutrofiilien pintareseptorien ekspressio. Osatyössä V analysoitiin sisätautien vuodeosastoilla vuosina 1996-2000 keuhkokuumepotilaille tehtyjen keuhkohuuhtelunäytteiden laboratoriotutkimustulokset. Tulokset. Keuhkokuumeen aiheuttaja löytyi 209 potilaalta, aiheuttajamikrobeja löydettiin kaikkiaan 230. Näistä aiheuttajista 135 (58.7%) löydettiin antigeenin osoituksella tai PCR-menetelmillä. Suu¬rin osa, 95 (70.4%), todettiin pelkästään kyseisillä pikamenetelmillä. Respiratorinen virus todettiin antigeeniosoituksella 11.1% keuhkokuumepotilaalla. Eniten respiratorisia viruksia löytyi vakavaa keuhkokuumetta sairastavilta potilailta (20.3%). 231 keuhkokuumepotilaan alaryhmässä todettiin PCR-menetelmällä picornavirus 19 (8.2%) potilaalla. Respiratorinen virus löytyi tässä potilasryh¬mässä kaiken kaikkiaan 47 (20%) potilaalta. Näistä 17:llä (36%) löytyi samanaikaisesti bakteerin aiheuttama infektio. CRP-tasot olivat sairaalaan tulovaiheessa merkitsevästi korkeammat vakavaa keuhkokuumetta (PSI-luokat III-V) sairastavilla potilailla kuin lievää keuhkokuumetta (PSI-luokat I-II) sairastavilla potilailla (p <0.001). Yli 100 mg/l oleva CRP-taso neljän päivän kuluttua sairaa¬laan tulosta ennusti keuhkokuumeen komplikaatiota tai huonoa hoitovastetta. Neutrofiilien komple¬menttireseptorin ekspressio oli pneumokokin aiheuttamaa keuhkokuumetta sairastavilla merkitse¬västi korkeampi kuin influenssan aiheuttamaa keuhkokuumetta sairastavilla. BAL-näytteistä vain yhdessä 71:stä (1.3%) todettiin diagnostinen bakteerikasvu kvantitatiivisessa viljelyssä. Uusilla menetelmilläkin keuhkokuumeen aiheuttaja löytyi vain 9.8% BAL-näytteistä. Päätelmät. Uusilla antigeeniosoitus- ja PCR-menetelmillä keuhkokuumeen etiologia voidaan saada selvitettyä nopeasti. Lisäksi näitä menetelmiä käyttämällä taudin aiheuttajamikrobi löytyi huomattavasti suuremmalta osalta potilaista kuin pelkästään tavanomaisia menetelmiä käyttämällä. Pikamenetelmien hyödyllisyys vaihteli taudin vaikeusasteen mukaan. Respiratorinen virus löytyi huomattavan usein keuhkokuumetta sairastavilta potilailta, ja näiden potilaiden taudinkuva oli usein vaikea. Tulovaiheen korkeaa CRP-tasoa voidaan käyttää lisäkeinona arvioitaessa keuhkokuumeen vaikeutta. CRP on erityisen hyödyllinen arvioitaessa hoitovastetta ja riskiä komplikaatioiden ke¬hittymiseen. Neutrofiilien komplementtireseptorin ekspression tutkiminen näyttää lupaavalta pi¬kamenetelmältä erottamaan bakteerien ja virusten aiheuttamat taudit toisistaan. Antimikrobihoitoa saavilla potilailla BAL-tutkimuksen löydökset olivat vähäiset ja vaikuttivat hoitoon vain harvoin.

Molecular diagnostics of rare inherited SYNDROMES with a view on diagnostic test development

CHARGE syndrome, Sotos syndrome and 3p deletion syndrome are examples of rare inherited syndromes that have been recognized for decades but for which the molecular diagnostics only have been made possible by recent advances in genomic research. Despite these advances, development of diagnostic tests for rare syndromes has been hindered by diagnostic laboratories having limited funds for test development, and their prioritization of tests for which a (relatively) high demand can be expected. In this study, the molecular diagnostic tests for CHARGE syndrome and Sotos syndrome were developed, resulting in their successful translation into routine diagnostic testing in the laboratory of Medical Genetics (UTUlab). In the CHARGE syndrome group, mutation was identified in 40.5% of the patients and in the Sotos syndrome group, in 34%, reflecting the use of the tests in routine diagnostics in differential diagnostics. In CHARGE syndrome, the low prevalence of structural aberrations was also confirmed. In 3p deletion syndrome, it was shown that small terminal deletions are not causative for the syndrome, and that testing with arraybased analysis provides a reliable estimate of the deletion size but benign copy number variants complicate result interpretation. During the development of the tests, it was discovered that finding an optimal molecular diagnostic strategy for a given syndrome is always a compromise between the sensitivity, specificity and feasibility of applying a new method. In addition, the clinical utility of the test should be considered prior to test development: sometimes a test performing well in a laboratory has limited utility for the patient, whereas a test performing poorly in the laboratory may have a great impact on the patient and their family. At present, the development of next generation sequencing methods is changing the concept of molecular diagnostics of rare diseases from single tests towards whole-genome analysis.

Internet-based breast cancer patient’s pathway as an empowering patient educational tool

This three-phase study was conducted to examine the effect of the Breast Cancer Patient’s Pathway program (BCPP) on breast cancer patients’ empowering process from the viewpoint of the difference between knowledge expectations and perceptions of received knowledge, knowledge level, quality of life, anxiety and treatment-related side effects during the breast cancer treatment process. The BCPP is an Internet-based patient education tool describing a flow chart of the patient pathway during the breast treatment process, from breast cancer diagnostic tests to the follow-up after treatments. The ultimate goal of this study was to evaluate the effect of the BCPP to the breast cancer patient’s empowerment by using the patient pathway as a patient education tool. In phase I, a systematic literature review was carried out to chart the solutions and outcomes of Internet-based educational programs for breast cancer patients. In phase II, a Delphi study was conducted to evaluate the usability of web pages and adequacy of their content. In phase III, the BCPP program was piloted with 10 patients and patients were randomised to an intervention group (n=50) and control group (n=48). According to the results of this study, the Internet is an effective patient education tool for increasing knowledge, and BCPP can be used as a patient education method supporting other education methods. However, breast cancer patients’ perceptions of received knowledge were not fulfilled; their knowledge expectations exceed the perceived amount of received knowledge. Although control group patients’ knowledge expectations were met better with the knowledge they received in hospital compared to the patients in the intervention group, no statistical differences were found between the groups in terms of quality of life, anxiety and treatment-related side effects. However, anxiety decreased faster in the intervention group when looking at internal differences between the groups at different measurement times. In the intervention group the relationship between the difference between knowledge expectations and perceptions of received knowledge correlated significantly with quality of life and anxiety. Their knowledge level was also significant higher than in the control group. These results support the theory that the empowering process requires patient’s awareness of knowledge expectations and perceptions of received knowledge. There is a need to develop patient education to meet patients’ perceptions of received knowledge, including oral and written education and BCPP, to fulfil patient’s knowledge expectations and facilitate the empowering process. Further research is needed on the process of cognitive empowerment with breast cancer patients. There is a need for new patient education methods to increase breast cancer patients’ awareness of knowing.

Sensitive Troponin Assays: Diagnostic and Prognostic Use in Cardiology

Cardiac troponins (cTns) are the recommended biochemical markers in the diagnosis of myocardial infarction (MI). They are very sensitive and tissue-specific but are limited by their delayed appearance in the circulation. Biochemical markers with more rapid release kinetics, e.g. myoglobin and especially heart-type fatty acid-binding protein (H-FABP), have been used to enhance the early identification of MI. The implementation of cTns into clinical practice has shown that cardiomyocyte injury occurs in many other clinical conditions than MI. The aim of this study was to evaluate the impact of modern and highly sensitive cTnI assays on the early diagnosis of MI. In a patient cohort with suspected MI, such a sensitive cTnI assay enhanced the early diagnostic accuracy when compared to a less sensitive cTnI assay and to myoglobin. When compared to H-FABP during the early hours after symptom onset, the sensitive cTnI assay showed at least similar and, after 6 hours, superior diagnostic accuracy. A positive cTnI test result had superior prognostic value when compared to H-FABP, even among early presenters. The prognostic value of cTn in acute heart failure (AHF) was evaluated in 364 patients who participated in the FINN-AKVA study. The patients presented with AHF but no acute coronary syndrome (ACS). Up to half of the patients had elevated cTn levels which were associated with higher 6-month mortality. The magnitude of cTn elevation was directly proportional to mortality. Finally, the clinical spectrum of cTnI elevations was evaluated in 991 cTnI positive emergency department (ED) patients. 83% of the patients had MI and 17% had cTnI elevation due to other clinical conditions. The latter patient group was characterized by lower absolute cTnI levels and – importantly – higher in-hospital mortality when compared to the MI patients. In conclusion, the use of a highly sensitive cTnI assay enhances the early diagnostic accuracy and risk stratification in suspected MI patients. Cardiac troponin elevations are highly prevalent also in other acute clinical conditions and indicate an adverse outcome of these patients.

Accuracy Analysis of Frequency Converter Estimates in Diagnostic Applications

Transportation of fluids is one of the most common and energy intensive processes in the industrial and HVAC sectors. Pumping systems are frequently subject to engineering malpractice when dimensioned, which can lead to poor operational efficiency. Moreover, pump monitoring requires dedicated measuring equipment, which imply costly investments. Inefficient pump operation and improper maintenance can increase energy costs substantially and even lead to pump failure. A centrifugal pump is commonly driven by an induction motor. Driving the induction motor with a frequency converter can diminish energy consumption in pump drives and provide better control of a process. In addition, induction machine signals can also be estimated by modern frequency converters, dispensing with the use of sensors. If the estimates are accurate enough, a pump can be modelled and integrated into the frequency converter control scheme. This can open the possibility of joint motor and pump monitoring and diagnostics, thereby allowing the detection of reliability-reducing operating states that can lead to additional maintenance costs. The goal of this work is to study the accuracy of rotational speed, torque and shaft power estimates calculated by a frequency converter. Laboratory tests were performed in order to observe estimate behaviour in both steady-state and transient operation. An induction machine driven by a vector-controlled frequency converter, coupled with another induction machine acting as load was used in the tests. The estimated quantities were obtained through the frequency converter’s Trend Recorder software. A high-precision, HBM T12 torque-speed transducer was used to measure the actual values of the aforementioned variables. The effect of the flux optimization energy saving feature on the estimate quality was also studied. A processing function was developed in MATLAB for comparison of the obtained data. The obtained results confirm the suitability of this particular converter to provide accurate enough estimates for pumping applications.

3D-tulostustekniikan hyödyntäminen diagnostisten pikatestien tuotekehityksessä

Pikamallinnustekniikat ovat kehittyneet viime vuosina nopeasti. Tämä antaa jo lähes rajat-tomat mahdollisuudet tuottaa 3D-tulostamalla erilaisia tuotteita. 3D-tulostuksen hyödyntä-minen on yleistynyt erityisesti teollisuuden ja teknologian aloilla. Tässä työssä tutkittiin miten 3D-tulostamista voidaan hyödyntää diagnostisten pikatestien tuotekehityksessä. Immunologinen lateral flow-testi on vasta-aineisiin perustuva, nopea ja helppokäyttöinen mittausmenetelmä pienten ainemäärien havaitsemiseen. Tässä työssä kehitettiin lateral flow-testikotelo, jonka suunnitteluun ja rakenteen mallintamiseen käytettiin 3D-tulostustekniikkaa. Testikotelon toimivuus lateral flow- testissä varmistettiin kehittämällä testikoteloon sopiva pikatesti, jonka suorituskykyä analysoitiin sekä visuaalisesti että Actim 1ngeni-lukulaitteella. Työ aloitettiin tutkimalla eri pikavalmistustekniikoita, joista testikotelon tulostamiseen valittiin SLA-tekniikka sen tulostustarkkuuden ja tuotteen pinnan laadun perusteella. Testikotelon suunnittelu aloitettiin määrittämällä millaisia ominaisuuksia testikotelolta haluttiin. Näitä ominaisuuksia olivat lateral flow-testin suojaaminen sekä testissä kulkevan näytteen virtauksen varmistamien. Lateral flow- testin kehityksessä hyödynnettiin osin aiemmin kehitetystä pikatestistä saatuja tietoja. Lateral flow- kasettitestin valmistusprosessi koostui seitsemästä eri prosessivaiheesta jotka olivat: Vasta-aineen/kontrollireagenssin konjugointi, näytetyynyn käsittely, konjugointityynyn käsittely, konjugointityynylle annostelu, membraanille annostelu, tikkujen laminointi ja leikkaus sekä kasettitestin kokoonpano. Kehitetyn lateral flow- kasettitestin toimivuus varmistettiin tutkimalla testin reaktiokinetiikkaa ja analyyttistä herkkyyttä sekä visuaalisesti että lukulaitteen avulla. Tutkimustulosten perusteella 3D-tulostus on erittäin hyödyllinen menetelmä pikatestien tuotekehityksessä suunniteltaessa testikotelorakenteita, näytteen annosteluvälineitä ja näiden yhdistelmiä.