Optimierung der Pharmakotherapie schizophrener Patienten durch objektive Symptomerfassung und Therapeutisches Drug Monitoring

Der Erfolg einer Schizophrenie-Behandlung ist zum größten Teil abhängig vom Ansprechen des Patienten auf seine antipsychotische Medikation. Welches Medikament und welche Dosis bei einem individuellen Patienten wirksam sind, kann derzeit erst nach mehrwöchiger Behandlung beurteilt werden. Ein Grund für variierendes Therapieansprechen sind variable Plasmakonzentrationen der Antipsychotika. Ziel dieser Arbeit war es, zu untersuchen, in wieweit der Therapieerfolg zu einem frühen Zeitpunkt der Behandlung durch objektive Symptomerfassung vorhersagbar ist und welche Faktoren die hohe Variabilität der Antipsychotikaspiegel im Blut beeinflussen. rnEine 18-monatige naturalistische klinische Studie an schizophrenen Patienten wurde durchgeführt, um folgende Fragen zu beantworten: Kann man das Therapieansprechen prädizieren und welche Instrumente sind dafür geeignet? Die Psychopathologie wurde anhand zweier Messskalen (Brief Psychiatric Rating Scale, BPRS und Clinical Global Impressions, CGI) wöchentlich ermittelt, um die Besserung der Krankheitssymptome im Verlauf von 8 Wochen zu bewerten. Therapiebegleitend wurden noch die Serum-Konzentrationen der Antipsychotika gemessen. Objektive Symptomerfassung durch BPRS oder CGI waren als Messinstrumente geeignet, Therapieansprechen vorherzusagen. Bezogen auf den Behandlungsbeginn war eine Verminderung der Symptome hoch prädiktiv für späteres Therapieversagen oder -ansprechen. Eine Verminderung um mehr als 36,5% auf der BPRS Skala in Woche 2 wurde als signifikanter Schwellenwert für Nichtansprechen ermittelt. Patienten, deren Symptombesserung unterhalb des Schwellenwertes lag, hatten eine 11,2-fach höhere Wahrscheinlichkeit, am Ende der Studie nicht auf ihre medikamentöse Therapie anzusprechen als die Patienten, die sich um mindestens 36,5% verbesserten. Andere Faktoren, wie Alter, Geschlecht, Dauer der Erkrankung oder Anzahl der stationären Aufenthalte hatten keinen Einfluss auf die Prädiktion des Therapieansprechens. Therapeutische Antipsychotika-Spiegel übten einen positiven Einfluss auf die Ansprechrate aus. Bei Patienten mit therapeutischen Spiegeln war das Ansprechen rascher und die Ansprechrate größer als unter denjenigen deren Spiegel außerhalb der therapeutisch üblichen Bereiche lag. rnEine wichtige Voraussetzung für den Einsatz von TDM ist das Vorhandensein einer präzisen, reproduzierbaren, zeit- und kostensparenden analytischen Methode zur quantitativen Bestimmung der untersuchten Substanzen. Die Entwicklung und Validierung einer solchen geeigneten Methode wurde für den Nachweis von Haloperidol vorgenommen. Eine HPLC-Methode mit Säulenschaltung erwies sich für TDM geeignet. rnBasierend auf den Ergebnissen der eigenen klinischen Studie zur Response Prädiktion wurde untersucht, welche Faktoren die Variabilität der Pharmakokinetik von Antipsychotika beeinflussen. Die Variabilität der Pharmakokinetik ist ein Grund für fehlendes oder unzureichendes Ansprechen. Es wurde zum einen der Einfluss der galenischen Formulierung auf die Freisetzung und zum anderen der Einfluss von entzündlichen Prozessen auf die Metabolisierung eines Antipsychotikums untersucht. Dazu wurden Patientendaten retrospektiv ausgewertet.rnDie Analyse von 247 Serumspiegeln von Patienten, die mit Paliperidon in OROS®Formulierung, einer neu eingeführten Retardform, behandelt wurden, zeigte, dass die intraindividuelle Variabilität der Talspiegel (Vk) von Paliperidon 35% betrug. Er war damit vergleichbar wie für nicht retardiertes Risperidon 32% (p=n.s.). Die Retardierung hatte demnach keinen Varianz mindernden Effekt auf die Talspiegel des Antipsychotikums. Der Wirkstoff-Konzentrations-Bereich lag bei 21-55 ng/ml und entsprach ebenfalls nahezu dem therapeutischen Bereich von Risperidon (20-60 ng/ml). rnEntzündliche Prozesse können die Metabolisierung von Medikamenten verändern. Dies wurde bisher für Medikamente nachgewiesen, die über CYP1A2 abgebaut werden. Durch die eigene Analyse von 84 Patienten-Serumspiegeln konnte festgestellt werden, dass die Metabolisierung von Quetiapin während eines entzündlichen Prozesses beeinträchtigt war, wahrscheinlich durch Hemmung von CYP3A4. Dies sprach dafür, dass auch Wirkstoffe, die über CYP3A4 abgebaut werden, während eines entzündlichen Prozesses im Körper in ihrer Pharmakokinetik beeinträchtigt sein können. Aus diesem Grund sollte während einer Infektion unter der Therapie mit Quetiapin besonders auf die Nebenwirkungen geachtet werden und der Serumspiegel sollte in dieser Zeit überwacht werden, um den Patienten vor eventuellen Nebenwirkungen oder sogar Intoxikationen zu schützen. rnDie Befunde dieser Arbeit zeigen, dass bei einer Behandlung schizophrener Patienten mit Antipsychotika die Messung der Psychopathologie zur Vorhersage des Therapieansprechens und die Messung der Blutspiegel zur Identifizierung von Faktoren, die die pharmakokinetische Variabilität bedingen, geeignet sind. Objektive Symptomerfassung und Therapeutisches Drug Monitoring sind demnach Instrumente, die für die Steuerung der antipsychotischen Pharmakotherapie genutzt werden sollten.rn

Therapeutisches Drug Monitoring in der ambulanten Psychopharmakotherapie

Während Therapeutisches Drug Monitoring (TDM) im klinischen Alltag der stationären Behandlung in der Psychiatrie bereits fest etabliert ist, kommt es in der ambulanten Betreuung von psychisch Kranken bislang noch selten zum Einsatz. Ziel dieser Arbeit war es zu klären, wie TDM im ambulanten Bereich eingesetzt wird, wann seine Anwendung sinnvoll ist und ob es Hinweise gibt, dass TDM zu einer besseren Psychopharmakotherapie beitragen kann. rnEine Grundvoraussetzung für den Einsatz von TDM ist die Messbarkeit des Arzneistoffes. Am Beispiel des Antipsychotikums Flupentixol wurde eine Quantifizierungsmethode entwickelt, validiert und in die Laborroutine integriert. Die neue Methode erfüllte alle nach Richtlinien vorgegebenen Anforderungen für quantitative Laboruntersuchungen. Die Anwendbarkeit in der Laborroutine wurde anhand von Untersuchungen an Patienten gezeigt. rnEine weitere Voraussetzung für eine TDM-geleitete Dosisanpassung ist die Kenntnis des therapeutischen Referenzbereiches. In dieser Arbeit wurde exemplarisch ein Referenzbereich für das Antipsychotikum Quetiapin ermittelt. Die Untersuchung verglich darüber hinaus die neu eingeführten Arzneiformulierung Quetiapin retard mit schnell freisetzendem Quetiapin. Es zeigte sich, dass die therapiebegleitenden Blutspiegelkontrollen beider Formulierungen mit der Einstellung des Blutspiegels auf den therapeutischen Bereich von 100 - 500 ng/ml die Wahrscheinlichkeit des Therapieansprechens erhöhen. Bei den verschiedenen Formulierungen musste unbedingt auf den Zeitpunkt der Blutentnahmen nach Einnahme geachtet werden.rnEs wurde eine multizentrische Querschnittsuntersuchung zur Analyse von TDM unter naturalistischen Bedingungen an ambulanten Patienten durchgeführt, und zwar in Ambulanzen, in denen TDM als fester Bestandteil der Therapieüberwachung genutzt wurde und in Ambulanzen, in denen TDM sporadisch engesetzt, bzw. neu eingeführt wurde. Nach dieser Erhebung schien die Anwendung von TDM zu einer besseren Versorgung der Patienten beizutragen. Es wurde festgestellt, dass in den Ambulanzen mit bewusster Anwendung von TDM mehr Patienten mit Blutspiegeln im therapeutischen Bereich vorkamen als in den Ambulanzen mit nur sporadisch durchgeführten Blutspiegelmessungen. Bei Letzteren betrug die mittlere Anzahl an Medikamenten pro Patient 2,8 gegenüber 2,2 in den anderen Ambulanzen, was mit höheren Nebenwirkungsraten einherging. Die Schlussfolgerung, dass das Einstellen der Blutspiegel auf den therapeutischen Bereich auch tatsächlich zu besseren Therapieeffekten führte, konnte mit der Studie nicht valide überprüft werden, da die Psychopathologie nicht adäquat abgebildet werden konnte. Eine weitere Erkenntnis war, dass das reine Messen des Blutspiegels nicht zu einer Verbesserung der Therapie führte. Eine Verbesserung der Anwendung von TDM durch die Behandler wurde nach einer Schulung festgestellt, die das Ziel hatte, die Interpretation der Blutspiegelbefunde im Kontext mit patienten- und substanzspezifischen Informationen zu verbessern. Basierend auf dieser Erfahrung wurden Arzneistoffdatenblätter für die häufigsten angewandten Antipsychotika und Antidepressiva entwickelt, um damit die ambulanten Ärzte für eine eigenständige Befundinterpretation zu unterstützen. rnEin weiterer Schwerpunkt der Untersuchungen an ambulanten Patienten war die Aufdeckung von Non-Compliance durch TDM. Ein neu entwickeltes Verfahren, durch Berechnung der Streuung der mittleren Blutspiegel, erwies sich als geeignetes Instrument zur Compliance-Kontrolle in der Clozapin-Langzeittherapie. Es war etablierten anderen Verfahren überlegen. Demnach hatten Patienten ein erhöhtes Rückfallrisiko, wenn der Variationskoeffizient von nur drei nacheinander gemessenen Blutspiegeln größer als 20 % war. Da für die Beurteilung des Variationskoeffizienten das Messen von nur drei aufeinander folgenden Blutspiegeln notwendig war, kann diese Methode leicht in den ambulanten Alltag integriert werden. Der behandelnde Arzt hat so die Möglichkeit, einen rückfallgefährdeten Patienten noch vor seiner psychopathologischen Verschlechterung zu erkennen und ihn beispielsweise durch engmaschigeres Supervidieren vor einem Rückfall zu bewahren.rnAlles in allem konnte durch die eigenen Untersuchungen an psychiatrischen Patienten, die unter naturalistischen Bedingungen behandelt wurden, gezeigt werden, wie die Voraussetzungen für die Anwendung von TDM geschaffen werden, nämlich durch die Etablierung und Validierung einer Messmethode und durch die Evaluierung eines therapeutischen Referenzbereiches und wie TDM bei adäquatem Einsatz, nach Verbesserung der Compliance und des Kenntnisstandes der behandelnden Ärzte im praktischen und theoretischen Umgang mit TDM, die Versorgung ambulanter psychiatrischer Patienten unterstützen kann.

Mental states monitoring through passive Brain-Computer Interface systems

The monitoring of cognitive functions aims at gaining information about the current cognitive state of the user by decoding brain signals. In recent years, this approach allowed to acquire valuable information about the cognitive aspects regarding the interaction of humans with external world. From this consideration, researchers started to consider passive application of brain–computer interface (BCI) in order to provide a novel input modality for technical systems solely based on brain activity. The objective of this thesis is to demonstrate how the passive Brain Computer Interfaces (BCIs) applications can be used to assess the mental states of the users, in order to improve the human machine interaction. Two main studies has been proposed. The first one allows to investigate whatever the Event Related Potentials (ERPs) morphological variations can be used to predict the users’ mental states (e.g. attentional resources, mental workload) during different reactive BCI tasks (e.g. P300-based BCIs), and if these information can predict the subjects’ performance in performing the tasks. In the second study, a passive BCI system able to online estimate the mental workload of the user by relying on the combination of the EEG and the ECG biosignals has been proposed. The latter study has been performed by simulating an operative scenario, in which the occurrence of errors or lack of performance could have significant consequences. The results showed that the proposed system is able to estimate online the mental workload of the subjects discriminating three different difficulty level of the tasks ensuring a high reliability.

Etablierung und Optimierung von Therapeutischem Drug Monitoring für die Psychopharmakotherapie von Patienten mit Substanzabhängigkeit

Therapeutisches Drug Monitoring (TDM) findet Anwendung in der Therapie mit Immunosuppressiva, Antibiotika, antiretroviraler Medikation, Antikonvulsiva, Antidepressiva und auch Antipsychotika, um die Effizienz zu steigern und das Risiko von Intoxikationen zu reduzieren. Jedoch ist die Anwendung von TDM für Substanzen, die Einsatz finden in der Rückfallprophylaxe, der Substitution oder dem Entzug von Abhängigkeitserkrankungen nicht etabliert. Für diese Arbeit wurde im ersten Schritt eine sensitive Rating-Skala mit 22 Items entwickelt, mit Hilfe derer der theoretische Nutzen von TDM in der Pharmakotherapie von substanzbezogenen Abhängigkeitserkrankungen auf der Basis von pharmakologischen Eigenschaften der Medikamente und von Patientencharakteristika evaluiert wurde. Die vorgenommene Einschätzung zeigte für Bupropion, Buprenorphin, Disulfiram (oder einen Metaboliten), Methadon (chirale Bestimmung wenn möglich) und Naltrexon einen potentiellen Nutzen von TDM.rnFür die meisten Medikamente, die zur Behandlung von Abhängigkeitserkrankungen zugelassen sind, fehlen valide Messverfahren für TDM. Im Alltag werden überwiegend Drogen Screening-Tests in Form immunologischer Schnelltests angewendet. Für die Anwendung von TDM wurden in dieser Arbeit chromatographische Verfahren für die Bestimmung von Naltrexon und 6β-Naltrexol, Bupropion und Hydroxybupropion sowie R,S-Methadon und R,S-2-Ethyliden-1,5-dimethyl-3,3-diphenylpyrrolidin entwickelt, optimiert und validiert. Es handelt sich dabei HPLC-UV-Methoden mit Säulenschaltung sowie zur Bestimmung von Naltrexon und 6β-Naltrexol zusätzlich eine LC-MS/MS-Methode. Voraussetzung für die Interpretation der Plasmaspiegel ist im Wesentlichen die Kenntnis eines therapeutischen Bereichs. Für Naltrexon und seinen aktiven Metaboliten 6β-Naltrexol konnte eine signifikante Korrelation zwischen dem auftretenden Craving und der Summenkonzentration gefunden werden. Mittels Receiver-Operation-Characteristics-Kurven-Analyse wurde ein Schwellenwert von 16,6 ng/ml ermittelt, oberhalb dessen mit einem erhöhten Ansprechen gerechnet werden kann. Für Levomethadon wurde bezüglich der Detoxifikationsbehandlung ein Zusammenhang in der prozentualen Reduktion des Plasmaspiegels und den objektiven und subjektiven Entzugssymptomen gefunden. rnDoch nicht nur die Wirkstoffe, sondern auch das Patientenmerkmal substanzbezogene Abhängigkeit wurde charakterisiert, zum einen bezüglich pharmakokinetischer Besonderheiten, zum anderen in Hinsicht auf die Therapietreue (Adhärenz). Für Patienten mit komorbider Substanzabhängigkeit konnte eine verminderte Adhärenz unabhängig von der Hauptdiagnose gezeigt werden. Die Betrachtung des Einflusses von veränderten Leberwerten zeigt für komorbide Patienten eine hohe Korrelation mit dem Metabolisiererstatus, nicht aber für Patienten ohne Substanzabhängigkeit.rnÜbergeordnetes Ziel von TDM ist die Erhöhung der Therapiesicherheit und die Steigerung der Therapieeffizienz. Dies ist jedoch nur möglich, wenn TDM im klinischen Alltag integriert ist und korrekt eingesetzt wird. Obwohl es klare Evidenz für TDM von psychiatrischer Medikation gibt, ist die Diskrepanz zwischen Laborempfehlung und der klinischen Umsetzung hoch. Durch Intensivierung der interdisziplinären Zusammenarbeit zwischen Ärzten und Labor, der Entwicklung von interaktivem TDM (iTDM), konnte die Qualität der Anwendung von TDM verbessert und das Risiko von unerwünschten Arzneimittelwirkungen vermindert werden. rnInsgesamt konnte durch die eigenen Untersuchungen gezeigt werden, dass TDM für die medikamentöse Einstellung von Patienten mit Abhängigkeitserkrankung sinnvoll ist und dass optimales TDM eine interdisziplinäre Zusammenarbeit erfordert.rn

The warning-sign hierarchy between quantitative subcortical motor mapping and continuous motor evoked potential monitoring during resection of supratentorial brain tumors

Mapping and monitoring are believed to provide an early warning sign to determine when to stop tumor removal to avoid mechanical damage to the corticospinal tract (CST). The objective of this study was to systematically compare subcortical monopolar stimulation thresholds (1-20 mA) with direct cortical stimulation (DCS)-motor evoked potential (MEP) monitoring signal abnormalities and to correlate both with new postoperative motor deficits. The authors sought to define a mapping threshold and DCS-MEP monitoring signal changes indicating a minimal safe distance from the CST.

Monitoring eines Hundes mit traumatischem Hämoabdomen durch serielle Messung von abdominalem und peripher venösem Hämatokrit

Objective: This case report describes the use of serial measurements of peripheral venous and abdominal fluid hematocrits as a guide to treatment in a dog with traumatic hemoabdomen. Material and methods: An 18-month-old, female mixed-breed dog was presented with traumatic hemoabdomen. The dog was treated with intravenous fluids, and concurrent measurements of venous and abdominal fluid hematocrits were performed. Results: The initial hematocrit values were 39% in venous blood and 42% in abdominal fluid. Following fluid therapy, the venous hematocrit decreased to 20%, whereas the abdominal hematocrit remained stable at 40%. Based on this finding severe ongoing intra-abdominal hemorrhage was ruled out, and the dog was treated conservatively. Conclusion and clinical relevance: Comparison of serial abdominal and venous hematocrits may be useful in assessing the need for surgical management in patients with traumatic hemoabdomen.

Actigraphy in agitated patients with dementia : Monitoring treatment outcomes

Especially in pharmacotherapeutic research, a variety of methods to monitor behavioural and psychological symptoms of dementia (BPSD) are currently being discussed. To date, the most frequently used of these are clinical scales, which, however, are subjective and highly dependent on personnel resources. In our study, we tested the usefulness of actigraphy as a more direct and objective way to measure day-night rhythm disturbances and agitated behaviour.After a baseline assessment, 24 patients with probable dementia of the Alzheimer type (NINCDS-ADRDA) and agitated behaviour received either 3 mg melatonin (n=7), 2.5 mg dronabinol (n=7), or placebo (n=10) for two weeks. In addition, 10 young and 10 elderly healthy subjects were examined as a control group. Motor activity levels were assessed using an actigraph worn continuously on the wrist of the non-dominant hand. At the beginning and the end of the study, patients' Neuropsychiatric Inventory (NPI) scores were also assessed.In the verum group, actigraphic nocturnal activity (P=0.001), NPI total score (P=0.043), and NPI agitation subscale score (P=0.032) showed significant reductions compared to baseline. The treatment-baseline ratio of nocturnal activity (P=0.021) and treatment-baseline difference of the nocturnal portion of 24 h activity (P=0.012) were reduced. Patients' baseline activity levels were similar to those seen in healthy elderly subjects. Younger healthy subjects exhibited higher motor activity even at night. There was no correlation between actigraphy and NPI.Both actigraphic measures and the gold standard clinical scale were able to distinguish between the verum and placebo groups. However, because they did not correlate with each other, they clearly represent different aspects of BPSD, each of which reacts differently to therapy. As a result, actigraphy may well come to play an important role in monitoring treatment success in BPSD.

Steam pops during irrigated radiofrequency ablation: feasibility of impedance monitoring for prevention

BACKGROUND: Steam pops are a risk of irrigated radiofrequency catheter ablation (RFA) and may cause cardiac perforation. Data to guide radiofrequency (RF) energy titration to avoid steam pops are limited. OBJECTIVE: This study sought to assess the frequency and consequence of audible pops and to determine the feasibility of using the magnitude of impedance change to predict pops. METHODS: We reviewed consecutive endocardial open-irrigated RFA for ventricular tachycardia (VT) with continuously recorded ablation data in 142 patients with structural heart disease. Steam pops were defined as an audible pop associated with a sudden spike in impedance. Ablation lesions before or after pops served as controls. RESULTS: From a total of 4,107 ablation lesions, 62 (1.5%) steam pops occurred in 42 procedures in 38 patients. Perforation with tamponade occurred with 1 of 62 (2%) pops. Applications with pops had a greater impedance decrease (22 +/- 7 Omega vs. 18 +/- 8 Omega, P = .001) and a higher maximum power (45 +/- 5 W vs. 43 +/- 6 W, P = .011), but did not differ in maximum catheter tip temperature (40 degrees C +/- 4 degrees C vs. 40 degrees C +/- 4 degrees C, P = .180) from applications without pops. Eighty percent of pops occurred after impedance decreased by at least 18 Omega. CONCLUSION: During VT ablation with open irrigation, audible pops are infrequent and do not usually cause perforation. Limiting RF power to achieve an impedance decrease of <18 Omega is a feasible method of reducing the likelihood of a pop when perforation risk is of concern.

Impact of coil position and electrophysiological monitoring on determination of motor thresholds to transcranial magnetic stimulation

OBJECTIVE: We compared motor and movement thresholds to transcranial magnetic stimulation (TMS) in healthy subjects and investigated the effect of different coil positions on thresholds and MEP (motor-evoked potential) amplitudes. METHODS: The abductor pollicis brevis (APB) 'hot spot' and a standard scalp position were stimulated. APB resting motor threshold (APB MEP-MT) defined by the '5/10' electrophysiological method was compared with movement threshold (MOV-MT), defined by visualization of movements. Additionally, APB MEP-MTs were evaluated with the '3/6 method,' and MEPs were recorded at a stimulation intensity of 120% APB MEP-MT at each position. RESULTS: APB MEP-MTs were significantly lower by stimulation of the 'hot spot' than of the standard position, and significantly lower than MOV-MTs (n=15). There were no significant differences between the '3/6' and the '5/10' methods, or between APB MEP amplitudes by stimulating each position at 120% APB MEP-MT. CONCLUSIONS: Coil position and electrophysiological monitoring influenced motor threshold determinations. Performing 6 instead of 10 trials did not produce different threshold measurements. Adjustment of intensity according to APB MEP-MT at the stimulated position did not influence APB MEP amplitudes. SIGNIFICANCE: Standardization of stimulation positions, nomenclature and criteria for threshold measurements should be considered in design and comparison of TMS protocols.

Risk scoring for setting priorities in a monitoring of antimicrobial resistance in meat and meat products

Meat and meat products can be contaminated with different species of bacteria resistant to various antimicrobials. The human health risk of a type of meat or meat product carry by emerging antimicrobial resistance depends on (i) the prevalence of contamination with resistant bacteria, (ii) the human health consequences of an infection with a specific bacterium resistant to a specific antimicrobial and (iii) the consumption volume of a specific product. The objective of this study was to compare the risk for consumers arising from their exposure to antibiotic resistant bacteria from meat of four different types (chicken, pork, beef and veal), distributed in four different product categories (fresh meat, frozen meat, dried raw meat products and heat-treated meat products). A semi-quantitative risk assessment model, evaluating each food chain step, was built in order to get an estimated score for the prevalence of Campylobacter spp., Enterococcus spp. and Escherichia coli in each product category. To assess human health impact, nine combinations of bacterial species and antimicrobial agents were considered based on a published risk profile. The combination of the prevalence at retail, the human health impact and the amount of meat or product consumed, provided the relative proportion of total risk attributed to each category of product, resulting in a high, medium or low human health risk. According to the results of the model, chicken (mostly fresh and frozen meat) contributed 6.7% of the overall risk in the highest category and pork (mostly fresh meat and dried raw meat products) contributed 4.0%. The contribution of beef and veal was of 0.4% and 0.1% respectively. The results were tested and discussed for single parameter changes of the model. This risk assessment was a useful tool for targeting antimicrobial resistance monitoring to those meat product categories where the expected risk for public health was greater.

Efficiency of risk-based vs . random sampling for the monitoring of tetracycline residues in slaughtered calves in Switzerland

In all European Union countries, chemical residues are required to be routinely monitored in meat. Good farming and veterinary practice can prevent the contamination of meat with pharmaceutical substances, resulting in a low detection of drug residues through random sampling. An alternative approach is to target-monitor farms suspected of treating their animals with antimicrobials. The objective of this project was to assess, using a stochastic model, the efficiency of these two sampling strategies. The model integrated data on Swiss livestock as well as expert opinion and results from studies conducted in Switzerland. Risk-based sampling showed an increase in detection efficiency of up to 100% depending on the prevalence of contaminated herds. Sensitivity analysis of this model showed the importance of the accuracy of prior assumptions for conducting risk-based sampling. The resources gained by changing from random to risk-based sampling should be transferred to improving the quality of prior information.

Harmonised monitoring of antimicrobial resistance in Salmonella and Campylobacter isolates from food animals in the European Union

Many Member States of the European Union (EU) currently monitor antimicrobial resistance in zoonotic agents, including Salmonella and Campylobacter. According to Directive 2003/99/EC, Member States shall ensure that the monitoring provides comparable data on the occurrence of antimicrobial resistance. The European Commission asked the European Food Safety Authority to prepare detailed specifications for harmonised schemes for monitoring antimicrobial resistance. The objective of these specifications is to lay down provisions for a monitoring and reporting scheme for Salmonella in fowl (Gallus gallus), turkeys and pigs, and for Campylobacter jejuni and Campylobacter coli in broiler chickens. The current specifications are considered to be a first step towards a gradual implementation of comprehensive antimicrobial resistance monitoring at the EU level. These specifications propose to test a common set of antimicrobial agents against available cut-off values and a specified concentration range to determine the susceptibility of Salmonella and Campylobacter. Using isolates collected through programmes in which the sampling frame covers all epidemiological units of the national production, the target number of Salmonella isolates to be included in the antimicrobial resistance monitoring per Member State per year is 170 for each study population (i.e., laying hens, broilers, turkeys and slaughter pigs). The target number of Campylobacter isolates to be included in the antimicrobial resistance monitoring per Member State per year is 170 for each study population (i.e., broilers). The results of the antimicrobial resistance monitoring are assessed and reported in the yearly national report on trends and sources of zoonoses, zoonotic agents and antimicrobial resistance.

Dynamic SLA management with forecasting using multi-objective optimization

Cost-efficient operation while satisfying performance and availability guarantees in Service Level Agreements (SLAs) is a challenge for Cloud Computing, as these are potentially conflicting objectives. We present a framework for SLA management based on multi-objective optimization. The framework features a forecasting model for determining the best virtual machine-to-host allocation given the need to minimize SLA violations, energy consumption and resource wasting. A comprehensive SLA management solution is proposed that uses event processing for monitoring and enables dynamic provisioning of virtual machines onto the physical infrastructure. We validated our implementation against serveral standard heuristics and were able to show that our approach is significantly better.

Monitoring cerebral oxygenation during balloon occlusion with multichannel NIRS

We report on oxygenation changes noninvasively recorded by multichannel continuous-wave near infrared spectroscopy (CW-NIRS) during endovascular neuroradiologic interventions requiring temporary balloon occlusion of arteries supplying the cerebral circulation. Digital subtraction angiography (DSA) provides reference data on the site, timing, and effectiveness of the flow stagnation as well as on the amount and direction of collateral circulation. This setting allows us to relate CW-NIRS findings to brain specific perfusion changes. We focused our analysis on the transition from normal perfusion to vessel occlusion, i.e., before hypoxia becomes clinically apparent. The localization of the maximal response correlated either with the core (occlusion of the middle cerebral artery) or with the watershed areas (occlusion of the internal carotid artery) of the respective vascular territories. In one patient with clinically and angiographically confirmed insufficient collateral flow during carotid artery occlusion, the total hemoglobin concentration became significantly asymmetric, with decreased values in the ipsilateral watershed area and contralaterally increased values. Multichannel CW-NIRS monitoring might serve as an objective and early predictive marker of critical perfusion changes during interventions-to prevent hypoxic damage of the brain. It also might provide valuable human reference data on oxygenation changes as they typically occur during acute stroke.

IMPROVING QUANTITATIVE TREATMENT RESPONSE MONITORING WITH DEFORMABLE IMAGE REGISTRATION

Quantitative imaging with 18F-FDG PET/CT has the potential to provide an in vivo assessment of response to radiotherapy (RT). However, comparing tissue tracer uptake in longitudinal studies is often confounded by variations in patient setup and potential treatment induced gross anatomic changes. These variations make true response monitoring for the same anatomic volume a challenge, not only for tumors, but also for normal organs-at-risk (OAR). The central hypothesis of this study is that more accurate image registration will lead to improved quantitation of tissue response to RT with 18F-FDG PET/CT. Employing an in-house developed “demons” based deformable image registration algorithm, pre-RT tumor and parotid gland volumes can be more accurately mapped to serial functional images. To test the hypothesis, specific aim 1 was designed to analyze whether deformably mapping tumor volumes rather than aligning to bony structures leads to superior tumor response assessment. We found that deformable mapping of the most metabolically avid regions improved response prediction (P<0.05). The positive predictive power for residual disease was 63% compared to 50% for contrast enhanced post-RT CT. Specific aim 2 was designed to use parotid gland standardized uptake value (SUV) as an objective imaging biomarker for salivary toxicity. We found that relative change in parotid gland SUV correlated strongly with salivary toxicity as defined by the RTOG/EORTC late effects analytic scale (Spearman’s ρ = -0.96, P<0.01). Finally, the goal of specific aim 3 was to create a phenomenological dose-SUV response model for the human parotid glands. Utilizing only baseline metabolic function and the planned dose distribution, predicting parotid SUV change or salivary toxicity, based upon specific aim 2, became possible. We found that the predicted and observed parotid SUV relative changes were significantly correlated (Spearman’s ρ = 0.94, P<0.01). The application of deformable image registration to quantitative treatment response monitoring with 18F-FDG PET/CT could have a profound impact on patient management. Accurate and early identification of residual disease may allow for more timely intervention, while the ability to quantify and predict toxicity of normal OAR might permit individualized refinement of radiation treatment plan designs.