Würzburg. Erst vor wenigen Monaten, im März 2024, hat Prof. Dr. Kathleen Wermke ihr erstes Sachbuch über Babygesänge herausgegeben. Auf über 200 Seiten beschreibt sie unterhaltsam und fundiert, wie aus Weinen Sprache wird. Jetzt soll ein Fachbuch zur frühen Sprachentwicklung folgen. Die Leiterin des Zentrums für vorsprachliche Entwicklung und Entwicklungsstörungen (ZVES) an der Poliklinik für Kieferorthopädie am Universitätsklinikum Würzburg (UKW) ist von der Carl Friedrich von Siemens Stiftung eingeladen worden, ab Herbst ein Jahr lang am Stiftungssitz in München ungestört und konzentriert an ihrem wissenschaftlichen Werk zu arbeiten. In dieser Zeit ist Kathleen Wermke von ihren universitären Verpflichtungen freigestellt. Die Carl Friedrich von Siemens Stiftung vergibt das Fellowship-Stipendium jährlich an zwei herausragende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unterschiedlicher Fachrichtungen und Nationalitäten. Einige Ergebnisse dieser Fellowships wurden in der 'Edition der Carl Friedrich von Siemens Stiftung' veröffentlicht, die im C.H. Beck Verlag erscheint.

„Ich freue mich außerordentlich über diese Auszeichnung, weil sie meine bisherige Forschung würdigt und mir die Möglichkeit gibt, meine wissenschaftlichen Erkenntnisse zusammenzufassen und weiterzugeben. Dafür bin ich sehr dankbar“, sagt Kathleen Wermke. Die Verhaltensbiologin erforscht seit Jahrzehnten auf fast allen Kontinenten das Weinen, Quieken und Brabbeln von Säuglingen und Kleinkindern. Dabei analysiert sie die unterschiedlichen Melodien, Intervalle und rhythmischen Betonungen der Laute, also Elemente der späteren Prosodie der Umgebungssprachen. Mit ihrem Team hat sie dabei entdeckt, dass sich bereits in den ersten Lebenstagen die Melodiekontur im natürlichen Weinen von Neugeborenen rund um den Globus unterscheidet. Damit könne der Babygesang im ersten Lebensjahr als das entscheidende fehlende Puzzlestück betrachtet werden, um die Evolution vom Tiergesang zur menschlichen Lautsprache besser zu verstehen.

Weltweit erste Vorsprachliche Diagnostik anhand von Säuglingslauten

Bevor Kathleen Wermke 2003 nach Würzburg kam, forschte und lehrte sie viele Jahre am Institut für Medizinische Anthropologie der Charité in Berlin. An die Poliklinik für Kieferorthopädie des UKW kam sie, um gemeinsam mit einem interdisziplinären Ärzteteam das weltweit erste Zentrum zur Diagnostik vorsprachlicher Entwicklungsstörungen bei Kindern mit einem erhöhten Risiko für den Spracherwerb aufzubauen. Eine frühzeitige Diagnostik potenzieller Störungen in der Sprech- und Sprachentwicklung ist nicht nur bei Lippen-Kiefer-Gaumenspaltbildungen wichtig, sondern auch bei anderen Erkrankungen wie etwa angeborenen Hörstörungen oder Atemwegsproblemen. 

Das Team in der Kieferorthopädie betrat vor 20 Jahren absolutes Neuland. „Um überhaupt einen frühen Hinweis auf eine mögliche Entwicklungsstörung erkennen zu können, mussten wir zunächst erforschen, wie sich aus dem Weinen der Säuglinge über Gurr- und Brabbellaute einfache Silben und erste Wörter bilden und welche Einflussfaktoren dabei eine Rolle spielen. Das war damals auch für Kinder ohne Risikofaktoren für die frühe Sprachentwicklung nicht bekannt. Wir brauchten Kontrollgruppen“, sagt die 63-Jährige rückblickend. So entstand im Laufe der Jahre ein besonderes Archiv mit Babylauten und die einzigartige, international gefragte Kompetenz, diese frühen Laute geeignet auszuwerten.

Im geplanten Fachbuch wird Kathleen Wermke ihre Theorien zur vorsprachlichen Entwicklung sowohl mit modernen Konzepten zur Sprachevolution als auch mit ihren klinischen Erfahrungen verbinden.

Text: Kirstin Linkamp / UKW 
 

Würzburg. Patientinnen, die nach einer Brustkrebserkrankung eine endokrine Behandlung mit Aromatasehemmern erhalten, berichten häufig über therapiebedingte Beschwerden, wie Schlaf- und Konzentrationsstörungen sowie Gelenk- und Muskelschmerzen. Möglicherweise lassen sich gerade die Gelenkschmerzen durch therapeutisches Fasten lindern. Das will die derzeit laufende Studie FREE-AI untersuchen, für die bis Herbst 2024 weitere Teilnehmerinnen gesucht werden. 
Durchgeführt wird das Projekt von dem am Uniklinikum Würzburg angesiedelten Comprehensive Cancer Center Mainfranken (CCC MF) in Kooperation mit dem Robert-Bosch-Krankenhaus in Stuttgart sowie der Charité Berlin. 

Ernährung als Säule der Therapie?

Privatdozentin Dr. Claudia Löffler vom CCC MF unterstreicht: „Ernährung kann wie ein Medikament wirken. Ich bin überzeugt davon, dass wir mit Ernährungsinterventionen, die auf die jeweilige Situation der Patientinnen und Patienten zugeschnitten sind, anhaltende Erfolge erzielen können.“ Ob dies für das Fasten zutrifft, soll in der Free-AI Studie untersucht werden.

Fastenintervention und Ernährungsberatung

Bei der Studie sind die Patientinnen eingeladen, über sieben Tage an einer online begleiteten Fastenintervention teilzunehmen. Sie werden vorab ausführlich in das Fasten eingewiesen und durchlaufen eine Eingangsuntersuchung. Nach der Intervention erhalten sie eine individuelle Ernährungsberatung, die die Effekte des vorangegangenen Fastens langfristig unterstützen soll. Ansatzpunkte sind hier vor allem die Lebensmittelauswahl und die Essgewohnheiten.

Teilnahmevoraussetzungen

An der Studie teilnehmen können Frauen ab 18 Jahren, die an einem hormonrezeptorpositiven Mammakarzinom erkrankt sind. Sie sollten seit mindestens drei Monaten eine adjuvante Therapie mit Aromatasehemmern erhalten und seit der Behandlung an Gelenkbeschwerden leiden.
Interessierte kontaktieren das Studienteam am CCC MF unter Tel. 0931-20135350 oder E-Mail: koi-studien_ccc@ ukw.de, Betreff „Free-AI-Studie“.

Text: Pressestelle / UKW
 

Würzburg. Aus kleinsten und limitierten Gewebeproben das Maximum herauszuholen, war ein lang gehegter Traum des Kinderonkologischen Zentrums am Universitätsklinikum Würzburg (UKW). Mit der Finanzierung von MACSima erfüllte die Elterninitiative Regenbogen für leukämie- und krebskranke Kinder e.V. nun diesen Wunsch. MACSima ist eine preisgekrönte Technologie des deutschen Biotechnologieunternehmens Miltenyi Biotec, mit der die Forscherinnen und Forscher am UKW nun tief in die räumliche Biologie von Tumoren, aber auch anderen entzündlichen Erkrankungen eintauchen können, um die komplexen Interaktionen zwischen den Zellen besser zu verstehen und so Krankheiten gezielter zu behandeln. 

Hunderte verschiedener Oberflächenmarker und die Dynamik im Gewebe qualitativ und quantitativ darstellen

„Bis vor kurzem mussten wir Antikörper nacheinander auf sequentiellen Schnitten anfärben. Mit der neuen Plattform können wir sehr viele Parameter an einem Schnitt und mit voller Automation messen und erhalten ein umfassendes Bild des Gewebeschnitts“, schwärmt Dr. Ignazio Caruana. Der Arbeitsgruppenleiter beschäftigt sich mit seiner Arbeitsgruppe am UKW intensiv mit der Entwicklung innovativer, verträglicher und effizienterer immuntherapeutischer Ansätze für die Behandlung von Kindern mit refraktären Tumorerkrankungen, also Krebsarten, die auf Standardtherapien nicht ansprechen oder nach anfänglicher Besserung wieder wachsen. Prof. Dr. Paul-Gerhardt Schlegel, Leiter der Pädiatrischen Hämatologie, Onkologie und Stammzelltransplantation, ergänzt: „Mit diesem extrem leistungsfähigen und vollautomatisierten Instrument können wir die Expression von Hunderten verschiedener Oberflächenmarker detailliert darstellen, verschiedene Faktoren gleichzeitig analysieren und die Dynamik im Gewebe zusammenfassen, zum Beispiel wie Tumorzellen mit dem Immunsystem und dem Bindegewebe interagieren. Das Tolle ist, dass wir für diese komplexe Gewebeanalyse nur sehr wenig Material benötigen und die Probe wiederverwenden können - ein wichtiger Aspekt gerade in der pädiatrischen Onkologie, wo das Ausgangsmaterial oft sehr begrenzt ist.“

Ohne Forschung keine Heilung, lautet ein Grundsatz der Elterninitiative Regenbogen für leukämie- und krebskranke Kinder e.V. „Und da wir gerade eine sehr große Erbschaft erhalten haben, konnten und wollten wir gerne in MACSima investieren, und wie ich sehe und höre, ist es eine gute Investition“, freut sich Monika Demmich. Die stellvertretende Vorsitzende der Elterninitiative ließ sich bei ihrem jüngsten Besuch in der Kinderklinik von der Faszination des Teams für die neue, hochsensible Plattform geradezu anstecken. 

Entscheidende Einblicke in Krankheitsmechanismen und mögliche Therapieansätze 

MACSima ist ein Fluoreszenzmikroskop, das Zellen anhand ihrer Oberflächenstrukturen und intrazellulären Strukturen basierend auf Antikörpern oder Proben analysiert. Dr. Wolfgang Bywalez, Biologe und Vertriebsmitarbeiter bei Miltenyi Biotec, erklärt: „Normalerweise gibt es nicht so viele Farbstoffe oder Detektionskanäle, um so viele Parameter an einer Probe und in einem Setup zu messen. MACSima verwendet hier ein zyklisches Verfahren von Färbung und Aufnahme weniger Antikörper und nutzt anschließend ein Fluoreszenz-Löschverfahren, wonach weitere, neue Marker aufs Gewebe aufgebracht und abgebildet werden können. Anschließend setzt die MACSima Plattform die verschiedenen Bilder zu einem Gesamtbild zusammen.“ Es erfordere viel Übung, die Daten zu validieren und zu verstehen. Aber am Ende erhalte man ein sehr komplexes Bild der Erkrankung, Hinweise auf die Mechanismen der Tumorresistenz und Vorhersagen über die Wirkung einer zielgerichteten Therapie auf das Gewebe. 
„Wir können zum Beispiel überprüfen, wie hoch die Expression des Zielmarkers, den die CAR-T-Zellen erkennen sollen, im Tumorgewebe ist. Oder wir können in einem Modell CAR-T Zellen zu den Tumorzellen diffundieren lassen und sehen, wie diese Zellen in vitro miteinander reagieren“, sagt Paul-Gerhardt Schlegel.

Auch für andere Forschungsgruppen interessant

MACSima ist die erste Plattform dieser Art in Würzburg und die Nachfrage ist groß. So konnten dank ihr bereits im Bereich Pädiatrische Entzündungsmedizin Projekte zur Identifizierung pathogener T-Zellen im Gewebe von Patientinnen und Patienten mit Autoimmunerkrankungen und chronischen Infektionserkrankungen erfolgreich durchgeführt wurden. Ignazio Caruana: „Bis jetzt sind uns bei den Fragen keine Grenzen gesetzt.“

Über die Elterninitiative Regenbogen
Die Elterninitiative Regenbogen für leukämie- und tumorkranke Kinder Würzburg e.V. ist ein gemeinnütziger Verein und dem Dachverband „Deutsche Leukämie-Forschungshilfe Aktion für krebskranke Kinder e.V., Bonn“ angeschlossen. Die Elterninitiative unterstützt den oft schwierigen Weg der Patientinnen und Patienten und ihren Familien, mit ehrenamtlicher Arbeit und vielfältig und breitgefächert eingesetzten Spenden. So stellt sie zum Beispiel kostenfrei Elternwohnungen in Kliniknähe zur Verfügung, fördert die ambulante Versorgung psychosoziale Betreuung der ganzen Familie während und nach der Therapie, begleitet verwaiste Eltern und Geschwister und unterstützt Forschungsprojekte. Jede Spende ist willkommen! Spendenkonten: LIGA Spar- und Kreditgenossenschaft eG Würzburg (IBAN: DE90 7509 0300 0003 0020 12, BIC: GENODEF1M05) und Sparkasse Schweinfurt-Hassberge (IBAN: DE57 7935 0101 0570 0150 16, BIC: BYLADEM1KSW).

Text. Kirstin Linkamp / UKW 
 

Würzburg. Jede zehnte Person, die an COVID-19 erkrankt war, leidet aktuellen Studien zufolge länger als drei Monate unter den Folgen der Corona-Infektion. Die Symptome des Post-COVID-Syndroms können sehr unterschiedlich sein und für die Betroffenen lange Leidenswege bedeuten. Diese möchte die Arbeitsgruppe Rehabilitationswissenschaften im Zentrum für Psychische Gesundheit des Universitätsklinikums Würzburg (UKW) mit dem Forschungsprojekt POSCOR in Zukunft verkürzen. Die telemedizinischen Versorgungspfade stehen ab sofort den Betroffenen in Unterfranken zur Verfügung. 

Multimediales Informationsangebot und schnellerer Zugang zu Reha-Maßnahmen

Über die Webseite www.poscor.de sowie die gleichnamige App erhalten Patientinnen und Patienten mit dem Post-COVID-Syndrom Zugang zu gezielten telemedizinischen Maßnahmen und einer interaktiven Informations- und Lernplattform. Ziel ist es, die persönliche Gesundheitskompetenz und das behandlungsbezogene Selbstmanagement zu stärken. „Die oftmals fehlende Behandlungskontinuität kann darüber hinaus durch die lösungsorientierte Verzahnung von Kompetenzvermittlung und Versorgung verbessert werden“, sagt Dr. Sarah Niedermeier, die gemeinsam mit Prof. Dr. Heiner Vogel das Projekt leitet. 

Darüber hinaus soll durch eine Förderung der koordinierten Zusammenarbeit von Hausärztinnen und Hausärzten sowie insgesamt vier spezialisierten Reha-Kliniken mit unterschiedlichen Schwerpunkten die Wartezeit auf die passende Reha-Maßnahme deutlich verkürzt und ihre Versorgung optimiert werden. 

Förderinitiative Post-COVID-Syndrom 2.0

Das Bayerische Gesundheitsministerium fördert POSCOR mit insgesamt 621.277,93 Euro im Rahmen der "Förderinitiative Post-COVID-Syndrom 2.0". Seit der Bewilligung im Oktober 2023 arbeitete die Arbeitsgruppe zusammen mit interdisziplinären Kompetenzpartnern aus den Bereichen Forschung, Entwicklung und Versorgung intensiv daran, die Strukturen für POSCOR zu ebnen und damit die verschiedenen Behandlungsbausteine zu verknüpfen. 

"Unser Ziel ist es, die persönliche Lebensqualität der Menschen mit Post-COVID-Syndrom zu verbessern und ihnen schnelle und gezielte Lösungswege zu ebnen. Mit POSCOR möchten wir dazu beitragen, lange Leidenswege in Zukunft zu vermieden und die Versorgung der Erkrankten durch unser Angebot und dessen Evaluation nachhaltig zu optimieren,“ fasst der Würzburger Rehabilitationswissenschaftler Prof. Dr. Heiner Vogel zusammen. 

Link zur Pressemitteilung vom 4.10.2023 zur Übergabe des symbolischen Förderschecks im Bayerischen Staatsministerium für Gesundheit und Pflege

Kontakt:

Professor Dr. Heiner Vogel, Dr. Sarah Niedermeier
Universitätsklinikum Würzburg 
poscor@ukw.de  
 

Die Hentschel-Stiftung schreibt hierzu erneut deutschland-weit für eine herausragende Doktorarbeit oder eine hochrangige wissenschaftliche Publikation zum Thema „Schlaganfall“ einer jungen Wissenschaftlerin/eines jungen Wissenschaftlers den

Hentschel-Preis 2024

aus.

Der Preis ist mit 5.000 € dotiert und kann geteilt werden. Der Preis soll an jüngere Wissenschaftler/innen (Altersgrenze 40 Jahre) verliehen werden, die herausragende Leistungen in der Schlaganfallforschung aufzuweisen haben.

Förderungswürdig sind Arbeiten aus der Grundlagenforschung, der klinischen Forschung sowie aus der Versorgungsforschung. Die Arbeit muss in deutscher oder englischer Sprache verfasst sein. Die Preisvergabe erfolgt gemäß einer Entscheidung des Vorstands der Hentschel-Stiftung Würzburg im Rahmen des 9. Würzburger Schlaganfallsymposiums, das am 23.10.2024 statt-finden wird.

Bewerbungen sollten die betreffende Arbeit, einen Lebenslauf mit Lichtbild und ein Schriftenverzeichnis umfassen und in fünf-facher Ausfertigung bis zum 31.08.2024 postalisch geschickt werden an:

Prof. Dr. Jens Volkmann

Direktor der Neurologischen Klinik und Poliklinik
Universitätsklinikum Würzburg
Josef-Schneider-Str. 11
D - 97080 Würzburg

Informationen zur Stiftung finden sie unter:
www.hentschel-stiftung.de 

Würzburg. Für Patientinnen und Patienten mit fortgeschrittenen oder seltenen Krebserkrankungen ist die Präzisionsonkologie ein wichtiger Bestandteil ihrer Behandlung. Insbesondere an Universitätskliniken wurden hierzu molekulare Tumorboards eingerichtet, wo auf Basis einer umfassenden molekulargenetischen Diagnostik maßgeschneiderte Therapien gesucht und ermöglicht werden. Doch haben tatsächlich alle Patientinnen und Patienten gleichermaßen Zugang zu dieser innovativen Form der personalisierten Medizin? Dieser Frage gingen Forscherinnen und Forscher der WERA Allianz nach. Die vier onkologischen Spitzenzentren Würzburg, Erlangen, Regensburg und Augsburg bilden die Comprehensive Cancer Center Allianz WERA (CCC WERA) und sind seit Februar 2023 Standort des Nationalen Centrums für Tumorerkrankungen (NCT).

Die WERA Allianz deckt in Bayern ein gemeinsames Versorgungsgebiet mit rund acht Millionen Einwohnerinnen und Einwohnern ab, das überwiegend ländlich geprägt ist. Um die Reichweite ihrer Allianz in der Präzisionsonkologie zu messen, haben die Forschenden ein Modell aus der strategischen Managementlehre, die sogenannte Growth-Share-Matrix*, übernommen, um für mehr als 800 Postleitzahlengebiete ihren Anteil an der gesamten Krebsversorgung mit der regionalen Nutzung von molekularen Tumorboards in der WERA Allianz zu vergleichen. 

Ihre Studie identifizierte Regionen wie Bad Mergentheim, Bamberg und Bayreuth, die trotz ihrer Entfernung zu den WERA-Zentren einen hohen Anteil an Vorstellungen in den Molekularen Tumorboards aufwiesen. Diese Ergebnisse deuten auf eine erfolgreiche Zusammenarbeit mit den regionalen Partnern hin. „Das ist der Idealfall, wenn die allgemeine Krebsversorgung vor Ort genutzt wird und WERA den Zugang zur Präzisionsonkologie sicherstellt“, bemerkt Dr. Markus Krebs, der korrespondierende Autor der Studie. Der Arzt im Molekularen Tumorboard am Standort Würzburg hat vor dem Medizinstudium ein Betriebswirtschaftsstudium abgeschlossen, ist also prädestiniert für die Patientenzugangsforschung, die ihm zufolge in Deutschland noch in den Kinderschuhen stecke. 

Gemeinsam mit zahlreichen WERA-Kolleginnen und -Kollegen, allen voran Dr. Florian Lüke, dem klinischen Leiter des Regensburger molekularen Tumorboards sowie Dr. Alexander Kerscher, dem Geschäftsführer des Zentrums für Personalisierte Medizin (ZPM) in Würzburg, hat er die WERA Cancer Center Matrix im European Journal of Cancer veröffentlicht.

Im Fokus: „Weiße Flecken“ in der präzisionsonkologischen Versorgung

Die WERA-Matrix zeigte jedoch nicht nur eine erfolgreiche Zusammenarbeit, sondern auch „Weiße Flecken“ mit einem potenziellen Nachholbedarf in der Präzisionsonkologie. Sie machte Postleitzahlengebiete transparent, aus denen zahlreiche Patientinnen und Patienten zwar eine Krebsbehandlung durch WERA erhielten, jedoch wenige oder keine Vorstellungen in den molekularen Tumorboards erfolgten. Für diese geographisch oftmals zusammenhängenden Gebiete stellt sich die Frage: Liegt es an der infrastrukturellen Erreichbarkeit der WERA-Standorte? Übernehmen andere Versorger die Krebsversorgung? Oder sind die molekularen Tumorboards dort schlicht unbekannt? 

„Diese Regionen müssen wir uns gezielt anschauen, uns bei den onkologischen Praxen und Krankenhäusern vorstellen und unsere Unterstützung anbieten“, kommentiert Dr. Florian Lüke. Gleichzeitig erhoffen sich die Forschenden durch dieses Vorgehen ein besseres Verständnis davon, welche Faktoren tatsächlich einen kritischen Einfluss auf den Patientenzugang zur Präzisionsonkologie haben. 

In Planung: Ausweitung der Methodik auf andere Regionen

„Die WERA-Matrix ist von Praktikern für Praktiker entwickelt worden. Wir sehen unmittelbar, wo wir die Versorgung krebskranker Menschen möglicherweise noch verbessern können. Wir sehen aber auch, wo die Zusammenarbeit mit regionalen Partnern bereits sehr gut funktioniert“, freut sich Dr. Markus Krebs.

Um die weitere Entwicklung der Präzisionsonkologie in der WERA Allianz zu verfolgen, sollen die Versorgungsdaten künftig regelmäßig mit Hilfe der WERA Matrix ausgewertet werden. 

„Das Schöne an unserer Methodik ist, dass wir auch andere Fragestellungen ergänzen können – beispielsweise, welche Patientinnen und Patienten aus welchen Regionen in innovative klinische Studien eingeschlossen werden“, sagt Dr. Alexander Kerscher. Zusammen mit Forschenden aus ganz Deutschland hat er von der Deutschen Krebshilfe jetzt eine Förderung erhalten, um das Konzept der WERA Matrix auf weitere onkologische Spitzenzentren zu übertragen. 

*Als Grundlage diente das Vier-Quadranten-Matrix-Modell, auch als BCG-Matrix bekannt, das Produkte nach den Kriterien Marktanteil und Marktwachstum in ein Portfolio einordnet. In der WERA-Matrix wurden die Produkte durch Postleitzahlen ersetzt, wobei die präzisionsonkologische Versorgung dem Marktwachstum auf der y-Achse und die allgemeine Krebsversorgung dem Marktanteil auf der x-Achse entsprach. Die Größe der Punkte in den vier Quadranten spiegelt die Bevölkerungszahl der Postleitzahlgebiete wider. Unten rechts befindet sich zum Beispiel Quadrant IV mit Gebieten, in denen WERA einen vergleichsweise hohen Anteil der allgemeinen Krebsversorgung übernimmt. Gleichzeitig werden aus diesen Regionen jedoch wenige Patientinnen und Patienten in den molekularen Tumorboards der WERA Allianz untersucht.

Publikation:
Markus Krebs, Florian Haller, Silvia Spörl, Elena Gerhard-Hartmann, Kirsten Utpatel, Katja Maurus, Volker Kunzmann, Manik Chatterjee, Vivek Venkataramani, Imad Maatouk, Max Bittrich, Tatjana Einwag, Norbert Meidenbauer, Lars Tögel, Daniela Hirsch, Wolfgang Dietmaier, Felix Keil, Alexander Scheiter, Alexander Immel, Daniel Heudobler, Sabine Einhell, Ulrich Kaiser, Anja M. Sedlmeier, Julia Maurer, Gerhard Schenkirsch, Frank Jordan, Maximilian Schmutz, Sebastian Dintner, Andreas Rosenwald, Arndt Hartmann, Matthias Evert, Bruno Märkl, Ralf Bargou, Andreas Mackensen, Matthias W. Beckmann, Tobias Pukrop, Wolfgang Herr, Hermann Einsele, Martin Trepel, Maria-Elisabeth Goebeler, Rainer Claus, Alexander Kerscher, Florian Lüke. The WERA cancer center matrix: Strategic management of patient access to precision oncology in a large and mostly rural area of Germany.European Journal of Cancer, Volume 207, 2024, 114144, ISSN 0959-8049, https://doi.org/10.1016/j.ejca.2024.114144.

Das Nationale Centrum für Tumorerkrankungen (NCT) WERA
Das Nationale Centrum für Tumorerkrankungen (NCT) WERA ist eine gemeinsame Einrichtung des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ), des Universitätsklinikums Würzburg, der Julius-Maximilians-Universität Würzburg, des Universitätsklinikums Erlangen, der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, des Universitätsklinikums Regensburg, der Universität Regensburg, des Universitätsklinikums Augsburg und der Universität Augsburg. Neben WERA (Würzburg, Erlangen, Regensburg, Augsburg) gibt es fünf weitere NCT Standorte in Deutschland: Berlin, Dresden, Heidelberg, SüdWest (Tübingen-Stuttgart/Ulm) und West (Essen/Köln).
Das NCT hat es sich zur Aufgabe gemacht, Forschung und Krankenversorgung so eng wie möglich zu verknüpfen. Damit können Krebspatientinnen und -patienten an den NCT Standorten auf dem jeweils neuesten Stand der wissenschaftlichen Erkenntnisse behandelt werden. Gleichzeitig erhalten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler durch die Nähe von Labor und Klinik wichtige Impulse für ihre praxisnahe Forschung. Gemeinsamer Anspruch der NCT Standorte ist es, das NCT zu einem internationalen Spitzenzentrum der patientennahen Krebsforschung zu entwickeln.

Text: Kirstin Linkamp / UKW 

Würzburg. Als Paradebeispiel für interdisziplinäre Zusammenarbeit und absolut zukunftsweisend bezeichnet Professor Dr. Jens Volkmann, Direktor der Neurologischen Klinik des Universitätsklinikums Würzburg (UKW), die beiden aktuellen Publikationen im Journal npj Digital Medicine. Durch die enge Zusammenarbeit mit Fachleuten aus Mathematik, Physik, Informatik und Ingenieurwissenschaften haben Neurologinnen und Neurologen nun endlich die Möglichkeit, ihr klinisches Bauchgefühl zu formalisieren und Bewegungsstörungen mit hohem Detailgrad zu quantifizieren. „Bisher waren wir bei allen Therapiebeurteilungen auf schlecht quantifizierbare Skalen angewiesen, die den subjektiven Eindruck erfahrener Neurologinnen und Neurologen widerspiegelten. Wir brauchen aber für die Therapieplanung oder klinische Studien objektiv messbare Merkmale oder Biomarker, wie es zum Beispiel der Blutdruck in der Inneren Medizin ist“, sagt Volkmann.

In der multizentrischen, retrospektiven Längsschnitt-Kohorten-Studie „Quantitative assessment of head movement dynamics in dystonia using visual perceptive deep learning” zeigt das Team aus Würzburg wie mit visuell perzeptiver künstlicher Intelligenz die Dynamik von Kopfbewegungen bei der Bewegungsstörung Dystonie objektiv erfasst werden können. In einer weiteren Studie beschäftigen sich die Erstautorin und Doktorandin Anna-Julia Roenn und Erstautor Maximilian Friedrich mit der Validierung und Anwendung von diesen visuell perzeptiven Algorithmen zur smartphone-videobasierten Analyse von Händezittern.

Erfolg einer Tiefen Hirnstimulation hängt entscheidend von der Charakterisierung des Zitterns ab

Ein Tremor, also das unwillkürliche Zittern von Körperteilen wie Händen, Beinen, Kopf oder Rumpf, ist eines der häufigsten Symptome verschiedener neurologischer Erkrankungen. Er kann mit Parkinson oder anderen erworbenen oder genetisch bedingten neurologischen Störungen einhergehen. Liegen keine weiteren neurologischen Symptome vor, spricht man vom essentiellen Tremor, unter dem weltweit 4,6 Prozent der Bevölkerung über 65 Jahren leiden. „Die korrekte Diagnose ist eine große Herausforderung für die klinische Neurologie und hat weitreichende Konsequenzen für die Therapie“, schildert Prof. Dr. Martin Reich, Leitender Oberarzt in der Neurologie am UKW und Letztautor der Tremor-Studie. So hängt beispielsweise der Erfolg einer Tiefen Hirnstimulation maßgeblich von der Phänotypisierung, also der genauen Charakterisierung der Bewegungseigenschaften des Tremors, ab. Bisherige Methoden wie die 3D-Bewegungserfassung sind sehr aufwendig und wenig praktikabel, die sogenannte Gestaltwahrnehmung und die subjektive Beurteilung durch die Ärztin oder den Arzt nicht detailliert genug und nicht standardisierbar.

Tremor-Quantifizierung mit Computerspielesoftware 

Um Bewegungen in Videos von Patientinnen und Patienten mit Tremor zu verfolgen und wichtige Merkmale des Tremors zu messen wurden verschiedene computergestützte Bilderkennungstechnologien untersucht. Bei der Quantifizierung des Tremors bestand die große Herausforderung darin, aus zweidimensionalen klinischen Videoaufnahmen dreidimensionale Datenpunkte zu bestimmen. Beim Haltetremor, dem Zittern bei nach vorne gestreckten Händen, verliefen die Messungen mit open-source Algorithmen, die in der tierexperimentellen Forschung etabliert sind (DeepLabCut), sehr gut. Beim Intentionstremor hingegen, wenn sich das Zittern zum Beispiel beim Hinführen eines Fingers an die Nase verstärkt, und die Hand quasi fliegt, stieß die Software an ihre Grenzen. „Die Lösung für dieses Problem haben wir in der Gaming-Szene gefunden“, erläutert die angehende Neurologin Anna-Julia Rönn. „Mit einer Software, die eigentlich für Gesichts- und Gestenerkennung in der Unterhaltungselektronik durch Google entwickelt wurde, Mediapipe, konnten wir durch Anpassungen auch diese komplexen Bewegungen im dreidimensionalen Raum verfolgen und dieses in einer vergleichbaren Genauigkeit zu den aufwendigen Messungen mittels Beschleunigungssensors in 3D-Videolaboren“, ergänzt Robert Peach. Der Mathematiker aus London verstärkt die Würzburger Neurologie seit vier Jahren mit seiner Expertise in der Verarbeitung hochkomplexer Datensätze. 

Phänotypisierung der Dystonie mittels Deep-Learning

Auch bei der Phänotypisierung der Dystonie musste Robert Peach gemeinsam mit Maximilian Friedrich in enger interdisziplinärer Zusammenarbeit tüfteln. Denn die abnormen, unwillkürlichen Muskelkontraktionen, die vor allem den Kopf- und Nackenbereich betreffen und oft zu schmerzhaften Fehlhaltungen führen, sind in ihrer Dynamik äußerst komplex und daher kaum ohne zusätzliche Hilfsmittel für Klinikerinnen und Kliniker in Gänze erfassbar. „Eine Dystonie kann sowohl durch genetische Veranlagung, Medikamente, aber auch ohne erkennbare Krankheitsursache durch Fehlbelastung, Verletzungen oder andere umweltbedingte Einflüsse entstehen. Dystonie kann aber auch als Symptom bei Menschen mit anderen Erkrankungen wie dem Parkinson auftreten. Dann sprechen wir von mehreren Millionen Betroffenen und eine der häufigsten Bewegungsstörungen“, erklärt Prof. Dr. Chi Wang Ip, stellvertretender Direktor der Neurologie am UKW. 
Um die komplexen raum-zeitlichen Eigenschaften dystoner Phänomene besser zu verstehen und die Behandlung zu optimieren, hat das Team mit dem visuell-perzeptiven deep-learning-Algorithmen einen neuen Ansatz entwickelt, der mittels mehrschichtiger neuronaler Netze erlaubt, aus Videos Muster und Merkmale zu erkennen und deren Dynamik als Funktion der Zeit zu messen. Das Team nennt diese Informationen „Digitale Biomarker“.

Evaluiert wurde das System anhand klinischer Videodaten, die unter Leitung des Würzburger Teams in drei multizentrischen Studien über Jahre in sieben akademischen Zentren in Deutschland gesammelt wurden. Tatsächlich wiesen die aus Videos abgeleiteten Messungen der Kopfwinkelabweichungen eine hohe Korrelation mit den klinisch zugewiesenen Werten auf. „Die Analysen zeigten konsistente Bewegungsmuster, die wichtige Informationen über den Schweregrad der Krankheit, den Subtyp und die Auswirkungen von Eingriffen in die neuronalen Schaltkreise liefern“, berichtet Chi Wang Ip. „Dieser neue Rahmen für Maschinelles Lernen ebnet den Weg für zahlreiche wissenschaftliche Studien.“

Bewegungsstörung via App aufnehmen und Krankheitsverlauf beobachten

Im nächsten Schritt soll das Tool weiterentwickelt werden und in eine Applikation für Smartphones und Tablets eingebunden werden. So kann nicht nur der Schweregrad und die Art der Dystonie ermittelt, sondern auch ein Monitoring ermöglicht werden. Die Betroffenen nehmen sich selber auf, oder die Behandelnden erstellen das Video, der Algorithmus evaluiert im Hintergrund das Video und gibt objektive Werte heraus, aus denen medizinische Schlüsse gezogen werden können. 
Die beiden innovativen Forschungsprojekte sind als Kooperationen aus dem Sonderforschungsbereich (SFB) Transregio (TRR) 295 „ReTune“ entstanden, mit dem die Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG vor allem das interdisziplinäre Arbeiten stark fördert. Ein echter Mehrwert, findet nicht nur das Team. 

Publikationen: 

Friedrich MU, Roenn AJ, Palmisano C, Alty J, Paschen S, Deuschl G, Ip CW, Volkmann J, Muthuraman M, Peach R, Reich MM. Validation and application of computer vision algorithms for video-based tremor analysis. npj Digit. Med. 7, 165 (2024). https://doi.org/10.1038/s41746-024-01153-1

Peach R, Friedrich M, Fronemann L, Muthuraman M, Schreglmann SR, Zeller D, Schrader C, Krauss JK, Schnitzler A, Wittstock M, Helmers AK, Paschen S, Kühn A, Skogseid IM, Eisner W, Mueller J, Matthies C, Reich M, Volkmann J, Ip CW. Head movement dynamics in dystonia: a multi-centre retrospective study using visual perceptive deep learning. npj Digit. Med. 7, 160 (2024). https://doi.org/10.1038/s41746-024-01140-6

Text: Kirstin LInkamp / UKW