Forschungsprojekte

Das Dissertationsprojekt klärt ontologische Fragen rund um das Leib-Seele, sodass ein solider begrifflicher bzw. wissenschaftsphilosophischer Rahmen, der ein breites Spektrum unterschiedlicher Forschungsergebnisse integriert, zur Verfügung steht. Im Vordergrund steht dabei, das in der kausalen Struktur der physikalischen Welt schwer erklärbare Phänomen der mentalen Prozesse wissenschaftlich zu fassen. Anschließend wird untersucht, wie mentale Prozesse die Bezugnahme auf andere Subjekte, auf intramentale Prozesse und auf nicht-mentale Gegebenheiten und Prozesse realisieren. Im Fokus stehen die Grundlagen von Wahrnehmungsprozessen und die Frage, was eine Erfahrung überhaupt zu einer Erfahrung macht zwar unter besonderer Berücksichtigung ihrer qualitativen und phänomenalen Aspekte. Eine Untersuchung der subjektiven Erfahrung, vor allem mit Blick auf die therapeutische Beziehung, wird damit auf ein gesichertes Fundament gestellt und eröffnet so die Möglichkeit neuer Erkenntnisse zur Grundlagenforschung der Medizin, den Gesundheitswissenschaften und den Humanwissenschaften.

Entwicklung eines zukunftsweisenden Wasseruntersuchungsverfahrens für die Trinkwasserversorgung von morgen

Entwicklung eines neuartigen biomechanischen Testaufbaus zusammen mit Knochenstärkensimulationsmodellen zur Verbesserung der Diagnose und Behandlung von Osteoporose
Osteoporose (OP) ist eine stille Knochenerkrankung, die zu einem Verlust der Knochendichte, einer verminderten Knochenstärke und letztendlich zum Bruch führt. Es wird unterschätzt, unterdiagnostiziert und unterbehandelt. Jede dritte Frau und jeder fünfte Mann über 50 ist betroffen. OP ist in der EU jährlich für mehr als 4 Millionen Frakturen verantwortlich, wobei Hüftfraktur der häufigste Typ ist. Das bedeutet mehr als 40 Milliarden Euro an Gesundheitsfürsorgekosten, von denen weniger als 5% für die Prävention ausgegeben werden. Neben Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebs ist dies eine der wichtigsten Herausforderungen für die Gesundheitsfürsorge in den nächsten Jahrzehnten. Insbesondere in Niederösterreich belastet dies allein das Gesundheitssystem mit schätzungsweise 200 Millionen Euro pro Jahr. Die frühe Diagnostik des OP ist für die Frakturprävention unerlässlich. Dies wiederum erhöht die Lebensqualität des Patienten und senkt die Gesundheits- und Sozialkosten. Die Knochendichte wird als Prädiktor für das Risiko osteoporotischer Frakturen verwendet. Es wird mit DEXA gemessen und mit einem abgeleiteten T-Score diagnostiziert. Neuere Studien haben jedoch gezeigt, dass solche Messungen der Densitometrie ungenau und unzureichend sind. Beispielsweise treten mehr als 50% der OP-Frakturen bei Patienten auf, die nach dieser Methode als "geringes Risiko" betrachtet werden, und 15% der Patienten werden wegen ihres "hohen Risikos" falsch behandelt. Eine Verbesserung dieser Situation erfordert (a) bessere Screening-Techniken, (b) mehr Screening und (c) verbesserte Diagnosewerte. Ziel dieses Projektes ist es, die Diagnose-Tools für Osteoporose zu verbessern. Knochenbrüche treten aufgrund von Überlastung und / oder verringerter Belastungsresistenz aufgrund von Knochenverlust auf. Die Finite-Elemente-Analyse (FEA) -Simulation ist eine nicht-invasive numerische Methode, mit der die individuelle Knochenstärke in vivo basierend auf DEXA- oder Quantitative Computed Tomography-Bildern (QCT) geschätzt werden kann. Geometrische, strukturelle und Materialeigenschaften werden aus Bildern berechnet und mit typischen physiologischen Belastungsbedingungen kombiniert, einschließlich Größe, Richtung und Häufigkeit der Belastung. Die Genauigkeit des Modells ergibt sich aus der guten Kenntnis all dieser Parameter. Die FEM-basierte Knochenstärke kann die Diagnose, Bewertung und Überwachung von Osteoporose effektiv verbessern. Trotz des im letzten Jahrzehnt erzielten erheblichen Fortschritts müssen diese Vorhersagen durch Verbesserungen der Bildgebung, mechanischen Tests und Simulationstechniken noch erheblich verbessert werden, um ihre klinische Verwendung zu rechtfertigen.

Osteoporose ist eine weit verbreitete Alterserkrankung des Knochens. Die Ursache für eine Osteoporose Erkrankung liegt meist in einer hormonellen Veränderung. Vorwiegend betroffen sind ältere Frauen, aber auch Männer leiden zunehmend an dieser Krankheit. Die Volkskrankheit Osteoporose wird allmählich zu einem gesundheitsökonomischen Problem. Durch die Osteoporose wird nach und nach die Knochendichte verringert. Dadurch wird das gesamte Skelett biomechanisch geschwächt und es kommt mit erhöhter Wahrscheinlichkeit zu Knochenbrüchen. Im klinischen Alltag erfolgt die Diagnose von Osteoporose bzw. generell die Abschätzung eines Frakturrisikos auf Basis von Knochendichtemessung (BMD-Messung). Laut WHO gilt ein T < –2,5 Standardabweichung als kritischer Schwellenwert für die Diagnose einer Osteoporose. Leider zeigen Ergebnisse von Studien (zB. Rotterdam-Studie3), dass bei einer Gruppe mit nichtvertebralen Frakturen lediglich 44 Prozent der Frauen und 21 Prozent der Männer einen TWert kleiner –2,5 aufwiesen. Das finale Ziel ist es, beide Befundungen – Osteoporose und Osteoarthrose - zu kombinieren und mit neuen, validierten Bewertungsmodellen primär eine Osteoporose Differenzierung vorzunehmen, welche bessere Ergebnisse als der T-Score gibt. Als Sekundärziel werden Zusammenhänge und allfällige Wechselwirkungen beider Krankheiten aufgezeigt. Dies soll durch vier Kernforschungsaufgaben erreicht werden: neue Osteoporose-Bewertungsmodelle, Standardisierung von Röntgenaufnahmen, kombinierte Befundung - Zusammenhänge Osteoporose und Osteoarthrose, Validierung der neuen Osteoporose Bewertungsmodelle.

Biologisch abbaubare Implantate auf Basis von Magnesium kommen zunehmend in den Fokus für den temporären Einsatz in medizinischen Anwendungen, etwa als Platten, Nägel, Stifte oder Schrauben zur Osteosynthese von gebrochenen Knochen. Der große Vorteil dabei ist der Wegfall einer zweiten Operation zum Explantieren etwaiger permanenter metallischer Fixierungen.

Digitale Rekonstruktion anthropologischer Funde - eine Pilotstudie zur 30.000 Jahre alten Doppelbestattung von Neugeborenen am Kremser Wachtberg

Als 2005 während archäologischer Ausgrabungen an der Fundstelle Krems Wachtberg eine mehr als 30000 Jahre alte Doppelbestattung zweier Neugeborener entdeckt wurde, erregte dies in der Öffentlichkeit sowie in internationalen Wissenschaftskreisen große Aufmerksamkeit. Weltweit betrachtet sind Funde von Jugendlichen und Kindern früher moderner Menschen äußerst selten. Die rituell angelegte Bestattung wurde nach ihrer Entdeckung und Freilegung als Block geborgen und sorgfältig gelagert, um den hervorragenden Erhaltungszustand des Befundes zu bewahren. 2015 wurde dieser Block dann im Labor schichtweise abgetragen, wobei jeder Arbeitsschritt nach neuestem Stand der Technik dokumentiert wurde.
Digitalisierung ist nunmehr Methode der Wahl für die Analyse, Rekonstruktion und bildliche Darstellung derartiger Funde. Die hochauflösende Mikro-Computertomographie ist derzeit die einzige Möglichkeit für die Erstellung einer digitale Kopie und Visualisierung der menschlichen Überreste. Damit wird sowohl die 3D Rekonstruktion der Oberfläche als auch der inneren Mikrostruktur ermöglicht, macht also „das Unsichtbare sichtbar“. Eine entsprechende Ausstattung wird 2018 die Abteilung für Biomechanik der KL als Teil der Core Facility am Campus Krems erhalten. Damit werden die derzeitigen Grenzen der Analytik überwunden und eine Digitalisierung der Funde für künftige Untersuchungen ermöglicht. Unter Einbeziehung der Laserscandaten der Ausgrabung kann der gesamte Befund rekonstruiert werden. Abgesehen von dieser dreidimensionalen Rekonstruktion wird es möglich sein, sowohl die „chaîne operatoire“ der Aktivitäten im Zuge des Bestattungsvorganges, als auch der postsedimentären Verlagerungsvorgänge (4D = räumliche Entwicklung in der Zeit) darzustellen. Neben der Rekonstruktion der Bestattung ist die zeitgemäße Dokumentation und Archivierung der Daten äußerst
wichtig für die zukünftige Forschung. Daher ist eines der Hauptziele dieses Pilotprojekts, einen Kriterienkatalog für ein langfristiges open-source Datenarchiv zu erstellen, das die Daten der Ausgrabung und der Grabungsfunde Wissenschaftlern aller Fachrichtungen nach neuesten wissenschaftlichen Kriterien zugänglich macht. Die Digitalisierung der Krems-Wachtberg Doppelbestattung ist in all ihren Gesichtspunkten herausfordernd und benötigt daher Experten aus verschiedenen Bereichen, um mit den unterschiedlichen Aspekten umzugehen, die einer solch spektakulären Entdeckung innewohnen. Nunmehr ist es möglich, diesen herausragenden Befund unter der Führung niederösterreichischer Forschungseinrichtungen zu untersuchen. Als eines der Hauptziele wird das Projekt zu einer weiteren Professionalisierung im Sammlungsmanagement und der Museologie – einem der Felder der
niederösterreichischen FTI Strategie – beitragen. Das Projekt wird die Wahrnehmung des kulturellen Erbes von Niederösterreich deutlich steigern und dazu die neuesten technischen Entwicklungen wissenschaftlicher Forschung auf internationalem Niveau nutzen.

Entwicklung eines Tissue Engineering Modells der endochondralen Ossifikation für die Knochenregenerierung
Techniken zum Einfügen eines neuen Knochenstücks um große Knochendefekte zu behandeln beinhalten oft die Implantation eines allogenen Knochentransplantats um das beschädigte Gewebe zu ersetzen. Häufig kommt es aber zu einer schlechten Integration des Transplantats und zu keiner funktionierenden Anastomose, die zur Einwanderung von Blutgefäßen des vorhandenen Gewebes in das Transplantat benötigt werden. Deshalb müssen viele ungeklärte Fragen untersucht werden, um klinische Ergebnisse die Knochenbrüche, Osteonekrose und Osteoporose betreffen, zu verbessern. Vielverspechende Tissue Engineering Strategien wurden bereits entwickelt, die die Knochenregeneration fördern. Die häufigste Methode beinhaltet die Stimulierung der Knochenentwicklung um den Knochen neu zu bilden, jedoch ist diese Strategie bis jetzt noch wirkungslos. Schon am Beginn der Forschung im Bereich Knochen Tissue Engineering hatte man die Vorstellung, natürliche Prozesse der Knochenbildung durch die Entwicklung von Mechanismen zur Bildung der Röhrenknochen (= endochondrale Ossifikation) nachzuahmen. In diesem Projekt möchten wir Strategien zur Knochenregenerierung entwickeln, welche natürliche Biomaterialien mit eingebauter extrazelluläre Matrix des Knorpels beinhalten (= cartilage derived extracellular matrix; CD-ECM). Wir nehmen an, dass eine knorpelähnliche Vorlage auf einem festen Biomaterial ein neues Gewebe bildet, das dem nativen Knochen in Struktur und Funktionalität ähnelt. Um diese Hypothese zu testen, werden wir die Knochenneubildung an Hand unseres vorgeschlagenen Modells mit den in der Klinik verwendeten Knochentransplantaten vergleichen. In die mit CD-ECM versehenen Biomaterialien werden hypertrophe Chondrozyten, d.h. Chondrozyten die auf dem Weg zur Knochenbildung sind, eingebettet und die Bildung einer mineralisierten Matrix wird an Hand von biochemischen Analysen und histologischen Methoden untersucht. Des Weiteren wird durch Mikro-Computertomographie (μCT), eine Methode bei dem das Konstrukt nicht zerstört wird, mehrteilige dreidimensionale Bilder erzeugt, um die Kalzifizierung und die Knochenformung darzustellen. Dies erlaubt eine Computermodulation und –Simulation, wodurch über eine Finite-Elemente-Analyse die Steifigkeit und die Widerstandsfähigkeit dieser gebildeten Konstrukte beschrieben werden kann. Die mit CD-ECM versehenen Biomaterialien werden dann mit oder ohne hypertrophe Chondrozyten subkutan in Ratten implantiert um die de novo Mineralisierung der Matrix zu untersuchen. Des Weiteren wird die Knochenbildung durch μCT sowie mit biochemischen, biomechanischen und rechenbetonten Methoden untersucht. Dieser interdisziplinäre Ansatz würde helfen bioempfängliche Materialien dazu zu bringen den natürlichen Mechanismus nativer Knochenheilung zu rekapitulieren.

Hintergrund

Die vorliegende Leitlinie S1 fasst den Stand der Kenntnis zu Long COVID zum Zeitpunkt des Redaktionsschlusses zusammen. Aufgund der starken Dynamik der Wissensentwicklung versteht sie sich als „living guideline“. Der Schwerpunkt liegt auf der praktischen Anwendbarkeit auf der Ebene der hausärztlichen Primärversorgung, die als geeignete Stelle für den Erstzutritt und für die primäre Betreuung und Behandlung verstanden wird. Die Leitlinie gibt Empfehlungen zur Differenzialdiagnostik der häufigsten Symptome, die in der Folge einer Infektion mit SARS-CoV‑2 auftreten können, zu therapeutischen Optionen, zu Patient:innenführung und -betreuung, sowie zu Wiedereingliederung in den Alltag, und die Rehabilitation. Entsprechend des Krankheitsbildes ist die Leitlinie in einem interdisziplinären Prozess entstanden und gibt Empfehlungen zu Schnittstellen und Kooperationsmöglichkeiten.