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Aktuellste Veröffentlichungen
Optimizing synthetic and real training data distributions for deep learning in image recognition
(2026) Niemeijer, Joshua
The recent advances in deep learning have enabled a large variety of applications. Among these are, for example, the environment perception of robots, including self-driving cars, and medical image analysis, which helps identify medical conditions or planning treatment. To build deep learning systems that generalize well, large quantities of relevant human-labeled data must be available for training.
This requirement introduces several challenges. Annotations are costly due to the large amounts of data that need to be labeled and the complex nature of the annotation process. This is made more complex by the fact that relevant data needs to be recorded before data can be labeled. Depending on the field of application, this can be challenging. The challenge arises because relevant data is seldom available, which introduces the need to capture large quantities of data to find rare but critical cases.
The work investigates a more efficient use of manual annotation through intelligent data selection for labeling, utilizing active learning (AL). In this context, semi-supervised learning (SSL), which aims to replace manual annotation, is utilized. The thesis investigates the use of synthetic data to replace the acquisition of data itself. The work presents strategies to guide the generation process towards creating rare but critical data. Finally, it is shown how to utilize these insights to create models that generalize well toward unseen distributions with minimal human intervention.
For each of these methodologies, the thesis contributes novel approaches and analyses. It is shown that the choice of active learning approaches is highly dependent on the type of distribution the selection is performed on and the annotation budget. Next, the work shows how AL and semi-supervised learning are effectively integrated. This insight shows how to develop best practices for the application of AL and SSL. For the use of SSL in adapting networks to novel data domains, this work provides an extensive review of this dynamic field and derives novel low-complexity methods from it. These methods prove useful in their application to the environment perception of autonomous vehicles and the medical domain, as well as for adapting from synthetic to real data. The work provides novel methods for the targeted creation of synthetic data. Building on the creation of synthetic data and the research on SSL, the thesis presents an approach for generalizing to unseen domains.
Overall, this thesis provides solutions for minimizing the cost and human effort involved in annotating and acquiring relevant data. The solutions provide efficient adaptation and generalization to new domains and distributions.
Der Einfluss der Covid-19- Pandemie auf Wasser- und Seenotrettung
(2026) Bensch, Frederike Alina
Genexpressionsanalysen des ossär und pulmonal metastasierten Prostatakarzinoms
(2026) Wulf, Katharina Johanna
Prognostische Relevanz der SOX2- und NANOG Expression beim rezidivierenden Plattenepithelkarzinom der Mundhöhle
(2026) Falougy, Mohamed Ahmed Abdelaziz Mohamed
Host and environmental modulators of norovirus infection
(2026) Chaika, Maryna
Human noroviruses (HNoV) are the leading cause of non-bacterial gastroenteritis worldwide. Despite the significant disease and economic burden, currently no licensed vaccines or antivirals are available against norovirus infection. Progress in understanding norovirus biology has long been hindered by the inability to efficiently cultivate HNoV. This limitation was overcome with the development of the human intestinal enteroid (HIE) platform, which enables infection with clinical HNoV isolates in a physiologically relevant system that recapitulates the cellular diversity and the architecture of the human gut.
This dissertation investigates how host and environmental factors influence HNoV infection in the 3DHIE. A robust and reproducible HNoV infection model in 3D-HIEs enabled detailed investigation of viral entry, replication, passaging, and virus-host interactions. From a laboratory owned biobank of diagnostic stool samples, four infectious HNoV isolates were identified, sequenced and genotyped. Through virological and biochemical approaches, glycans, divalent cations, bile acids, and polyamines were characterized as key host determinants that modulate HNoV infectivity, replication, and escape from antibody neutralization.
The 3D-HIE platform was extended to also study infection of a clinical human rotavirus (HRoV) isolate and an established human influenza A virus (IAV) laboratory strain. Active fucosylation in 3D-HIEs was identified as a critical determinant for infection by both HNoV GII.4 and HRoV G3.P[8]eq.-like strain but not IAV. However, use of fucosylated surface glycans differed between HNoV and HRoV as identified by lectin competition. Exogenous fucose supplementation enhanced HNoV replication rather than competing with infection.
Environmental ligands, specifically divalent cations and bile acids, were shown to shape norovirus infectivity and immune recognition. In both murine and human norovirus systems, magnesium ions and the bile glycochenodeoxycholic acid (GCDCA) were enhancing MNV and HNoV infections. Magnesium ions facilitated escape from neutralizing antibodies for two MNV strains and one GII.4 HNoV stool-isolate. For HNoV, magnesium was able to revert a loss in viral titers observed after storage of diluted stool isolates.
Host-derived polyamines were identified as broad host dependency factors for norovirus infection. Depletion of polyamines strongly suppressed MNV replication, inhibited capsid protein synthesis, and prevented virus-induced cytopathic effect (CPE), in a reversible manner. Mechanistic studies linked polyamine metabolism, norovirus replication, and virus-induced CPE with PI3K/Akt signaling and cholesterol metabolism as downstream targets. The dependency on polyamines for both MNV and HNoV infections suggests a broad relevance and a novel target for antiviral therapy suited to pharmacologically target chronic norovirus disease.
Collectively, this work advances understanding of the host and environmental determinants that
promote norovirus infection by shaping viral entry, replication, infectivity, and neutralization escape. The identified host dependency factors, including fucosylated glycans and polyamines, emerge as critical regulators of infection and promising therapeutic targets, while the influence of environmental modulators on HNoV GII.4 infection and antibody escape provides important insights into norovirus biology and caveats for rational vaccine development.
Untersuchung der Eye-Tracking und Virtual-Reality- Technik mittels VR-Brille in der Diagnostik leichter Schädel-Hirn-Traumata
(2026) Sikorski, Felix Wolfgang
Ziel dieser Studie war die systematische Untersuchung von Point-of-Care-Biomarkern als diagnostische Indikatoren für die Erkennung und den Ausschluss eines leichten Schädel-Hirn-Traumas (SHT) im Setting einer Notaufnahme unter Verwendung von Eye-Tracking- und Virtual-Reality-Technologie (ET/VR). Die primäre Zielgruppe umfasste Personen, die ein akutes Kopftrauma erlitten hatten und sich innerhalb von 24 Stunden in der Notaufnahme vorstellten. Ziel war es, okulomotorische Biomarker in einer konsekutiven Kohorte von Personen, die einer Gewalteinwirkung von außen ausgesetzt waren, auf ihre Eignung zur Diagnose eines leichten SHT zu untersuchen und die Praktikabilität der Untersuchung mittels ET/VR-Brille in einer Notaufnahme zu testen.
Das BG Unfallkrankenhaus Berlin und das BG Klinikum Hamburg nahmen an dieser explorativen, prospektiven, einarmigen Genauigkeitsstudie teil. In diese Studie wurden Personen eingeschlossen, die sich mit Verdacht auf ein leichtes SHT in der Notaufnahme vorstellten und mittels ET/VR-Brille untersucht wurden. Alle weiteren Schritte entsprachen der klinischen Routine (z. B. Entscheidung über eine stationäre Aufnahme, bildgebende Diagnostik usw.).
Nach Abschluss der Behandlung wurden die Personen in Subgruppen mit und ohne leichtes SHT unterteilt. Die klinische Diagnose eines leichten SHT wurde in Form einer klinischen Synopse im Konsens zweier unabhängiger ärztlicher Fachpersonen gestellt, die hinsichtlich der Ergebnisse des Indextests (der Untersuchung mit der ET/VR-Brille) verblindet waren. Die Diagnose basierte auf allen klinischen, neurologischen, neurofunktionellen, neuropsychologischen und bildgebenden Befunden. In jedem Fall wurden eine routinemäßige unfallchirurgische und neurologische Anamnese, Untersuchung und Befunderhebung durchgeführt.
Alle statistischen Analysen wurden in explorativer Absicht durchgeführt. Die Verwendung der ET/VR-Brille erwies sich als überwiegend unproblematisch. Zwei der 52 analysierten Parameter ließen sich statistisch von einer Zufallsentscheidung unterscheiden. Es konnte jedoch kein Unterschied in den okulomotorischen Funktionen zwischen den beiden Subgruppen festgestellt werden, und es fanden sich keine Korrelationen zwischen den durch die VR-Brille erfassten Parametern und der Erkennung eines leichten SHT. Gegenwärtig kann der Einsatz von VR-Brillen zur Diagnose eines leichten SHT im Rahmen einer Notaufnahme nicht empfohlen werden.
Rassifizierung der Pharmakogenetik
(2026) Steimle, Lena
Differenzierte Betrachtung sinunasaler Malignome
(2026) Volkheimer, Kay
Verlaufsbeobachtung von 10 Jahren nach Brustrekonstruktion mit Deep Inferior Epigastric Artery Perforator Flap (DIEP)-Lappenplastik
(2026) Bräuer, Yi
Hintergrund
Das Fehlen der weiblichen Brust stellt für Betroffene oftmals eine funktionelle, wie auch soziale Belastung dar. Die Brustrekonstruktion mittels Deep Inferior Epigastric Artery Perforator Flap (DIEP-Lappenplastik) ist derzeit der Goldstandard der autologen Brustrekonstruktion. Die Zufriedenheit der Patientinnen nach Brustrekonstruktion mittels DIEP-Lappenplastik ist von vielen Faktoren abhängig. In der internationalen Literatur finden sich hierzu nur wenig Langzeitergebnisse.
Methodik
In der vorliegenden Studie wurden Patientinnen, die zwischen 2010 und 2019 eine Brustrekonstruktion mittels DIEP-Lappenplastik erhalten hatten, eingeladen und untersucht. Die subjektive Wahrnehmung im Hinblick auf das ästhetische Ergebnis wurde Anhand eines studienspezifischen Fragebogens, des Patient and Observer Scar Assessment Scale (POSAS), sowie in einer anschließenden klinischen Untersuchung evaluiert. Die Gesamtzufriedenheit der Patientinnen wurde mittels BREAST-Q bestimmt.
Ergebnisse
Insgesamt wurden in der folgenden Studie 179 Patientinnen, bei denen insgesamt 203 DIEP-Lappenplastiken operiert wurden, untersucht. Die erreichten Werte im BREAST-Q zeigten sich im internationalen Vergleich ähnlich, wobei sich eine „sekundäre Brustrekonstruktion“ als signifikanter Prädikator für einen höheren BREAST-Q Gesamtwert erwies. In der Subgruppen-Analyse wiesen Patientinnen mit einer „unilateralen Brustrekonstruktion“ signifikant höhere Werte in „Zufriedenheit mit der Brust“, „Physisches Befinden der Brust“ und „Physisches Befinden des Abdomens“ auf als Patientinnen mit einer „bilateraler Brustrekonstruktion“. Ebenfalls wiesen Patientinnen mit anschließender Mamillen-Areola-Komplex (MAK)-Rekonstruktion signifikant höhere Werte in „Psychosoziales Wohlbefinden“ und „Sexuellem Befinden“ auf. Die Projektion der rekonstruierten Mamille zeigte sich im postoperativen Verlauf abnehmend. Eine Signifikanz konnte jedoch nicht nachgewiesen werden. Des Weiteren zeigte sich die sichtbare DIEP-Lappenplastik signifikant heller als die umliegende Haut. Ebenfalls zeigte sich bei unilateral rekonstruierten Patientinnen die rekonstruierte Areola signifikant heller als die nicht-rekonstruierte ursprüngliche Areola. Auch konnte bei einer größeren Gruppe an Patientinnen eine zusätzliche Behaarung auf der sichtbaren Lappenplastik nachgewiesen werden.
Schlussfolgerung
Die Ergebnisse dieser Langzeitstudie geben Aufschluss über den postoperativen Zustand auch viele Jahre nach dem chirurgischen Eingriff. Dies macht es möglich zukünftigen Patientinnen im präoperativen Beratungsgespräch detailliertere Auskünfte über das zu erwartende Ergebnis zu liefern. Des Weiteren zeigte sich welche Faktoren einen Einfluss auf die Zufriedenheit der Patientinnen haben.
Physiologische Wirkungen von vibrierenden Geräten bei der gleichzeitigen Benutzung von Exoskeletten
(2026) Ernst, Benjamin
In dieser experimentellen Studie sollten die Auswirkungen zwei passiver Exoskelette und Arbeitsrichtungen auf die Vibrationsbelastung bei Tätigkeiten mit vibrierenden Geräten und auf die vaskuläre, neurologische und muskuloskelettale
Beanspruchung des Hand-Arm-Systems untersucht werden. 30 Versuchsteilnehmer führten randomisiert mit und ohne Exoskelett mehrere Bohrvorgänge und Schleifarbeiten in vertikaler Richtung nach oben und in horizontaler Richtung nach vorne an einer Holzplatte durch. Als mechanische Parameter wurden die Vibrationsimmission an den Griffen der Maschinen, die Vibrationsübertragung auf die Handgelenke und die resultierende Vorschubkraft gemessen. Physiologisch wurde die Veränderung der Vibrationsperzeption an den Fingerspitzen, das Durchblutungsverhalten der Hände, die Muskelaktivität an den Schultern, Ober- und Unterarmen, die Körperhaltung und die subjektive Beanspruchung mittels eines Fragebogens erfasst.
Die Ergebnisse legen nahe, dass sich der Einfluss der Arbeitsrichtung und der Exoskelette gerätespezifisch verhält. Unter Verwendung des Exoskeletts mit einem hohen Unterstützungsmoment wurde mit der Bohrmaschine eine erhöhte Vibrationsimmission gemessen. Tätigkeiten in horizontaler Arbeitsrichtung bewirkten mit und ohne Exoskelette bei der Schleifmaschine eine höhere Vibrationsimmission als in vertikaler Richtung. Der bekannte positive Effekt einer Senkung der muskulären Aktivität durch Exoskelette im Schulterbereich ließ sich auch unter den dargebotenenen Bedingungen feststellen. Die weiteren akuten physiologischen Effekte konnten vereinzelt mit dem Tragen der Exoskelette in Verbindung gebracht werden, folgten jedoch keiner einheitlichen Systematik.
Die Untersuchung zeigt, dass bei der Verwendung eines Exoskeletts mit einem hohen Unterstützungsmoment eine erhöhte Vibrationsbelastung auftreten kann. Gleichzeitig vermindert das Tragen eines Exoskeletts die Vibrationsübertragung unteren Frequenzbereich zwischen 5 Hz und 90 Hz, sodass dieser ungünstige Effekt weitestgehend relativiert wird. Ebenso kann die Vibrationsimmission aufgrund der Arbeitsrichtung variieren. Unter Berücksichtigung dieser Faktoren kann keine allgemeine Handlungsempfehlung zum Einsatz von vibrierenden Geräten und Exoskeletten formuliert werden. Es ist im Einzelfall zu prüfen, ob sich die Vibrationsbelastung mit einem spezifischen Gerät verändert. Es sind jedoch keine positiven Effekte in Bezug auf die Vibrationsbelastung oder der damit verbundenen physiologischen Reaktion im Hand-Arm-System im Sinne der Prävention durch Exoskelette zu erwarten.
T helper cytokines in systemic sclerosis
(2026) Mehrpouyan, Afsaneh
Background and Objectives: Systemic sclerosis (SSc) is a chronic autoimmune disease characterized by inflammation, vasculopathy, and progressive fibrosis affecting the skin and internal organs. Immune dysregulation and endothelial dysfunction are essential players in the development of SSc. A bias toward T helper 2 (Th2) cytokines has been demonstrated to be associated with SSc, implicating SSc as a Th2-associated disease. This study aimed to investigate the role of T helper cytokines in patients with SSc and in an experimental model of SSc-associated pulmonary arterial hypertension (PAH).
Methods: A total of 128 patients with SSc were recruited from the Department of Rheumatology and Clinical Immunology, University of Lübeck. 69 healthy individuals served as controls and were enrolled at the Research Center Borstel. The experimental model of SSc-PAH was induced in IL-13 transgenic (IL-13tg) mice via immunization with membrane extracts of CHO cells overexpressing human angiotensin II type 1 receptor (AT1R). To assess therapeutic potential of targeting IL-6 signaling, IL-13tg mice, either naïve or AT1R-immunized, were treated with neutralizing monoclonal antibodies (mAbs) against murine IL-6 or IL-6 receptor (IL-6R), or with corresponding isotype control antibodies. Lung pathology was evaluated by histological analysis using hematoxylin and eosin (H&E) staining. The levels of human and murine T helper cytokines were measured in serum and/or bronchoalveolar lavage (BAL) fluid using LEGENDplex™ Multi-Analyte Flow Assay Kit. Lung transcriptomes were analyzed using Agilent Mouse GE 4x44K v2 microarrays.
Results: Patients with SSc exhibited significantly elevated serum levels of multiple T helper cytokines compared to healthy controls, including IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, IFN-γ, and TNF-α. Among these cytokines, serum IL-6 levels were positively correlated with as the presence of both interstitial lung disease (ILD) and PAH. In the experimental model, treatment with anti-IL6 or anti-IL-6R did not prevent the development of experimental occlusive vasculopathy in AT1R-immunized IL-13tg mice. By contrast, a trend toward a more severe vascular pathology was observed in AT1R-immunized IL-13tg mice treated with IL-6 or IL-6R-neutralizing mAbs compared to isotype-treated controls, although the differences were not statistically significant. Furthermore, treatment with anti-IL-6 mAb alone was sufficient to induce pulmonary occlusive vasculopathy in non-immunized IL-13tg mice. Transcriptomic analysis revealed that anti-IL-6 mAb treatment dysregulated the expression of immune-related genes in the lungs of unimmunized IL-13tg mice.
Conclusion: Although IL-6 has been shown to exert a proinflammatory role in many diseases, this function could not be confirmed in the present study. Moreover, my findings suggest that, in an experimental model of pulmonary vasculopathy in the context of systemic sclerosis, IL-6 may act as a protective regulator. These results provide new insights into both the pro- and anti-inflammatory roles of IL-6 in the pathogenesis of systemic sclerosis and highlight the importance of carefully reconsidering this cytokine as a potential therapeutic target for SSc-associated PAH.
Auswirkungen von COVID-19 auf die Nachfrage nach Tabakentwöhnung/E-Zigaretten in Deutschland und ausgewählten europäischen Staaten
(2026) Finck, Jule Madlen
Während der COVID-19-Pandemie wurde der Einfluss des Nikotinkonsums diskutiert, auch als möglicher Risikofaktor für einen schweren Krankheitsverlauf. In dieser Arbeit werden Änderungen beim Rauchverhalten während der Pandemie mittels einer Befragung untersucht. Zusätzlich werden Google Trends-Daten analysiert, um das sich ändernde Interesse am Rauchen und an der Tabakentwöhnung aufgrund bestimmter Ereignisse während der Pandemie zu charakterisieren.
Im April 2021 wurden mittels Online-Fragebögen Daten zum Rauch- und Dampfverhalten, zur Tabakentwöhnung während der Pandemie sowie zu den Gefühlen und Ängsten gegenüber COVID-19 in vier europäischen Ländern (3.605 Teilnehmer*in
nen in UK, DE, ES, IT) ermittelt. Daneben wurde das Relative Search Volume (RSV) von Google Trends zu den Suchbegriffen der Bereiche Tabakkonsum, -entwöhnung und Behandlung für die Länder vom 31.12.2017 bis 18.4.2021 ausgewertet.
Für die Studienkohorten von IT und ES wurden im Vergleich zu UK und DE eine stärkere Angst vor einer COVID-19-Infektion, mehr Quarantäneaufenthalte sowie mehr Teilnehmer*innen mit Infektions- und Todesfällen im persönlichen Umfeld beobachtet. Raucherentwöhnungsversuche und -erfolge wurden vor allem (v. a.) in der italienischen Bevölkerung beobachtet und mit psychischen Belastungen während der Pandemie in Verbindung gebracht, während in Spanien die gleichen Tendenzen für die Dampferentwöhnung festgestellt wurden.
In der Google Trends-Analyse wurden nur geringfügige Unterschiede zwischen den Ländern festgestellt, aber drei allgemeine Trends waren vorherrschend: 1. Es zeigte sich ein signifikanter Rückgang des Interesses bei sieben von zwölf Suchbegriffen zum Thema Raucherentwöhnung und der dazugehörigen Cluster während der Pandemie. 2. Es wurde ein signifikanter Rückgang des RSV für sieben von zwölf der
konsumbezogenen Suchbegriffe festgestellt; behandlungsbezogene Suchbegriffe wiesen heterogene Trends auf. 3. Cluster mit erhöhtem Suchverhalten waren nur schwach mit „Lockdowns“, Impfkampagnen oder Inzidenzen assoziiert.
Bei allen Kohorten wurden trotz gesundheitlicher Bedenken während der Pandemie und der anerkannten Risiken für schwerwiegende Folgen einer COVID-19-Infektion bei den Befragten insgesamt jedoch keine höhere Rate von Rauchstoppversuchen beobachtet. Die Google Trends-Daten zeigen zudem während der Pandemie einen deutlichen Rückgang des Interesses an der Raucherentwöhnung.
Analysis of 3D/2D image registration and a new registration approach based on residual neural networks
(2026) Schulz, Pia Franziska
Image registration is an essential component of image processing with a wide range of applications, particularly in the medical field. The goal of image registration is to determine optimal deformations that align two or more images. Our contributions to this field are twofold.
First, we analyze 3D/2D registration problems. A particular challenge with such registration problems is that a 3D deformation is sought based on 2D data. Since typically regularization is utilized to ensure the existence of reasonable solutions, the question arises of which regularization is appropriate for 3D/2D registration. We address this question and prove the suitability of a class of second-order regularizers. We additionally prove that first-order regularizers are generally not appropriate. Furthermore, we show that our working assumptions apply for common settings of 3D/2D registration and we also extend our results to registration problems of other dimensions. Our analysis contributes to a more comprehensive understanding of image registration problems.
Second, we present the new residual neural network-based registration approach RNR. This method enables the registration of multiple consecutive images. Moreover, the method ensures diffeomorphic deformations under certain conditions. This is a desirable property in many applications, as diffeomorphisms are invertible and sustain image features. We show that RNR is theoretically sound and provide a comprehensive validation. In particular, we demonstrate that the method allows for larger deformations than comparative approaches and has competitive speed. Finally, we apply the method to build a breathing model, which in turn forms the basis for respiratory surface electromyography modeling. The latter is a highly relevant field that is used, for example, to improve mechanical ventilation for patients.
A second-order divergence-curl regularization in variational image registration
(2026) Neuber, Saskia
Eine Längsschnittuntersuchung zur gesundheitsbezogenen Lebensqualität der Bevölkerung während der COVID-19 Pandemie
(2026) Unkel, Dominique Julia