K. Jachau

Alcohol induced region-dependent alterations of hemodynamic response: implications for the statistical interpretation of pharmacological fMRI studies.

Worldwide, ethanol abuse causes thousands of fatal accidents annually as well as innumerable social dysfunctions and severe medical disorders. Yet, few studies have used the blood oxygenation level dependent functional magnetic resonance imaging method (BOLD fMRI) to map how alcohol alters brain functions, as fMRI relies on neurovascular coupling, which may change due to the vasoactive properties of alcohol. We monitored the hemodynamic response function (HRF) with a high temporal resolution. In both motor cortices and the visual cortex, alcohol prolonged the time course of the HRF, indicating an overall slow-down of neurovascular coupling rather than an isolated reduction in neuronal activity. However, in the supplementary motor area, alcohol-induced changes to the HRF suggest a reduced neuronal activation. This may explain why initiating and coordinating complex movements, including speech production, are often impaired earlier than executing basic motor patterns. Furthermore, the present study revealed a potential pitfall associated with the statistical interpretation of pharmacological fMRI studies based on the general linear model: if the functional form of the HRF is changed between the conditions data may be erroneously interpreted as increased or decreased neuronal activation. Thus, our study not only presents an additional key to how alcohol affects the network of brain functions but also implies that potential changes to neurovascular coupling have to be taken into account when interpreting BOLD fMRI. Therefore, measuring individual drug-induced HRF changes is recommended for pharmacological fMRI.

CT- und MRT-Befunde an isolierten Leichenherzen

ZusammenfassungAn 34 isolierten Leichenherzen wurden Computertomographie- (CT-) und Magnetresonanztomographie- (MRT-) Befunde mit pathologisch-anatomischen Befunden und postmortalen Veränderungen verglichen. Innere Totenflecke und postmortale Gerinnselbildungen waren in der MRT, beginnende Fäulnis durch die Darstellung kleiner Gasblasen in der CT gut zu diagnostizieren. Kardiale Verkalkungen der Klappen, der Koronarien und der Papillarmuskeln konnten computertomographisch in ihrem Befallsmuster exakt lokalisiert werden. Ein Septuminfarkt zeigte sich sehr deutlich im T2-gewichteten MR-Bild. Die kollagenen Myokardnarbenareale konnten durch die von ihrer Zusammensetzung abhängigen Kontrastierungen in der T2-Wichtung veranschaulicht werden. Morphologische Veränderungen, wie Hypertrophie und Dilatation, waren sehr deutlich in ihrem Ausmaß auch in der postmortalen Bildgebung zu beurteilen. Die virtuell und real gemessenen Kammerwandstärken stimmten überein. Ein verkalkter Venenbypass mit Thrombosierung war erkennbar. Lediglich eine agonale intramurale Blutung fiel in der primären postmortalen radiologischen Diagnostik aufgrund nur sehr dezenter Kontraste nicht auf. Insgesamt zeigte sich eine sehr gute Übereinstimmung der radiologischen Befunde mit den histologisch bestätigten Sektionsdiagnosen.AbstractComputed tomography (CT) and magnetic resonance imaging (MRI) findings obtained from 34 isolated autopsy hearts were compared to pathoanatomic findings and postmortem changes. MRI clearly revealed internal postmortem lividity and postmortem blood clot formation, whereas small gas bubbles demonstrated by CT referred to beginning putrefaction. The pattern of cardiac calcification of the valves, the coronary vessels and papillary muscles could be exactly located by employing CT. The T2-weighted MR image clearly showed a septal infarction. Due to their composition-based contrast, collagenic myocardial scar areas could be demonstrated in T2 weighted images. Morphological changes, such as hypertrophy and dilatation, could be evaluated for both extent and postmortem pattern. The actual ventricular wall thicknesses were identical with those measured. A calcified venous bypass with thromboses was detected. Primary postmortem radiological diagnosis only failed in a case of agonal intramural bleeding which was not detectable due to highly discreet contrast. In general, the radiological findings obtained were in very good correspondence with the histologically confirmed autopsy diagnoses.

Zur Frage der Transformation von Atem- in BlutalkoholkonzentrationenExperimentelle Untersuchungen mit einem geeichten Atemalkoholtestgerät Alcotest 7110 Evidential MK III

ZusammenfassungMit dem Alcotest 7110 Evidential MK III, durch die PTB in Braunschweig zugelassen und geeicht, steht ein hochwertiges Gerätesystem zur Messung der Alkoholkonzentration in der Ausatemluft zur Verfügung. Der Umrechnungsfaktor von Atem- in Blutalkoholkonzentrationen wurde von Schoknecht [17] im Gutachten des Bundesgesundheitsamtes 1992 experimentell als BAK/AAK-Quotient mit 2,098 ±0,11 bestimmt und auf 2,1 gerundet. Der Mittelwert von 455 zeitgleichen Wertepaaren der vorliegenden Arbeit lag bei 2,2. Der Maximalwert betrug 3,29, der Minimalwert 0,74. Die Streubreite stimmte im Wesentlichen mit den theoretischen Berechnungen von Wehner et al. [19] überein. Die gefundenen Quotienten wären theoretisch als Umrechnungsfaktoren von AAK in BAK denkbar. Aufgrund der sehr großen Variabilität sollte aber grundsätzlich in forensischen Gutachten eine Transformation von AAK in BAK und umgekehrt nicht erfolgen. Demzufolge erscheint auch eine Rückrechnung mit „transformierten” BAK-Werten oder die Berücksichtigung von angegebenem Nachtrunk nicht möglich. Insbesondere ist ein strafrechtsrelevanter AAK-Grenzwert auch nicht durch einfache Multiplikation zu errechnen, sondern bedarf einer breiten experimentellen psycho-physiologischen und verkehrsmedizinischen Grundlagenforschung.AbstractThe Alcotest 7110 Evidential MK III breath analyser calibrated and approved by PTB in Brunswick is a reliable instrument for measuring breath alcohol concentrations. The results obtained from experimental investigations of the variability of the blood alcohol-to-the breath alcohol ratio expressed by the quotient QBlAC/BrAC were basically identical to the theoretical calculations presented by Wehner et al. Based on the results obtained from experimental investigations to establish a factor for converting breath alcohol into blood alcohol concentrations, an opinion of the Bundesgesundheitsamt of 1992 indicated a blood alcohol to breath alcohol ratio of 2.098 ±0.11 rounded to 2.1 as proposed by Schoknecht [17]. The mean value established in the present paper from 455 sample pairs taken at the same time was 2.2. The maximum value was 3.29 and the minimum value was 0.74. The standard deviations were basically identical to the theoretical calculations of Wehner et al. [19]. Theoretically, the quotients established could be used as factors for converting breath alcohol into blood alcohol concentrations. However, due to large variability breath alcohol concentrations should not be converted into blood alcohol concentrations and vice versa in forensic opinions. This seems to be also true for the use of „transformed“ blood alcohol concentrations for back calculation to the time of offence and alleged after-drink. In particular, as a breath alcohol limit value relevant to criminal law cannot be calculated by a simple multiplication operation, solid research into the physiological and traffic-medical foundations as well as experiments are required to provide a reliable solution.

Fluid-Structure Simulations of a Ruptured Intracranial Aneurysm: Constant versus Patient-Specific Wall Thickness.

Computational Fluid Dynamics is intensively used to deepen the understanding of aneurysm growth and rupture in order to support physicians during therapy planning. However, numerous studies considering only the hemodynamics within the vessel lumen found no satisfactory criteria for rupture risk assessment. To improve available simulation models, the rigid vessel wall assumption has been discarded in this work and patient-specific wall thickness is considered within the simulation. For this purpose, a ruptured intracranial aneurysm was prepared ex vivo, followed by the acquisition of local wall thickness using μCT. The segmented inner and outer vessel surfaces served as solid domain for the fluid-structure interaction (FSI) simulation. To compare wall stress distributions within the aneurysm wall and at the rupture site, FSI computations are repeated in a virtual model using a constant wall thickness approach. Although the wall stresses obtained by the two approaches—when averaged over the complete aneurysm sac—are in very good agreement, strong differences occur in their distribution. Accounting for the real wall thickness distribution, the rupture site exhibits much higher stress values compared to the configuration with constant wall thickness. The study reveals the importance of geometry reconstruction and accurate description of wall thickness in FSI simulations.

Ethanol modulates the neurovascular coupling

Despite some evidence of the underlying molecular mechanisms the neuronal basis of ethanol-induced effects on the neurovascular coupling that forms the BOLD (blood oxygenation level dependent) signal is poorly understood. In a recent fMRI (functional magnetic resonance imaging) study monitoring ethanol-induced changes of the BOLD signal a reduction of the amplitude and a prolongation of the BOLD signal were observed. However, the BOLD signal is assumed to consist of a complex superposition of different underlying signals. To gain insight how ethanol influences stimulus efficacy, oxygen extraction, transit time and vessel-related parameters the fMRI time series from the sensori-motor and the visual cortex were analyzed using the balloon model. The results show a region-dependent decrease of the stimulus efficacy to trigger a post-stimulus neurovascular response as well as a prolongation of the transit time through the venous compartment. Oxygen extraction, feedback mechanisms and other vessel-related parameters were not affected. The results may be interpreted as follows: the overall mechanisms of the neurovascular coupling are still acting well at the moderate ethanol level of about 0.8‰ (in particular the vessel-related parts), but the potency to evoke a neurovascular response is already compromised most obviously in the supplementary motor area responsible for complex synchronizing and planning processes.

Quantitative Bildanalyse und Visualisierung für die Analyse von post-mortem Datensätzen

Ausgehend von hochaufgelosten radiologischen Datensatzen beschreiben wir die Bildanalyse rechtsmedizinischer Datensatze im Rahmen der Todesursachenforschung. Die selektive Darstellung interessierender Organe in 2d- und 3d-Ansichten sowie quantitative Analyseergebnisse in ihrer Relation zu alters- und gewichtsangepassten Normwerten sind der wichtigste Beitrag der Bildanalyse. In enger Kooperation mit den klinischen Partnern wurden standardisierte 2d- und 3d-Ansichten fur die Analyse des plotzlichen Kindstodes erstellt. Auserdem wurde exemplarisch der Nutzen einer fusionierten Darstellung von CT- und MR-Bilddaten erprobt, die vor allem zur Beurteilung von Schadelverletzungen relevant ist.

DNA-Muster und herkömmlicher Erkennungsdienst. Ein Vergleich

ZusammenfassungDaten aus konservativen erkennungsdienstlichen Maßnahmen können ohne Richtervorbehalt auch bei minder schweren Straftaten erhoben und gespeichert werden. Hierbei werden Personaldaten und äußerlich erkennbare Merkmale dokumentiert. Obligate Fotos lassen ethnische Zugehörigkeiten, Körperbautypen und Krankheitssymptome zu erkennen. Die Daktyloskopie liefert mit Hilfe der „Dermatoglyphic-Methode“ ebenfalls Hinweise auf schwere Erbleiden (Down-Syndrom u.v.a.m). Mit dem DNS-Identifizierungsmuster werden 8 nichtkodierende autosomale Lozi und das Kerngeschlecht am Amelogeninort bestimmt. Insgesamt offenbart das DNS-Identifizierungsmuster wesentlich weniger persönlichkeitsrelevante Informationen als die anderen Methoden. Der Eingriff in die Persönlichkeit ist bei den konservativen Maßnahmen wesentlich größer. Es gibt keine Argumente für eine juristische Ungleichbehandlung der verschiedenen erkennungsdienstlichen Maßnahmen, sowohl in Bezug auf den Richtervorbehalt als auch auf den Straftatenkatalog. Allerdings muss das Probenvernichtungsgebot kontrollierbar eingehalten werden.AbstractData resulting from conservative methods of criminal identification can be collected and stored without judicial review even in cases of less serious crimes. This includes personal data and photographic documentation for ethnical identification, body types and symptoms of diseases or malformations. Moreover, dactyloscopic findings if evaluated by the dermatoglyphic method, would also be indicative of severe hereditary diseases such as Down’s syndrome. The DNA identification pattern includes the determination of eight non-coding autosomal loci and sex determination at the amelogenin locus which can yield results indicative of Down’s syndrome. Generally, the DNA identification pattern yields much less personal information compared to other conservative methods of identification. Therefore, from a scientific or legal viewpoint there is no justifiable reason for the unequal juridicial treatment of the various methods of criminal identification for both judicial review and catalogue of felonies. Of course, the requirement of specimen destruction needs to be transparently complied with.

Tötungsversuch oder akzidentielle Arzneimittelvergiftung eines Neugeborenen mit ätherischen Ölen

ZusammenfassungFall: Berichtet wird über ein Neugeborenes, bei dem in der Klinik am 3. Tag post partum eine plötzliche Verschlechterung des Gesundheitszustands mit Verdacht auf Pneumonie und Niereninsuffizienz auffiel. 7 Tage später erbrach das Neugeborene, kurz nachdem es erstmalig wieder durch die Mutter versorgt worden war, eine stark nach Eukalyptus riechende Flüssigkeit, die in einer Windel aufgefangen wurde. Diese wurde ebenso wie die unmittelbar danach gewonnene Magenspülflüssigkeit in luftdicht schließenden Behältnissen gesichert. Mit dem Vorwurf der vorsätzlichen Beibringung einer toxischen Substanz konfrontiert, erstattete die Familie des Neugeborenen Anzeige gegen die Klinik wegen fahrlässiger Körperverletzung. Diskussion: Nur durch den Einsatz moderner Analysenmethoden (Mikroheadspace-GC/MS und GC/MS) mit der Möglichkeit der subtilen Trennung von Gemischen ätherischer Öle konnte der Vorwurf gegen die Klinik entkräftet und der Verdacht gegen die Mutter bestätigt werden. Im Zusammenhang mit dem klinischen Bild, das im Vergleich zur einschlägigen Literatur diskutiert wird, und den polizeilichen Ermittlungsergebnissen wurde der Mutter das Sorgerecht entzogen und das Kind in die Obhut des Jugendamts entlassen.SummaryCase: A newborn infant was treated in hospital because of suspected pneumonia and renal insufficiency at the third day post partum. Seven days later, shortly after having been nursed by her mother, the newborn vomited an eucalyptus oil-smelling liquid, which was collected in a diaper. This liquid and the liquid obtained from a gastrolavage performed immediately afterwards were secured in air-tight bottles. The family of the newborn laid a charge against the hospital for bodily harm caused by negligence reproaching the hospital for having wilfully given the newborn a toxic substance. Discussion: Only by means of advanced analytical methods (mikroheadspace GC/MS and GC/MS) which permit a subtle separation of mixtures of volatile oils, the reproach against the hospital could be refuted and the suspicion against the mother confirmed. In connection with the clinical picture which is discussed with reference to the relevant literature, and the investigation results of the police, the mother was deprived of the custody of her child, and the child was placed into the custody of the youth welfare office.

Veränderungen im visuomotorischen System während der Phase der Äthanolanflutung

ZusammenfassungZiel der ArbeitDie Höhe der Blutalkoholkonzentration (BAK) und die damit einhergehenden alkoholinduzierten Veränderungen der neurophysiologischen Parameter der funktionellen Hirnbildgebung sollten auf einen Zusammengang untersucht werden.Material und MethodenVierzehn gesunde Probanden wurden sowohl vor als auch nach forciertem Sturztrunk mithilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) untersucht. Zur Evozierung der Hirnaktivitäten wurde den Teilnehmern ein visuomotorischer Stimulus präsentiert. Während der Messung unter alkoholisierter Bedingung wurde den Probanden regelmäßig Blut über eine Venenverweilkanüle entnommen.ErgebnisseIm Bereich zwischen 0,5 und 0,93 ‰ war keine lineare Abhängigkeit zwischen dem „Blood-oxygenation-level-dependent“(BOLD)-Signal und der zu diesem Zeitpunkt gemessenen BAK nachweisbar. Das Maximum der neurophysiologischen Veränderungen wurde bei steigender BAK im Bereich von 0,7  ‰ beobachtet.SchlussfolgerungDie beobachteten Zusammenhänge zwischen den BAK und der Veränderungen der Hirnaktivität können als Korrelate der Anflutungsphase nach forciertem Alkoholtrunk interpretiert werden.AbstractAimThe purpose of the study was to investigate the correlation between the blood alcohol concentration (BAC) and the resulting alcohol-induced alterations of neurophysiological parameters of functional brain imaging.Material and methodsIn this study 14 healthy subjects were investigated before and after forced rapid drinking of alcohol using functional magnetic resonance imaging. In order to evoke brain activity in the visual and motor cortex a visuomotor task was presented. During the measurements taken under alcoholic conditions venous blood samples were collected from the subjects at regular intervals.Results In the range between 0.5 ‰ and 0.93 ‰ no linear dependency between BAC and the blood oxygenation level-dependent (BOLD) signal was observed. The maximum alcohol-induced changes of the BOLD signals were found in the range of 0.7 ‰.ConclusionThe observed correlation between the BAC and the neurophysiological changes can be interpreted as the correlate of the influx phase after forced alcohol drinking.

Analyse des Pilzsporen-Spektrums im Nasen-Rachen-Raum zur Eingrenzung von Sterbeort und -zeit

Nach einem Leichenfund im Wald wurde überprüft, ob Pilzsporen im Nasen-Rachen-Raum ähnlich wie Blütenpollen geeignet sind, Aussagen zur Todeszeit oder zum Sterbeort zu treffen. In der Spülflüssigkeit der Nasenhöhle einer Leiche fanden sich zahlreiche Sporen, die sich morphologisch und in ihrem chemischen Färbeverhalten den am Leichenfundort wachsenden Falschen Pfifferlingen (Hygrophoropsis aurantiaca) eindeutig zuordnen ließen. Damit könnte auch die prinzipielle Möglichkeit erschlossen werden, Pilzsporen bei Kenntnis von Vegetationszeit und Vorkommen der infrage kommenden Pilze in Ergänzung anderer Methoden zur Eingrenzung der Todeszeit zu nutzen.After a body had been found in a wood, investigations were made to establish whether mushroom spores in the nasopharyngeal space are suited similarly to pollen to specify the time and place of death. Numerous spores were found in the liquid used to rinse the nasal cavity of the corpse which, in terms of morphology and staining properties, could be clearly identified as spores of the orange chanterelle (hygrophoropsis aurantiaca) which was growing at the site where the body was found. Hence, it is basically possible to use spores for specific investigations if the vegetation period is known and the relevant mushrooms are present. Systematic studies on the applicability of spore analysis to the practice of forensic medicine are required. At present it can be assumed that this method is suitable to restrict the time of death to a specific season and to obtain information about the place of death if the corpse has been moved to another site.