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Acute ethanol gavage attenuates hemorrhage/resuscitation-induced hepatic oxidative stress in rats
(2012)
- Acute ethanol intoxication increases the production of reactive oxygen species (ROS). Hemorrhagic shock with subsequent resuscitation (H/R) also induces ROS resulting in cellular and hepatic damage in vivo. We examined the role of acute ethanol intoxication upon oxidative stress and subsequent hepatic cell death after H/R. 14 h before H/R, rats were gavaged with single dose of ethanol or saline (5 g/kg, EtOH and ctrl; H/R_EtOH or H/R_ctrl, resp.). Then, rats were hemorrhaged to a mean arterial blood pressure of 30 ± 2 mmHg for 60 min and resuscitated. Two control groups underwent surgical procedures without H/R (sham_ctrl and sham_EtOH, resp.). Liver tissues were harvested at 2, 24, and 72 h after resuscitation. EtOH-gavage induced histological picture of acute fatty liver. Hepatic oxidative (4-hydroxynonenal, 4-HNE) and nitrosative (3-nitrotyrosine, 3-NT) stress were significantly reduced in EtOH-gavaged rats compared to controls after H/R. Proapoptotic caspase-8 and Bax expressions were markedly diminished in EtOH-gavaged animals compared with controls 2 h after resuscitation. EtOH-gavage increased antiapoptotic Bcl-2 gene expression compared with controls 2 h after resuscitation. iNOS protein expression increased following H/R but was attenuated in EtOH-gavaged animals after H/R. Taken together, the data suggest that acute EtOH-gavage may attenuate H/R-induced oxidative stress thereby reducing cellular injury in rat liver.
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C-Jun N-terminal kinase 2 promotes liver injury via the mitochondrial permeability transition after hemorrhage and resuscitation
(2012)
- Hemorrhagic shock leads to hepatic hypoperfusion and activation of mitogen-activated stress kinases (MAPK) like c-Jun N-terminal kinase (JNK) 1 and 2. Our aim was to determine whether mitochondrial dysfunction leading to hepatic necrosis and apoptosis after hemorrhage/resuscitation (H/R) was dependent on JNK2. Under pentobarbital anesthesia, wildtype (WT) and JNK2 deficient (KO) mice were hemorrhaged to 30 mm Hg for 3 h and then resuscitated with shed blood plus half the volume of lactated Ringer's solution. Serum alanine aminotransferase (ALT), necrosis, apoptosis and oxidative stress were assessed 6 h after resuscitation. Mitochondrial polarization was assessed by intravital microscopy. After H/R, ALT in WT-mice increased from 130 U/L to 4800 U/L. In KO-mice, ALT after H/R was blunted to 1800 U/l (P < 0.05). Necrosis, caspase-3 activity and ROS were all substantially decreased in KO compared to WT mice after H/R. After sham operation, intravital microscopy revealed punctate mitochondrial staining by rhodamine 123 (Rh123), indicating normal mitochondrial polarization. At 4 h after H/R, Rh123 staining became dim and diffuse in 58% of hepatocytes, indicating depolarization and onset of the mitochondrial permeability transition (MPT). By contrast, KO mice displayed less depolarization after H/R (23%, P < 0.05). In conclusion, JNK2 contributes to MPT-mediated liver injury after H/R.
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Human Endothelial-Like Differentiated Precursor Cells Maintain Their Endothelial Characteristics When Cocultured with Mesenchymal Stem Cell and Seeded onto Human Cancellous Bone
(2013)
- Introduction. Cancellous bone is frequently used for filling bone defects in a clinical setting. It provides favourable conditions for regenerative cells such as MSC and early EPC. The combination of MSC and EPC results in superior bone healing in experimental bone healing models. Materials and Methods. We investigated the influence of osteogenic culture conditions on the endothelial properties of early EPC and the osteogenic properties of MSC when cocultured on cancellous bone. Additionally, cell adhesion, metabolic activity, and differentiation were assessed 2, 6, and 10 days after seeding. Results. The number of adhering EPC and MSC decreased over time; however the cells remained metabolically active over the 10-day measurement period. In spite of a decline of lineage specific markers, cells maintained their differentiation to a reduced level. Osteogenic stimulation of EPC caused a decline but not abolishment of endothelial characteristics and did not induce osteogenic gene expression. Osteogenic stimulation of MSC significantly increased their metabolic activity whereas collagen-1α and alkaline phosphatase gene expressions declined. When cocultured with EPC, MSC’s collagen-1α gene expression increased significantly. Conclusion. EPC and MSC can be cocultured in vitro on cancellous bone under osteogenic conditions, and coculturing EPC with MSC stabilizes the latter’s collagen-1α gene expression.
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Rapid development of intestinal cell damage following severe trauma : a prospective observational cohort study
(2009)
- Introduction Loss of intestinal integrity has been implicated as an important contributor to the development of excessive inflammation following severe trauma. Thus far, clinical data concerning the occurrence and significance of intestinal damage after trauma remain scarce. This study investigates whether early intestinal epithelial cell damage occurs in trauma patients and, if present, whether such cell injury is related to shock, injury severity and the subsequent inflammatory response. Methods Prospective observational cohort study in 96 adult trauma patients. Upon arrival at the emergency room (ER) plasma levels of intestinal fatty acid binding protein (i-FABP), a specific marker for damage of differentiated enterocytes, were measured. Factors that potentially influence the development of intestinal cell damage after trauma were determined, including the presence of shock and the extent of abdominal trauma and general injury severity. Furthermore, early plasma levels of i-FABP were related to inflammatory markers interleukin-6 (IL-6), procalcitonin (PCT) and C-reactive protein (CRP). Results Upon arrival at the ER, plasma i-FABP levels were increased compared with healthy volunteers, especially in the presence of shock (P < 0.01). The elevation of i-FABP was related to the extent of abdominal trauma as well as general injury severity (P < 0.05). Circulatory i-FABP concentrations at ER correlated positively with IL-6 and PCT levels at the first day (r2 = 0.19; P < 0.01 and r2 = 0.36; P < 0.001 respectively) and CRP concentrations at the second day after trauma (r2 = 0.25; P < 0.01). Conclusions This study reveals early presence of intestinal epithelial cell damage in trauma patients. The extent of intestinal damage is associated with the presence of shock and injury severity. Early intestinal damage precedes and is related to the subsequent developing inflammatory response.
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Funktionelle Ergebnisse und Outcome operativ stabilisierter distaler Radiusfrakturen : die besondere Relevanz der Begleitverletzung
(2003)
- Meeting Abstract (DGU 2003) 67. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie 89. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie 44. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie Fragestellung Ziel dieser prospektiven Untersuchung ist die Analyse der Funktion und des Outcomes nach distaler Radiusfraktur in Abhängigkeit von Frakturtyp, Therapieform und Begeleitverletzungen. Berücksichtigt wurden diesbezüglich insbesondere auch neuere Implantate wie die volaren winkelstabilen Titanplatten und dorsale low profile Implantate. Methodik Innerhalb von 2 Jahren (01/01 bis 12/02) wurden insgesamt 150 Radiusfrakturen bei 145 Patienten (82 Frauen; 63 Männer) mit einem Durchschnittsalter von 51,8 (17-93) Jahren operativ versorgt. Die operative Versorgung erfolgte in 56,7 % der Fälle mittels volarer Plattenosteosynthese, davon wurde bei 60 % eine winkelstabile Platte eingesetzt. Die übrigen Frakturen wurden durch eine dorsale Platte (8%) bzw. durch Materialkombination Spickdraht/Schrauben und/oder Fixateur externe stabilisiert. Die radiologische und klinische Nachuntersuchung erfolgt frühestens 1 Jahr nach operativer Versorgung. Zusätzlich wird anhand eines Fragebogens der DASH - Score bestimmt. Ergebnisse Nach der AO-Klassifikation fanden sich in 47,7 % Typ A-, 8,6% Typ B- und 55,6% Typ C-Frakturen. Dabei fand sich bei 53,1 % eine relevante Begleitverletzung (Bandverletzungen 14,3 %; Handwurzelfrakturen 3,9 %; distale Ulnafrakturen 10,4%; TFC/Proc. styloideus ulnae 70,1%). Von den 25 bisher untersuchten Patienten (15 Frauen, 10 Männer; Durchschnittsalter: 55,3 Jahre; NU nach: 14 Monaten) waren 32% Typ A-, 20% Typ B- u. 48% Typ C-Frakturen. Die Greifkraft betrug 87,7 % und das Bewegungsausmaß 83,6 % im Vergleich zur Gegenseite. Der durchschnittliche standardisierte DASH-Score betrug 22,6 Punkte (0: optimale Funktion). Bei den mit volarer Platte stabilisierten C-Frakturen (9 der nachuntersuchten Patienten) fand sich ein DASH-Score von 41 Punkten. Die Greifkraft betrug 67,5% und das Bewegungsausmaß 79,6% im Vergleich zur Gegenseite. Bisher konnte weder bei der konventionellen, noch der winkelstabilen Plattenosteosynthese ein radiologischer Korrekturverlust nachgewiesen werden. Bei den Frakturen ohne lokale Begleitverletzungen waren Greifkraft (91% vs. 79,8%), Bewegungsausmaß (89,5% vs. 83,4%) und DASH-Score (16,8 vs. 26,1) besser als bei den Frakturen mit Begleitverletzungen. Schlussfolgerung Bei korrekter Reposition und Stabilisierung, wird der Outcome nach distaler Radiusfraktur neben dem Frakturtyp wesentlich durch die Begleitverletzung mitbestimmt. Daraus resultiert dass eine Verbesserung nur durch eine Optimierung der Therapie der Begleitverletzungen erreichbar ist.
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Multicenterstudie zur Validierung der Klassifikation 1.1 für Frakturen langer Röhrenknochen im Wachstumsalter
(2004)
- Fragestellung Zur Qualitätsbeurteilung von Diagnose und Therapie kindlicher Frakturen bedarf es einer Frakturklassifikation, die Aufwand und Ergebnisse vergleichbar macht und die Besonderheiten kindlicher Frakturen berücksichtigt. Die für den Erwachsenen gebräuchliche AO-Klassifikation kann danach nicht auf kindliche Frakturen übertragen werden. Eine im Jahr 2000 bereits vorgelegte Klassifikation (Eur. J. Trauma 2000) wurde überarbeitet und in der sechsdimensionalen Version 1.1 in einer multizentischen Studie validiert. Hierbei erfolgte eine Unterscheidung der langen Röhrenknochen, der Lokalisation am Knochen, eine Bestimmung der paarigen Knochen sowie des Frakturverlaufs im Bereich der Epiphyse, Metaphyse und Diaphyse. Die supracondylären Humerusfrakturen wurden gesondert klassifiziert. Methoden 13 Kliniken (D, CH, A) erfassten in 3 Monaten 720 Frakturen und 452 Kontrollen nach bis zu 9 Monaten mit standardisierten Fragebögen sowie 1480 digitalisierte Röntgenbilder. Aus diesem Datenpool wurde nach Vorevaluation der relevantesten Frakturtypen durch 7 verblindete Untersucher und Varianzanalyse die finale Gruppe von 150 Fällen des gesamten Frakturspektrums klassifiziert. Statistisch untersucht wurde die Wiederholbarkeitsanalyse über Zeit (Test-Retest) und die Interobservervariabilität. Ergebnisse Korrelationen (r) zwischen 0.99 und 0.91 ergaben sich für die Dimensionen 1 (Ober-/Unterarm, Ober-/Unterschenkel), 2 (distal, zentral, proximal) und 4 (Ulna, Radius, Tibia, Fibula), von 0.74 für Dimension 6 (Subtypisierung der Dislokation bei supracond. Frakturen), 0.66 für Dimension 5 (Subtypisierung des Frakturverlaufs) und 0.33 für Dimension 3 (Epiphyse, Metaphyse, Diaphyse). Bei der Wiederholung stimmten für die Gesamtgruppe in 18% der Fälle alle sechs Dimensionen überein, in 71% fünf und in 88% vier Dimensionen der Klassifikation. Schlussfolgerungen Insgesamt stellt die vorgestellte Klassifikation ein sinnvolles Instrument in der Frakturbehandlung von Kindern dar, indem es eine klare Fraktureinteilung im Kindesalter erlaubt. Die Evaluation zeigt jedoch auch die Schwierigkeiten einer Frakturklassifikation in speziellen Untergruppen auf. Da diese hinsichtlich der Therapie keine Relevanz haben, ist eine weitere Vereinfachung möglich. Meeting Abstract (DGU 2004) am 68. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie ; 90. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie ; 45. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Verband für Physiotherapie – Zentralverband der Physiotherapeuten/Krankengymnasten ; 19. bis 23.10.2004, Berlin
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Beschleunigte Knochenheilung durch frühe Vaskularisierung mittels Implantation von EPC und MSC auf beta-TCP im Knochendefektmodell der Ratte
(2009)
- Meeting Abstract : Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie ; 73. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie ; 95. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie ; 50. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie : 21. - 24.10.2009, Berlin. Fragestellung: In einem ausgedehnten Knochendefekt kann das Einwachsen von knochenbildenden Zellen limitiert sein, da ohne Gefässe die Ernährung der regenerativen Zellen im Knochenkonstrukt insuffizient ist. Endotheliale Progenitorzellen (EPC) sind wichtig bei der Neovaskularisierung. Die frühe Vaskularisierung von grossen Knochendefekten kann für das Überleben und die Funktion von mesenchymalen Stammzellen (MSC) und knochenbildenden Zellen entscheidend sein. Kann die Implantation von EPC und MSC auf osteokonduktiven beta-Tricalciumphosphat (beta-TCP) in einem "critical-size" Knochendefekt des Femur von athymischen Ratten die frühe Vaskularisierung und die Knochenheilung in vivo verbessern? Methodik: Humane EPC wurden aus Buffy-Coat und humane MSC aus Knochenmarkaspirat durch Dichtezentrifugation isoliert. 2.5 x 105 kultivierte und differenzierte EPC und MSC wurden in vitro auf beta-TCP geladen. In 145 athymischen, männlichen Ratten wurde das Femur osteotomiert, ein 5 mm Knochendefekt erzeugt und mit Fixateur externe stabilisiert. Die Knochendefekte wurden mit beta-TCP (Gruppe 1), beta-TCP und MSC (Gruppe 2), beta-TCP und EPC (Gruppe 3), beta-TCP und EPC und MSC (Gruppe 4) oder autologem Knochen (Gruppe 5) gefüllt. Nach 1 Woche (n=40), 4 Wochen (n=40), 8 Wochen (n=40) und 12 Wochen (n=25) wurden die Ratten getötet. Bei Pinlockerung wurde die Ratte ausgeschlossen. Die (immun)histologische Analyse (Färbung mit HE, VEGF-R2, vWF) der Vaskularisierung und Knochenneubildung erfolgte mit Image-Analysis-System. Nach 8 und 12 Wochen erfolgte ein µCT und ein 4-Punkte-Biegungstest. Für die statistische Analyse wurde der Kruskal-Wallis-Test verwendet. Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Nach 1 Woche zeigte sich bei der Implantation von EPC/MSC und EPC allein signifikant mehr primitive vaskuläre Plexus (p=0.01;p=0.048) als in Vergleichsgruppen. Im Vergleich zur TCP Gruppe war in allen anderen Versuchsgruppen signifikant mehr Knochenneubildung zu sehen (p<0.01). Ausserdem war in der EPC/MSC-Gruppe signifikant mehr Knochenbildung zu erkennen als in der MSC-Gruppe (p=0.03). Nach 12 Wochen zeigten alle Gruppen eine knöcherne Durchbauung des Defektes, jedoch zeigten bereits 8 Wochen nach Implantation von MSC/EPC 83% der Defekte eine stabile, knöcherne Durchbauung. Bei der Implantation von MSC kam es in 18% der Knochendefekte zum knöchernen Durchbau. Alle anderen experimentellen Gruppen zeigten nach 8 Wochen keine knöcherne Durchbauung. Diese Resultate konnten im µCT, biomechanischen Test und in der Histologie quantifiziert werden. EPC scheinen die frühe Vaskularisierung innerhalb eines Knochenkonstrukt in vivo zu stimulieren und das Einwachsverhalten von MSC zu verbessern, was zu einer beschleunigten Knochenheilung im Knochendefektmodell der Ratte führt.
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Wertigkeit der Kernspintomographie bei kindlichen Knieverletzungen
(2008)
- Meeting Abstract : Deutsche Gesellschaft für Chirurgie. 125. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Chirurgie. Berlin, 22.-25.04.2008 Einleitung: Die Diagnostik kindlicher Knieverletzungen wird heutzutage häufig durch die Kernspintomographie ergänzt, um relevante Kniebinnenschäden zu erkennen. Der klinische Nutzen dieser Zusatzuntersuchung wird in Abhängigkeit vom Beschwerdebild des Patienten und in Relation zum apparativen und wirtschaftlichen Aufwand unterschiedlich bewertet. Ziel dieser Studie war es, die Bedeutung der Kernspintomographie in Abhängigkeit von der klinischen Verdachtsdiagnose und dem arthroskopischen Befund zu bewerten. Material und Methoden: Es wurden insgesamt 195 Patienten im Alter von 3 bis 17 Jahren in diese Studie aufgenommen. 83 dieser Patienten wurden aufgrund der klinischen Diagnose unmittelbar der Kernspintomographie zugeführt. 165 der Patienten wurden, entweder aufgrund der klinischen Untersuchung, oder aufgrund des Befunds der Kernspintomographie, arthroskopiert. Ergebnisse: Die klinische Verdachtsdiagnose wurde bei 117 der 165 Patienten (71%), bei denen eine Arthroskopie durchgeführt wurde, bestätigt. Die größten Übereinstimmungen der Diagnosen in den unterschiedlichen Verfahren gab es dabei bei der Verdachtsdiagnose Patellaluxation (87%) und bei der Verdachtsdiagnose ligamentäre Verletzung (74%). Die Verdachtsdiagnose einer Meniskusläsion brachte eine Übereinstimmung von 48%.Von den 83 Patienten, bei denen eine kernspintomographische Untersuchung durchgeführt wurde, wurden daraufhin 53 Patienten arthroskopiert und 30 Patienten konservativ behandelt. Der MRT Befund wurde in der durchgeführten Arthroskopie bei 42 Patienten (81%) bestätigt. Die MRT Diagnose Patellaluxation wurde hierbei in allen Fällen (100%) in der Arthroskopie bestätigt. Die Übereinstimmungen der Kernspindiagnose einer ligamentären Läsion lag bei 83% und die Übereinstimmung bei der Meniskusverletzung bei 56%.Bei den 30 Patienten, die ausschließlich die Kernspintomographie erhielten und daraufhin konservativ behandelt wurden, wurden hauptsächlich Band- und Meniskuseinblutungen (37%) und extraartikuläre Veränderungen wie Bone Bruise, Fibrom oder Exostose (13%) im MRT diagnostiziert. Letztlich konnte durch den Einsatz der Kernspintomographie der Anteil der rein diagnostischen Arthroskopien von 22% auf 13% reduziert werden. Schlussfolgerung: Bei klinischem Verdacht auf eine Meniskus- oder Bandverletzung ist die Kernspintomographie ein wertvolles Hilfsmittel zur Überprüfung der Diagnose, da häufig klinisch keine sichere Beurteilung möglich ist. Bei der klinischen Verdachtsdiagnose einer Patellaluxation ist die Kernspintomographie zur Diagnosesicherung selten erforderlich, kann jedoch zur Beurteilung von Begleitverletzungen (z.B. Flake Frakturen) wertvolle Zusatzinformationen liefern. Bei klinisch unklarem Befund kann die Anzahl rein diagnostischer Arthroskopien deutlich gesenkt werden.
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Polyphenols of Camellia sinenesis decrease mortality, hepatic injury and generation of cytokines and reactive oxygen and nitrogen species after hemorrhage/resuscitation in rats
(2010)
- Background: Reactive oxygen species (ROS) and reactive nitrogen species (RNS) are produced during hemorrhagic shock and resuscitation (H/R), which may contribute to multiple organ failure. The AIM of this study was to test the hypothesis that green tea (Camellia sinenesis) extract containing 85% polyphenols decreases injury after H/R in rats by scavenging ROS and RNS. Method: S: Female Sprague Dawley rats were given 100 mg polyphenol extract/kg body weight or vehicle 2 h prior to hemorrhagic shock. H/R was induced by two protocols: 1) withdrawal of blood to a mean arterial pressure of 40 mm Hg followed by further withdrawals to decrease blood pressure progressively to 28 mm Hg over 1 h (severe), and 2) withdrawal of blood to a sustained hypotension of 40 mm Hg for 1 h (moderate). Rats were then resuscitated over 1 h with 60% of the shed blood volume plus twice the shed blood volume of lactated Ringer's solution. Serum samples were collected at 10 min and 2 h after resuscitation. At 2 or 18 h, livers were harvested for cytokine and 3-nitrotyrosine quantification, immunohistochemical detection of 4-hydroxynonenol (4-HNE) and inducible nitric oxide synthase (iNOS) protein expression. Results: After severe H/R, 18-h survival increased from 20% after vehicle to 70% after polyphenols (p<0.05). After moderate H/R, survival was greater (80%) and not different between vehicle and polyphenols. In moderate H/R, serum alanine aminotransferase (ALT) increased at 10 min and 2 h postresuscitation to 345 and 545 IU/L, respectively. Polyphenol treatment blunted this increase to 153 and 252 IU/L at 10 min and 2 h (p<0.01). Polyphenols also blunted increases in liver homogenates of TNFalpha (7.0 pg/mg with vehicle vs. 4.9 pg/mg with polyphenols, p<0.05), IL-1beta (0.80 vs. 0.37 pg/mg, p<0.05), IL-6 (6.9 vs. 5.1 pg/mg, p<0.05) and nitrotyrosine (1.9 pg/mg vs. 0.6 pg/mg, p<0.05) measured 18 h after H/R. Hepatic 4-HNE immunostaining indicative of lipid peroxidation also decreased from 4.8% after vehicle to 1.5% after polyphenols (p<0.05). By contrast, polyphenols did not block increased iNOS expression at 2 h after H/R. CONCLUSION: Polyphenols decrease ROS/RNS formation and are beneficial after hemorrhagic shock and resuscitation.
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Development and validation of a paediatric long-bone fracture classification : a prospective multicentre study in 13 European paediatric trauma centres
(2011)
- Background: The aim of this study was to develop a child-specific classification system for long bone fractures and to examine its reliability and validity on the basis of a prospective multicentre study. Methods: Using the sequentially developed classification system, three samples of between 30 and 185 paediatric limb fractures from a pool of 2308 fractures documented in two multicenter studies were analysed in a blinded fashion by eight orthopaedic surgeons, on a total of 5 occasions. Intra- and interobserver reliability and accuracy were calculated. Results: The reliability improved with successive simplification of the classification. The final version resulted in an overall interobserver agreement of kappa=0.71 with no significant difference between experienced and less experienced raters. Conclusions: In conclusion, the evaluation of the newly proposed classification system resulted in a reliable and routinely applicable system, for which training in its proper use may further improve the reliability. It can be recommended as a useful tool for clinical practice and offers the option for developing treatment recommendations and outcome predictions in the future.
