Longitudinal Dynamics of a Blood Transcriptomic Signature of Tuberculosis

Rationale

Performance of blood transcriptomic tuberculosis (TB) signatures in longitudinal studies and effects of TB-preventive therapy and coinfection with HIV or respiratory organisms on transcriptomic signatures has not been systematically studied.

Objectives

We evaluated longitudinal kinetics of an 11-gene blood transcriptomic TB signature, RISK11, and effects of TB-preventive therapy (TPT) and respiratory organisms on RISK11 signature score, in HIV-uninfected and HIV-infected individuals.

Methods

RISK11 was measured in a longitudinal study of RISK11-guided TPT in HIV-uninfected adults, a cross-sectional respiratory organisms cohort, or a longitudinal study in people living with HIV (PLHIV). HIV-uninfected RISK11⁺ participants were randomized to TPT or no TPT; RISK11⁻ participants received no TPT. PLHIV received standard-of-care antiretroviral therapy and TPT. In the cross-sectional respiratory organisms cohort, viruses and bacteria in nasopharyngeal and oropharyngeal swabs were quantified by real-time quantitative PCR.

Measurements and Main Results

RISK11⁺ status was transient in most of the 128 HIV-negative participants with longitudinal samples; more than 70% of RISK11⁺ participants reverted to RISK11⁻ by 3 months, irrespective of TPT. By comparison, reversion from a RISK11⁺ state was less common in 645 PLHIV (42.1%). Non-HIV viral and nontuberculous bacterial organisms were detected in 7.2% and 38.9% of the 1,000 respiratory organisms cohort participants, respectively, and among those investigated for TB, 3.8% had prevalent disease. Median RISK11 scores (%) were higher in participants with viral organisms alone (46.7%), viral and bacterial organisms (42.8%), or prevalent TB (85.7%) than those with bacterial organisms other than TB (13.4%) or no organisms (14.2%). RISK11 could not discriminate between prevalent TB and viral organisms.

Conclusions

Positive RISK11 signature status is often transient, possibly due to intercurrent viral infection, highlighting potentially important challenges for implementation of these biomarkers as new tools for TB control.

Electromagnetic articulography treatment for an adult with Broca's aphasia and apraxia of speech

Electromagnetic articulography (EMA) was explored as a means of remediating [s]/[symbol in text] articulation deficits in the speech of an adult with Broca's aphasia and apraxia of speech. Over a 1-month period, the subject was provided with 2 different treatments in a counterbalanced procedure: (1) visually guided biofeedback concerning tongue-tip position and (2) a foil treatment in which a computer program delivered voicing-contrast stimuli for simple repetition. Kinematic and perceptual data suggest improvement resulting from visually guided biofeedback, both for nonspeech oral and, to a lesser extent, speech motor tasks. In contrast, the phonetic contrast treated in the foil condition showed only marginal improvement during the therapy session, with performance dropping back to baseline 10 weeks post-treatment. Although preliminary, the findings suggest that visual biofeedback concerning tongue-tip position can be used to treat nonspeech oral and (to a lesser extent) speech motor behavior in adults with Broca's aphasia and apraxia of speech.

[An adaptation function for describing time-activity curves in nuclear medicine (author's transl)]

Radioisotopic time-activity curves can be described by a function known from the physics of heat conduction. This function, called in this paper "tracer function", is a special solution of one-dimensional differential equation of heat conduction. The function is especially useful in the quantitation of left-to-right cardiac shunts by analysis of the pulmonary time-activity curve. The first transit curve is determined from the amplitudes on the ascending slope of the curve only including the maximum. The shunt curve analysis uses two parameters derived from the first transit curve and then the position and amplitude of the shunt curve maximum only.

Eine Anpassungsfunktion zur Beschreibung nuklearmedizinischer Zeit-Aktivitäts-Kurven

Zur mathematischen Beschreibung nuklearmedizinischer Zeit-Aktivitätskurven wird eine Lösung der eindimensionalen Wärmeleitungsgleichung, in dieser Arbeit "Tracerfunktion" genannt, vorgeschlagen. Ihre besondere Eignung zeigt diese Funktion bei der Quantifizierung kardialer Links-Rechts-Shunts, da zur Bestimmung des vollständigen Verlaufs der Primärkurve über der Lunge relativ wenig Stützpunkte ausreichen und die Shuntkurve nach Aufsuchen ihres Maximums mathematisch aus der Primärkurve entwickelt werden kann.

[The determination of the left ventrical volume curve without background correction and its validation by direct intercomparison with the ejection fractions as determined by biplane laevocardiography (author's transl)]

Background corrections applied on the left ventricular volume curve determined by the "gated blood pool"--method are based on an estimated rather than on a directly measured background. This imposes an uncertainty on the values determined from the volume curve, especially on the ejection fraction. A method which does not require background correction may be applied if all available measurement and evaluation facilities are utilized fully. High temporal and spatial resolution is of fundamental importance, permitting the exact determination of the time-dependent scintigraphic contour variations of the left ventricle during the mechanical action of the heart. A good criterion of the validity of the volume curves with respect to interfering background radiation is the ejection fraction calculated from these curves. The direct intercomparison of 10 ejection fractions obtained by an expanded "gated blood pool"-method, employing cardiac catheterization, immediately before a biplane laevocardiography demonstrated very good agreement. A small systematic underestimation of the ejection fraction by the nuclear method was observed. This understimulation shows that the influence of the true background is small if other interfering count rate contributions or methodical uncertainties are excluded systematically.

[Typical presentation of sequential scintigraphy images in the diagnosis of cyanotic heart disease in the newborn, using a computer-assisted imaging technique (author's transl)]

The technique of sequential scintigraphy in investigating newborn infants in order to exclude or detect cyanotic congenital heart disease has been improved. The primary scintigraphic data are recorded digitally (list mode, 1 ms, 128 by 128 pixels) and evaluated automatically as a sequence of 1/2 s frames in 1/8 s increments. A 35 mm film is exposed to a scanning pulsed light spot on a CRT-screen with quantitative correspondence between local count density and the local number of light pulses. A series of highly resolved images of the rapidly changing scintigraphic pattern is achieved in 30 min. The results of 3 investigations are discussed. They prove the importance of adequate spatial resolution and definition in time in nuclear angiocardiography in infancy. Three case results are discussed in detail. In one case cardiac catheterisation and angiocardiography had been omitted, since the radioisotopic findings excluded cyanotic congenital heart disease. Two further investigations are discussed with reference to the findings at cardiac catheterisation.

Nuklearmedizinische Bestimmung linksventrikulärer Volumenkurven ohne Untergrundkorrektur

Untergrundkorrekturen bei der Bestimmung von Volumenkurven des linken Ventrikels nach der "gated blood pool"-Me- thode weisen eine wesentliche methodische Schwäche auf, da der Anteil des Untergrundes an den Zählraten aus meßtechnischen Gründen nicht bestimmt werden kann, sondern abgeschätzt werden muß. Der Verzicht auf eine Untergrundkorrektur ist möglich, wenn alle meßtechnischen und auswertetechnischen Möglichkeiten genutzt werden. Wichtig sind insbesondere eine hohe zeitliche und örtliche Auflösung mit der Möglichkeit, die während der mechanischen Herzaktion variablen szintigraphischen Ventrikelkonturen genau zu ermitteln und zu berücksichtigen. Ein gutes Kriterium für die Güte der Volumenkurven unter dem Gesichtspunkt störender Untergrundstrahlung ist die aus ihnen errechnete Auswurffraktion. Der direkte Vergleich von zehn Auswurffraktionen, die unmittelbar vor einer biplanen Laevokardiographie durch eine entsprechend erweiterte "gated blood pool"-Methode im Herzkatheterlabor bestimmt wurden, ergab eine sehr gute übereinstimmung. Eine geringfügige systematische Unterschätzung der nuklearmedizinischen Auswurffraktionen von wenigen Prozent wurde beobachtet. Diese Unterschätzung zeigt an, daß der Einfluß des wahren Untergrundes gering ist, wenn andere störende Zählratenbeiträge oder Ungenauigkeiten methodisch ausgeschlossen sind.

Typische Darstellung szintigraphischer Bildsequenzen zur Diagnose von zyanotischen Herzfehlern Neugeborener mit einer computergesteuerten Abbildungstechnik

Zur Diagnostik komplexer Herzfehler im Neugeborenenalter reichen die Detailerkennbarkeit und die zeitliche Auflösung der üblichen analogen sequenzszintigraphischen Bildregistrierung nicht aus. Deswegen wurde eine Methode zur rechnerunterstützten bildlichen Dokumentation nach digitaler Datenaquisition (List-Modus, 1 ms, Szintigrammformat 128 x 128) entwickelt. Nach der Untersuchung wird eine Serie von 1/2 s-Bildern mit einem zeitlichen Fortschreiten von 1/8 s von Bild zu Bild automatisch auf einem Kleinbildfilm erzeugt. Die Belichtung des Filmes wird quantitativ gesteuert. Diese Technik gewährleistet eine objekttreue Darstellung mit der erforderlichen zeitlichen Auflösung. Die Bildserie liegt nach 30 Minuten zur Befundung vor. Drei Untersuchungsergebnisse werden ausführlich besprochen. In einem Fall konnte eine kardiogene Zyanose ausgeschlossen werden und die Herzkatheterisierung unterbleiben. In zwei Fällen wird der nuklearmedizinische Befund im Zusammenhang mit den Ergebnissen der invasiven Untersuchung diskutiert.

Quantitative Belastungs-Szintigraphie des Myokards mit 201Tl — Methodik und Normal verhalten

Bei 20 Normalpersonen wurde eine quantitative Myokardszintigraphie nach maximaler Belastung und nach zweistündiger Ruhe durchgeführt. Es wurden eine bewegliche Anger-Kamera mit Niederenergie-Kollimator und ein Data-General- Computer mit einer 128 x 128 Matrix verwendet. Die quantitative Analyse der Daten wurde mittels eines 14-Halbseg- ment-Modells durchgeführt. Quantitative Normalwerte nach Belastung und nach Umverteilung der Aktivität während der Ruhe werden vorgelegt.