Podcasts about 3d rekonstruktionen

Ziel dieser Arbeit war, mit Hilfe von dreidimensionalen, plastischen Modelle komplexe anatomische Situation zu veranschaulichen und die chirurgische Planung zu vereinfachen. Die durchgeführte Routinediagnostik ist im Allgemeinen ausreichend, um kardiale Pathologien exakt zu veranschaulichen, Diagnosen zu stellen und Behandlungsstrategien zu entwerfen. Bei sehr komplexen anatomischen Situationen mit vaskulären und kardialen Fehlbildungen und zusätzlicher Narbenbildung ist es jedoch mitunter schwierig die kardiale Anatomie vollständig zu verstehen und die relevanten Strukturen zu identifizieren. Unter diesen Umständen kann eine dreidimensionale Darstellung hilfreich sein. Zusätzlich zu virtuellen 3D-Rekonstruktionen, die lediglich am Computer betrachtet werden können, bieten plastische Modelle die Möglichkeit, Eingriffe zu simulieren, Devices zu testen und die Modelle zur intraoperativen Orientierung mit in den Operationssaal zu nehmen. Fortschritte in der medizinischen Bildgebung und der Bildbearbeitungssoftware haben die Anwendung von anatomischen Modellbau-Verfahren in der Herzchirurgie ermöglicht. Basierend auf routinemäßig erstellter Diagnostik, wie CT, MRT und MR-Angiographie gelang es für unterschiedliche Indikationen in der Herzchirurgie mittels spezieller Software und dem 3D-Printing Verfahren dreidimensionale Modelle zu erstellen. Die in dieser Arbeit realisierten Indikationen umfassen Pathologien aus den Bereichen der Kinderherzchirurgie, Transplantationschirurgie, Erwachsenenherzchirurgie und der interventionellen Kardiologie. Die Modelle wurden zur präoperativen Planung und intraoperativen Orientierung im Operationssaal eingesetzt. Anhand der Modelle konnten maßgeschneiderte Devices für die interventionelle Kardiologie entwickelt werden und deren Einbringen präoperativ getestet werden. Es hat sich gezeigt, dass die Anwendung von plastischen Modellen zusätzlich zur Routinediagnostik in komplexen Fällen gerechtfertigt ist und dem behandelnden Team die Operationsplanung und die Orientierung im Situs vereinfachen kann.

Die Zellkernarchitektur beschreibt die räumliche Anordnung der linearen Gensequenz im dreidimensionalen Zellkern. Die Beobachtung einer geordneten räumlichen Strukturierung und radialen Verteilung der Gene und Chromosomen legt nahe, daß die Zellkernarchitektur Basis und Ausdruck von höheren Organisations- und Regulationsmechanismen ist. Chromosomen liegen im Interphasezellkern in definierten umschriebenen Regionen, sogenannten Chromosomenterritorien vor. Aus früheren Untersuchungen weiß man um die Gendichte-korrelierte radiale Anordnung dieser Chromosomenterritorien. Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit der Frage, inwieweit die Gendichte eines subchromosomalen DNA-Bereiches (also eines Teilabschnittes eines Chromosoms) die Position dieses DNA-Abschnittes in Bezug auf das Chromosomenterritorium und den Interphasezellkern beeinflußt. Mittels Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung an 2D- und 3D-fixierten Zellkernen (2D/3D-FISH) und Epifluoreszenz- bzw. konfokaler Mikroskopie wurden spezifische subchromosomale Bereiche unterschiedlichen Gengehalts der Chromosomen 1 und 12 differentiell dargestellt. Beide Chromosomen zeichnen sich durch eine distinkte Gliederung in sehr genarme und sehr genreiche Areale aus. Als DNA-Sonden wurden fluoreszenzmarkierte Pools aus exakt kartierten BAC-Klonen von Chromosom 1 und 12 eingesetzt, die entweder einer R- oder G-Bande oder alternativ einem chromosomalen Abschnitt hoher oder niedriger Gendichte zugeordnet waren. Um mögliche andere, von der Gendichte unabhängige Einflüsse auf die radiale Verteilung subchromosomaler Bereiche wie z.B. die Kerngestalt zu identifizieren, wurden die Versuche an drei unterschiedlichen menschlichen Zellarten, Lymphozyten, Fibroblasten und Coloncarcinomzellen der Zellinie SW480, sowohl während der S-Phase als auch nach Verlassen des Zellzyklus in der G0-Phase durchgeführt. Die quantitative Evaluation der Anordnung und der radialen Verteilung der DNA-Segmente in Bezug auf das Chromosomenterritorium bzw. auf den Kern erfolgte an 3D-Rekonstruktionen von lichtoptischen Serienschnitten mittels zweier unabhängiger computergestützter Auswertungsprogramme. Es konnte gezeigt werden, daß in den annähernd runden Lymphozyten radiale Verteilungsunterschiede in Korrelation zur Gendichte gegeben sind: Genarme Bereiche des Chromosoms 12 ordnen sich unabhängig vom Zellzykluszeitpunkt in Bezug auf den geometrischen Mittelpunkt des Interphasekerns peripherer an als genreiche. Dieser Befund stützt die Hypothese, daß genreiche Regionen von Chromosomen eher zum Zellkernmittelpunkt hin präsentiert, genarme dagegen in die Peripherie verlagert werden. In der S-Phase konnte eine ebensolche radiale Verteilung auch in Bezug auf das Chromosomenterritorium gefunden werden. Hier wird die genarme DNA schwerpunktmäßig an den Rand des Territoriums verschoben. Anders verhält es sich bei den adhärent wachsenden, flachen humanen Fibroblasten. Hier konnte kein signifikanter Unterschied in der dreidimensionalen, räumlichen Anordnung genarmer und genreicher DNA-Abschnitte gefunden werden, und zwar weder in Bezug auf den Kern noch auf das Territorium. SW480-Tumorzellen sind rundliche bis ellipsoide Zellen. Ähnlich den Lymphozyten zeigen sie klare radiale Anordnungsunterschiede von Bereichen des Chromosoms 12, sortiert nach der Gendichte. Allerdings sind diese Unterschiede weniger stark ausgeprägt als bei den Lymphozyten. So konnte nur in Bezug auf das Chromosomenterritorium ein signifikanter radialer Verteilungsunterschied gefunden werden. In Bezug auf den Kern sieht man eine deutliche, aber statistisch nicht signifikante Tendenz, genarmes Chromatin in die Peripherie zu verlagern. Insgesamt belegen die Ergebnisse dieser Doktorarbeit, daß das Prinzip der Korrelation von Gendichte und radialer Verteilung grundsätzlich auch für subchromosomale Bereiche gilt. Es läßt sich jedoch feststellen, daß bei der radialen Verteilung von Chromosomenabschnitten weitere, noch nicht bekannte Faktoren eine Rolle spielen und sie nicht ausschließlich durch die Gendichte bestimmt wird.

Ziel der Arbeit war die Validierung dreidimensionaler Volumen- und Dickenmessungen des Kniegelenkknorpels in der Magnetresonanztomographie im Vergleich zur CT-Arthrographie. Acht frische Kniegelenkpräparate (Alter 35 bis 64 Jahre) wurden mit einer hochauflösenden, fettunterdrückten FLASH-3D-Sequenz untersucht und sagittale Schnittbilder mit einer Auflösung von 2 mm * 0,31 mm * 0,31 mm angefertigt. Anschließend wurden bei gleicher Auflösung zwei sagittale Datensätze mittels CT-Arthrographie erhoben (Kontrastmittel: Ultravist 300, Schering AG; 80 bis 150 ml), wobei das Knie zwischen diesen Aufnahmen repositioniert wurde. Auf Basis von 3D-Rekonstruktionen wurde das Knorpelvolumen und, mittels eines 3D-Minimaldistanz-Algorithmus, die Knorpeldickenverteilung an der Patella, am Femur und an der Tibia bestimmt. Die Ergebnisse der beiden Methoden wurden statistisch verglichen. Wir finden eine hohe Übereinstimmung des Knorpelvolumens und der Knorpeldicke zwischen MRT und der CT-Arthrographie. Das Volumen wurde in der MRT relativ zur CT-Arthrographie um durchschnittlich 3,3 % überschätzt. Zwischen den beiden CT-arthrographischen Datensätzen ergab sich ein Unterschied von 3,6 %. Die maximale Knorpel-dicke wurde in der MRT um durchschnittlich 0,23 Dickenintervalle zu 0,5 mm unterschätzt. Der Unterschied zwischen den CT-Arthrographien lag bei 0,05 Dickenintervallen. An keiner der Gelenkflächen ergab sich eine statistisch signifikante Abweichung zwischen den Verfahren. Die Ergebnisse legen nahe, dass bei Verwendung einer fettunterdrückten FLASH-Sequenz mit hoher Auflösung und dreidimensionaler Bildverarbeitungsmethode sowohl das Knorpelvolumen als auch die Knorpeldicke mit der MRT nicht-invasiv und mit großer Genauigkeit bestimmt werden können. Damit steht eine valide, nicht-invasive Technik zur Verfügung, mit der die Morphologie des Gelenkes unter physiologischen und pathophysiologischen Zuständen am Lebenden charakterisiert werden kann.