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Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung und dem Test optischer Frequenzkämme zur Kalibration astronomischer Spektrographen. Die Genauigkeit der besten Spektrographen war bisher durch ihre Kalibration begrenzt. Die Benutzung von Frequenzkämmen als hochgenaue optische Frequenzreferenz verspricht die Überwindung dieser Limitierung, und damit die Bestimmung von Linienpositionen in astronomischen Spektren mit nie dagewesener Genauigkeit. Dies eröffnet faszinierende neue Möglichkeiten in der Astronomie, wie die Entdeckung erdähnlicher extrasolarer Planeten über Radialgeschwindigkeitsmessungen, die direkte Messung der Beschleunigung der kosmischen Expansion, oder eine genauere kosmologische Suche nach Veränderlichkeit von Naturkonstanten. Auf Basis der vorliegenden Arbeit wurde eine kommerzielle Version des astronomischen Frequenzkamms entwickelt, die derzeit für die Installation und den Routinebetrieb an mehreren Observatorien vorbereitet wird. Um die Kammstruktur mit astronomischen Spektrographen ausreichend gut aufzulösen, werden Frequenzkämme mit extrem großen Modenabständen von typischerweise >10 GHz benötigt. Zur Erzeugung von Frequenzkämmen mit derart hohen Modenabständen verfolgt diese Arbeit einen Ytterbium-Faserlaser-basierten Ansatz, der auf der Unterdrückung ungewollter Moden eines Frequenzkamms mit ursprünglich geringerem Modenabstand beruht. Zur breitbandigen Kalibration von Spektrographen muss das erzeugte Kammspektrum über einen großen Teil des sichtbaren Spektralbereichs hinweg verbreitert werden. Bei Pulswiederholraten von >10 GHz erweist sich dies als sehr herausfordernd, und bringt bis dahin unbekannte Effekte hervor. Die vorliegende Arbeit entwickelt Strategien zur spektralen Verbreiterung astronomischer Frequenzkämme, und untersucht hiermit verbundene Fragen wie Farbzentren-Bildung im Kern photonischer Kristallfasern. Des Weiteren wird theoretisch und experimentell nachgewiesen, dass spektrale Verbreiterung mit einer drastischen Verstärkung unterdrückter Kammmoden einhergeht, und es wird gezeigt, wie hierdurch bedingte Kalibrations-Ungenauigkeiten begrenzt werden können. Da die Einhüllende des verbreiterten Spektrums stark strukturiert ist, ist es von Nutzen diese abzuflachen. Hierbei werden die Signalpegel aller Kalibrationslinien auf dem Spektrographen angeglichen, was deren Signal-zu-Rausch-Verhältnis maximiert und dadurch die Kalibrationsgenauigkeit erhöht. Mehrere Konzepte zur adaptiven spektralen Abflachung werden entwickelt, wobei über einen Bereich von >200 nm abgeflachte Spektren erzeugt werden. Der astronomische Frequenzkamm wird an HARPS getestet, dem bis heute führenden Spektrographen zur Exoplanetensuche, der sich am La Silla Observatorium in Chile befindet. Über kurze Zeitspannen wird hier eine Wiederholbarkeit der Kalibration von 2,5 cm/s erreicht – einen Faktor 4 besser als mit einer Thorium-Lampe, der bis dahin besten Kalibrationsquelle. Erstmals wird der Orbit eines extrasolaren Planeten mit Hilfe eines Frequenzkamms rekonstruiert, und ein Frequenzkamm-kalibrierter Atlas solarer Linien wird aus Beobachtungen von Mondlicht erstellt. Instrumentelle Effekte werden gründlich untersucht, insbesondere Kalibrationsverschiebungen, die von den Signalpegeln auf der Spektrographen-CCD abhängen. Hinsichtlich seiner Anwendungen in der Sonnenastronomie wird der Frequenzkamm am VTT Sonnenspektrographen auf Teneriffa getestet. Hier wird eine Technik eingesetzt, die den Spektrographen über eine monomode Glasfaser gleichzeitig mit Kalibrationslicht und Sonnenlicht versorgt. Dadurch wird Modenrauschen des Faserkanals als Ursache für Ungenauigkeiten ausgeschlossen, und die Kalibrationswiederholbarkeit verbessert sich um ca. 2 Größenordnungen gegenüber einer zeitlich getrennten Übertragung. Dieses Konzept wird zur Vermessung globaler Sonnenoszillationen und zur Bestimmung der Stabilität von Absorptionslinien aus der Erdatmosphäre angewandt.

Der Hintergrund der beiden vorliegenden Studien war eine objektive Betrachtung neuentwickelter Methoden der modernen bildgebenden Diagnostik hinsichtlich der Strahlenbelastung für den menschlichen Organismus. Mit der Einführung der Dual Source Computertomographen eröffnete sich ein weites Spektrum an neuen diagnostischen Möglichkeiten. Durch den simultanen Betrieb der um 90° versetzt angeordneten Röntgenquellen lassen sich bewegungsartefaktfreie Schichtauf-nahmen mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung erzeugen, welche der schnellen Ursachendiagnostik im Bereich der Akutmedizin bei Thoraxschmerz-Patienten zu Gute kommt. Der Dual Energy Modus, in welchem die Röntgenquellen mit unterschiedlichen Energien betrieben werden, erlaubt eine Materialdifferenzierung, was eine Unterscheidung von beispielsweise Knochen, Jod oder anderen organischen Materialien ermöglicht. [6-17] Dass diese technischen Neuerungen einen weiteren wertvollen Beitrag zur klinischen Diagnostik leisten können, steht angesichts der vielfältigen Einsatzmöglichkeiten außer Frage. Es galt jedoch nachzuweisen, dass diese neuen Verfahren nicht zu einer zusätzlichen Strahlenbelastung im Vergleich zu den bisher verwendeten Methoden zu Lasten der untersuchten Patienten führen. Durch die Verwendung eines anthropomorphen Phantoms und geeigneter Detektoren konnten die resultierenden Strahlenbelastungen der unterschiedlichen Untersuchungsprotokolle auf den menschlichen Organismus quantifiziert werden. Für die Durchführung der Dual Energy Protokolle konnte im Vergleich zu den standardmäßigen Computertomographie-Untersuchungen eine Dosisneutralität bei vergleichbarer Bildqualität und deutlich verbessertem Kontrast-zu-Rausch Verhältnis nachgewiesen werden. Das Dual Energy Protokoll kommt heute unter anderem routinemäßig bei Patienten mit klinischem Verdacht auf eine Pulmonalarterien-Embolie zur Anwendung. Ein wichtiger Erfolg in Bezug auf die Dosiseinsparung konnte durch die Einführung des Triple-Rule-Out Protokolls erreicht werden. Hierbei lassen sich nun unterschiedliche Fragestellungen aus der Akutmedizin bei Patienten mit akutem Thoraxschmerz wie Myokardinfarkt, Lungenarterienembolie oder Aortendissekation, in einer einzigen Untersuchung mit hoher Präzision und einem Bruchteil der bisher benötigten Strahlendosis beantworten.

Backen Sie gerne? Wenn ja, dann besitzen Sie bereits das Handwerkzeug um einen komplexen Teil der MRT-Theorie zu verstehen, den K-Raum. Hier das entsprechende Rezept mit folgenden Zutaten: Patient (Wasserstoffprotonen), Magnetfeld und Untersuchungsspule, Gradienten, Hochfrequenzimpuls, MRT-Bildrechner. Legen Sie Ihren Patienten mit passender Untersuchungsspule in das MRT. Schalten Sie den ersten Gradienten ein. Vorsicht, es wird laut! Im Anschluss senden Sie einen Hochfrequenzimpuls ein. Vorsicht, es wird warm! Nehmen Sie die Signale auf. Schon ist der Teig (Rohdaten) fertig. In einem Kuchenteig sind zwar alle Zutaten enthalten, trotzdem fehlt noch ein wichtiger Schritt, bevor Sie den fertigen Kuchen servieren können. Die Rohdaten enthalten zwar alle Informationen der MRT-Aufnahme, aber auch hier fehlt der entscheidende Schritt, um dem Radiologen ein fertiges Bild servieren zu können. Was für den Kuchen der Backofen ist, ist für die Rohdaten der K-Raum. Das Backergebnis wird von Einstellungen wie Temperatur, Umluft, Ober- und Unterhitze, usw. beeinflusst. Die Bildqualität wird z. B. durch die Füllung und Größe des K-Raums bestimmt. Die 3-teilige Artikelserie ”Magnetresonanztomografie Teil I–III“ soll dazu beitragen, Grundkenntnisse aufzufrischen und bereits vorhandenes Wissen zu vertiefen. In dieser Ausgabe erläutern die Autoren die Begriffe Ortskodierung, Gradientenspulen, K-Raum und Spin-Echo. In der nächsten Ausgabe wird ”Teil III: Sequenzen und Bildqualität“ das bereits Erlernte vertiefen und die Begriffe FLAIR, STIR, Gradientenecho, TSE, TOF, Signal-zu-Rausch-Verhältnis erklären.

Backen Sie gerne? Wenn ja, dann besitzen Sie bereits das Handwerkzeug um einen komplexen Teil der MRT-Theorie zu verstehen, den K-Raum. Hier das entsprechende Rezept mit folgenden Zutaten: Patient (Wasserstoffprotonen), Magnetfeld und Untersuchungsspule, Gradienten, Hochfrequenzimpuls, MRT-Bildrechner. Legen Sie Ihren Patienten mit passender Untersuchungsspule in das MRT. Schalten Sie den ersten Gradienten ein. Vorsicht, es wird laut! Im Anschluss senden Sie einen Hochfrequenzimpuls ein. Vorsicht, es wird warm! Nehmen Sie die Signale auf. Schon ist der Teig (Rohdaten) fertig. In einem Kuchenteig sind zwar alle Zutaten enthalten, trotzdem fehlt noch ein wichtiger Schritt, bevor Sie den fertigen Kuchen servieren können. Die Rohdaten enthalten zwar alle Informationen der MRT-Aufnahme, aber auch hier fehlt der entscheidende Schritt, um dem Radiologen ein fertiges Bild servieren zu können. Was für den Kuchen der Backofen ist, ist für die Rohdaten der K-Raum. Das Backergebnis wird von Einstellungen wie Temperatur, Umluft, Ober- und Unterhitze, usw. beeinflusst. Die Bildqualität wird z. B. durch die Füllung und Größe des K-Raums bestimmt. Die 3-teilige Artikelserie ”Magnetresonanztomografie Teil I–III“ soll dazu beitragen, Grundkenntnisse aufzufrischen und bereits vorhandenes Wissen zu vertiefen. In dieser Ausgabe erläutern die Autoren die Begriffe Ortskodierung, Gradientenspulen, K-Raum und Spin-Echo. In der nächsten Ausgabe wird ”Teil III: Sequenzen und Bildqualität“ das bereits Erlernte vertiefen und die Begriffe FLAIR, STIR, Gradientenecho, TSE, TOF, Signal-zu-Rausch-Verhältnis erklären.

Das Ziel unserer Studie war die Entwicklung eines methodischen Ansatzes zur quantitativen Evaluierung und Analyse der Bildqualität diagnostischer Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) unter Verwendung paralleler Bildgebung (PAT) bei 1.5 T und 3.0 T MR-Tomographen. Im Rahmen einer prospektiven Studie wurden 26 gesunde Probanden (14 w, 12 m, mittleres Alter 33 J) an einem 1.5 T MRT-Gerät und einem 3.0 T MRT-Scanner des gleichen Herstellers untersucht. Es wurden standardisierte diffusionsgewichtete Aufnahmen mittels einer Spin-Echo EPI-Sequenz angefertigt, unter Verwendung zweier verschiedener Voxel-Größen (1.8×1.8×3.6 = 11.7 mm³ und 2×2×2 = 8 mm³) sowie dreier verschiedener Averages mit 8, 4 und 2 Mittelungen bei vergleichbaren Sequenparametern bei beiden Magnetfeldstärken. Eine parallele Bildgebung mittels eines GRAPPA-Rekonstruktionsalgorithmus mit Beschleunigungsfaktoren von 2 und 3 wurde eingesetzt. Nach Wiederholung der Bildakquisitionen wurde das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) anhand von Differenz-Bildern ermittelt. Die Region-of-Interest-basierte (ROI) quantitative Analyse wurde mittels am Scanner implementierter Software durch Positionierung der ROIs in drei verschiedenen Hirnarealen bestimmt. Für jede ROI wurden Mittelwert, Standardabweichung und Pixelanzahl bestimmt. Um die inhomogene Verteilung des Rauschens bei Einsatz paralleler Bildgebung zu berücksichtigen, wurden SNR-Verhältnisse anhand der Standardabweichung in den Differenz-Aufnahmen berechnet. Nach Normalisierung der Ergebnisse auf das SNR-Verhältnis der anisotropen 11.7-mm³ Messungen mit 8 Mittelungen bei 1.5 T, konnte ein SNR-Verhältnis von 178,2% für die gleiche Sequenz bei 3.0 T gemessen werden. Die SNR-Verhältnisse der Messungen mit 2 Mittelungen unterschieden sich deutlich mit 50,8% für Messungen bei 1,5 T bzw. 94,1% bei 3.0 T. Für Messungen bei isotroper Auflösung und 4 Mittelungen betrugen die entsprechenden Werte 49,9% bei 1,5 T und 95,2% bei 3.0 T. Die DTI-Bildgebung bei 3.0 T erzielt bessere Bildqualität bezüglich des Signal-zu-Rausch-Verhätnisses im Vergleich zu 1.5 T. Das gleiche SNR wie bei 1.5 T kann bei 3.0 T erreicht werden, hier jedoch mit erhöhter isotroper Auflösung und reduzierter Messzeit (4 Mittelungen anstelle von 8 Mittelungen). Damit sind die notwendigen Voraussetzungen gegeben, um höher aufgelöste Darstellungen von morphologisch veränderten Hirnveränderungen anzufertigen und gleichzeitig die Untersuchungszeit zu verkürzen. Desweiteren ist zu erwarten, dass auch die Darstellung von Hirnbahnen der weißen Substanz (Fibertracking) durch diese Erkenntnisse weiter verbessert werden kann. Um eine genauere Quantifizierung und eine exaktere Erfassung von Veränderungen mittels DTI zu erzielen, sollte diese Untersuchung, soweit verfügbar, bei 3 Tesla durchgeführt werden.

Einleitung: Der Stellenwert der MRT bei der Detektion und Diagnostik von fokalen Leberläsionen wurde in zahlreichen Vergleichsstudien bestätigt. Neue Sequenz-Techniken wurden zur Optimierung der Bildgebung entwickelt. Die Anwendung schneller T1-gewichteter artefaktarmer Sequenzen für die Detektion und Diagnostik von fokalen Leberläsionen hat mittlerweile Einzug in die Routinediagnostik gehalten. Die aufgrund ihrer langen Untersuchungszeit gegenüber Bewegungsartefakten anfälligere konventionelle SE-Bildgebung konnte jedoch bisher nicht durch die schnelle Gradient-Echo-Bildgebung ersetzt werden. Erst die Einführung von Oberflächenspulen, wie die in dieser Studie angewendete zirkulär-polarisierte array-Abdomenspule, ermöglichte ein der konventionellen SE-Bildgebung vergleichbares Signal- und Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis für die GRE-Bildgebung. Seit Einführung der MRT-Kontrastmittel kommt diesen auch eine wachsende Bedeutung bei der Untersuchung der Leber zu. Zur kontrastmittelverstärkten Bildgebung der Leber standen zunächst unspezifische Kontrastmittel wie z.B. Gd-DTPA zur Verfügung. Probleme bei der Detektion von fokalen Leberläsionen entstanden vor allem durch die unspezifische und extrazelluläre Verteilung des Kontrastmittels in die Läsion und in das gesunde Leberparenchym. Hierdurch kann es, je nach Vaskularisierung der Läsion, sogar zu einer Verschlechterung des Tumorkontrastes kommen. Material und Methode: In der vorliegenden Arbeit wurde die Wertigkeit des neuen leberspezifischen paramagnetischen Kontrastmittels Gd-EOB-DTPA für die MRT von fokalen Leber-läsionen anhand einer T1-gewichteten konventionellen SE-Sequenz und einem Gradient-Echo-Schnellbildverfahren vom Typ FLASH (fast-low-angel-shot) überprüft. Neben der verwendeten Sequenztechnik wurde der Einfluss einer optional erhältlichen, zirkular-polarisierten array-Abdomenoberflächenspule der Firma Siemens AG Erlangen auf die native und kontrastmittelverstärkte Bildgebung untersucht. Die Untersuchung fand im Rahmen einer multizentrischen Phase II Studie der Schering AG statt. In unserer Klinik wurden 23 Patienten mit fokalen Leberläsionen untersucht. Ergebnisse: Das Kontrastmittel zeigte in unserem Patientenkollektiv eine gute Verträglichkeit. Allergische Reaktionen wurden nicht beobachtet. Als quantitativ messbares Kriterium der Bildqualität wurde das Signal-zu-Rausch- sowie das Kontrast-zu-Rauschverhältnis vor und nach Bolusgabe von 12,5 , 25 und 50 µmol/kg Gd-EOB-DTPA erfasst. In einer randomisierten verblindeten Begutachtung der Bildsequenzen durch zwei erfahrene Radiologen wurde die Erkennbarkeit (Detektion) und die diagnostische Sicherheit festgestellt sowie eine qualitative Bewertung hinsichtlich der häufigsten Bildartefakte vorgenommen. Unsere Ergebnisse bestätigen die diagnostische Bedeutsamkeit von Gd-EOB-DTPA in der Detektion von fokalen Leberläsionen. Die erhobenen quantitativen und qualitativen Daten zeigen nach Kontrastmittelgabe eine deutlich bessere Abgrenzbarkeit der Läsionen aufgrund ihres erhöhten K/R sowie eine höhere Anzahl erkennbarer Läsionen. Eine Dosis von 12,5 µmol/kg Gd-EOB-DTPA war in unserem Patienten kollektiv ausreichend für die suffiziente Detektion von Lebermetastasen. Die höheren Dosen erbrachten in unserer Studie keine weitere Verbesserung der Detektion und Darstellung der Läsionen. Zur Detektion von Lebermetastasen sollte die Untersuchung 20-45 min nach Kontrastmittelapplikation erfolgen. Hier konnte für alle verwendeten Sequenz-Spulen-Kombinationen eine erhöhte Detektionsrate fokaler Leberläsionen im Vergleich zur Nativuntersuchung festgestellt werden. So zeigte die konventionelle SE-Sequenz eine Erhöhung der Detektionsrate richtig positiv erkannter Läsionen kleiner 1 cm um 46% nach Kontrastmittelapplikation. Die GRE-Sequenz mit Körperspule zeigte hier eine Steigerung um 26,9% und mit Oberflächenspule eine Steigerung der Erkennbarkeit kleiner Läsionen um 19,2 %. Trotz der verbesserten Darstellung nach Kontrastmittelapplikation zeigen die GRE-Sequenzen durch ihre kurze Akquisititionszeit (Atem angehalten) in der qualitativen Auswertung bessere Ergebnisse hinsichtlich der diagnostischen Sicherheit als die SE-Sequenz. So war die diagnostische Sicherheit der SE-Sequenz in 52% der beurteilten Bildsequenzen durch Artefakte negativ beeinflusst. Die GRE-Sequenz mit Körperspule war nur zu 28% und mit Oberflächenspule nur zu 11% in ihrer diagnostischen Sicherheit durch Artefakte beeinträchtigt. Hinsichtlich der Signal-zu-Rausch- und Kontrast-zu-Rausch-Verhältnisse zeigte die GRE-Sequenz mit Körperspule in der Nativbildgebung vergleichbare Ergebnisse wie die konventionelle SE Sequenz. In der kontrastmittelverstärkten Bildgebung erreichen die schnellen GRE-Sequenzen jedoch signifikant bessere Ergebnisse als die SE-Sequenz. Somit kann gerade in der kontrastmittelverstärkten Bildgebung auf die zeitintensive und artefaktanfällige konventionelle SE-Sequenz verzichtet werden. Durch die Verwendung der zirkulär polarisierten Oberflächenspule kann durch die Reduktion des Hintergrundrauschens eine weitere Verbesserung der Signal-zu-Rausch- und Kontrast-zu-Rausch-Verhältnisse für die GRE-Sequenzen erzielt werden. Zur Analyse der Gewebsperfusion kann eine dynamische Untersuchung vorgeschaltet werden. Sie kann durch die Perfusionscharakteristik diagnostische Hinweise auf die Tumorart geben. Aufgrund der leberzellspezifischen Eigenschaft von Gd-EOB-DTPA ist neben der Vaskularisation der Läsion auch der histologische Ursprung der Läsion (lebereigen vs. leberfremd) für die Kontrastmittelaufnahme von Bedeutung. So zeigten in unserem Kollektiv die untersuchten Metastasen eine deutlich geringere Kontrast-mittelaufnahme als die untersuchten fokal nodulären Hyperplasien oder hepato-zellulären Karzinome. Diese Unterschiede in der Kontrastmittelaufnahme konnten auch 20 und 45 Minuten nach KM-Applikation beobachtet werden. Aufgrund der geringen Fallzahl der einzelnen Läsionen sind hier jedoch weitere Untersuchungen nötig. Zusammenfassung: Die Kernspintomographische Untersuchung von fokalen Leberläsionen mit Gd-EOB-DTPA in Verbindung mit schnellen GRE-Sequenzen kann zu einer verbesserten Darstellung von fokalen Leberläsionen führen. Eine genauere Evaluierung der diagnostischen Wertigkeit und Einsatz des Kontrastmittels für spezielle Fragestellungen wird in den folgenden klinischen Studien der Phase III überprüft werden müssen.

Die Superparamagnetic Iron Oxides (SPIO)-verstärkte MRT der Leber wird als sinnvolle präoperative diagnostische Methode mit einer hohen Sensitivität und Spezifität für die Detektion von fokalen Leberläsionen angewendet. Mit der SPIO-verstärkten MRT ist aber prinzipiell auch eine Differenzierung zwischen benignen und malignen fokalen Leberläsionen möglich auf der Basis ihrer zellulären Zusammensetzung und Funktion (RES-Zellen in normalem Lebergewebe und in benignen Tumoren, keine RES-Zellen in malignen Tumoren). In früheren Studien wurden die Effekte von SPIO-Kontrastmitteln fast ausschließlich auf die Detektion von Läsionen sowie die Effekte in T2-gewichteten (w) Fast-Spin Echo (FSE) und T2*-w Gradienten Echo (GRE) Sequenzen beschränkt, da SPIO hauptsächlich die T2 / T2* - Zeiten verkürzen. Ferucarbotran ist ein relativ neu zugelassenes SPIO-Kontrastmittel, welches als intravenöser Bolus appliziert werden kann und sich durch eine geringe Nebenwirkungsrate vor allem im kardiovaskulären Bereich auszeichnet. Eine dynamische T1-w Perfusionsmessung nach der Bolusapplikation von Ferucarbotran könnte Informationen über die Vaskularisation solider Tumore in der Leber liefern. Die Möglichkeit der Charakterisierung von fokalen Leberläsionen mit Hilfe der dynamischen Ferucarbotran-verstärkten MRT wurde bereits in der Literatur angedeutet und typische Befunde konnten an einer begrenzten Anzahl von Fällen für einzelne fokale Leberläsionen gezeigt werden. Das erste Ziel dieser Arbeit war die Evaluierung der diagnostischen Effizienz des SPIO Kontrastmittel Ferucarbotran in T2-w FSE and T2*-w GRE Sequenzen zur Charakterisierung von fokalen Leberläsionen. Das zweite Ziel war es typische Anreicherungsmuster fokaler Leberläsionen in der dynamischen T1-w MRT mit 2D-GRE and 3D-GRE VIBE Sequenzen zu beschreiben. An einem 1.5 Tesla MRT-System wurden native und kontrastverstärkte T2-w FSE and T2*-w GRE Sequenzen 10 Minuten nach Bolusinjektion von 1.4 ml Ferucarbotran bei 68 Patienten durchgeführt. An einem 1.5 Tesla MRT-System wurden T1-w dynamische Bilder bei 23 Patienten mit einer 2D-GRE Sequenz und bei 37 Patienten mit einer 3D-GRE-VIBE Sequenz akquiriert. Die endgültige Diagnose der 68 Patienten, bei denen T2-w FSE/ T2*-w GRE Sequenzen durchgeführt wurden war Hepatozelluläres Karzinom (HCC, n=29), Lebermetastasen (n=15), Cholangiozelluläres Karzinom (CCC, n=2), Hämangiom (n=6), Leberzelladenom (n=5), Fokal Noduläre Hyperplasie (FNH, n=3) und Zysten (n=8). Die endgültige Diagnose der 60 Patienten, bei denen eine T1-w dynamische Ferucarbotran-verstärkte MRT durchgeführt wurde war HCC (n=25), Lebermetastasen (n=14), CCC (n=2), Hämangiom (n=6), Leberzelladenom (n=3), FNH (n=3) and Zysten (n=7). In den T2-w FSE und T2*-w GRE Bildern wurde das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) und das Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis basierend auf Signalintensitätsmessungen in den fokalen Läsionen und dem Leberparenchym durchgeführt. Der prozentuale Signalverlust (PSIL) der verschiedenen fokalen Läsionen von der nativen zur kontrastverstärkten T2-w FSE –Sequenz wurde errechnet. Eine qualitative Auswertung der Bildqualität sowie der Abgrenzbarkeit der Läsionen im Vergleich zwischen kontrastverstärkten T2-w FSE und kontrastverstärkten T2*-w GRE Bildern erfolgte. In den T1-w dynamischen Bildern wurden Signalintensitätsmessungen im Leberparenchym, den Lebergefäßen und in fokalen Leberläsionen vorgenommen um SNR und CNR zu errechnen. Das mittlere SNR von soliden benignen Läsionen zeigte einen Abfall in der T2-w FSE Sequenz von 34.1 vor auf 21.0 (p

Nachdem die MRT- Darstellung von Gelenken beim Menschen zur Erkennung von ligamentären und chondralen Verletzungen heute Routine geworden ist, galt das Interesse der vorliegenden Studie einer optimalen Darstellung des Ge-lenkknorpels und Validierung von standardisierten Knorpeldefekten im Kniege-lenk des Hundes mit Hilfe der Hochfeld-Magnetresonanztomographie. Die klinische Relevanz der gewählten Fragestellung liegt zum einen in der Fest-legung minimaler Nachweisgrenzen als Voraussetzung für die diagnostische Zuverlässigkeit der Magnetresonanztomographie bei Gelenkknorpeldefekten ganz allgemein und zum anderen speziell im Kniegelenk des Hundes, das auf-grund seiner kleineren Größe und geringeren Gelenkknorpeldicke schwieriger zu beurteilen ist, als das Kniegelenk des Menschen, bei dem die MRT heute als Verfahren der Wahl zur Dokumentation von Knorpelschäden eingesetzt wird. Insbesondere sind Verlaufsbedingungen von Knorpelschäden unter Anwendung von Chondroprotektiva von großem Interesse, da die vielen auf dem Markt an-gebotenen Präparate hinsichtlich ihrer Wirkung bislang nicht hinreichend über-prüft sind. Erst wenn bekannt ist, bis zu welcher minimalen Größe Knorpel-schäden sicher als solche mit der MRT beurteilbar sind, können Heilungsverläu-fe nicht invasiv dokumentiert und objektiv bewertet werden. Als Untersuchungssequenz wurde die T1-FLASH-3D-WE-Sequenz gewählt, die sich beim Menschen schon länger zum Nachweis von Knorpelschäden etabliert hat. Sie wurde mit isotroper und anisotroper Darstellung gemessen. Für die Herstellung von standardisierten Knorpeldefekten mit einer Größe bis minimal 0,3 mm Tiefe wurde eine Methodik entwickelt, die reproduzierbare artefaktfreie Ergebnisse lieferte. Bei der Untersuchung mit der Magnetresonanztomographie wurden neben der Knorpeldicke alle Signalintensitäten, Signal-zu-Rausch- und Kontrast-zu-Rausch- Verhältnisse bestimmt. Es zeigte sich, dass Knorpeldefekte bis zu einer Größe von 3 mm Durchmesser und einer Tiefe von 0,4 mm in anisotroper Darstellung zuverlässig erkennbar sind. Des Weiteren wurde festgestellt, dass für eine optimale Sichtbarmachung des Gelenkknorpels und seiner Defekte eine geringe In-plane-Auflösung mit größerer Schichtdicke, wie in der anisotropen Darstellung, einem besseren Signal-zu-Rausch- und Kontrast-zu-Rausch- Verhältnis in der isotropen Darstel-lung vorzuziehen ist. Dies ist letztlich nur durch eine bessere anatomische „Schärfe“ der Anisotropie zu erklären, deren Effekte den SNR- und CNR- Effekt überkompensiert. Für geplante Verlaufskontrollen von Knorpelschäden liefern diese Erkenntnisse gute Grundlagen zur Beurteilung von Knorpelregeneration und deren zeitliche Einschätzung.

Anhand von 466 Patienten, die im Zeitraum 2/96 bis 3/96 eine SPIO gestütze MRT-Untersuchung der Leber erhalten haben, wurde die diagnostische Leistungsfähigkeit der MRT und SPIO-MRT mit dem korrespondierenden biphasischen Spiral-CT verglichen. Dabei ergaben sich insbesondere bezüglich der Lebermetastasendiagnostik folgende Sensivitäten: CT 74,4%, native MRT 88,9%, SPIO-MRT 86,5%, Zusammenschau von MRT und SPIO-MRT 85,9%; und Spezifitäten: CT 49,6%, native MRT 62,8%, SPIO-MRT 62,5%, Zusammenschau von MRT und SPIO-MRT 62,0%. Die MRT zeigt sich der Spiral-CT also überlegen, zwischen MRT und SPIO-MRT ergab sich jedoch kein signifikanter Unterschied. Bei unserer Studie standen den Auswertern keinerlei klinische Hintergrundinformationen zur Verfügung, um jede Beeinflussung zu vermeiden. Die Diagnose konnte also nur aufgrund von Kontrastphänomenen allein gestellt werden, was zur exakten Läsionszuordnug in der MRT allein wohl doch nicht ausreicht. Die quantitative Auswertung der Signal zu Rausch-Verhältnisse für die MRT-Aufnahmen vor und nach SPIO-Gabe ergab einen signifikanten Signalabfall des normalen Lebergewebes nach Kontrastmittelapplikation, bei nicht signifikanter Änderung der Signalintensität der Läsionen, was zu einer deutlichen Zunahme des Leber-Läsions-Kontrastes vor allem auf T2-Aufhahmen führt.

In dieser Arbeit werden die Rauschquellen in Sperrschicht-Feldeffekttransistoren (JFETs) eingehend auf ihre Ursachen und Wirkungsweise untersucht. Das Rauschverhalten von JFETs wirkt sich beispielsweise in Halbleiter-Detektor-Verstärker-Systemen auf die Energieauflösung solcher Systeme aus, in denen JFETs aufgrund ihres geringen Rauschens oft als erste Verstärkungsstufe eingesetzt werden. Diesbezüglich wird eine Methode entwickelt, mit Hilfe derer aus Rauschmessungen an JFETs die Energieauflösung eines einfachen spektroskopischen Systems berechnet werden kann, in das der vermessene Transistor als erste Verstärkungsstufe eingebaut ist. Außerdem wird gezeigt wie aus temperaturabhängigen Rauschmessungen auf die Eigenschaften von Kristalldefekten in Halbleitern geschlossen werden kann. Im theoretischen Teil der Arbeit werden zuerst grundlegende Rauschmechanismen in Halbleitern beschrieben wie sie auch in JFETs auftreten. Auf die Herleitungen der Rauschspektren des thermischen Rauschens, des Diffusionsstrom-Rauschens, des Generations-Rekombinations-Rauschens und des „Random-Telegraph-Signal“-Rauschens (RTS-Rauschen) wird ausführlich eingegangen. Das RTS-Rauschen kommt durch den Einfang und die Emission von freien Ladungsträgern in/aus Kristalldefekte(n) hinein/heraus. Die Abhängigkeiten des RTS-Rauschens von der Lage des Kristalldefekts im Bauelement und den Eigenschaften des Kristalldefekts selbst werden detailliert analysiert. An den Beispielen eines Widerstandes und eines JFETs wurden Simulationen durchgeführt, mit Hilfe derer der Einfluß einzelner Kristalldefekte auf das Rauschverhalten des jeweils betrachteten Bauelements bestimmt werden kann. Im experimentellen Teil der Arbeit werden Messungen an verschiedenen JFETs vorgestellt, in denen das Rauschen in Abhängigkeit von der Frequenz und der Temperatur aufgenommen wurde. Auf die angeführten Rauschmessungen wird die oben erwähnte Methode angewendet, mit Hilfe derer man die Energieauflösung eines einfachen spektroskopischen Systems berechnet werden kann, in das der vermessene Transistor als erste Verstärkungsstufe eingebaut ist. Dadurch gewinnt man ein Bild vom Verhalten des betrachteten spektroskopischen Systems in Abhängigkeit von der Temperatur und der Filterzeit eines in das System integrierten Filters, der zur Optimierung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses dienen sollte. Daraufhin wird exemplarisch am Beispiel eines rauscharmen JFETs gezeigt, wie man anhand von Rauschmessungen die Eigenschaften und die Lage von Kristalldefekten bestimmen kann. Zum Abschluß der Arbeit werden noch Wiederholungsmessungen an einem Bauelement widergegeben, bei denen sich das Rauschverhalten von sogenannten multistabilen Kristalldefekten manifestierte. Multistabile Defekte sind Kristalldefekte, die nicht nur eine stabile sondern mehrere mögliche Konfigurationen im Kristallgitter besitzen. Übergänge zwischen den verschiedenen Zuständen können durch verschiedene Einflüsse wie z.B. durch die Temperaturbehandlung während einer Rauschmessung zustande kommen.