Podcasts about schichtdicke

Gudrun spricht in dieser Folge mit Pauline Brumm von der TU Darmstadt über Benetzung im Tiefdruck. Sie ist wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Druckmaschinen und Druckverfahren und promoviert im SFB 1194 zur Mechanischen Zwangsbenetzung von Oberflächen durch gravierte Tiefdruckzylinder im Teilprojekt C01. Es handelt sich um eine Weiterführung des Gesprächs mit Dr. Mathis Fricke im Modellansatz-Podcast Folge 242 über Dynamische Benetzung. Herr Fricke hatte über die Arbeit im SFB 1194 aus Sicht der Mathematik berichtet, Frau Brumm liefert in dieser Folge nun einen Beitrag aus Sicht der Anwendung. Sie hat Maschinenbau im Bachelor und Master an der TU Darmstadt studiert und sich auf Drucktechnik spezialisiert. Drucken wird seit hunderten von Jahren praktiziert und angewendet, jedoch gibt es bisher noch keine umfassende Modellbildung für viele Druckprozesse. Das bedeutet, dass ein Großteil des Wissens empirisch geprägt ist. Firmen stützen sich auf die Erfahrung von gelernten Drucktechnikern, jedoch ist diese Erfahrung nur selten öffentlich zugänglich und es gibt wenige Forschungsinstitute weltweit zum Thema Drucktechnik. Um innovative Anwendungen zu entwickeln, zum Beispiel aus dem Bereich der gedruckten Elektronik, bedarf es jedoch einer detaillierten Modellvorstellung des Druckprozesses, um klassische Druckverfahren aus dem grafischen Druck (Zeitungsdruck, Verpackungsdruck etc.) für den sogenannten „funktionalen Druck“ nutzbar zu machen. Die Schwierigkeit liegt darin, dass an den funktionalen Druck ganz andere Anforderungen gestellt werden, zum Beispiel müssen die gedruckten, häufig ultradünnen Schichten geschlossen, fehlerfrei und von konstanter Schichtdicke sein. Ein häufiger Druckfehler ist das sogenannte „Viscous Fingering“, eine hochdynamische Grenzflächeninstabilität bei der Fluidübertragung, die sich in Form von faszinierenden, verästelten, fingerartigen Strukturen in der gedruckten Schicht bemerkbar macht. Sie sehen so ähnlich aus wie die Arme eines Flussdeltas aus Vogelperspektive oder die Wurzeln von Bäumen. In ihrer Forschung untersucht Frau Brumm diese verästelten Strukturen im Tiefdruck, um sie besser zu verstehen und um den Druckfehler in Zukunft zu verhindern oder für spezielle Anwendungen nutzbar zu machen. Beim Tiefdruck wird die Farbe über gravierte Näpfchen in einem Druckzylinder übertragen. Die Näpfchen liegen vertieft und sind nur wenige zehn Mikrometer groß. Beim Kontakt mit dem zu bedruckenden Substrat (Papier, Folie, Glas…) wird die Druckfarbe unter hohem Druck und hoher Geschwindigkeit aus den Näpfchen herausgesaugt. Es kommt zur Zwangsbenetzung des Substrats. Mit Stokes-Gleichungen kann man Parametermodelle herleiten, welche das Skalierungsverhalten der verästelten, gedruckten Strukturen beschreiben. Zum Beispiel skaliert der dominante Abstand der gedruckten Strukturen mit der Druckgeschwindigkeit hoch minus ein Halb laut Sauer et al. (2015), welches dem 60 Jahre alten Skalengesetz von Saffman und Taylor (1958) entspricht. Mit Experimenten können diese Modelle bestätigt oder widerlegt werden. Die Planung von Experimenten geschieht zielgerichtet. Im Vorfeld muss überlegt werden, welche Parameter im Experiment variiert werden sollen und wie viele Messpunkte benötigt werden, um statistisch abgesicherte Aussagen treffen zu können. Meistens ist die Herausforderung, die Vielzahl der Parameterkombinationen auf ein Minimum zu reduzieren und dennoch die gewünschten Aussagen treffen zu können. Die gedruckten Proben werden hochauflösend mit einem Flachbettscanner digitalisiert und danach werden Bildverarbeitungsmethoden in den ingenieurstypischen Programmiersprachen Matlab oder Python angewendet. Beispielsweise wird eine Fast Fourier Transformation (FFT) benutzt, um den dominanten Abstand der gedruckten Strukturen zu ermitteln. Die Automatisierung des Experiments und vor allem der anschließenden Auswertung ist ein weiterer wichtiger Punkt. Um zehntausende von gedruckten Mustern zu analysieren, wurde ein hochautomatisierter computergestützter Workflow entwickelt. Seit kurzem wird von Frau Brumm auch Künstliche Intelligenz, genauer gesagt Deep Learning, zur Klassifizierung der gedruckten Muster verwendet. Dies ist notwendig, um die Skalierbarkeit hin zu industriellen Prozessen zu ermöglichen, indem umfangreiche Versuchsreihen an industriellen Maschinen durchgeführt und automatisiert ausgewertet werden. Diese werden anschließend mit kleineren Versuchsreihen an speziell entwickelten Labormaschinen verglichen, bei denen teilweise auch Modellfluide anstelle von realen Druckfarben verwendet werden. Bei Laborexperimenten werden in Teilprojekt C01 im SFB 1194 auch Hochgeschwindigkeitsvideos der hochdynamischen Grenzflächeninstabilität aufgenommen, die noch tiefere Einblicke in die Strömungsdynamik bieten und die industriellen Experimente ergänzen und erklären sollen. Der Maschinenbau ist sehr breit gefächert und das Studium muss dementsprechend auch breite Kenntnisse vermitteln. Beispielsweise werden umfangreiche Methoden aus der Mathematik gelehrt, damit ein/e Maschinenbau-Absolvent/in für die diversen Anwendungsaufgaben gerüstet ist. In der modernen Forschung ist die Fähigkeit zur interdisziplinären Zusammenarbeit und zur Wissenschaftskommunikation sehr entscheidend. Maschinenbauer/innen im SFB 1194 arbeiten beispielsweise mit Mathematikern/innen, Physikern/innen und Informatikern/innen zusammen, um eine größere Forschungsfrage zu beantworten. In dieser Podcast-Folge wird auch an junge Frauen appelliert, ein MINT-Studium auszuprobieren, um mehr Diversität im Studium, Forschung und Industrie zu erreichen, um am Ende noch innovativere Lösungen zu schaffen, die der Welt einen Nutzen bringen. Literatur und weiterführende Informationen Pauline Brumm, Tim Eike Weber, Hans Martin Sauer, and Edgar Dörsam: Ink splitting in gravure printing: localization of the transition from dots to fingers. J. Print Media Technol. Res. Vol. 10 No. 2 (2021), 81-93 Pauline Brumm, Hans Martin Sauer, and Edgar Dörsam: Scaling Behavior of Pattern Formation in the Flexographic Ink Splitting Process. Colloids and Interfaces, Vol. 3 No. 1 (2019), 37 Hans Martin Sauer; Dominik Daume, and Edgar Dörsam: Lubrication theory of ink hydrodynamics in the flexographic printing nip. Journal of Print and Media Technology Research, Vol. 4 No. 3 (2015), 163-172 Julian Schäfer, Ilia V. Roisman, Hans Martin Sauer, and Edgar Dörsam: Millisecond fluid pattern formation in the nip of a gravure printing machine. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, Vol. 575 (2019), 222-229 Philip Geoffrey Saffman, and Geoffrey Ingram Taylor: The penetration of a fluid into a porous medium or Hele-Shaw cell containing a more viscous liquid. Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences Vol. 245 No. 1242 (1958), 312-329 Podcasts M. Fricke, G. Thäter: Dynamische Benetzung, Gespräch im Modellansatz Podcast, Folge 242, Fakultät für Mathematik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2021. M. Haragus, G. Thäter: Pattern Formation, Conversation im Modellansatz Podcast, Episode 227, Department of Mathematics, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), 2019. S. Winter: Fraktale Geometrie, Gespräch mit G. Thäter im Modellansatz Podcast, Folge 120, Fakultät für Mathematik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2016. S. Lerch, G. Thaeter: Machine Learning, Gespräch im Modellansatz Podcast, Folge 232, Fakultät für Mathematik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2020.

Diesmal interviewe ich den Neuroradiologen Dr. Hagen Kitzler vom Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Dresden. Er erläutert die Bedeutung der MRT, ihrer Standardisierung und an welchen Verbesserungen geforscht wird.   https://ms-perspektive.de/interview-mit-dr-hagen-kitzler-zur-bedeutung-der-mrt-bei-multipler-sklerose/   Wann macht es Sinn Kontrastmittel einzusetzen? Welche Aussagekraft hat ein Scan vom Gehirn? Wann schaut man sich zusätzlich den Sehnerv an? Und vor welchen Herausforderungen stehen Neuroradiologen bei der Darstellung der Hirnrinde und den Nerven in der Wirbelsäule?   Viele Fragen und noch einige mehr, auf die Dr. Kitzler die Antworten gibt.   Dr. Hagen H. Kitzler ist Funktionsoberarzt am Institut für Interventionelle und Diagnostische Neuroradiologie des UK Dresden, Ärztlicher Leiter für den Bereich MRT-Forschung am CarusNeuroImagingCenter und Leiter einer Forschungsgruppe für die Entwicklung quantitativer MRT-Techniken für die MS und neurodegenerative Erkrankungen. Vorstellung Dr. Kitzler hat zwei Kinder. Sein Sohn war viele Jahre Kruzianern im Dresdner Kreuzchor und engagiert sich gerade als BuFDi (Bundesfreiwilligendienst). Seine Frau ist Kinder- und Jugendpsychaterin in eigener Praxis. Seine Freizeit verbringt er gern in der Natur und generell unter freiem Himmel. Gerade ist er mit seiner Frau und Tochter aus einem Urlaub in Mexiko zurückgekehrt, wo es in die Petén-Region, den Akalché-Wald und zu Stätten der Maya-Kultur ging. Hagen H. Kitzler interessierte bereits früh Biologie und Geschichte und er verbrachte einen Teil seiner Kindheit in Nordafrika, wo seine Eltern als Kinderarzt und Hebamme in der Entwicklungshilfe arbeiteten. Wichtigste Stationen bis zur jetzigen Position? Nach dem Abitur war die erste Station die Pflege schwerstbehinderter Kinder in der Diakonie, was sehr prägend war. Eigentlich wollte Hagen H. Kitzler Biologie studieren, doch durch den Kontakt zum Verhaltensforscher Prof. Günter Tembrock (Humboldt Universität Berlin – HUB) kam es anders. Sein humanethologisches Seminar und sein Umgang mit Studenten prägte ihn seitdem. Hagen H Kitzler studierte Humanmedizin an der HUB und absolvierte seine klinische Ausbildung in Dresden. Es folgten Stationen am Brain Tumor Center des Princess-Margaret-Hospital in Toronto, Kanada und der Traumatologie am Groote-Schuur- Hospital in Kapstadt, Südafrika. Die Dissertation schrieb er in Dresden bei Prof. Reichmann in der Klinik für Neurologie. Dann folgte die Ausbildung zum Neurologen an der Charité in Berlin bei Prof. Karl-Max Einhäupl. Dort arbeitete Dr. Kitzler in der Arbeitsgruppe Neuroimmunologie unter Prof. Frauke Zipp mit Dr. Klaus Schmierer als Tutor an einem MRT-Projekt. Weiter ging es zu einer Hospitation in die Neuroradiologie der Charité bei Prof. R. Lehmann, die dann zum Wechsel der Ausbildung vom Neurologen zum Neuroradiologen führte. Bei der Rückkehr nach Dresden startete Dr. Kitzler in der Neuroradiologie bei Prof. Rüdiger von Kummer. Dort standen das Schlaganfall-CT und das Tumor-MRT im Fokus. Seine allgemeinradiologische Facharztausbildung führte er in der Radiologie unter Prof. Michael Laniado durch. Im Anschluss ging es in die Neuroradiologie wo er mit der MRT-Forschung begann. Es ging um Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) zur Rekonstruktion von Fasertrakten, was zur Vorbereitung der Operationen von Gehirntumoren benötigt wird. Er traf Prof. Tjalf Ziemssen wieder, den er bereits von früher kannte und der gerade das MS-Zentrum in Dresden aufbaute. Beide begannen intensiv miteinander wissenschaftlich und für die diagnostische Patientenversorgung zu koperieren. Dank Prof. Rüdiger von Kummerer konnte Hagen Kitzler von 2007 bis 2009 an die University of Western Ontario nach London, Ontario, Kanada gehen, wo er als Postdoc in der Biophysik und Neuroradiologie forschte. Dort wurde zum ersten Mal eine neue Form der Myelinbildgebung (mcDESPOT), die eine 3D-Aufnahme bei MS ermöglicht angewendet. Mit seiner Rückkehr nach Dresden transferierte er diese Technik an das Uniklinikum Dresden, startet eine dazugehörige Forschungsgruppe und initiierte internationale Kooperationen. Es folgte die Facharztausbildung zum Neuroradiologen und Master of Science für klinische Forschung an der Dresden International University. Persönliche Motivation für Beruf? Meine Zeit mit schwerstbehinderten Kindern war Ausschlag dafür, einen Beruf zu ergreifen, um etwas gegen chronische Leiden zu tun. Warum ist die MRT so gut als diagnostische Methode bei MS geeignet? Die Technik ist ursprünglich eigentlich eine Stoffprobenanalyse, die aufgrund der elektromagnetischen Kennung funktioniert, aber es kommt später zur Nutzung für die Bilderzeugung, weil Stoffe sich untereinander beeinflussen, beispielsweise Wasser. Und wir bestehen zu 98% aus Wasser (H2O). Können Sie die Begriffe T1, T2 und FLAIR einfach verständlich erklären? Was ist damit gemeint und was misst man? Längs- und Quermagnetisierung sind magnetische Grundeigenschaften. Wenn Stoffe elektromagnetisch angeregt und ausgerichtet werden, gehen sie zu ihrer charakteristischen Magnetisierung zurück. Die Zeit dieser Relaxation zurück zur Längsmagnetisierung ist die T1-Zeit. Das Gleiche gilt für die Quermagnetisierung. Hier wird die Zeit der Relaxation zurück zur Quermagnetisierung als T2-Zeit beschrieben. Beides kann man zur Bilderzeugung nutzen. FLAIR ist eine Variante der T2-Bildgebung, bei der wir das Wasser unterdrücken, um die krankhaften Veränderungen besser zu sehen, sozusagen zu kontrastieren. Was kann man bisher alles mittels MRT bei MS-Patienten sehen, vergleichen und auswerten? Prinzipiell sehen wir die Auswirkungen der für die MS typischen Entzündung, klassisch mit konventioneller MRT als Läsionen bezeichnet. Die Läsionen sind hauptsächlich von Demyelinisierung also Entmarkung geprägt. Außerdem kommt es [Anmerk. Nele Handwerker: unbehandelt] zu einer Abnahme des Hirnvolumens, die schneller verläuft, als bei Gesunden. Wir bemerken aber, dass wir mit immer besseren MRT-Methoden sehr viel mehr Details erkennen können, wie spezielle Veränderungen der Hirnrinde, Läsionen, die chronisch aktiv sind aber auch messbare Dinge wie den Myelingehalt oder die Dicke der Nervenzellfortsätze, der Axone. Wenn es sinnvolle Messungen sind, nennt man das dann Biomarker und dazu forschen wir. Wann ist eine Kontrastmittelgabe sinnvoll und was kann man dadurch sehen? Wenn eine starke Entzündung im Gehirn auftritt, verliert es dort kurzzeitig die Fähigkeit, den Übertritt von Stoffen aus dem Blut zu kontrollieren. Man macht sich das zunutze, um die Entzündung aufzuzeigen, da auch Kontrastmittel kurzzeitig dorthin gelangen. Macht es Sinn immer alle Bereiche zu untersuchen? Nein, macht es nicht. Das Gehirn sollte regelmäßig untersucht werden, die Wirbelsäule nur bei Symptomen. Und wenn es um den Sehnerv, die Orbita geht, wird das nur zur ersten Diagnostik gemacht. Wie genau kann man Läsionen im MRT konkreten Symptomen beim Patienten zuordnen? Wenig, da nur ein Teil eindeutige Funktionen trägt. Das Gehirn ist in der Lage sich flexibel anzupassen, was ein großer Vorteil ist. Ein paar Funktionen, wie Bewegung, Sehen und Hören sind jedoch an definierten Stellen im Gehirn zu finden. Auf welche Schlagworte oder Passagen der MRT-Auswertung sollten wir MS-Patienten achten? Neue oder vergrößerte T2-Läsionen. Zunahme von T1-Läsionen, gegebenenfalls Kontrastmittel-Enhancement (Anreicherung) und die Beschreibung zur Messung der Hirnatrophie (Hirnvolumenminderung). Wichtig: Falls die MS erst viel später diagnostiziert wurde, ist der Anfangswert beim Hirnvolumen höchstwahrscheinlich unter dem Altersniveau. Dann geht es darum, ihn auf diesem Level zu halten mit Hilfe der Therapie und einem gesunden Lebenswandel. Wie wichtig ist die Standardisierung beim MRT, um eine Aussage über den Krankheitsverlauf und Wirksamkeit von Therapien treffen zu können? Enorm wichtig. Durch die Standardisierung kann man wirklich sehen, was im Gehirn passiert, weil das dann die einzigen Unterschiede sind und nicht zusätzlich noch Einflüsse der Qualität der Aufnahmen (Details, Schichtdicke, etc.). Wie intensiv und auf in welcher Weise arbeiten sie mit den Neurologen vom MS-Zentrum zusammen? Die MRT-Diagnostik arbeitet sehr intensiv mit dem MSZ zusammen. Es ist fast wie eine Familie. Ich kenne Prof. Tjalf Ziemssen seit meiner Studentenzeit. Wichtig sind der regelmäßige Austausch und die Patientenbesprechungen. Wo liegen die Grenzen vom MRT? Was kann man (noch) nicht darstellen? Und woran forschen sie als Neuroradiologe? Der Kortex, die Hirnrinde, ist noch eine Nuss, die wir knacken müssen und das Rückenmark stellt uns vor biophysikalische Probleme. Dort passiert auch Aktivität durch die Multiple Sklerose, die wir aber leider bisher nur ungenügend darstellen können. Welche Vorteile hätten wir von der standardisierten und computerunterstützten Auswertung der MRT-Bilder? Dass wir immer präziser werden und genau beobachten können, wie die individuelle MS-Entwicklung abläuft und damit auch wissen, ob eine Therapie erfolgreich ist oder gewechselt werden sollte. Wie können wir als MS-Patienten bei diesem Vorhaben helfen? Bislang muss man als Patient zustimmen, da wir uns in der Erprobung beziehungsweise der Einführung in Alltag befinden. Das heißt, die computer-assistierte Software ist noch im Prototypen-Stadium. Bitte nehmen sie an den entsprechenden Studien teil, das hilft uns beim Forschen und stetig besser werden. Welchen Durchbruch wünschen Sie sich für die Forschung und Behandlung der MS in den kommenden 5 Jahren? Für die Behandlung, dass es hochpotente, die Defekte reparierende Mittel, zur Remyelinisierung gibt. Für die Bildgebung wünsche ich mir, dass wir alles Gelernte aus dem Kopf auch auf die Wirbelsäule übertragen können. Blitzlicht-Runde Was war der beste Ratschlag, den Sie jemals erhalten haben? Von meinem Vater MR Dr. Heinz Kitzler: „Such dir ein kleines Spezialgebiet, um etwas Wirksames zu leisten“. Von Prof. Rüdiger von Kummer zum Auslandsaufenthalt: „Junge, geh (zum Forschen) mal woanders hin!“ Wie lautet Ihr aktuelles Lebensmotto? Freude am Lernen, Spaß bei der Arbeit. Mit welcher Person würden Sie gern einmal ein Kamingespräch führen und zu welchem Thema? Mit Prof. Robert Koch, darüber was ihn motiviert hat. Und gern noch einmal Prof. Günter Tembrock, um ihm zu zeigen welches Vorbild er für mich war und was ich als Hochschullehrer heute ähnlich dem mache, wie er damals. Vervollständigen Sie den Satz: „Für mich ist die Multiple Sklerose…eine Herausforderung und Ansporn.“ Welches Buch oder Hörbuch, das Sie kürzlich gelesen haben, können Sie uns empfehlen und worum geht es? Aus meinem Sommerurlaub: Ulrike Peters „Das Alte Mexiko: und seine Hochkulturen“ – Spannend daran ist, dass es auch zeigt, wie die alten Kulturen bis heute Land, Leben und Leute prägen. Möchten Sie den Hörerinnen und Hörern noch etwas mit auf dem Weg geben? Fragen sie, wie ihr Gehirn aussieht. Ihr Neuroradiologe wird es ihnen zeigen. Informieren sie sich, lernen sie stetig dazu. Denn ein informierter Patient, ist der beste Patient. Wenn wir als Team zusammenarbeiten, macht es beiden Seiten mehr Spaß und es gelingt uns effektiver gegen die MS vorzugehen. Wie erreicht man die Neuroradiologie am Universitätsklinikum Dresden am besten? Auf der Webseite der Neuroradiologie oder telefonisch unter 0351 458-13202. ++++++++++++++++++++ Vielen Dank an Dr. Hagen H. Kitzler für das geführte Interview und all die Informationen zur MRT-Untersuchung. Bestmögliche Gesundheit wünscht dir, Nele Mehr Informationen rund um das Thema MS erhältst du in meinem kostenlosen Newsletter. Hier findest du eine Übersicht zu allen bisher veröffentlichten Podcastfolgen.

Die native kraniale CT ist in der heutigen Notfalldiagnostik von entscheidender Bedeutung, und ist insbesondere für die initiale Diagnostik akuter Schlaganfälle und Schädel-Hirn- Traumen die Untersuchungsmethode der Wahl. Im Bereich der hinteren Schädelgrube ist die diagnostische Aussagekraft der Schädel-CT jedoch aufgrund ausgeprägter Artefakte stark limitiert. Eine Reduktion dieser Artefakte ist möglich, wenn die longitudinale Auflösung in z-Richtung erhöht wird. Die modernsten Mehrschicht-Computertomographen erlauben auch bei Routine-Aufnahmen des Schädels eine isotrope Auflösung im Submillimeterbereich, und sollten daher nicht nur die Artefakte der hinteren Schädelgrube verringern, sondern auch eine bessere Darstellung der infratentoriellen Strukturen ermöglichen. Das Ziel dieser Fall-Kontroll-Studie war es, praktische Vor- und Nachteile der 1-, 4-, 16- und 64-Schicht CT aufzuzeigen, die für die native kraniale CT von Bedeutung sind. Dazu wurden 100 nichtpathologische CT-Aufnahmen des Gehirns im Hinblick auf verschiedene Bildparameter, darunter auch Artefakte der hinteren Schädelgrube, verglichen. Die Datenakquisition erfolgte mit Untersuchungsprotokollen für Routine-Aufnahmen, wobei die Kollimation umso dünner war, je mehr Schichten simultan akquiriert wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass Artefakte der hinteren Schädelgrube umso geringer und infratentorielle Strukturen umso besser darstellbar sind, je dünner die kollimierte Schichtdicke ist. Während die allgemeine Bildqualität, die Darstellung der Temporallappen und supratentorielle Artefakte von einer reduzierten Kollimation ebenfalls positiv beeinflusst werden, gelingt die Abgrenzung der Basalganglien und des Kortex besser bei breiteren Kollimationen, die bei den älteren Geräten verwendet werden. Weitere Studien werden klären müssen, inwieweit diese Leistungen der modernen Mehrschicht-CT die Diagnostik verschiedener Pathologien beeinflussen.

In der hier vorliegenden Arbeit wird die Wertigkeit der Computertomographie in der Bildgebung des Kolonkarzinomes und dessen Vorläufer untersucht. Es werden zwei Fragestellungen oder Ziele untersucht und herausgearbeitet. Einmal ob sich die computertomographische Untersuchung des Colons prinzipiell als mögliche Screening Untersuchung eignet. Andererseits sollten die einzelnen Nachbetrachtungsverfahren bezüglich Ihrer Sensitivität und Spezifität miteinander verglichen und so das effektivste Verfahren herausgearbeitet werden. Nebenher sollte mittels vorliegender Studie das Verfahren der virtuellen Koloskopie an dem Universitätsklinikum Großhadern etabliert werden. In der Lokalisationsdiagnostik erlaubt die computertomographische Untersuchung des Colons bei strikter Vorbereitung und Einhaltung technischer Besonderheiten eine sichere Detektion von intraluminalen Raumforderungen, sogenannten Polypen, die dem Kolonkarzinom als Vorläufer dienen. In, von Ihrer Größe relevanten Strukturen, erscheint die virtuelle Koloskopie der konventionellen ebenbürtig. in kleinen bis kleinsten Strukturen erscheint die virtuelle Koloskopie gegenüber der konventionellen Koloskopie, zumindest hinsichtlich der Sensitivität, einen Vorteil aufzuweisen. Die Ergebnisse der computertomographischen Untersuchung der 47 Patienten, bestehend aus axialer Untersuchung, MPR-Untersuchung, endoluminaler Untersuchung und extraluminaler Untersuchung wurden mit dem Goldstandard der konventionellen Koloskopie verglichen. Bezüglich der Untersuchung lag eine Doppelblinduntersuchung vor. Es wurden nach Auftragen der Ergebnisse in die Vier Felder Tafel Sensitivität und Spezifität der einzelnen Subtypen der computertomographischen Untersuchung, axialer Untersuchung, MPR-Untersuchung, endoluminaler Untersuchung und extraluminaler „Clip Plane“- Untersuchung ermittelt. Im Vergleich der Untersuchungen zeigte sich, das die rein axiale Betrachtung keine ausreichenden Sensitivität zur Detektion von intraluminalen Raumforderungen erbrachte. Die MPR-Untersuchungen zeigten eine zunehmende Sensitivität für intraluminale Raumforderungen mit Abnahme der Schichtdicke. Die Sensitivitäten und Spezifitäten der dreidimensionalen Verfahren konnten aber auch hierbei nicht erreicht werden. In der vorliegenden Arbeit zeigte sich ein deutlicher Vorteil der dreidimensionalen Verfahren sei es nun eine endoluminale oder „Clip Plane“-Untersuchung. Für die vom Autor favorisierte „Clip Plane“-Untersuchung ergab sich für Raumforderungen von 10 mm oder mehr eine Sensitivität von 100 Prozent und eine Spezifität von 100 Prozent. Bei Raumforderungen von kleiner 10 mm bis 5mm zeigte sich für die „Clip Plane“- Untersuchung eine Sensitivität von 100 Prozent und eine Spezifität von 93 Prozent. Bei noch kleineren Raumforderungen von weniger als 5 mm ergab sich eine Sensitivität von 100 Prozent und eine Spezifität von 84 Prozent. Dies zeigte im Vergleich, gerade für die kleinen und kleinsten Raumforderungen, die beste Sensitivität und Spezifität. Diese Untersuchungsergebnisse decken sich auch mit Studien anderer Forschergruppen, die ähnliche Ergebnisse aufweisen konnten. Die virtuelle Koloskopie entdeckt in der Gesamtzahl mehr Polypen als die konventionelle Koloskopie. Dies lässt sich anhand der Größe der Raumforderungen unterscheiden. Bei Polypen mit einer Größe von 10 mm oder mehr stimmen die Ergebnisse der dreidimensionalen virtuellen und der konventionellen Koloskopie überein. Auch bei den Polypen von 5 bis 10 mm Größe werden annähernd gleich viele Polypen gefunden. Bei den Polypen mit einer Größe von unter 5mm entdeckt die virtuelle Koloskopie mehr Polypen als die konventionelle Koloskopie. Dies kann einmal durch die Beschreibung von falsch positiven Befunden in der computertomographischen Untersuchung entstehen Des weiteren ist es aber auch möglich, dass die konventionelle Koloskopie Polypen übersieht. Studien zu Folge können fünf bis sieben Prozent der Karzinome, sowie der Polypen einer Größe von 10 mm bei einer Untersuchung übersehen werden. Die Anzahl der nicht detektierten Raumforderungen nimmt mit abnehmender Größe zu. In der vorliegenden Arbeit wird auch diese Frage behandelt. Ein nicht zu vernachlässigender Faktor stellt auch die Patientenzufriedenheit dar. So konnte bei Befragung der Patienten nach Durchführung der computertomographischen Untersuchung des Colons aufgezeigt werden, dass die virtuelle Koloskopie als eine nicht schmerzhafte und minimalinvasive Untersuchungsmethode empfunden wird. In Zusammenschau der Ergebnisse und der uns vorliegenden Literatur kommen wir zu dem Schluss, dass die virtuelle Koloskopie bei Einhaltung gewisser Vorbereitungen und technischen Besonderheiten, diagnostisch eine der konventionellen Koloskopie mindestens ebenbürtige Untersuchung darstellt. Die Entwicklung von höher auflösenden Computertomographen als auch die Optimierung der, wie in vorliegender Arbeit erwähnten, „Low Dose“ Computertomographie des Colons wird in Zukunft zu einer zunehmenden Akzeptanz unter Patienten als auch Untersuchern führen.

Die Bedeutung der HR-Spiral-CT für die Diagnostik von Lungeninfiltraten bei FUO ist nach heutigem Kenntnisstand unumstritten (158). Oftmals wurden die exzellente Treffsicherheit und die Überlegenheit gegenüber konkurrierenden Verfahren bestätigt. Insbesondere im Vergleich zur konventionellen Röntgenaufnahme können mit der CT pneumonische Infiltrate frühzeitiger und somit auch in einem geringeren Schweregrad erkannt werden. Dies gilt gerade auch für abwehrgeschwächte Patienten (44, 45, 46, 99, 112, 115), da in dieser Gruppe von Erkrankten eine frühzeitige und auch erregeradaptierte Behandlung von vitaler Bedeutung ist (48, 159). Trotz der unbestrittenen diagnostischen Vorteile gilt die verhältnismäßig hohe Strahlenexposition als großer Nachteil der Spiral-CT. Die CT verursacht trotz eines relativ geringen Anteils von 3-4% an der Gesamtzahl der radiologischen Untersuchungen einen erheblichen Prozentsatz der radiologisch-diagnostischen Strahlenexposition (ca. 40 % der kollektiven Dosis aller Röntgenuntersuchungen) (33). Dieser Sachverhalt wiegt besonders im hier untersuchten Krankengut schwer, weil die Patienten verhältnismäßig jung sind (Mittelwert 47,3 Jahre) und infolge des langen Verlaufes ihrer Krankheit u. U. wiederholt untersucht werden müssen. Daher ist es notwendig, diese Untersuchungstechnik auf eine mögliche Optimierung im Sinne von Dosisminimierung hinsichtlich des Strahlenschutzes zu untersuchen. Die Lunge bietet sich aufgrund ihrer Eigenschaft als „Hochkontrastorgan“ besonders für deutliche Dosiseinsparungen an (126). In dieser Studie wurde unter Verwendung eines modifizierten Aufnahmemodus untersucht, ob die CT des Thorax mit reduzierter Strahlendosis die gleiche diagnostische Information erzielt wie die CT-Untersuchung mit Standarddosis. Gleichzeitig wurde die Auswirkung der Dosisreduktion auf die Bildqualität untersucht. Ausserdem erfolgte ein Vergleich mit der als infiltratunverdächtig beurteilten Thoraxübersichtsaufnahme in zwei Ebenen, um deren Wertigkeit neu zu überprüfen. Dazu wurden 90 Patienten, bei denen im Rahmen einer antitumorösen Therapie eine Neutropenie und Fieber unklarer Genese (FUO) aufgetreten war, konsekutiv untersucht. Es wurden insgesamt 270 Untersuchungen durchgeführt. Diese bestanden aus 1. 90 Thoraxübersichtsaufnahmen 2. 90 Mehrzeilen-Spiral-Computertomographien in hochauflösender Technik (Standard-Dosis-CT = SDCT, 120 mAs, 120 kV, 4x1 mm Kollimation, pitch 6, rekonstruierte Schichtdicke 1 mm, Inkrement 0,6 mm) und 3. 90 Mehrzeilen-Spiral-Computertomographien in Ultra-Niedrig-Dosis-Technik (UND-CT, 10 mAs, 120 kV, 4x2,5 mm Kollimation, pitch 6, rekonstruierte Schichtdicke 3 mm, Inkrement 2 mm). Jeder einzelne Patient erhielt alle drei genannten bildgebenden Verfahren. Die berechnete effektive Strahlendosis lag bei der Standard-Dosis-CT-Untersuchung bei 5,3 mSv (Männer) und 8,3 mSv (Frauen), bei dem hier vorgestellten Ultra-Niedrig-Dosis-CT Verfahren bei 0,4 mSv (Männer) und 0,6 mSv (Frauen). Dies entsprach einer Dosisreduktion um 92,8%. Die effektive Dosis der Thoraxübersichtsaufnahme in 2 Ebenen lag mit 0,25 mSv (p.a. 0,10 mSv, lat. 0,15 mSv) nur geringfügig unter derer der Ultra-Niedrig-Dosis-CT-Untersuchung. Es ist jedoch zu berücksichtigen, dass Punkt 1 (Thoraxübersichtsaufnahme in 2 Ebenen) und Punkt 2 (Spiral-CT im hochauflösenden Modus (Standard)) die Untersuchungen beinhalteten, die der Patient bei genannter klinischer Studie „routinemässig“ erhielt, lediglich Punkt 3 (Spiral-CT in Ultra-Niedrig-Dosis-Technik) war die zusätzliche Untersuchung und damit die Dosis, die dem Patienten im Rahmen dieser Studie appliziert wurde. Die Studie wurde vom Bundesamt für Strahlenschutz, vom bayerischen Landesamt für Arbeitsschutz, Arbeitsmedizin und Sicherheitstechnik und von der lokalen Ethikkommission (Projekt Nr. 085/01) genehmigt. Im Rahmen der Studie wurden die anonymisierten Aufnahmen durch zwei Befunder im Konsens und geblindet hinsichtlich Anamnese, Dosis, sowie der Diagnose der Routinebefundung in zufälliger Reihenfolge unter dem Aspekt der diagnostischen Aussagekraft, sowie der Bildqualität, beurteilt. Hinsichtlich der Aussagekraft wurden die für eine Entzündung stark indikativen CT-morphologischen Bewertungskriterien Konsolidierung, milchglasartige Dichteanhebung, Kaverne, Erguss und Bronchiektasien gewählt (44, 47, 48, 115, 171). Die Bildgüte wurde anhand Atem-, sowie Pulsationsartefakten und Rauschen beurteilt. Bezüglich des Bildeindruckes zeigte sich, dass der Rauschanteil der UND-CT-Aufnahmen um den Faktor 3,8 höher lag. Ungeachtet dessen ergab die Auswertung, dass die Erkennbarkeit der im Rahmen von Lungeninfiltraten auftretenden CT-Zeichen durch die Dosisreduktion nicht signifikant eingeschränkt wurde (p= 0,69 bei einem Signifikanzniveau von p< 0,05). Als weiterer Vorteil zeigte sich eine weitaus geringere Beeinflussung der Bildgüte durch Atemartefakte, da durch die dickeren Schichten des UND-CTs die Zeitspanne, in der der Patient den Atem anhalten muss, durchschnittlich um 20 Sekunden kürzer ist. Die Erkennbarkeit von Lungeninfiltraten in der konventionellen Röntgenübersicht war unbefriedigend. Dies drückte sich durch einen hochsignifikanten Unterschied (p=0,000 bei einem Hochsignifikanzniveau von p< 0,001) zwischen Übersichtsaufnahme und den CT-Sequenzen aus. Trotz der Tatsache, dass alle Übersichtsaufnahmen als nicht infiltratverdächtig beurteilt wurden, zeigten doch 70,0% (SD-CT) bzw. 67,8% (UND-CT) der Patienten in den CT-Bildserien Befunde, die mit Lungeninfiltraten vereinbar waren. Lediglich in einem Prozentsatz von 30,0% (SD-CT) bzw. 32,2% (UND-CT) bestätigte sich die mittels konventioneller Übersicht erhobene Diagnose (keine Hinweise für eine pulmonale Ursache des FUO) auch tatsächlich in den CT-Untersuchungen. Diese Studie erbrachte den Nachweis, dass in der Durchführung thorakaler Computertomographien zur Detektion konventionell nicht erfassbarer pulmonaler Infiltrate bei Immunsupprimierten mit FUO sehr geringe effektive Strahlendosen ausreichen. Lediglich eine geringfügig höhere Dosis, welche üblicherweise für eine konventionelle Übersichtsröntgenaufnahme benötigt wird, reichte aus, um die gesuchten Pathologien zuverlässig zu diagnostizieren. Die konventionelle Thoraxübersichtsaufnahme bietet im Gegensatz hierzu keine zufriedenstellende Sicherheit. Diese Methode ermöglicht nun fortan, den wichtigsten Nachteil der Spiral-CT - die verhältnismäßig hohe Dosisbelastung - zu beseitigen. Deshalb empfehlen wir aus strahlenhygienischen Gründen den konsequenten Einsatz des vorgestellten Untersuchungsprotokolls in Ultra-Niedrig-Dosis-Technik. Dies resultiert in einer Änderung im Ablauf des Diagnostikalgorithmus der deutschen Gesellschaft für Hämatologie und Onkologie.

Zyklonukleotid-aktivierte Kationenkanäle (CNG-Kanäle) spielen eine Schlüsselrolle im Seh- und Riechprozess. Der olfaktorische CNG-Kanal besteht aus den Untereinheiten CNGA2, CNGA4 und CNGB1b. Sowohl CNGA4 als auch CNGB1b können in heterologen Expressionssystemen nur zusammen mit CNGA2 funktionelle Kanäle bilden. Sie werden auch als modulatorische Untereinheiten bezeichnet, da sie dem CNG-Kanal charakteristische Eigenschaften verleihen. In der vorliegenden Arbeit sollte die Rolle von CNGB1b im Riechprozess anhand einer CNGB1-defizienten Mauslinie (CNGB1KO-Maus) untersucht werden. CNGB1KO-Mäuse zeigten im Vergleich zu gleichaltrigen Wildtyp-Mäusen ein deutlich eingeschränktes Riechvermögen. Dieses äußerte sich in verringertem Körpergewicht, schlechterem Abschneiden in einem Riechtest und einem veränderten Elektroolfaktogramm (EOG). EOGs von CNGB1KO-Mäusen zeigten verglichen mit WT-Mäusen ein verzögertes Einsetzen, eine verkleinerte Amplitude und eine verlangsamte Rückbildung der Duftantwort. Als Ursache für die verzögert einsetzende Reizantwort konnte eine verringerte Sensitivität des CNG-Kanals gegenüber zyklischen Nukleotiden ausgemacht werden. Die verkleinerte Amplitude im EOG konnte durch eine verringerte Menge an Kanalprotein erklärt werden, was einen um Faktor zehn verminderten CNG-Strom zur Folge hatte. Das verlangsamte Abklingen der Duftantwort konnte auf ein Fehlen der Calcium-Calmodulin-abhängigen Inaktivierung des CNG-Stroms zurückgeführt werden. Eine Interaktion von CNGA2 und CNGA4 in CNGB1-defizienten Neuronen wurde durch Co-Immunpräzipitation nachgewiesen. Mittels immunhistochemischer Färbungen wurde gezeigt, dass CNGA2 und CNGA4 zwar assemblierten, nicht aber in die Zilienmembran der ORNs transportiert wurden. Vielmehr wurde der CNGA2/CNGA4-Kanal in subziliären Zellkompartimenten zurückgehalten. Der Versuch, die Translokation in das Zilium durch Hemmung des proteolytischen Abbaus der CNG-Untereinheiten zu ermöglichen, war nicht erfolgreich, was auf eine streng reglementierte Qualitätskontrolle in olfaktorischen Rezeptorneuronen schließen ließ. Morphologisch unterschied sich das olfaktorische System von CNGB1KO-Mäusen verglichen mit dem Wildtyp durch eine Reduktion der Schichtdicke des olfaktorischen Epithels sowie einen verkleinerten Bulbus olfactorius. Neurone des Bulbus olfactorius von CNGB1-defizienten Mäusen waren bezüglich ihrer Duftantwort nicht von Wildtyp-Neuronen zu unterscheiden. Für die Bedeutung der CNGB1b-Untereinheit kann festgehalten werden, dass sie dem olfaktorischen CNG-Kanal charakteristische Eigenschaften wie erhöhte Empfindlichkeit gegenüber zyklischen Nukleotiden, die Fähigkeit zur Calcium-Calmodulin-abhängigen Inaktivierung und kontrolliertes Single Channel Flickering verleiht. Zudem spielt die CNGB1b-Untereinheit zusammen mit CNGA4 eine essentielle Rolle für den Transport des CNG-Kanals in die Zilienmembran der ORNs. Darüber hinaus ist CNGB1b unentbehrlich für eine normale Entwicklung des olfaktorischen Systems.

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.

In dieser Arbeit wurde mit Röntgenkleinwinkelstreuung (SAXS) und Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie (FCS) die Struktur und das Phasenverhalten supramolekularer Komplexe aus Lipiden und hydrophiler DNA in unpolarem Lösungsmittel (Alkan) sowie von Komplexen aus Tensiden und hydrophoben Dendrimeren in wäßriger Umgebung untersucht. In beiden Fällen wurden Makromoleküle mit Amphiphilen komplexiert, die eine sowohl zur Oberfläche der Makromoleküle als auch zum Lösungsmittel kompatible Grenzfläche erzeugen. Weiterhin wurde im Rahmen dieser Arbeit eine Klein- und Weitwinkel Röntgenstreuanlage konzipiert und aufgebaut, die für Untersuchungen an weicher kondensierter Materie unter maximalen Fluß optimierte wurde. Der absolute Photonenfluß und die Auflösungsfunktion, sowie das Signal-Rausch-Verhalten und die zeitabhängige Speicherung des Bildplattensignals wurden bestimmt und mit der Theorie verglichen. Um eine DNA-basierte selbstorganisierte Strukturbildung in unpolaren Lösungsmitteln zu verstehen, wurden Grundlagenuntersuchungen an Lipid/DNA-Komplexen in Alkan durchgeführt und das Phasendiagramm des quaternären System aus DNA, Lipid, Wasser und Alkan bestimmt. Es wurden Lipidmischungen aus dem zwitterionischen DOPE und dem kationische DOTAP verwendet, und die Untersuchungen auf ein isoelektrisches Verhältnis zwischen DOTAP und DNA beschränkt. Das Phasendiagramm wurde als Funktion des Gewichtsanteil Phi des zwitterionischen Lipides DOPE an der Lipidgesamtmenge beschrieben. Bei einer ausreichenden Zugabe von Wasser und Alkan bilden diese zwei getrennte Phasen, wobei sich die Messungen auf die Alkanphase konzentrierten. Die Lipid/DNA-Komplexe wurden mit Röntgenkleinwinkelmessungen am Hamburger Synchrotronstrahlungslabor (HASYLAB) untersucht. Es konnte eine stabile Mesophase aus inversen zylinderartigen Lipid/DNA-Mizellen nachgewiesen werden, die bei steigendem DOPE Anteil Phi in eine Phase aus inversen sphärischen Lipid-Mizellen mit DNA-freiem Wasserkern übergeht. Zwischen beiden Phasen befindet sich ein Koexistenzbereich aus zylindrischen und sphärischen Mizellen, welcher sich zwischen Phi=72 % und Phi=82 % erstreckt. Die DNA befindet sich im Inneren der zylinderartigen inversen Lipidmizellen und ist entlang der Mizelle gestreckt. Sie wird von einer 1 nm dicken Wasserschicht von dem umgebenden Lipid getrennt. Die aus der Elektronendichteverteilung ermittelte Zusammensetzung der Lipidhülle ist gegenüber der zugegebenen Lipidzusammensetzung Phi zu einem höheren DOPE Gehalt verschoben. Aus der Interpartikelkorrelation kann eine starke Zunahme der Konzentration der Lipid/DNA-Mizellen mit steigendem Phi nachgewiesen werden. Interessanterweise ist die Struktur der zylinderartigen Lipid/DNA-Mizellen weitgehend unabhängig von der Sorte der verwendeten Alkane (Oktan, Dekan und Dodekan). Der Koexistenzbereich verschiebt sich bei Oktan in Vergleich zu Dekan und Dodekan zu einem höheren Wert. Außerdem können in Dekan für reines DOTAP (Phi=0 %) keine Komplexe festgestellt werden. Es wurde das Phasenverhalten der Lipid/DNA-Komplexe als Funktion der Wasserkonzentration bestimmt. Dies wurde exemplarisch bei einer Lipidzusammensetzung von Phi=76 % durchgeführt, bei der unter Wasserüberschuß annähernd die gesamte DNA in Alkan übergeht. Bei niedrigem Wassergehalt bilden sich in Alkan invertierte sphärische Lipidmizellen, die mit steigendem Wassergehalt anschwellen. Ab einem Wassergehalt von 163 % (Gewichtsprozent Wasser zu DNA) treten zylinderartige Lipid/DNA-Mizellen auf, deren Wassergehalt mit der zugegebenen Wassermenge bis zu einer Schichtdicke von 1 nm zunimmt. Im zweiten Teil der Arbeit wurden mit Hilfe der Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie hydrophobe Polyphenylen-Chromophor-Dendrimere untersucht. Drei Arme des Dendrimers weisen fluoreszierende Gruppen auf, der vierte einen bioaktiven Biotinanker. Es konnte gezeigt werden, daß die Dendrimere supramolekulare Komplexe mit Tensiden formen und so in wäßrigen Medien gelöst und als multichromophorer Fluoreszenzmarker verwendet werden können. Die Komplexe zeigen bei Verwendung verschiedener Tenside unterschiedliche Strukturen. Alle weiteren Messungen wurden mit dem Tensid Tween 20 durchgeführt, das monodisperse Tensid/Dendrimer-Mizellen mit jeweils einem einzelnen Dendrimer bilden kann. Aus der Analyse der Fluoreszenzautokorrelation bei einer Dendrimerkonzentration von 50 nM erhält man zwei stark unterschiedliche Diffusionszeiten von t_D=168 µs und t_D=2470 µs, die beide über den gesamten Tensid-Konzentrationsbereich nachweisbar sind. Die schnellere Komponente aus Tensid/Dendrimer-Mizellen mit jeweils einem einzelnen Dendrimer pro Mizelle, dominiert die Autokorrelationsfunktion oberhalb einer Tensidkonzentration von 1,7e-4 M. Ihre Diffusionskonstante bleibt für alle Tensidkonzentrationen konstant und ergibt einen hydrodynamischen Radius R_H=7,1 nm. Die langsamere Komponente aus großen Aggregaten mit einer Vielzahl von Dendrimeren überwiegt unterhalb der Übergangskonzentration. Ihr hydrodynamischer Radius divergiert mit sinkender Tensidkonzentration bis hin zu einer Größe von über 20µm. Die Tensid/Dendrimer-Mizellen bleiben auch bei Verdünnung stabil. Innerhalb eines Konzentrationsbereiches der Dendrimere zwischen 10 nM und 10 M ist die gemessene Konzentration proportional zu dem Verdünnungsfaktor. Damit können die Tensid/Dendrimer-Mizellen als Fluoreszenzmarker für quantitative Fluoreszenzmessungen genutzt werden.

Computertomographische Untersuchungsmethoden, die Magnetresonanztomographie und die Positronen-Emissionstomographie ( = CT, MRT, PET) sind heute, neben der Ultraschalltechnik, die wichtigsten nicht-invasiven bildgebenden Verfahren, die der medizinischen Diagnostik zur Verfügung stehen. Es handelt sich bei allen CT-Verfahren im Grunde um sog. Schnittbildverfahren, die zum Aufbau von für den Untersucher diagnostisch verwertbaren Bildern, einen Computer bzw. zusätzlich noch nuklearmedizinische Methoden verwenden, um pathologische Morphologien und Funktionen zu detektieren. Dabei kann bei der CT und der MRT durch die Applikation geeigneter Kontrastmittel der Informationswert in vielen Fällen noch gesteigert werden. Für den Patienten besteht jedoch bei einer CT- oder PET-Untersuchung ein gravierender Nachteil: die damit verbundene Strahlenbelastung. Deshalb werden erhebliche Anstrengungen unternommen, um durch eine Verbesserung der Methodik insbesondere zwei Ziele zu erreichen: einerseits eine Verringerung der Strahlenbelastung des Patienten, andererseits Verbesserung bei der Auflösung im Rahmen der Darstellung feingeweblicher Strukturen. Eine solche Verbesserung der Auflösung, die zu einer Verbesserung der diagnostischen Aussage beitragen kann, hat für den Patienten enorme, insbesondere therapeutische Konsequenzen, z. B. im Rahmen des Staging, bei Verdacht auf das Vorliegen einer malignen Erkrankung. In der vorliegenden Arbeit sollte deshalb untersucht werden, ob geeignete Möglichkeiten bestehen, ohne den Wert der Diagnose an sich zu schmälern, durch die Verwendung primär dickerer Schichten im Rahmen einer Spiral-CT-Untersuchung die Sensitivität bei der Untersuchung feingeweblicher Strukturen zu behalten und dadurch die Strahlenbelastung für den Patienten, sowie den zeitlichen Aufwand bei der Interpretation der Ergebnisse für den Untersucher zu verringern. Diese Untersuchungen wurden an Lymphknoten bei Spiral-CT-Aufnahmen des Thorax durchgeführt. Diesen Lymphknoten wird enorme Bedeutung im Rahmen des Staging maligner Erkrankungen, vor allem beim Staging des Bronchial-Karzinoms, aber auch der anderen Malignome des Brust- und Bauchraums, sowie deren Metastasen, zugeschrieben, insbesondere bei der Erfassung des für die Wahl der Therapie so wichtigen N0-Stadiums. In die Studie wurde ein Kollektiv von 97 Patienten (59 Männer, 38 Frauen; Altersverteilung von 9 bis 88 Jahren) aufgenommen und nach den vorliegenden Verdachtsdiagnosen in Gruppen mit malignen bzw. nicht-malignen Erkrankungen eingeteilt. Dabei wurde ihnen eine kontrastmittelunterstützte Multidetektor-Spiral-CT-Untersuchungen des Thorax durchgeführt, wobei die Untersuchungen klinisch indiziert wurden. Bei den Patienten mit malignen Erkrankungen wurden 4 Gruppen gebildet, jeweils mit abnehmender Häufigkeit (Lymphome/Leukämien, Bronchial-Karzinom, Mamma-Karzinom, sonstige Krebserkrankungen). Bei den „benignen“ Krankheitsbildern dominierten als Ursache Infektionen, sonstige externe Noxen und Krankheiten, bei denen ein allergen-bedingtes Grundleiden überwiegte. Fünf Schichtdicken, mit 1 mm, 3 mm, 5 mm, 10 mm und 20 mm, wurden evaluiert und miteinander verglichen. Als nominale Schichtdicke wurde die Schichtdicke mit 1 mm gewählt und die restlichen aus dieser rekonstruiert. Das Ergebnis dieser Studie ergab, dass es völlig ausreichend ist, eine 3 mm-Schichtdicke zu verwenden, was statistisch gesichert werden konnte. Die Statistik hat nämlich gezeigt, dass in Bezug auf die Beurteilung von mediastinalen Lymphknoten, was ihre Anzahl und Größe angeht, kein signifikanter Unterschied zwischen den Schichtdicken mit 1 mm und mit 3 mm besteht. Bei diesen Schichtdicken war auch der diagnostische Aussagewert bei der Bewertung des N0-Stadiums am größten (d. h. Lymphknotengröße < 1 cm). Im Gegensatz dazu zeigten die übrigen evaluierten Schichtdicken (5 mm, 10 mm und 20 mm) einen deutlichen Signifikanzunterschied untereinander und jeweils zu den Schichtdicken 1 mm und 3 mm.

Am Lungenkarzinom sterben jährlich ca. 37000 Menschen in der Bundesrepublik Deutschland. Die Heilungschancen sind sehr schlecht, wenn das Lungenkarzinom erst spät erkannt wird. Eine Erkennung von Frühstadien der Tumore kann dem abhelfen. Die bisherigen Methoden Computertomographie, Röntgen und Sputumuntersuchungen sind gerade für Frühformen der Tumore wenig sensitiv, so daß in der endoskopischen Diagnostik mit anschließender Biopsieentnahme häufig neue Befunde gefunden werden. Obgleich nur ein Teil der Lunge endoskopisch untersucht werden kann, finden sich hier ca. 60% der gesamten Befunde. Bei der konventionellen Methode der Weisslichtendoskopie werden aber ca. 50% der Frühstadien von Tumoren übersehen. Daher wurde ein endoskopisches System basierend auf einer kontrastreichen Autofluoreszenzdarstellung des Gewebes nach Beleuchtung mit blauem Licht entwickelt. Im Rahmen einer visuellen Darstellung basierend auf den Grundfarben Rot, Grün und Blau wurde das System bezüglich der erhöhten Schichtdicke des Tumorgewebes, und der erhöhten Streuung des Gewebes anhand einer computergestützten Simulation der Photonenverteilung im Modellgewebe optimiert. So erscheint verändertes Gewebe bläulich-rötlich dunkel im Vergleich zum aufgrund seiner oberflächennahen Fluorophoren hellgrün erscheinenden Normalgewebe. In einer zweiarmigen Studie mit einer großen Patientenzahl konnte nachgewiesen werden daß gegenüber einer alleinigen Untersuchung mit Weißlicht in der der zusätzlichen Untersuchung mit der neu entwickelten Autofluoreszenzdarstellung eine Verdopplung der Findungsraten von Frühstadien von Tumoren möglich ist.

Im Zeitraum von Mai 1999 bis Juni 2000 untersuchten wir im Institut für Klinische Radiologie der Universität München am Klinikum Großhadern 156 Patienten mit Verdacht auf Lungenembolie mit der Mehrzeilenspiralcomputertomographie. Ziel dieser Untersuchung war es, bisher angeführte Einschränkungen für die Aussagekraft der MSCT in der Lungenemboliediagnostik auf der Subsegmentarterienebene zu widerlegen. Die Patienten wurden mit 1 mm dicken Schichten untersucht, die Bilddaten wurden mit 1 mm-, 2 mm- und 3 mm-Schichtdicke rekonstruiert und die resultierenden Bilder von drei erfahrenen Radiologen beurteilt. Alle Subsegmentarterien der Patienten wurden von den Radiologen mit jeweils allen Schichtdicken auf das Vorliegen von Embolien beurteilt und die Befundungsergebnisse miteinander verglichen. Dabei ergab sich in der Inter-Observer-Korrelation (als Maß für die Übereinstimmung der Untersuchungsergebnisse unter verschiedenen Beobachtern) der Auswertungsergebnisse ein Wert kc = 0,87 für die 1 mm-Schichten, kc = 0,85 für die 2 mm-Schichten und kc = 0,67 für die 3 mm messenden Schichten. Die Verwendung von 1 mm-Schichtdicken verbesserte die Erkennung von Subsegmentarterienembolien um 40 % gegenüber den 3-mm CT-Bildern, und um 14 % gegenüber jenen mit 2 mm. Die Anzahl der "nicht sicher zu beurteilenden Fälle" reduzierte sich um 70 % bei der 1 mm-Untersuchung im Vergleich mit den 3 mm-Schichten. Die Ergebnisse wurden mit einem Alpha-Level von 0,05 statistisch aufbereitet. Als Irrtumswahrscheinlichkeitsniveau wurde p < 0,0125 für die verschiedenen Schichten festgelegt. Die vorliegende Studie zur Diagnostik der Lungenembolie auf der Ebene der Subsegmentarterien stellt dar, dass die Mehrzeilenspiralcomputertomographie hervorragend geeignet ist, diese Embolien reproduzierbar abzubilden. Konkurrierende Untersuchungsmethoden sind im Vergleich in der überwiegenden Mehrzahl der Fälle der Mehrzeilenspiralcomputertomographie mit 1 mm-Schichten deutlich unterlegen. Die Mehrzeilenspiralcomputertomographie stellt momentan eine der empfindlichsten, sichersten, patientenschonendsten, kostengünstigsten und am besten reproduzierbaren Nachweismethoden für die Diagnostik der Lungenembolie bis hin zur Subsegmentalgefäßebene und des nachgeschalteten Lungenstromgebiets dar.