Podcasts about strahlengang

Sprecher: Markus BauseweinAndreas MiesauerIntro/Outro: Inka Inhalt der Folge: Übersicht Mikroskope Was versteht man unter einem Mikroskop? Ein Mikroskop ist eine Vergrößserungshilfe aus mindestens einem zweistufigen System: Okular optional Vergrößerungswechsler Objektiv Lichtmikroskope Durchlichtmikroskope Auflichtmikroskope MonokularmikroskopMikroskop mit einem Strahlengang zur von Objekten mit einem Auge BinokularmikroskopMikroskop mit einem geteilten Strahlengang zur von Objekten mit zwei Augen TrinokularmikroskopMikroskop […]

In der vorliegenden experimentellen Studie wurden verschiedene Referenzachsen und bildgebende Verfahren zur Bestimmung der tibialen Reklination (Tibial Slope) verglichen. Zudem wurde eine neue, computernavigierte Methode zur Bestimmung des Tibial Slope entwickelt und anhand eines Prototyps validiert. Tibial-Slope-Werte, die unter Verwendung von lediglich einer einzigen anatomischen Referenz (PTC bzw. ATC, posteriore bzw. anteriore tibiale Corticalis) ermittelt wurden, wiesen eine erhöhte Anfälligkeit gegenüber Einflussfaktoren wie anatomischen Varianten oder Messfehlern auf. Für die geometrisch aus PTC und ATC gemittelte Referenzachse (TPAA) konnten eine hohe Validität und Reliabilität bestätigt werden. Der neu eingeführte, arithmetisch gemittelte Wert (MPA, Mittelwert aus posteriorer und anteriorer Corticalis) wies eine exzellente Korrelation zum etablierten TPAA-Wert auf. Im Gegensatz zu diesem konnte der neue MPA-Wert jedoch einfacher bestimmt sowie in zusätzlichen Szenarien angewandt werden. Computer- und Kernspintomografie zeigten sich bei der exakten Bestimmung des Tibal Slope als ebenbürtig und wiesen identische Werte auf, z. B. bei der Vermessung der Knochen mittels digitalem Goniometer. In der MRT lassen sich zwar verlässliche Werte erheben, jedoch ist nach Anfertigung der Aufnahmen keine Korrektur der Aufnahmeebenen möglich. Um den exakten Tibial Slope anhand konventioneller Röntgenaufnahmen verlässlich ermitteln zu können, zeigte sich eine streng laterale Aufnahme als notwendig, die jedoch eine Diskriminierung von medialem und lateralem Tibial Slope erschwert. Unter der Voraussetzung der korrekten Ausrichtung wiesen selbst kurze Röntgenaufnahmen, wie diese von der Größe her im Klinikalltag Verwendung finden, eine exzellente Korrelation zu mittels Computertomografie erhobenen Tibial-Slope-Werten auf. Trotz vergleichbarer Reliabilität der gegenübergestellten konventionellen Methoden scheint die Computertomografie für den klinischen Alltag aufgrund der hohen Verfügbarkeit, einfachen Anwendbarkeit sowie der Möglichkeit des Einsatzes bei einem breiten Patientenspektrum als am geeignetsten. Um der erschwerten exakten Ausrichtung im Klinikalltag Rechnung zu tragen, wurden im konventionellen Röntgen die Auswirkungen einer Fehlrotation des Präparats im Strahlengang auf den gemessenen Tibial Slope näher untersucht. Der nicht direkt proportionale Zusammenhang zwischen Fehlrotation und gemessenem Tibial Slope konnte erstmalig mit einer mathematischen Formel dargestellt werden. Im Wissen um den Grad der Fehlrotation gelang es anhand der Formel, den wahren Tibial-Slope-Wert zu errechnen. Ein neu entwickelter Prototyp ermöglichte es, die dreidimensionale Lage und Position des Knies in Echtzeit im Strahlengang zu verfolgen und so die Fehlrotationen bei der Anfertigung von Röntgenaufnahmen zu ermitteln. Über eine grafische Benutzeroberfläche des Prototyps konnten alle Bewegungen der Tibia verfolgt und der am Röntgenbild gemessene, durch Fehlrotation verfälschte Wert korrigiert werden. Im Rahmen der Versuchsreihe ließen sich Funktionsfähigkeit, Genauigkeit und Verlässlichkeit von entwickelter Software und Prototyp validieren. Die neue Methode ermöglichte unter praxisnahen Bedingungen eine Bestimmung des Tibial Slope im konventionellen Röntgen, deren Validität und Reliabilität bisher dreidimensionalen bildgebenden Verfahren vorbehalten waren.

Der Einfluss der Sohlendicke auf die Thermoisolation der Hornkapsel beim Equiden Einleitung Lahmheiten, die nach einem Heißbeschlag auffallen, werden häufig dem Hufschmied zur Last gelegt und mit forensischen Fragestellungen verbunden. Besonders, wenn nach einem Hufbeschlag festgestellt wird, dass das Pferd an Hufrehe erkrankt ist, die nicht unerhebliche Tierarztkosten verursacht und vielfach zu einer dauerhaften Unbrauchbarkeit führt, werden schnell Schadenersatzforderungen an den Hufschmied gestellt. In diesen Fällen ist es vorteilhaft, baldmöglichst nach dem Hufbeschlag und Auftreten der Lahmheit Röntgenbilder anzufertigen, um zeitnah zu prüfen, wie dick die Hufsohle nach dem Beschlag noch war. Ziel dieser Studie war es, die Sohlendicke zu bestimmen, bei der zwischen Lederhaut und Hornkapsel eine Temperaturveränderung messbar wird und ab der sich auch Gewebeschäden an der Sohlenlederhaut einstellen. Material und Methoden: Von 20 Pferden unterschiedlicher Rasse und Größe im Alter zwischen 2 und 17 Jahren wurden jeweils beide Vordergliedmaßen unverzüglich nach der Euthanasie im Karpalgelenk abgesetzt und an den Hufen wurden die beim Hufbeschlag üblichen Bedingungen des Aufbrennens des Eisens simuliert. Begleitend wurde die Temperaturveränderung im Inneren der Hornkapsel mittels eines zwischen dorsaler Hufwand und Lederhaut parallel zum Hufbein eingeführten Thermoelementes gemessen. Das Aufbrennen erfolgte mindestens bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Thermoelement einen signifikanten Anstieg der Temperatur anzeigte. Zwischendurch wurde das Aufbrennen immer wieder gestoppt und die jeweils vorliegende Sohlendicke röntgenologisch dokumentiert. Zusätzlich wurde geprüft, ob der Feuchtigkeitsgehalt des Horns oder die Pigmentierung einen Einfluss auf die Thermoisolierung der Hornkapsel haben und ob durch Kühlung nach dem Aufbrennen ein schnelleres Abkühlen begünstigt wird. 10 Präparate wurden zunächst eingefroren und später nach dem Auftauen für die Temperaturmessungen eingesetzt. Weitere 10 Präparate wurden unmittelbar nach der Euthanasie für den Versuch verwendet. Bei diesen Hufen wurden zusätzlich Proben für histologische Untersuchungen entnommen. Hieraus erfolgte die Erstellung histologischer Schnitte mit 2 verschiedenen Färbungen (Masson-Goldner und Hämatoxilin-Eosin). Des Weiteren wurden unterstützend zu den Temperaturmessungen anhand der Flash - Methode die physikalischen Eigenschaften (Dichte, Wärme- und Temperaturdurchlässigkeit) der Hufkapsel ermittelt. Ergebnisse: Bis zu einer röntgenologisch gemessenen Sohlendicke von über  > 5, 9 mm (s = ± 1,3 mm) war keine Temperaturveränderung im Inneren der Hufkapsel feststellbar. Bei einer Sohlendicke von  = 5,9 mm (s = ± 1,3 mm) stieg die Temperatur dann relativ schnell auf 48°C und auch auf deutlich höhere Temperaturen an. Die Temperatur von 51°C, bei der mit ersten Gewebeschäden zu rechnen ist, wurde erst bei einer Sohlendicke von  < 5,4 mm erreicht. Eine Schädigung des Gewebes (Extravasation, Veränderungen der Struktur bzw. Deformation der Zellen und deren Kerne) zeigte sich bei den histologischen Untersuchungen erst bei einer Sohlendicke von weniger als 4 mm. Der k - Wert von Horn gemessen mit der Flash – Methode betrug ca. 0,2 W / K*m. Das Hufhorn weist somit eine sehr schlechte Wärmeleitfähigkeit auf. Es waren keine signifikanten Unterschiede zwischen der Wärmeleitfähigkeit von pigmentiertem und unpigmentiertem oder feuchtem und trockenem Horn zu verzeichnen. Das Kühlen des Horns mit einem nassen Schwamm nach dem Aufbrennen des Hufeisens beschleunigte das Abkühlen der Temperatur in der Hornkapsel erheblich. Schlussfolgerung und klinische Relevanz: Die bekannten, höchstgradig effektiven thermoisolierenden Eigenschaften der Hornkapsel wurden bestätigt: Erst ab einer Sohlendicke von  < 5,4 mm kann bei übertrieben heißem und langem Aufbrennen überhaupt eine irreversible thermische Schädigung der Lederhaut entstehen. Zudem kann mit einer Wahrscheinlichkeit von 80% ein Temperaturanstieg in der Hornkapsel bei einer Sohlendicke von  ≥ 6,7 mm ausgeschlossen werden. Voraussetzung für die Beurteilung der Sohlendicke nach einem Hufbeschlag mit anschließend festgestellter Lahmheit ist, dass zeitnah nach dem Beschlag und dem Auftreten einer Lahmheit durch eine geeignete Röntgenuntersuchung (orthograder Strahlengang, Markierung der Sohle) die Sohlendicke dokumentiert wird. Dem Hufschmied können mit der Aufnahme eines Röntgenbildes anhand der ermittelten Sohlendicken außerdem Entscheidungen für oder gegen einen Heißbeschlag bei Pferden mit dünner Sohle erleichtert werden. Sollte beim Aufbrennen ein Wegziehen des Hufes den Verdacht auf eine thermische Reizung der Huflederhaut ergeben, ist ein sofortiges Kühlen des Hufes mit kaltem Wasser sinnvoll, um die Zeit der Temperaturerhöhung und damit mögliche Gewebeschäden an der Lederhaut zu minimieren.

Die vorliegende Arbeit vergleicht mit Hilfe des Bestrahlungsplansystems Helax die neuen Vielfeldertechniken bei der perkutanen Radiatio des Schilddrüsenkarzinoms mit der bis 1997 am Klinikum Großhadern üblichen Struma-T-Feldbestrahlung mit ventro- bzw. dorsolateraler Aufsättigung. Dazu wurden zunächst die Dosiskalkulationen des Planungssystem durch Vergleich mit Messungen am Alderson-Phantom mittels Thermolumineszenzdosimetrie evaluiert. Die Bestrahlung des Phantoms erfolgte mit ventralem Struma-T-Feld und dorsolateraler Aufsättigung. Dabei wurde Cobalt sowie ultraharte Röntgenstrahlung von 6 und 15 MV verwendet. Der Vergleich der 341 ausgewerteten Meßergebnisse mit den Dosisberechnungen des Helaxsystems zeigte eine sehr gute Übereinstimmung. Aufgrund der auch hier bestätigten Exaktheit der TL-Dosimetrie machte diese nur einen kleinen Teil des Gesamtfehlers aus. Die in unmittelbarer Nähe des Feldrandes sowie die im Bereich des Dosisaufbaus gelegenen Meßpunkte wurden nicht verwendet, da hier die steilen Dosisgradienten auch bei nur minimaler Fehlpositionierung des Phantoms im Strahlengang erhebliche Abweichungen verursachten. Außerdem war die Ungenauigkeit der Meßpunktübertragung ins Planungssystem eine Fehlerquelle. Schwerwiegender scheint jedoch die Kalkulationsschwierigkeit bei sehr unruhigem Körperrelief, insbesondere im Kinn und Halsbereich, mit der damit verbundenen ungenauen Tiefenangabe der Meßpunkte zu sein. Der Vergleich mit vorangehenden Untersuchungen bezüglich der Rechengenauigkeit im Bereich der Lungen wies eine deutliche Verbesserung beim Planungssystem HELAX im Vergleich zum alten Planungssystem SIDOS nach. Nach erfolgreicher Evaluation des Planungssystems Helax konnte die nun übliche Vielfeldertechnik bei der Bestrahlung des Schilddrüsenkarzinoms mit der bis 1997 gebräuchlichen Feldeinstellung im Helaxsystem verglichen werden, ohne erneute Dosismessungen am Phantom vornehmen zu müssen. Hierbei konnte durch die neue Bestrahlungstechnik eine deutliche Verbesserung der Schonung der Risikoorgane, insbesondere des Rückenmarks, bei gleichzeitiger Steigerung der Herddosis erreicht werden.

In dieser experimentellen Arbeit wurde die Strahlenbelastung in Zusammenschau mit der Bildqualität des neuen C-Bogens Siremobil ISO-C-3D evaluiert. Mit Hilfe eines Alderson-Phantoms wurden die Organ- und Effektivdosen ermittelt und mit der CT verglichen. Anhand von Leichenpräparaten wurde analog den Dosismessungen die Bildqualität beurteilt. Die Patientendosen des ISO-C-3D liegen in der Größenordnung einer Spiral-CT. Besonders zu berücksichtigen sind die Im Vergleich zur CT hohe Streustrahlung und Gonadendosen bei Untersuchungen beispielsweise der LWS, in der die Gonaden nicht direkt im Strahlengang liegen. Dadurch entsteht durch die Streustrahlung eine höhere Effektivdosis als in der CT. Deshalb sollte die Indikation zur Anwendung des ISO-C-3D streng gestellt werden. Der Vorschlag, mit dosisreduzierenden Protokollen die Patienten zu entlasten, wird sich aufgrund der begrenzten Bildqualität nicht durchsetzten. Die Bildgebung mittels des Standard-Protokolls des ISO-C-3D reicht für intraoperative Zwecke, z.B. Stellungskontrolle von Osteosynthesematerial, völlig aus. Zur praeoperativen Diagnostik wird allerdings die CT weiterhin Methode der 1. Wahl sein und vom ISO-C-3D nicht abgelöst werden, weil auch dem Standardprotokoll des ISO-C-3D Grenzen gesetzt sind.

Die Computertomographie wird seit Jahren zur Durchführung von diagnostischen und therapeutischen Interventionen als Planungs- und Zielgerät eingesetzt. Durch die Entwicklung der CT-Fluoroskopie wurde die direkte Echtzeitsteuerung von komplexen Interventionen ermöglicht, die teilweise hochinvasive Verfahren wie z.B. operative Eingriffe ersetzen konnten. Mit dieser Arbeit wollen wir in erster Linie den Arzt betrachten, der während der Intervention der Röntgenstrahlung ausgesetzt ist. Nachdem die CT für die CT-Fluoroskopie lediglich Schichtbilder in einer vorgegebenen Ebene berechnet, ist im Allgemeinen die Manipulation mit Interventionsmaterial im oder Nahe des Strahlenganges notwendig. Hierdurch stellt die Nähe der Hände zum Strahlengang und deren Strahlenexposition (Körperteildosis) das größte Problem dar. Die Entwicklung von Führungsgeräten wurde in den letzten Jahren zwar vorangetrieben, die meisten interventionell tätigen Radiologen bevorzugen jedoch aufgrund der besseren Manipulationsmöglichkeiten weiterhin die manuelle Führung. Obwohl das oberste Ziel weiterhin die gänzliche Vermeidung von Strahlenexpositionen sein muss, ermöglicht die von uns experimentell untersuchte segmentale Röhrenabschaltung eine deutliche Reduktion der Strahlenexposition im Bereich des Strahlenganges. Durch Abschaltung der Röntgenstrahlung im oberen Kreissegment der Rotation, wird im hohen Maße die Exposition durch Primärstrahlung, d.h. durch Strahlung die noch nicht durch den Patienten geschwächt wurde, reduziert. In Abhängigkeit von der genauen Position beträgt diese Reduktion bis zu 74%. Als problematisch ist die fehlende Variabilität des abgeschalteten Strahlensegmentes anzusehen. Durch mittlerweile fortgesetzte technische Entwicklungen ist nun eine variable Einstellung und somit die Anpassung an die genauen Punktionsbedingungen möglich. Somit können die oben angegebenen hohen Einsparpotentiale auch real verwirklicht werden. Neben der Exposition im Strahlengang selbst, kann durch die segmentale Röhrenabschaltung auch die Streustrahlung um 30-60% reduziert werden. Neben der Reduktion der Strahlenexposition des interventionellen Radiologen wurde auch das Einsparpotential an Patientendosis mit Hilfe der durchgeführten Phantommessungen evaluiert. Diese beträgt ca. 47% im Vergleich zu Messungen ohne segmentale Röhrenabschaltung. Zusammenfassend ist zu sagen, dass neben allgemeinen Maßnahmen zum Strahlenschutz, auch durch die Entwicklung der von uns untersuchten Röhrenstrommodulation der Firma Siemens Medical Solutions ein weiterer wichtiger Schritt zur Reduktion der Strahlenexposition für Patient und Arzt getan wurde. Als alleinige Methode ist diese Technik jedoch keineswegs ausreichend, als dass der Arzt sorgenfrei CT-Fluoroskopie gesteuerte Interventionen durchführen könnte und sich hierbei mit seinen Händen in der CT-Gantry im Strahlenfeld aufhält. Unsere Messungen belegen, dass selbst außerhalb des direkten Strahlenfelds die Streustrahlung aus dem Patienten noch als so hoch anzusehen ist, dass dem Arzt auch in diesem Bereich von einem ungeschützten Verbleib der Hände während der Intervention mit eingeschalteter CT Fluoroskopie abzuraten ist. Hierbei ist weiterhin die Kombination mit anderen Hilfsmitteln wie z.B. Führungshilfen sowie schwach bleihaltigen sterilen Handschuhen sowie mit altbewährten Methoden zur Dosisreduktion wie Abschirmung, Abschalten und Abstand notwendig, um unnötige Expositionen durch Röntgenstrahlung zu vermeiden.

Die Trans-urethralen Laser-Ablation der Prostata stellt ein neues minimal invasives Verfahren in der alternativen Therapie der benignen Prostatahyperplasie dar. Das adenomatös veränderte Gewebe der Drüse wird mit einem Quarzlichtleiter bei axialem Strahlengang verdampft. Die Bestrahlung erfolgt mit einem Nd:YAG-Laser mit 60 Watt Dauerleistung. Es bilden sich in antegrader Richtung zylinderförmige Hohlräume im Gewebe, die zu einer Volumenreduktion und damit zu Abnahme der Obstruktion führen. Es wurden 242 Männer mit benigner Prostatahyperplasie mit der TULAP-Methode behandelt. Als Ausschlusskriterien galten lediglich floride Infektionen und Malignome der Blase oder Prostata, ebenso wie neurogene Blasenentleerungsstörungen. Der mittlere IPSS-Wert sank im Verlauf von 12 Monaten von 21,4 auf 20ml/s. Schwerwiegende Komplikationen ergaben sich nicht. Die Anzahl von Zweiteingriffen lag bei 10,3%. In keinem Fall wurde ein Einschwemmsyndrom beobachtet, lediglich bei einem Patient war weitgehend unabhängig des Eingriffs eine Bluttransfusion notwendig. Die subjektive Akzeptanz der Patienten war gut, 98% der Befragten würde den Eingriff in dieser Form erneut durchführen lassen. Die TULAP stellt somit eine effektive Methode zur Behandlung der hyperplastischen Prostata dar. Die infravesikale Obstruktion kann wirksam behoben werden. Die komplikations- und nebenwirkungsarme Technik empfiehlt sich damit nicht zuletzt auch aufgrund der ökonomischen Gesichtspunkte eines begrenzten apparativen Aufwandes als therapeutische Alternative zu den bekannten Standardverfahren in der operativen Behandlung des Prostataadenoms.

Die spektroskopische Untersuchung einzelner Moleküle in kondensierter Phase erstreckt sich erst über einen Zeitraum von zehn Jahren. In dieser verhältnismäßig kurzen Zeit vollzog sich eine rasante Entwicklung mit einer Vielzahl von Ergebnissen. Dies findet seinen Ausdruck in eigenen Tagungen und Zeitschriften und nicht zuletzt auch in einer Nobelkonferenz im Jahre 1999. Während sich anfangs die Untersuchungen auf eine Reihe faszinierender Tieftemperaturexperimente mit spektraler Selektion der einzelnen Moleküle beschränkten, verschob sich seit Mitte der 90er Jahre der Schwerpunkt der Forschung auf diesem Gebiet hin zu Experimenten mit räumlicher Selektion bei Raumtemperatur, die seit kurzer Zeit auch relativ uneingeschränkt bei Tieftemperatur möglich sind. Diese Entwicklung spiegelt sich auch in dieser Dissertation wider. Zu Beginn dieser Arbeit stand eine spektral hochauflösende Apparatur zur Einzelmolekülspektroskopie bei kryogenen Temperaturen zur Verfügung. Mit dieser wurden Einzelmoleküluntersuchungen an dem neu synthetisierten Farbstoff Terrylendiimid (TDI) durchgeführt. TDI ist kein reiner Kohlenwasserstoff, wie die bis dahin üblicherweise verwendeten Chromophore, und lässt sich durch seine Seitengruppen an andere Systeme anbinden. Er zeigt neben exzellenten Fluoreszenzeigenschaften die zur spektralen Selektion nötigen schmalen Absorptionslinien. Wegen seiner Struktur lässt sich TDI nicht in einen Kristall einlagern. Mit Polyethylen und Hexadecan wurden jedoch zwei Matrizen gefunden, die es erlauben, Fluoreszenzanregungsspektren von einzelnen Molekülen zu detektieren. In Hexadecan konnte bei Sättigungsuntersuchungen das theoretisch vorhergesagte Verhalten nachgewiesen werden. Dabei wurden Zählraten von fast 500 000 Counts pro Sekunde von einem einzelnen Molekül erreicht. Durch die Aufnahme und Auswertung der Fluoreszenzintensitäts-Autokorrelationsfunktion konnten die Populations- und Depopulationsraten der Triplett-Subniveaus bestimmt werden. Dabei wurde auch spektrale Diffusion der Moleküle beobachtet, die mit Hilfe von Two-Level Systems (TLS) erklärt werden konnte. Mit einem komplexen theoretischen Modell und aufwendigen numerischen Berechnungen konnte die bei 2,5 K auftretende Verteilung von Linienbreiten der beobachteten Moleküle simuliert werden. Damit konnte den beiden Matrizen über die Analyse ihrer TLS-Dichte ein unterschiedlicher Grad an Unordnung zugeordnet werden. In temperaturabhängigen Untersuchungen der Linienform konnte der Unterschied im Ordnungsgrad der Matrizen bestimmt werden. Ferner konnten die Theorie von Hsu und Skinner in der Tieftemperaturnäherung bestätigt werden und ein tieferer Einblick in die auftretende Dynamik gewonnen werden. In der Auswertung der temperaturabhängigen Linienverschiebung wurde erstmals der Einfluss von Matrixexpansion berücksichtigt und als unverzichtbar für eine gute Beschreibung des Systems erkannt. Parallel zu den ersten Experimenten wurde eine aktive Stabilisierung des Farbsto?asers aufgebaut. Damit konnte eine Verfälschung der Ergebnisse durch Laserdrift ausgeschlossen werden. Weitere Tieftemperaturuntersuchungen hatten die Beobachtung von Förster Energietransfer (oder FRET, Fluorescence Resonance Energy Transfer) an einem individuellen Donor-Akzeptor-Paar in seiner speziellen Konformation zum Ziel. Als Farbstoffmolekül stand ein Bichromophor aus Perylen und kovalent angebundenem TDI zur Verfügung. Obwohl beide Chromophore sich für Einzelmoleküluntersuchungen eignen und inzwischen schon mehrfach verwendet wurden, gelang es nicht, ein bezüglich Linienbreite und Frequenzposition identisches Fluoreszenzanregungsspektrum sowohl über Perylen-Fluoreszenz als auch über TDI-Fluoreszenz (nach Energietransfer) zu detektieren. Der Energietransferprozess scheint mit einem Linienverbreiterungsmechanismus verknüpft zu sein, so dass eine Beobachtung mit dem Aufbau in der Anfangsphase der Dissertation nicht möglich war. Eine Wiederaufnahme dieser Untersuchungen mit der neuen Apparatur ist zukünftigen Doktoranden vorbehalten. Um allgemein temperaturabhängige Untersuchungen an fluoreszierenden Molekülen durchführen zu können, wurde ein Tieftemperaturmikroskop aufgebaut. Dafür wurde die Rastertechnik gewählt. Um die bekannten Probleme des Probenscannens im Kryostaten, wie kleiner Scanbereich und fehlender Zugang im abgekühlten Zustand, zu vermeiden, wurde ein konfokales Laserscanning-Mikroskop entworfen und aufgebaut. Zur Strahlablenkung wurden zwei Galvanometerspiegel gewählt und der Drehpunkt über ein telezentrisches System in das Objektiv abgebildet, das gemeinsam mit der Probe im Kryostaten sitzt. Die Detektion des Fluoreszenzlichts wird von einer hochempfindlichen Avalanche-Photodiode mit geringer Dunkelzählrate übernommen. Die Funktion des Scanners und des gesamten optischen Aufbaus konnte an Testmustern und Testproben erfolgreich demonstriert werden. Einschränkend muss jedoch erwähnt werden, dass die erreichte DetektionseŽzienz die Erwartungen nicht erfüllte. Das liegt im Wesentlichen am Objektiv, aber auch an den Abbildungsfehlern und Reflexionen der zahlreichen Elemente im Strahlengang. Die maximal erreichten Zählraten lagen bei 50 000 Counts pro Sekunde am System Terrylen in Polyethylen. Für Systeme mit einer ausreichend hohen Fluoreszenzrate ist es mit dieser Apparatur möglich, Fluoreszenzbilder, Zeitspuren, spektral hochauflösende Fluoreszenzanregungsspektren, Fluoreszenzspektren und Fluoreszenzkorrelationsfunktionen von einzelnen Molekülen aufzunehmen, um damit spektrale und dynamische Eigenschaften der Moleküle zu bestimmen. Durch Variation der Temperatur können die Temperaturabhängigkeit der Messgrößen und Barrierenhöhen ermittelt werden. Mit der neuen Apparatur wurden Untersuchungen in zwei neuen Themenbereichenbegonnen, nämlich an einzelnen Sondenmolekülen in Nanoporen und an den fluoreszierenden Proteinen GFP (Grün Fluoreszierendes Protein) und PEC (Phycoerythrocyanin). Erste Fluoreszenzanregungsspektren einzelner Terrylen-Moleküle in den Kanalstrukturen von mesoporösen Systemen der M41S-Klasse konnten beobachtet werden. Dabei ist die hohe spektrale Auflösung von großem Vorteil bei der Untersuchung der spektralen Dynamik der Sondenmoleküle. Im Bereich biologischer Proben konnten einzelne Moleküle des Grün Fluoreszierenden Proteins isoliert beobachtet werden. Die Anzahl an Fluoreszenzphotonen pro Molekül, die vor dem ¨Ubergang in einen Dunkelzustand an diesem System detektiert werden konnten, war allerdings sehr gering. Deshalb wurden Untersuchungen an einzelnen Proteinen aus dem Lichtsammelkomplex von Cyanobakterien begonnen, die in einer laufenden Doktorarbeit von P. Zehetmayer fortgeführt werden. Bei den Proteinproben handelt sich um Untereinheiten von Phycoerythrocyanin: die ‹-Untereinheit und das Trimer bzw. Monomer, in denen offenkettige Tetrapyrrhol-Moleküle als Farbstoffe an die Proteinmatrix angebunden sind. Neben Fluoreszenzbildern und Zeitspuren konnten bereits Anregungsspektren detektiert werden, die starke spektrale Dynamik zeigen und weitere Untersuchungen herausfordern. Wesentliche Teile dieser Arbeit wurden bereits in internationalen Zeitschriften und auf Tagungen veröffentlicht. Eine Übersicht befindet sich am Ende unter Veröffentlichungen und Tagungsbeiträge.