Diese Arbeit beschäftigt sich mit den Auswirkungen der Herz-Lungen-Maschine auf das Gewebe des Hippocampus in einem Ferkelmodell. Die Tiere untereilte man in 5 Gruppen: „Kontrolle“, „Kontrolle mit Minozyklin“, „HLM pulsatil“, „HLM nicht-pulsatil“, sowie „HLM nicht-pulsatil mit Minozyklin“. Es wurde untersucht, ob eine pulsatile Perfusion Schäden in den Zellen des Hippocampus gegenüber eines nicht-pulsatilen Blutflusses während der extrakorporalen Zirkulation abmildern kann. Des Weiteren überprüfte man neuroprotektive Effekte des Tetrazyklin-Derivates Minozyklin während eines kardiochirurgischen Eingriffes mit Herz-Lungen-Maschine. Während der Operation wurde bei allen Ferkeln eine Hypothermie von 28 °C durchgeführt und die HLM-Zeit betrug 90 Minuten. Die Rekonvaleszenzzeit umfasste 120 Minuten. Minozyklin verabreichte man in den entsprechenden Gruppen sowohl zu Beginn des Versuches (4 mg/kg KM) und nach Abkopplung von der Herz-Lungen-Maschine (2 mg/kg KM) intravenös. Hauptbestandteil der Arbeit waren histologische und immunhistochemische Färbemethoden zur Untersuchung des Hippocampus. Mithilfe eines Mikroskops wurden Veränderungen auf zellulärer Ebene im CA1- und CA3-Areal des Cornu ammonis im Hippocampus ausgewertet. Für die Ergebnisse betrachtet man die Pyramidenzellen des Stratum pyramidale. In der Hämatoxylin-Eosin-Färbung wurden Zellen mit den Eigenschaften „Ödem“, „Eosinophilie“ und „Pyknose“ für jedes Versuchstier gezählt. Mit den immunhistochemischen Färbungen sollten Faktoren für den programmierten Zelltod, für Hypoxie (HIF 1-alpha) und für oxidativen Stress (3-Nitrotyrosin) detektiert werden. Als Marker für Apoptose wählte man den Apoptose-induzierenden Faktor (AIF), cleaved Caspase 3 und Poly(ADP)Ribose (PAR).

Mit dem hier vorgestellten Untersuchungs- und Auswertealgorithmus konnte die Myokardperfusion weitgehend automatisiert semiquantitativ und quantitativ bestimmt werden. Dafür wurden zunächst die Bilddaten segmentiert und in Signalintensitäts-Zeit-Kurven transferiert. Durch eine Basislinien- und Kontaminationskorrektur wurden Artefakte minimiert. Mit Anwendung des Parallel-Bildgebungs-Verfahrens Auto-SENSE konnte zusätzlich eine Erhöhung der Schichtanzahl erreicht werden. Durch die angewendete Basislinienkorrektur konnten Inhomogenitäten verringert werden, welche durch Verwendung einer Oberflächenspule methodenbedingt auftreten. Partialvolumeneffekte, die durch die Morphologie des Herzens insbesondere basis- und spitzennah auftraten, führten durch eine Mischung aus KM-Anflutung im Myokard und Kontamination aus dem Ventrikellumen zu einer Beeinflussung der Perfusionsergebnisse. Durch die Verwendung der vorgestellten Kontaminationskorrektur konnten diese Artefakte erheblich minimiert werden. Die so errechneten Perfusionswerte korrelierten gut mit den in der Literatur angegebenen Daten, welche sowohl in tierexperimentellen als auch Probanden- und auch Patientenstudien mit unterschiedlichen Modalitäten ermittelt wurden. Eine regionale Heterogenität konnte nicht signifikant nachgewiesen werden. Molekular-physiologische Untersuchungen legen zwar nahe, dass es diese Heterogenität gibt, die regionale Verteilung der Perfusion wird jedoch kontrovers und noch keinesfalls abschließend in der Literatur diskutiert. Durch Anwendung von Auto-SENSE konnte mit einer Erhöhung der Schichtanzahl bei gleichbleibender Schichtdicke das gesamte linksventrikuläre Myokard untersucht werden. Trotz verringertem SNR waren die Ergebnisse vergleichbar mit der konventionellen Turbo-FLASH-Technik. Ob das Potential der Parallelbildgebung für eine Abdeckung des gesamten Herzens oder für eine höhere Auflösung von 3-4 Schichten pro Untersuchungen genutzt werden soll, ist in der aktuellen Literatur noch Gegenstand der Diskussion. Die hochaufgelösten Untersuchungen scheinen jedoch derzeit vorteilhafter aufgrund geringerer Partialvolumeneffekte sowie der besseren Beurteilbarkeit einer subendokardialen Zone und eines transmuralen Perfusionsgradienten. Die MR-Perfusionsbildgebung ist ein aktives und rasch wachsendes Gebiet innerhalb der kardialen Bildgebung mit großem Entwicklungspotential. Durch Einbindung in ein umfassendes Herz-MR-Untersuchungsprotokoll (z.B. Morphologie, Kinetik, evtl. MR-Koronarangiographie) ist in einem Untersuchungsgang eine umfassende Diagnostik bei Patienten mit Verdacht auf KHK möglich. / Using the presented algorithm for examination and analysis, a nearly fully automated quantitative and semi-quantitative assessment of myocardial perfusion had been performed. In a first step image data had been segmented and transformed into signal intensity time curves. Auto-SENSE, being a parallel imaging method, enabled increment of the amount of slices. Applying the proposed baseline and contamination correction had minimized artifacts. Baseline correction also minimized inhomogeneities that are caused by using surface coils. Partial volume effects, which had been seen especially in the basis and apex of the heart, lead to interference of the myocardial perfusion due to interaction of the myocardial enhancement and contamination of the lumen of the ventricle. Using the proposed contamination correction largely minimized these artifacts. The achieved myocardial perfusion results correspond well with literature data, which had been determined in animal and human studies using different modalities. We did not find a regional heterogeneity in myocardial perfusion, which is being discussed controversially in literature. Due to applying Auto-SENSE, examination of the whole left ventricular myocardium had been performed by increasing the amount of slices, while thickness of every single slice stayed even. Despite decrease of SNR, perfusion results had been equal to conventional Turbo-FLASH technique. Whether the potential of parallel imaging should be used for evaluation of the whole heart or higher resolution of 3-4 slices per examination is being discussed controversially in recent literature. High-resolution examinations seem to be advantageous due to reduced partial volume effects as well as better discrimination of the subendocardial zone and a transmural perfusion gradient. MR imaging of the cardial perfusion is an active and fast growing field of research in cardiac imaging with a large developmental potential. Integration in a cardiac MR protocol (for example morphology, kinetics, optional MR-coronary angiography) enables a comprehensive diagnostic tool in a single examination for patients with suspected cardiac heart disease.

Einleitung: / Introduction:

Objective: Although associations between testosterone and cardiovascular (CV) morbidity in women have been proposed, no large prospective study has evaluated potential associations between testosterone and mortality in women. The objective was to determine whether baseline testosterone levels in women are associated with future overall or CV morbidity and mortality. Design: Prospective cohort study with a 4.5-year follow-up period. Methods: From a representative sample of German primary care practices, 2914 female patients between 18 and 75 years were analyzed for the main outcome measures: CV risk factors, CV diseases, and all-cause mortality. Results: At baseline, the study population was aged 57.96±14.37 years with a mean body mass index of 26.71±5.17 kg/m2. No predictive value of total testosterone for incident CV risk factors or CV diseases was observed in logistic regressions. Patients with total testosterone levels in the lowest quintile Q1, however, had a higher risk to die of any cause or to develop a CV event within the follow-up period compared to patients in the collapsed quintiles Q2–Q5 in crude and adjusted Cox regression models (all-cause mortality: Q2–Q5 versus Q1: crude hazard ratios (HR) 0.49, 95% confidence interval (CI) 0.33–0.74; adjusted HR 0.62, 95% CI 0.42–0.939; CV events: Q2–Q5 versus Q1: crude HR 0.54, 95% CI 0.38–0.77; adjusted HR 0.68, 95% CI 0.48–0.97). Kaplan–Meier curves revealed similar data. Conclusions: Low baseline testosterone in women is associated with increased all-cause mortality and incident CV events independent of traditional risk factors.

The cardiac conduction system is vital for the initiation and maintenance of the heartbeat. Over the recent years, the zebrafish (Danio rerio) has emerged as a promising model organism to study this specialized system. The embryonic zebrafish heart’s unique accessibility for light microscopy has put it in the focus of many cardiac researchers. However, imaging cardiac conduction in vivo remained a challenge. Typically, hearts had to be removed from the animal to make them accessible for fluorescent dyes and electrophysiology. Furthermore, no technique provided enough spatial and temporal resolution to study the importance of individual cells in the myocardial network. With the advent of light sheet microscopy, better camera technology, new fluorescent reporters and advanced image analysis tools, all-optical in vivo mapping of cardiac conduction is now within reach. In the course of this thesis, I developed new methods to image and manipulate cardiac conduction in 4D with cellular resolution in the unperturbed zebrafish heart. Using my newly developed methods, I could detect the first calcium sparks and reveal the onset of cardiac automaticity in the early heart tube. Furthermore, I could visualize the 4D cardiac conduction pattern in the embryonic heart and use it to study component-specific calcium transients. In addition, I could test the robustness of embryonic cardiac conduction under aggravated conditions, and found new evidence for the presence of an early ventricular pacemaker system. My results lay the foundation for novel, non-invasive in vivo studies of cardiac function and performance.

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Bei der Entwicklung von Herzunterstützungssystemen oder Systemen für den totalen Herzersatz muss untersucht werden, ob ein definierter Blutfluss gewährleistet werden kann und entsprechende Druckdifferenzen erzeugt werden können. Zudem ist eine möglichst geringe Blutschädigung von großer Bedeutung.  Zur Untersuchung der Förderleistung wird der erzeugte Volumenstrom bei verschiedenen Leistungsaufnahmen (Stromstärken) ermittelt. Es zeigt sich ein linearer Zusammenhang zwischen Leistungsaufnahme (A) und erzeugtem Fluss (l/min), da der erzeugte Druckgradient der Kraft des Kolbens proportional ist. Im Weiteren werden Druck- und Flussbeziehungen bei maximaler Leistungsaufnahme gemessen und dargestellt. Hier zeigt sich, dass bis zu einer Nachlast von 120 mmHg die maximale Flussrate von 11 l/min erzielt wird.  In weiteren Versuchsreihen wird das Ausmaß der Hämolyse bestimmt, indem die lineare Blutpumpe mit einem klinisch etablierten System (Medos-HIA-Ventrikel) verglichen wird. Dafür wird der normierte Hämolyse Index (NIH) bestimmt. Die vergleichende Untersuchung im Modellkreislauf ergibt, dass für die lineare Blutpumpe der Index 0,078 g/100l zwar höher liegt, als bei dem klinisch etablierten Medos-Ventrikel 0,0037 g/100l, die Erythrozyten-, Thrombozyten- und Leukozytenzahl sowie der Hkt bleiben aber unverändert über sechs Stunden. Die hier vorgestellte lineare Blutpumpe besitzt neben ausreichender Leistungsfähigkeit und neuartigen Regulationsmöglichkeiten eine dem Entwicklungsstand nach geringe blutschädigende Wirkung. Die lineare Blutpumpe stellt damit einen geeigneten neuen Lösungsansatz zur Konstruktion eines pulsatilen Geräts zu Herzunterstützung als auch totalem Herzersatz dar.

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Techn. Universiẗat, Diss., 2005--München.

Bachelorarbeit ZHAW, 2008.