Die vorliegende Arbeit untersucht den Natriumgehalt verschiedener Kompartimente des Körpers mittels Magnetresonanztomographie (= MRT). Die Korrelation zwischen erhöhtem Salzkonsum und arterieller Hypertonie ist bereits umfangreich analysiert worden. Für das Verständnis der pathophysiologischen Zustände und deren Regulation, ist eine Quantifizierung von Natriumkonzentrationen in verschiedenen Gewebearten bedeutsam. Die exakte Messung von Natriumkonzentrationen im menschlichen Gewebe ist derzeit experimentell. Im Rahmen der hier vorgelegten Arbeit wurden die Natriumkonzentrationen von Haut und Skelettmuskel mittels 23Na Magnetresonanztomographie (= 23 Na MRT) im menschlichen Körper quantifiziert. Natriummessungen wurden bei Patienten mit primärem Hyperaldosteronismus (= PHA), bei Patienten mit essentieller Hypertonie (= EH), sowie einer gesunden Kontrollgruppe vorgenommen. Die Ergebnisse zeigten, dass Haut und Skelettmuskel Speicherorgane für Natrium im menschlichen Körper darstellen. Durch gezielte Therapie waren die Natriumkonzentrationen in beiden Speicherorganen modulierbar / The present work investigates the sodium content of different compartments of the body by means of magnetic resonance imaging (= MRI). The correlation between increased salt consumption and arterial hypertension has already been extensively analyzed. For the understanding of pathophysiological states and their regulation, quantification of sodium concentrations in different tissue types is significant. Accurate measurement of sodium concentrations in human tissues is currently experimental. In the work presented here, sodium concentrations of skin and skeletal muscle were quantified using 23Na - magnetic resonance imaging (= 23 Na-MRI) in the human body. Sodium measurements were made in patients with primary hyperaldosteronism (= PHA), in patients with essential hypertension (= EH), and in a healthy control group. The results showed that skin and skeletal muscle are storage organs for sodium in the human body. Sodium concentrations in both storage organs could be modulated by targeted therapy.

Neben dem Wasserstoffkern 1H können auch andere Kerne für die Magnetresonanztomographie (MRT) genutzt werden. Diese sogenannten X-Kerne können komplementäre Informationen zur klassischen 1H-MRT liefern und so das Anwendungsspektrum der MRT erweitern. Die Herausforderung bei der X-Kern-Bildgebung liegt zum großen Teil in dem intrinsisch niedrigen Signal-zu-Rauschen-Verhältnis (SNR), aber auch in den spezifischen Kerneigenschaften. Um X-Kern-Bildgebung optimal betreiben zu können, müssen daher Sende-/Empfangsspulen, Messsequenzen und -methoden auf den jeweiligen Kern angepasst werden. Im Fokus dieser Dissertation standen die beiden Kerne Natrium (23Na) und Fluor (19F), für die optimierte Hardware und Methoden entwickelt wurden. 23Na spielte in dieser Arbeit vor allem wegen seiner Funktion als Biomarker für Arthrose, einer degenerativen Gelenkserkrankung, eine Rolle. Hierbei ist insbesondere die quantitative Natriumbildgebung von Bedeutung, da sich mit ihr der Knorpelzustand auch im Zeitverlauf charakterisieren lässt. Für die quantitative Messung mittels MRT ist die Kenntnis des B1-Feldes der eingesetzten MR-Spule entscheidend, denn dieses kann die relative Signalintensität stark beeinflussen und so zu Fehlern in der Quantifizierung führen. Daher wurde eine Methode zur Bestimmung des B1-Feldes untersucht und entwickelt. Dies stellte aufgrund des niedrigen SNR und der kurzen sowie biexponentiellen T2-Relaxationszeit von 23Na eine Herausforderung dar. Mit einer retrospektiven Korrekturmethode konnte eine genaue und zugleich schnelle Korrekturmethode gefunden werden. Für die 1H- und 23Na-Bildgebung am menschlichen Knieknorpel wurden zwei praxistaugliche, doppelresonante Quadratur-Birdcage-Resonatoren entwickelt, gebaut und charakterisiert. Der Vergleich der beiden Spulen bezüglich Sensitivität und Feldhomogenität zeigte, dass der Vier-Ring-Birdcage dem Alternating-Rungs-Birdcage für den vorliegenden Anwendungsfall überlegen ist. Die in vivo erzielte Auflösung und das SNR der 23Na-Bilder waren bei beiden Spulen für die Quantifizierung der Natriumkonzentration im Knieknorpel ausreichend. Hochauflösende anatomische 1H-Bilder konnten ohne Mittelungen aufgenommen werden. In einer umfangreichen Multiparameter-MR-Tierstudie an Ziegen wurde der Verlauf einer chirurgisch induzierten Arthrose mittels 23Na- und 1H-Bildgebungsmethoden untersucht. Hierbei kamen dGEMRIC, T1ρ-Messung und quantitative Natrium-MRT zum Einsatz. Trotz des im Vergleich zum Menschen dünneren Ziegenknorpels, der niedrigen Feldstärke von 1,5 T und den auftretenden Ödemen konnten erstmals diese MR-Parameter über den Studienverlauf hinweg an den gleichen Versuchstieren und zu den gleichen Zeitpunkten ermittelt werden. Die Ergebnisse wurden verglichen und die ermittelten Korrelationen entsprechen den zugrundeliegenden biochemischen Mechanismen. Die im Rahmen dieser Studie entwickelten Methoden, Bildgebungsprotokolle und Auswertungen lassen sich auf zukünftige Humanstudien übertragen. Die mit klinischen Bildgebungssequenzen nicht zugängliche kurze Komponente der biexponentiellen T2*-Relaxationszeit von 23Na konnte mittels einer radialen Ultra-Short-Echo-Time-Sequenz bestimmt werden. Hierzu wurde eine Multi-Echo-Sequenz mit einem quasizufälligen Abtastschema kombiniert. Hierdurch gelang es, die kurze und lange T2*-Komponente des patellaren Knorpels in vivo zu bestimmen. 19F wird in der MRT wegen seiner hohen relativen Sensitivität und seines minimalen, körpereigenen Hintergrundsignals als Marker eingesetzt. Zur Detektion der niedrigen in-vivo-Konzentrationen der Markersubstanzen werden hochsensitive Messspulen benötigt. Für die 19F-Bildgebung an Mäusen wurde eine Birdcage-Volumenspule entwickelt, die sowohl für 19F als auch 1H in Quadratur betrieben werden kann, ohne Kompromisse in Sensitivität oder Feldhomogenität gegenüber einer monoresonanten Spule eingehen zu müssen. Dies gelang durch eine verschiebbare Hochfrequenzabschirmung, mit der die Resonanzfrequenz des Birdcage verändert werden kann. Es konnte weiterhin gezeigt werden, dass die Feldverteilungen bei 1H und 19F im Rahmen der Messgenauigkeit identisch sind und so der 1H-Kanal für die Pulskalibrierung und die Erstellung von B1-Karten für die 19F-Bildgebung genutzt werden kann. Hierdurch kann die Messzeit deutlich reduziert werden. Ein grundsätzliches Problemfeld stellt die Korrelation unterschiedlicher Bildgebungsmodalitäten dar. In der MRT betrifft das häufig die Korrelation von in-/ex-vivo-MR-Daten und den dazugehörigen Lichtbildaufnahmen an histologischen Schnitten. In dieser Arbeit wurde erstmals erfolgreich eine 1H- und 19F-MR-Messung an einem histologischen Schnitt vorgenommen. Durch die Verwendung einer optimierten 1H/19F-Oberflächenspule konnte die 19F-Signalverteilung in einer dünnen Tumorscheibe in akzeptabler Messzeit aufgenommen werden. Da der gleiche Schnitt sowohl mit Fluoreszenzmikroskopie als auch mit MRT gemessen wurde, konnten Histologie und MR-Ergebnisse exakt korreliert werden. Zusammenfassend konnten in dieser Arbeit durch Hardware- und Methodenentwicklung zahlreiche neue Aspekte der 19F- und 23Na-MRT beleuchtet werden und so zukünftige Anwendungsfelder erschlossen werden. / In addition to the hydrogen nucleus 1H, other nuclei can also be used for magnetic resonance imaging (MRI). These so-called X-nuclei can provide complementary information on classical 1H MRI and thus expand the range of applications of MRI. The challenge in X-nucleus imaging is largely due to the intrinsically low signal-to-noise ratio (SNR), but also to the specific properties of the nucleus. In order to optimally perform X-nuclei imaging, transmit/receive coils, imaging sequences and methods must be adapted to the respective nucleus. The two nuclei sodium (23Na) and fluorine (19F) were in the focus of this dissertation and thus optimized hardware and methods were developed for these nuclei. 23Na played a major role in this work, mainly because of its function as a biomarker of osteoarthritis, a degenerative joint disease. In particular, the quantitative sodium imaging is of importance, as it can characterize the cartilage state over time. For quantitative measurements by MRI, the knowledge of the B1 field of the MR coil used is crucial, because this can strongly influence the signal intensity and thus lead to errors in the quantification. Therefore, a method for the determination of the B1 field was developed. This presented a challenge due to the low SNR and the short and biexponential T2 relaxation time of 23Na. Using a retrospective correction method, a precise and at the same time rapid correction method could be found. Two practicable double resonant quadrature birdcage resonators have been developed, constructed and characterized for 1H/23Na imaging on human knee cartilage. The comparison of the two coils in terms of sensitivity and field homogeneity showed that the four-ring birdcage is superior to the alternating-rungs birdcage for the present application. The in vivo resolution and SNR of the 23Na images were sufficient for both coils to quantify the sodium concentration in the knee cartilage. High-resolution 1H anatomical images could be acquired without averaging. In a large multiparameter MRI animal study on goats, the progression of surgically induced osteoarthritis was studied using 23Na and 1H imaging techniques. DGEMRIC, T1ρ and quantitative sodium MRI were used. Despite thinner goat cartilage compared to humans, low field strength of 1.5 T and the occurring edema, it was possible for the first time to determine these MR parameters over the course of the study on the same experimental animals and at the same time points. The correlations of the MR parameters correspond to the underlying biochemical mechanisms. The methods, imaging protocols and evaluations developed in this study can be applied to future human studies. The short component of the biexponential T2* relaxation time of 23Na, which is not accessible with clinical imaging sequences, could be determined by means of a radial ultra-short echo time sequence. For this purpose, a multi-echo sequence was combined with a quasi-random sampling scheme. This enabled the determination of the short and long T2* component of patellar cartilage in vivo. 19F is used as a marker in MRI because of its high relative sensitivity and minimal body’s own background signal. To detect the low in vivo concentrations of the marker substances, highly sensitive measuring coils are required. For 19F imaging of mice, a birdcage volume coil was developed that can be operated in quadrature for both 19F and 1H without compromising sensitivity or field homogeneity compared to monoresonant coils. This is due to a slidable RF shield, which is used to change the resonance frequency of the birdcage. It has also been shown that field distributions at 1H and 19F are identical allowing the 1H channel to be used for pulse calibration and B1 mapping for 19F imaging. This can significantly reduce the acquisition time. A fundamental challenge is the correlation of different imaging modalities. In MRI, this often affects the correlation of in and ex vivo MR data and the associated images of histological sections. In this work, 1H and 19F MR measurements of a histological section were successfully performed for the first time. By using an optimized 1H/19F surface coil, the 19F signal distribution in a thin tumor slice was acquired within an acceptable acquisition time. Since the same section was measured by fluorescence microscopy as well as by MRI, histology and MR results could be correlated exactly. In summary, hardware and method development in this work has highlighted numerous new aspects of 19F and 23Na MRI, opening up future fields of application.

Bei niedriggradigen Gliomen WHO I° und II° ist das Kontrastmittelverhalten variabel und nicht mit der Prognose assoziiert. Andererseits wurde bei spontanen Regressionen von niedriggradigen Gliomen bei Patienten sowohl mit als auch ohne eine Neurofibromatose Typ I eine Abnahme der Kontrastmittelaufnahme berichtet. Vielleicht deswegen verleitet eine Zunahme des Enhancements oder ein neu aufgetretenes Enhancement nicht selten zur Diagnose einer Tumorprogression. Es stellt sich also die Frage, ob eine Kontrastmittelaufnahme bei LGGs mit einer Größenzunahme somit einem Tumorprogress assoziiert ist. Es lässt sich eine überdurchschnittliche Assoziation einer Änderung der Kontrastmittelaufnahme mit dem Wachstumsverhalten bei LGGs nachweisen. Allerdings ist das Maß für eine Progression oder Regression weiterhin die Größenänderung des Tumors. Auch eine neue Kontrastmittelaufnahme innerhalb eines Tumors hat keine Bedeutung für das aktuelle Staging. Sie findet sich zwar häufiger bei Wachstum aber auch bei regredienten Tumoren. / Low grade gliomas show a variable contrast enhancement which does not correlate with the prognosis. On the other hand, there are several case reports which show a spontaneous regression of tumor size with a decreasing enhancement. The purpose of this study is to answer the question, if there is a correlation between increasing contrast enhancement and tumorprogression. We showed an association between change in contrast enhancement and tumorgrowth, growing tumors tended to show an increasing contrast enhancement and vice versa. But the change in tumorsize was too little to be catgorized as progression/regression. A spot of new contrast enhancement had no prognostic value since it appeared in progredient and regredient tumors. We could show, that there is a significant correlation between change in size and contrast enhancement, but an increasing enhancement without increasing size showed no prognostic value. Tumor progression is defined in increasing volume, increasing contrast enhancement has no impact for the further prognosis.

Bei Patienten mit hochgradigem sensorineuralem Hörverlust, der nicht mehr ausreichend mittels Hörgeräten kompensiert werden kann, hat sich die CI-Versorgung zur Verbesserung der Hörfähigkeit als Standardmethode etabliert und ihr Indikationsbereich wächst. Zur Beurteilung des auditorischen Systems sowie seiner angrenzenden Nachbarstrukturen zählt die neuroradiologische Diagnostik mittels spezieller CT- und MRT-Techniken zu den entscheidenden Kriterien zur CI-Indikationsstellung und der Operationsplanung. In der Literatur finden sich verschiedenste Meinungen zur Bedeutung dieser präoperativen Bildgebungen vor Cochlea-Implantationen und die Wahl einer CT- und bzw. oder einer MRT-Untersuchung zur präoperativen Diagnostik wird diskutiert. So wurden am Universitätsklinikum Würzburg im Zeitraum von 2005 bis zum Jahr 2015 zur Diagnostik vor der CI-Operation eines Patienten meist sowohl eine CT-Aufnahme des Felsenbeins als auch eine MRT-Aufnahme des Schädels angefertigt. Im Rahmen dieser Arbeit sollte untersucht werden, inwieweit diese beiden präoperativen CT- und MRT-Untersuchungen für die CI-Operation und die Ursachenabklärung der Hörminderung von Relevanz waren und ob eine Empfehlung für die zukünftige Wahl der Diagnostikmethoden abgegeben werden kann. Dazu wurden Anamnesen, Voruntersuchungen, präoperative CT- und MRT-Bildgebungen und die Operationsberichte von 705 CI-Fällen bei 549 Patienten, die in diesem Zeitraum operiert wurden, retrospektiv ausgewertet. Die Darstellbarkeiten verschiedener Pathologien, die mit Hilfe der beiden Bildgebungsverfahren detektiert wurden, wurden miteinander verglichen und es wurde überprüft, ob ein Verfahren möglicherweise besser zur Diagnostik bestimmter Auffälligkeiten geeignet war als das andere. Durch die Auswertung der Operationsberichte wurde evaluiert, ob und wie die Befunde der präoperativen Bildgebungen mit den intraoperativen Situationen übereinstimmten und ob diese Befunde die Operationsplanung beeinflusst hatten. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigten, dass die bildgebenden Verfahren zur Ursachenfindung einer nicht abgeklärten Hörminderung beitragen können. Des Weiteren konnte gefolgert werden, dass ein Großteil von Auffälligkeiten im Bereich des Felsenbeins, die mit sensorineuralen Schwerhörigkeiten assoziiert sind, mit hoher Wahrscheinlichkeit sowohl mittels CT- als auch mittels MRT-Untersuchung diagnostiziert werden kann. Für einzelne Läsionen konnte vermutet werden, dass diese nur durch die CT und umgekehrt bestimmte Läsionen nur durch die MRT detektiert werden können. Außerdem zeigte sich, dass die beiden bildgebenden Verfahren auf bestimmte Schwierigkeiten, die während einer CI-Operation auftreten können, präoperativ hinweisen können. Zusätzlich konnte festgestellt werden, dass die Wahl der Implantations-Seite bei einseitig operierten aber beidseits schwerhörigen Patienten neben den CT- und MRT-Untersuchungen in den meisten Fällen von weiteren Faktoren abhing. Aus den Ergebnissen dieser Arbeit konnte gefolgert werden, dass die Durchführung einer präoperativen CT- und einer MRT-Untersuchung die umfangreichste radiologische Diagnostikmethode ist, um eine CI-Operation zu planen, möglichst alle Auffälligkeiten, die zu Schwierigkeiten in der Operation führen können, zu detektieren und Ursachen für eine nicht abgeklärte Hörminderung zu finden. Dennoch sollte, insbesondere unter Berücksichtigung der Strahlenbelastung, die ein Patient im Rahmen eines Felsenbein-CTs erfährt, die Überlegung zugelassen werden, ob zukünftig nur die Durchführung einer MRT-Untersuchung als routinemäßiges Diagnostikverfahren ausreichen könnte. Eine zusätzliche CT-Untersuchung wäre dann nur unter bestimmten Voraussetzungen (z. B. Traumaanamnese des Schädels oder Hinweise auf ein Cholesteatom) indiziert. Weitere Untersuchungen, die zeigen, welche genauen Kriterien dazu seitens des Patienten gegeben sein müssten, sowie Langzeitergebnisse nach erfolgreichen CI-Operationen sollten Gegenstand weiterer Studien sein. / Cochlear implants are the standard treatment for patients with profound sensorineural hearing loss, which cannot be treated with traditional hearing aids. In the process of preoperative diagnostics, both computed tomography (CT) and magnetic resonance imaging (MRI) are used to evaluate the auditory system. The goal of this study was to determine, which kind of results CT and MRI provided and in how many cases the results of CT or MRI influenced the procedure of cochlear implantation. In addition, this study had the aim to provide a possible recommendation, if both CT and MRI are necessary for preoperative diagnostics or if either one imaging modality may be sufficient. The results of this study showed that both CT and MRI can provide information about possible etiologies of hearing loss. Both imaging modalities proved to be able to detect the majority of abnormalities of the temporal bone and provided findings which influenced the procedure of cochlear implantation. Nevertheless, specific lesions were only detected with either CT or MRI. In particular, MRI was able to detect brain lesions, which cannot be seen in CT. Considering these results in combination with the negative aspect of exposure to radiation of CT imaging, MRI might be sufficient for preoperative diagnostics in a substantial part of cochlear implant cases.

In this thesis, a 3D Ultrashort echo time (3D-UTE) sequence was introduced in the Self-gated Non-Contrast-Enhanced Functional Lung Imaging (SENCEFUL) framework. The sequence was developed and implemented on a 3 Tesla MR scanner. The 3D-UTE technique consisted of a nonselective RF pulse followed by a koosh ball quasi-random sampling order of the k-space. Measurements in free-breathing and without contrast agent were performed in healthy subjects and a patient with lung cancer. A gating technique, using a combination of different coils with high signal correlation, was evaluated in-vivo and compared with a manual approach of coil selection. The gating signal offered an estimation of the breathing motion during measurement and was used as a reference to segment the acquired data into different breathing phases. Gradient delays and trajectory errors were corrected during post-processing using the Gradient Impulse Response Function. Iterative SENSE was then applied to determine the fully sampled data. In order to eliminate signal changes caused by motion, a 3D image registration was employed, and the results were compared to a 2D image registration method. Ventilation was assessed in 3D and regionally quantified by monitoring the signal changes in the lung parenchyma. Finally, image quality and quantitative ventilation values were compared to the standard 2D-SENCEFUL technique. 3D-UTE, combined with an automatic gating technique and SENCEFUL MRI, offered ventilation maps with high spatial resolution and SNR. Compared to the 2D method, UTE-SENCEFUL greatly improved the clinical quality of the structural images and the visualization of the lung parenchyma. Through‐plane motion, partial volume effects and ventilation artifacts were also reduced with a three-dimensional method for image registration. UTE-SENCEFUL was also able to quantify regional ventilation and presented similar results to previous studies. / In dieser Arbeit wurde eine 3D-UTE (ultrashort echo time) Sequenz mit SENCEFUL-MRI kombiniert. Die Sequenz wurde für einen 3 T MR-Scanner entwickelt und implementiert. Die 3D-UTE-Technik bestand aus einem nichtselektiven HF- Impuls, gefolgt von einer quasi-zufälligen Abtastung des k-Raums. Messungen in freier Atmung und ohne Kontrastmittel wurden bei gesunden Probanden und einem Patienten mit Lungenkrebs durchgeführt. Zur Zuordnung der Daten zu verschiedene Atemphasen wurde eine Technik verwendet, die verschiedene Spulen mit hoher Signalkorrelation kombiniert. Die Ergebnisse wurden in einer in-vivo Messung bewertet und mit einem manuellen Ansatz der Spulenselektion verglichen. Die Technik ermöglichte eine Visualisierung der Atembewegung und wurde als Referenz verwendet, um die erfassten Daten in mehrere Atemphasen zu segmentieren. Gradientenverzögerungen und Trajektorienfehler wurden mit der "Gradient Impulse Response Function - GIRF" korrigiert. Bei der Bildrekonstruktion kam Iteratives SENSE zum Einsatz. Eine 3D-Bildregistrierung erlaubte es, Signaländerungen durch Bewegung zu eliminieren. Es erfolgte ein Vergleich der Ergebnisse mit einem 2D- Bildregistrierungsverfahren. Die Lungenventilation wurde in 3D gemessen und anhand der Signaländerungen im Lungenparenchym quantifiziert. Schließlich, wurden die Werte für die Bildqualität und Lungenventilation mit der Standard-2D-SENCEFUL-Technik verglichen. Die 3D-UTE-Sequenz in Kombination mit einer automatischen Gating-Technik und SENCEFUL-MRI, ermöglichte die Akquise von Ventilationskarten mit hoher räumlicher Auflösung und SNR. Im Vergleich zur 2D-Methode, verbesserte UTE- SENCEFUL die klinische Qualität der Morphologischen Bilder. Bewegung, Partialvolumeneffekte und Ventilationsartefakte wurden ebenfalls mit einer dreidimensionalen Methode zur Bildregistrierung reduziert. Insgesamt konnten mit der 3D-UTE Technik die Ergebnisse vorangegangener Studien reproduziert und die Bildqualität verbessert werden.

Der Thoraxmagen beschreibt eine zirkuläre Schwachstelle der phrenikoösophagealen Membran mit einer schrittweisen Dislozierung der Magenkardia und des Ösophagus nach mediastinal. Die Therapie des Thoraxmagens kann konservativ im Sinne des „watchful waiting“ oder operativ erfolgen. Aufgrund der möglichen Komplikationen wird die elektive Operation durch die amerikanischen Leitlinien empfohlen. Ein zentrales Problem der Hiatushernienchirurgie stellt die hohe Anzahl an Rezidiven dar. Ob die Gründe hierfür in der Zwerchfellrekonstruktion, Speiseröhrenlänge, Fundoplicatio oder Netzaugmentation liegen, wird nach wie vor kontrovers diskutiert. In dieser Arbeit wurde die operative Versorgung des Thoraxmagens von 124 Patienten des Universitätsklinikums Würzburg im Zeitraum von September 2008 bis Juni 2015 untersucht. Hierfür war neben den perioperativen Daten auch die Rezidiv- und Letalitätsrate von Relevanz. Das Patientenkollektiv wurde sowohl in Hinblick auf das Lebensalter als auch auf die verschiedenen Versorgungsarten analysiert. Um die postoperative Lebensqualität zu beurteilen, erfolgte die Patientenbefragung mit Hilfe eines Symptomfragebogens und dem Gastrointestinalen Lebensqualitätsindex nach Eypasch (GIQLI). Zusätzlich wurden 17 Patienten postoperativ mittels MRT untersucht, um eine optimierte MRT-Sequenz zur Beurteilung der Hiatusregion zu evaluieren. Im Vergleich der Altersgruppen zeigte sich trotz einer erhöhten Komorbiditätsrate bei dem Patientenkollektiv ≥ 75 Jahre (p=0,002) kein signifikanter Unterschied bei Betrachtung der intraoperativen Komplikationen. Die Rezidivrate lag unabhängig vom Alter bei 20,2% im Untersuchungszeitraum, jedoch konnte eine verminderte Rezidivrate bei Patienten mit U-Shape Versorgung (p=0,015) festgestellt werden. In der postoperativen Patientenbefragung zeigten sich 87,0% der Patienten, unabhängig vom Alter und der Versorgungsart, zufrieden mit dem Operationsergebnis und beschrieben ihren Zustand im Vergleich zu präoperativ als gebessert. Die Ergebnisse des GIQLI erbrachten in dem untersuchten Patientenkollektiv ein gegenüber der Allgemeinbevölkerung erniedrigten Wert mit 95,4 Punkten. Die optimierte MRT-Sequenz zeichnete sich durch eine hohe diagnostische Konfidenz bei guter Bildqualität, kurzer Untersuchungsdauer und gleichzeitig hoher Akzeptanz der Patienten gegenüber dieser Art der Diagnostik aus. Zusammenfassend stellt die operative Versorgung von Thoraxmägen, unabhängig des Patientenalters, eine sichere Therapieform dar, die zu einer hohen Patientenzufriedenheit führt. Die modifizierte MRT-Untersuchung hat sich als diagnostische Methode bewährt und stellt eine Alternative zu strahlenexponierenden oder von Seiten der Patienten weniger gut tolerierten Untersuchungsmodalitäten dar. / Giant hiatal hernias occur due to a circular weak point of the phrenic esophageal membrane with a gradual dislocation of the gastric cardia and the esophagus in mediastinal direction. Therapy of these giant hiatal hernias can be approached conservative, in the sense of “watchful waiting”, or surgically. Due to the possible complications however, the American guidelines highly recommend elective surgery. A central problem in hiatal hernia surgery is the high number of recurrences. Whether this is due to the art of reconstruction of the diaphragm, the length of the esophagus, the fundoplication or the mesh augmentation is still a matter of controversy. In this thesis, the surgical treatments of 124 patients with giant hiatal hernias were examined at the University Hospital Würzburg from September 2008 to June 2015. In addition to the perioperative data, the recurrence- and mortality rates were also taken into consideration. The patient collective was analyzed in regard to age, as well as the various types of care. In order to assess the postoperative quality of life, the patient survey was conducted with the help of a symptom questionnaire and the gastrointestinal quality of life index according to Eypasch (GIQLI). Furthermore, to evaluate an optimized MRI sequence for assessing the hiatus region, 17 patients were examined postoperatively using MRI. When comparing the different groups of age it appeared, that even with an increased comorbidity rate in the age ≥ 75 (p=0,002), there was no significant difference in intraoperative complications. Regardless of age, the recurrence rate was 20.2% in the study period. However, a reduced recurrence rate was found in patients with U-shape restoration (p=0.015). In the postoperative patient survey, 87.0% of the patients, regardless of age and type of care, stated to be satisfied with the result of the operation and also described their condition as improved in comparison to their preoperatively status. The results of the GIQLI showed a lower value compared to the general population, with 95.4 points in the examined patient group. The optimized MRT sequence was characterized by a high diagnostic confidence with a good image quality, short examination times and high patient acceptance for this diagnostic method. In summary, the surgical treatment of giant hiatal hernias is a safe type of therapy that leads to a high level of patient satisfaction, regardless of the patients age. The modified MRI examination was shown to be a valid diagnostic method and represents an alternative to other examination modalities that lead to radiation exposition or tend to be less tolerated by the patient.

Emotional-associative learning processes such as fear conditioning and extinction are highly relevant to not only the development and maintenance of anxiety disorders (ADs), but also to their treatment. Extinction, as the laboratory analogue to behavioral exposure, is assumed a core process underlying the treatment of ADs. Although exposure-based treatments are highly effective for the average patient suffering from an AD, there remains a gap in treatment efficacy with over one third of patients failing to achieve clinically significant symptom relief. There is ergo a pressing need for intensified research regarding the underlying neural mechanisms of aberrant emotional-associative learning processes and the neurobiological moderators of treatment (non-)response in ADs. The current thesis focuses on different applications of the fundamental principles of fear conditioning and extinction by using two example cases of ADs from two different multicenter trials. First, we targeted alterations in fear acquisition, extinction, and its recall as a function of psychopathology in panic disorder (PD) patients compared to healthy subjects using fMRI. Second, exposure-based therapy and pre-treatment patient characteristics exerting a moderating influence on this essential learning process later on (i.e. treatment outcome) were examined using multimodal functional and structural neuroimaging in spider phobia. We observed aberrations in emotional-associative learning processes in PD patients compared to healthy subjects indicated by an accelerated fear acquisition and an attenuated extinction recall. Furthermore, pre-treatment differences related to defensive, regulatory, attentional, and perceptual processes may exert a moderating influence on treatment outcome to behavioral exposure in spider phobia. Although the current results need further replication, on an integrative meta level, results point to a hyperactive defensive network system and deficient emotion regulation processes (including extinction processes) and top-down control in ADs. This speaks in favor of transdiagnostic deficits in important functional domains in ADs. Deficits in transdiagnostic domains such as emotion regulation processes could be targeted by enhancing extinction learning or by means of promising tools like neurofeedback. The detection of pre-treatment clinical response moderators, for instance via machine learning frameworks, may help in supporting clinical decision making on individually tailored treatment approaches or, respectively, to avoid ineffective treatment and its related financial costs. In the long run, the identification of neurobiological markers which are capable of detecting non-responders a priori represents an ultimate goal. / Emotional-assoziative Lernprozesse wie Furchtkonditionierung und Extinktion sind für die Entstehung und Aufrechterhaltung, aber auch für die Behandlung von Angststörungen (AS) von hoher Relevanz. Extinktion, als Laboranalog der Verhaltensexposition, gilt als ein der Behandlung von AS zugrundeliegender Kernprozess. Obwohl expositionsbasierte Behandlungen für den durchschnittlichen Angstpatienten hoch wirksam sind, besteht weiterhin eine Behandlungslücke, da über ein Drittel der Patienten keine klinisch signifikante Verbesserung erzielt. Daher besteht ein dringender Bedarf an intensivierter Forschung hinsichtlich der neuronalen Grundlagen veränderter emotional-assoziativer Lernprozesse und der neurobiologischen Moderatoren des (Nicht-)Ansprechens bei der Behandlung von AS. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich daher auf verschiedene Anwendungen des grundlegenden Prinzips der Furchtkonditionierung und Extinktion anhand zweier Anwendungsbeispiele aus zwei multizentrischen Studien. Zuerst wurden psychopathologisch bedingte Veränderungen der basalen Mechanismen des Furchtlernens, der Extinktion und des Extinktionsabrufs bei Patienten mit Panikstörung im Vergleich zu gesunden Probanden untersucht. Anschließend wurde mittels multimodaler funktioneller und struktureller Bildgebung der moderierende Einfluss von Patientencharakteristika vor der Behandlung auf das spätere Behandlungsergebnis bei Spinnenphobie untersucht. Bei Panikpatienten wurden Abweichungen in emotional-assoziativen Lernprozessen im Sinne einer beschleunigten Furchtakquisition und eines abgeschwächten Extinktionsabrufs beobachtet. Bei Spinnenphobikern üben Unterschiede in Bezug auf Defensiv-, Regulations-, Aufmerksamkeits- und Wahrnehmungsprozesse vor der Behandlung möglicherweise einen moderierenden Einfluss auf das Behandlungsergebnis einer Verhaltensexposition aus. Obwohl diese Ergebnisse noch weiterer Replikation bedürfen, weisen sie auf der transdiagnostischen Metaebene auf ein hyperaktives Defensivnetzwerk und mangelhafte Emotionsregulationsprozesse (einschließlich Extinktionsprozesse) sowie Top-Down-Kontrolle bei Angstpatienten hin. Defizite in transdiagnostischen Bereichen wie Emotionsregulationsprozessen könnten durch eine Verbesserung des Extinktionslernens oder durch vielversprechende Verfahren wie Neurofeedback angegangen werden. Die Identifizierung von Moderatoren und neurobiologischen Markern des Behandlungs(miss-)erfolgs bereits vor der Behandlung, z.B. durch maschinelles Lernen, könnte personalisierte Behandlungsansätze unterstützen bzw. ineffektive Behandlungen und damit verbundene Kosten ersparen und stellt somit ein Langzeitziel dar.

Hintergrund: Depressionen zählen zu den häufigsten psychischen Erkrankungen. Depressive Symptome umfassen beeinträchtigte kognitive Funktionen, vegetative Beschwerden und ein verändertes emotionales Erleben. Die defizitäre Wahrnehmung interner körperlicher Signale wird sowohl mit der Pathogenese der Depression als auch mit Angststörungen in Verbindung gebracht. Interozeptive Genauigkeit (IAc) beschreibt dabei die Fähigkeit, körperliche Empfindungen wie den eigenen Herzschlag akkurat wahrzunehmen und wird mit einer Herzwahrnehmungsaufgabe erfasst. In bildgebenden Verfahren wie der funktionellen Magnetresonanztomografie (fMRT) war eine niedrigere IAc mit einer verringerten Inselaktivität assoziiert. Während der Ruhezustandsmessung des Gehirns (resting-state fMRT) kann in Abwesenheit einer Aufgabe die intrinsische Aktivität des Gehirns gemessen werden. Dies ermöglicht die Identifizierung von kortikalen Netzwerken. Depressive Patienten weisen eine veränderte funktionelle Konnektivität innerhalb und zwischen einzelnen Netzwerken wie dem Salience Network (SN), welchem die Insel zugerechnet wird, und dem Default Mode Network (DMN) auf. Bisherige Studien, in denen überwiegend jüngere depressive Patienten untersucht wurden, kamen jedoch hinsichtlich der IAc und den kortikalen Netzwerken zu inkonsistenten Ergebnissen. Insbesondere ist unklar, inwieweit sich die IAc nach einem Therapieansprechen verändert, von der Herzratenvariabilität (HRV) moduliert wird und welche Auswirkungen dies auf die funktionelle Konnektivität kortikaler Netzwerke hat. Ziele: Eine veränderte IAc und HRV wie auch funktionelle Konnektivitätsunterschiede im DMN und SN könnten Biomarker der Depression darstellen. Im Rahmen einer Längsschnittuntersuchung wurde getestet, ob ältere depressive Patienten über eine verringerte IAc, eine geringere HRV und über eine veränderte funktionelle Konnektivität im SN sowie DMN verfügen. Darüber hinaus sollte erforscht werden, in welchem Ausmaß sich Patienten, die auf die Behandlung ansprachen (Responder), von sogenannten Non-Respondern in Bezug auf die IAc, die HRV, das SN und das DMN unterschieden. Methoden: In Studie 1 (Baseline) wurden 30 größtenteils medizierte, schwer depressive Patienten (> 50 Jahre) und 30 gesunde Kontrollprobanden untersucht. Die IAc wurde in einer Herzwahrnehmungsaufgabe ermittelt und die HRV bestimmt. Zusätzlich wurde eine resting-state fMRT durchgeführt. Eine funktionelle Konnektivitätsanalyse für Saatregionen im SN und DMN wurde mit einem saatbasierten Ansatz (seed-to-voxel) durchgeführt. Für eine Subgruppenanalyse wurde die Patientengruppe in ängstlich-depressive und nicht-ängstlich depressive Patienten unterteilt. In Studie 2 (sechs Monate Follow-up) wurde die Studienkohorte nochmals untersucht. Es nahmen 21 Personen der Patientengruppe und 28 Probanden der Kontrollgruppe teil. Wiederum wurden die IAc und die HRV bestimmt. Außerdem fand eine resting-state fMRT-Messung statt. Die Patientengruppe wurde unterteilt in depressive Responder und Non-Responder. Ergebnisse: In Studie 1 zeigten depressive Patienten eine funktionelle Hypokonnektivität zwischen einzelnen Saatregionen der Insel (SN) und Teilen des superioren frontalen Gyrus, des supplementärmotorischen Cortex, des lateralen okzipitalen Cortex sowie des Okzipitalpols. Zudem wiesen depressive Patienten zwischen der Saatregion im anterioren Teil des DMN und der Insel sowie dem Operculum eine erhöhte funktionelle Konnektivität auf. Die Gruppen unterschieden sich nicht in der IAc und der HRV. Ängstlich-depressive Patienten zeigten eine höhere funktionelle Konnektivität innerhalb der Insel als nicht-ängstlich depressive Patienten, jedoch zeigten sich keine Unterschiede in der IAc und der HRV. In Studie 2 wiesen depressive Non-Responder im Vergleich zu Respondern eine Hyperkonnektivität zwischen dem posterioren DMN und dem Frontalpol sowie zwischen dem posterioren DMN und temporalen Arealen im SN auf. Keine funktionellen Konnektivitätsunterschiede zeigten sich für die Saatregionen im SN. Depressive Responder, Non-Responder und die Kontrollprobanden unterschieden sich in ihrer IAc und HRV nicht. Schlussfolgerungen: Die Ergebnisse der Studien unterstreichen, dass bei depressiven Patienten, Respondern und Non-Respondern Unterschiede in der intrinsischen Gehirnaktivität funktioneller Netzwerke bestehen, jedoch nicht in der akkuraten Wahrnehmung des eigenen Herzschlages und der HRV. Therapeutische Interventionen, die auf eine Verbesserung der IAc abzielen, könnten insbesondere für Non-Responder dennoch eine zusätzliche Behandlungsmöglichkeit darstellen. Für eine personalisierte Medizin könnte die weitere Erforschung von kortikalen Netzwerken einen wesentlichen Beitrag leisten, um ein individuelles Therapieansprechen zu prädizieren. / Background: Major depressive disorder (MDD) is among the most prevalent psychiatric disorders. Symptoms include impaired cognitive functions, vegetative complaints, and altered emotional experience. The deficient perception of internal body signals is associated with the pathogenesis of depression and anxiety disorders. Interoceptive accuracy (IAc) refers to the ability to accurately perceive bodily sensations (e.g., own heartbeat) and is assessed via a heartbeat perception task. In neuroimaging studies using functional magnetic resonance imaging (fMRI) lower IAc was associated with reduced insula activity. Resting-state fMRI allows to measure intrinsic brain activity without performing a task. This enables the identification of cortical networks. Patients with depression exhibit altered functional connectivity within and between various networks: the salience network (SN), which comprises the insula, and the default mode network (DMN). Previous studies investigating IAc and cortical networks in predominantly younger patients with depression yielded inconsistent results. In particular it remains unclear to what extent IAc alters after treatment response and how it is modulated by heart rate variability (HRV). The impact of changed IAc on the functional connectivity of cortical networks is insufficiently understood. Objectives: Altered IAc and HRV as well as functional connectivity differences in DMN and SN could serve as biomarkers of MDD. In a longitudinal study it was investigated, whether middle-aged and older patients with depression exhibit lower IAc, reduced HRV, and altered functional connectivity in SN and DMN. Furthermore, differences between depressed responders and non-responders with regard to IAc, HRV, SN, and DMN were investigated. Methods: In Study 1 (baseline) 30 mostly medicated patients with depression (> 50 years) and 30 healthy controls were examined. IAc was measured by the heartbeat perception task and HRV was assessed. Additionally, all participants underwent resting-state fMRI. Seed-to-voxel resting-state functional connectivity analysis with seeds in the SN and the DMN was conducted. The patient group was divided into anxious and non-anxious depressed patients for a subgroup analysis. In Study 2 (six-month follow-up) participants were invited again. 21 persons from the former patient group and 28 healthy controls participated. IAc was measured, HRV assessed, and resting-state fMRI acquired. The former depressed patient group was split into responders and non-responders. Results: In Study 1 patients with depression showed functional hypoconnectivity between several seeds in the insula (SN) and parts of the superior frontal gyrus, the supplementary motor cortex, the lateral occipital cortex, and the occipital pole. Patients with depression exhibited higher functional connectivity between the seed region in the anterior DMN and the insula together with the operculum. Groups did not differ with regard to IAc and HRV. Patients with anxious depression showed higher functional connectivity within the insula than patients with non-anxious depression without alterations in IAc and HRV. In Study 2 non-responders exhibited hyperconnectivity between the posterior DMN and the frontal pole as well as between the posterior DMN and temporal areas in the SN compared to responders. No functional connectivity differences were found for seed regions in the SN. There were no group differences between responders, non-responders, and healthy controls with regard to IAc and HRV. Conclusions: The findings underscore differences in intrinsic functional connectivity between patients with depression, responders, and non-responders. However, patients with depression showed normal IAc and HRV. Yet, therapeutical interventions enhancing IAc could be a useful additional treatment option especially for non-responders. In terms of personal medicine, further research of functional connectivity of cortical networks might contribute to a prediction of treatment response.

Das Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung und die Anfertigung eines 3D Erdfeld-NMR Tomographen, um damit die benötigte Technik der MR eines MR-MPI-Tomographen am Lehrstuhl zu etablieren. Daraufhin wurden alle nötigen Komponenten für ein komplettes 3D Erdfeld-NMR-System entwickelt, gebaut und getestet. Mit diesem Wissen wurde in enger Zusammenarbeit mit der MPI-Arbeitsgruppe am Lehrstuhl ein multimodaler MR-MPI-Tomograph angefertigt und die prinzipielle Machbarkeit der technischen Kombination dieser zwei Modalitäten (MRT/MPI) in einer einzigen Apparatur gezeigt. Auf diesem Entwicklungsweg sind zusätzlich innovative Systemkomponenten entstanden, wie der Bau eines neuen Präpolarisationssystems, mit dem das Präpolarisationsfeld kontrolliert und optimiert abgeschaltet werden kann. Des Weiteren wurde ein neuartiges 3D Gradientensystem entwickelt, das parallel und senkrecht zum Erdmagnetfeld ausgerichtet werden kann, ohne die Bildgebungseigenschaften zu verlieren. Hierfür wurde ein 3D Standard-Gradientensystem mit nur einer weiteren Spule, auf insgesamt vier Gradientenspulen erweitert. Diese wurden entworfen, gefertigt und anhand von Magnetfeldkarten ausgemessen. Anschließend konnten diese Ergebnisse mit der hier präsentierten Theorie und den Simulationsergebnissen übereinstimmend verglichen werden. MPI (Magnetic Particle Imaging) ist eine neue Bildgebungstechnik mit der nur Kontrastmittel detektiert werden können. Das hat den Vorteil der direkten und eindeutigen Detektion von Kontrastmitteln, jedoch fehlt die Hintergrundinformation der Probe. Wissenschaftliche Arbeiten prognostizieren großes Potential, die Hintergrundinformationen der MRT mit den hochauflösenden Kontrastmittelinformationen mittels MPI zu kombinieren. Jedoch war es bis jetzt nicht möglich, diese beiden Techniken in einer einzigen Apparatur zu etablieren. Mit diesem Prototyp konnte erstmalig eine MR-MPI-Messung ohne Probentransfer durchgeführt und die empfindliche Lokalisation von Kontrastmittel mit der Überlagerung der notwendigen Hintergrundinformation der Probe gezeigt werden. Dies ist ein Meilenstein in der Entwicklung der Kombination von MRT und MPI und bringt die Vision eines zukünftigen, klinischen, multimodalen MR-MPI-Tomographen ein großes Stück näher. / Developement of an 3D MRI System for Earth Field MRI and the Kombination with MPI

Zusammenfassung Ziel: Pathomorphologische Veränderungen der Kiefergelenke treten im Rahmen einer JIA häufig auf. In dieser Arbeit sollten anhand von einer kieferorthopädischen zweidimensionalen Röntgenbildgebung (Orthopantomographie - OPG) pathologische Veränderungen der Kiefergelenke bei JIA-Patienten differenziert und Asymmetrien des Unterkiefers in Abhängigkeit vom Grad der Kondylendestruktion bestimmt werden. Darüber hinaus sollte geprüft werden, wie sich die Krankheitsdauer auf den Befall der Kiefergelenke auswirkt. Zusätzlich wurden zur differenziellen Analyse der Pathomorphologie die klinische Funktionsanalyse (FAL), die Joint Vibration Analysis (JVA) sowie die 3D-Stereophotogrammetrie (3d-Scan) eingesetzt. Ziel war mittels non-invasiver, kostengünstiger und schnell verfügbarer Untersuchungsmethoden eindeutige Parameter zum Befall der Kiefergelenke zu detektieren. Patienten und Methodik: In dieser Arbeit wurden 46 Patientin (28 weiblich; 18 männlich) kaukasischer Herkunft mit diagnostizierter JIA eingeschlossen. Die Kiefergelenke (n = 92) wurden einzeln nach dem Grad ihrer Kondylendestruktion (Grad 0 - 4 nach Billiau et. al. [78]) befundet und in eine leicht betroffene Gruppe 1 (Grad 0, 1 und 2 nach Billiau: röntgenologisch unauffällig, Kondylenerosionen, Kondylenabflachungen) und in eine schwer betroffene Gruppe 2 (Grad 3 und 4 nach Billiau: Kondylusabflachungen mit Erosionen, Komplettverlust des Kondylus) eingeteilt. Zur Quantifizierung von Unterkieferasymmetrien wurde das Seitenverhältnis aus Kondylus-, Ramus- und Mandibulahöhe bestimmt. Der Vergleich der einzelnen klinischen, instrumentellen und bildgebenden Untersuchungsverfahren (OPG, FAL, JVA, 3d-Scan) erfolgte jeweils durch die Gegenüberstellung der schwer betroffenen und der leicht betroffenen Patientengruppe. � Ergebnisse: Erkrankungsdauer: Anhand des Grades der Kondylendestruktion wurden 36 Patienten in die leicht betroffene Gruppe 1 und 10 Patienten in die schwer betroffenen Gruppe 2 eingeteilt. Dabei war die Erkrankungsdauer in der schwer betroffenen Patientengruppe (8,9 ± 5,2 Jahre) signifikant länger, als in der leicht betroffenen Patientengruppe (4,6 ± 4,7; Jahre) (p = 0,031). FAL: Die Ergebnisse der FAL zeigten ausgeprägtere funktionelle Abweichungen in der schwer betroffenen Patientengruppe (Gruppe 2). Es wurde jedoch kein signifikanter Unterschied zur Gruppe 1 ermittelt. Die schwer betroffene Patientengruppe zeigten einen höheren Prozentsatz an von Schmerzen bei Palpation der Kiefergelenke (Gruppe 2: 70,0 % vs. Gruppe 1: 61,1 %) oder Schmerzen bei Mundöffnung (Gruppe 2: 10,0% vs. Gruppe 1: 8,3 %), Deflexionen des Unterkiefers (Gruppe 2: 50,0% vs. Gruppe 1: 33,3 %), Gelenkgeräuschen (Gruppe 2: 80,0 % vs. Gruppe 1: 63,9 %) und Mundöffnungseinschränkungen (Gruppe 2: 60,0 % vs. Gruppe 1: 25,0 %). Die durchschnittliche Mundöffnung betrug in Gruppe 2 40,6 mm, während sie in Gruppe 1 43,5 mm betrug. Bei Patienten mit einer Mundöffnung < 40 mm wurde in Gruppe 2 eine durchschnittliche Mundöffnung von 35,3 mm und in Gruppe 1 von 34,1 mm gemessen. JVA: Sowohl in der gelenkbezogenen, als auch in der patientengruppenbezogenen Analyse der JVA deuteten die Messparameter in der schwer betroffenen Patientengruppe vermehrt auf chronisch-degenerative oder bestehende Ergüsse im Kiefergelenk hin. In der gelenkbezogenen Auswertung zeigte sich dies insbesondere durch eine reduzierte Signalstärke in der schwer betroffenen Patientengruppe (Total power: p = 0,005; Power < 300 Hz: p = 0,006; Power > 300 Hz: 0,003;) sowie in einer signifikant erhöhten Peak Frequenz (p = 0,036). OPG: In der Auswertung der OPGs war die Ratio von Kondylus-, Ramus- und Mandibulahöhe in der schwer Patientengruppe (Ratio 79,6 %, 85,9 %, 86,5 %) signifikant kleiner (Kondylushöhe: p = 0,0005; Ramushöhe: p = 0,0030; Mandibulahöhe: p = 0,0002), als in der leicht betroffenen Patientengruppe (Ratio 93,8 %, Ratio 96,0 %, 95,6 %). Somit ergaben sich in der schwer betroffenen Patientengruppe signifikant stärker ausgeprägte Unterkieferasymmetrien, als in der leicht betroffenen Patientengruppe. 3d-Scan: Im 3d-Scan kam es bei Patienten mit schwer betroffenen Kiefergelenken signifikant häufiger zu Abweichungen des Weichteilkinns von der Medianebene (Gruppe 2: 3,0 mm vs. Gruppe 1: 1,2 mm; p = 0,041) und zu Asymmetrien des Unterkiefers (Gruppe 2: 62,5 % vs. Gruppe 1: 14,8 %; p = 0,015) als bei Patienten mit leicht betroffenem Kiefergelenk. Schlussfolgerung: Es zeigte sich, dass mittels einfacher und schnell verfügbarer Untersuchungsmethoden wie der klinischen Funktionsanalyse, der Joint Vibration Analysis und der OPG-Aufnahme eine Pathologie im Kiefergelenk dargestellt werden kann. Die Methoden können als wichtige Referenz zur Kontrolle der Krankheitsprogression bei Patienten mit JIA dienen. Darüber hinaus ist eine Klassifikation der Kondylen in schwer und leicht betroffene Kiefergelenke mittels pathomorphologischer Analyse möglich. Dabei ist von einem direkten Zusammenhang zwischen Grad der Destruktion, Ausmaß der Unterkieferasymmetrie und Dauer der Erkrankung bei Patienten mit JIA auszugehen. Insgesamt konnte die Wertigkeit klinischer, instrumenteller und bildgebender Untersuchungsverfahren der Kiefergelenksdiagnostik bei Patienten mit juveniler idiopathischer Arthritis dargestellt werden. / Summary Aim: Pathomorphological changes of the temporomandibular joints occur frequently in patients with JIA. In this study, orthodontic two-dimensional X-ray imaging (orthopantomography - OPG) was used to differentiate pathological changes of the temporomandibular joints in JIA patients and to determine asymmetries of the mandible in accordance to the degree of condyle destruction. In addition, it should be examined how the disease duration affects the involvement of the temporomandibular joints. In addition, clinical analysis (FAL), joint vibration analysis (JVA) and 3D stereophotogrammetry (3d-scan) were used for the specific analysis of pathomorphology. The aim was to detect unambiguous parameters for affected temporomandibular joints by means of non-invasive, cost-effective and rapidly available examination methods. Patients and methods: In this study, 46 patients (28 female, 18 male) of Caucasian origin were diagnosed with JIA. The temporomandibular joints (n = 92) were individually evaluated based on the degree of their condylar destruction (Grades 0 - 4 according to Billiau et al. [78]) and divided into a slightly affected group 1 (Grades 0, 1 and 2 according to Billiau: radiologically unremarkable, Condylar erosions, condyle flattening) and into a severely affected group 2 (grade 3 and 4 according to Billiau: condyle flattening with erosions, complete loss of the condyle). To quantify mandibular asymmetries, the ratio of condyle, ramus and mandibular height was determined. The comparison of the individual clinical, instrumental and imaging examination procedures (OPG, FAL, JVA, 3d-Scan) was performed by comparing the severely affected and the slightly affected patient group. Results: Disease duration: Based on the degree of condylar destruction, 36 patients were divided into the slightly affected group 1 and 10 patients to the severely affected group 2. The disease duration was significantly longer in the severely affected patient group (8.9 ± 5.2 years) than in the slightly affected patient group (4.6 ± 4.7 years) (p = 0.031). FAL: The results of the FAL showed more functional deviations in the severely affected patient group (group 2). However, no significant difference to Group 1 was found. The severely affected patients showed a higher percentage of pain in palpation of the temporomandibular joints (group 2: 70.0% vs. group 1: 61.1%) or mouth opening pain (group 2: 10.0% vs. group 1: 8.3%), mandibular deflections (group 2: 50.0% vs. group 1: 33.3%), joint noises (group 2: 80.0% vs. group 1: 63.9%) and mouth opening restrictions (Group 2: 60.0% vs. Group 1: 25.0%). The average mouth opening in group 2 was 40.6 mm, while in group 1 it was 43.5 mm. In patients with a mouth opening <40 mm, an average mouth opening of 35.3 mm was measured in group 2 and 34.1 mm in group 1. JVA: In the joint-related as well as in the patient-group-related analysis of the JVA, the measurement parameters in the severely affected patient group increasingly pointed to chronic degenerative or existing effusions in the temporomandibular joint. In the joint-related evaluation, this was demonstrated in particular by a reduced signal strength in the severely affected patient group (total power: p = 0.005, power <300 Hz: p = 0.006, power> 300 Hz: 0.003;) and in a significantly increased peak frequency (p = 0.036). OPG: In the evaluation of the OPGs, the ratio of condyle, ramus and mandibular height was significantly lower in the severe patient group (ratio 79.6%, 85.9%, 86.5%) (condyle height: p = 0.0005; p = 0.0030, mandibular height: p = 0.0002), than in the slightly affected Patient group (ratio 93.8%, ratio 96.0%, 95.6%). Thus, significantly more pronounced mandibular asymmetries were found in the severely affected patient group than in the slightly affected patient group. 3d scan: In the 3d scan, deviations of the soft tissue chin from the median plane (group 2: 3.0 mm vs. group 1: 1.2 mm, p = 0.041) and mandibular asymmetry were significantly more frequent in patients with severely affected temporomandibular joints (group 2: 62.5% vs. Group 1: 14.8%, p = 0.015) than in patients with slightly affected temporomandibular joints. Conclusion: It has been shown that it is possible to visualize pathology in the temporomandibular joint by means of simple and easily available examination methods such as clinical functional analysis, joint vibration analysis and OPG imaging. The methods can serve as an important reference for controlling disease progression in patients with JIA. In addition, a classification of the condyles in severe and slightly affected temporomandibular joints by means of pathomorphological analysis is possible. There is a direct correlation between the degree of destruction, the extent of mandibular asymmetry and the duration of the disease in patients with JIA. Overall, the value of clinical, instrumental and imaging examination methods of temporomandibular joint diagnosis in patients with juvenile idiopathic arthritis was demonstrated.