Comprehensive investigations of the electron field emission (FE) properties of annealed single crystal and polycrystalline molybdenum plugs, which are used as substrates for actual alkali-based photocathodes were performed with a FE scanning microscope. Well-polished and dry-ice cleaned Mo samples with native oxide did not show parasitic FE up to a field level of 50 MV/m required for photoinjector cavities. In situ heat treatments (HT) above 400°C, which are usual before photocathode deposition, activated field emission at lower field strength. Oxygen loading into the Mo surface, however, partially weakened these emitters. X-ray photoelectron spectroscopy of comparable Mo samples showed the dissolution of the native oxide during such heat treatments. These results reveal the suppression of field emission by native Mo oxides. Possible improvements for the photocathode preparation will be discussed.

Einleitung: Der frühzeitigen Detektion pulmonaler Rundherde kommt eine Schlüsselrolle bei neoplastischen Erkrankungen von Hund und Katze zu, indem sie maßgeblich Prognose und Behandlungsoptionen beeinflusst. Ziel unserer ersten Studie war, die aktuelle diagnostische Wertigkeit und mögliche Limitationen der klassischen Röntgenuntersuchung bei der Detektion pulmonaler Rundherde darzustellen. Unsere zweite Untersuchung beschäftigt sich mit dem Ziel der computerassistierten Detektion (CAD) und deren Einsatz in der Tiermedizin. Material und Methoden: Der Untersuchungszeitraum umfasste die Jahre 2005–2011. In die erste Studie wurden Hunde und Katzen mit pulmonalen Rundherden aufgenommen, an denen zunächst eine klassische Röntgenuntersuchung und anschließend innerhalb von 14 Tagen eine computertomographische Untersuchung (CT) durchgeführt wurde. Neben der Darstellung möglicher Limitationen der klassischen Röntgenuntersuchung wurde auch deren Sensitivität hinsichtlich des Vorliegens pulmonaler Rundherde im Vergleich zur CT als Goldstandard untersucht. Gemäß den Einschlusskriterien wurden 50 Hunde und 20 Katzen in die erste Studie aufgenommen. Die zweite Untersuchung beschäftigt sich mit der Sensitivität eines computerassistierten Detektionssystems sowie dessen möglichen Mehrgewinns für den Radiologen bei der Detektion pulmonaler Rundherde in der Tiermedizin. Darüber hinaus wurden die möglichen Limitationen eines solchen Systems untersucht. In die Untersuchung wurden nicht nur Tiere mit Rundherden eingeschlossen, sondern auch solche mit Massen (Herde größer 3 cm). Ausgeschlossen waren Patienten mit mehr als 50 Rundherden pro Lungenhälfte sowie Rundherde/Massen, die vollständig in Atelektasen eingebettet waren. Gemäß den Einschlusskriterien wurden bei 51 Hunden und 16 Katzen insgesamt 586 Rundherde als Referenzwert für die CAD zugrunde gelegt. Ergebnisse: Als ein Ergebnis aus der vorliegenden ersten Studie zeigt sich für die Projektionsradiographie eine Detektionsrate von insgesamt 61 % (64 % für Hunde und 55 % für Katzen) verglichen mit der CT als Goldstandard. Gründe für eine fehlende Detektion liegen vor allem darin, dass die Röntgenuntersuchung im Ergebnis ein Summationsbild liefert. Daneben spielt auch die Rundherdgröße eine (untergeordnete) Rolle. Das in der zweiten Studie eingesetzte Detektionssystem zur computerassistierten Detektion pulmonaler Rundherde wies für die Tiermedizin eine Sensitivität von 69,4 % auf. Gleichzeitig wurde eine hohe Anzahl falsch positiver sowie falsch negativer Befunde durch die CAD verzeichnet. Dennoch ließ sich durch den Einsatz der CAD die Sensitivität von Untersucher 1 von 89,2 % auf 94,7 % steigern, die von Untersucher 2 von 87,4 % auf 90,8 %. Schlussfolgerungen: Aufgrund der engen Einschlusskriterien dieser Studie kann für die Detektion pulmonaler Rundherde in der Projektionsradiographie als Mindestwert die hier ermittelte durchschnittliche Sensitivität von 61 % zugrunde gelegt werden. Die klassische Röntgenuntersuchung eignet sich weiterhin als erstes bildgebendes Verfahren für die pulmonale Rundherddetektion, für ein genaues Staging sollte allerdings die CT angewandt werden. Für eine fehlende Rundherddetektion war nicht primär die geringe Größe der Rundherde ursächlich, sondern vielmehr Begleiterkrankungen, die mit einer Transparenzminderung der Lunge einhergingen. Daher sollte insbesondere dann die CT zum Einsatz kommen, wenn zusätzliche Veränderungen wie beispielsweise ein Pleuraerguss vorliegen. Für die Detektion pulmonaler Rundherde in der CT-Untersuchung gilt, dass die Sensitivität des Radiologen grundsätzlich durch ein automatisches Detektionssystem gesteigert werden kann. Somit eignet es sich insbesondere dann, wenn kein zweiter radiologischer Befunder vorhanden ist. Allerdings weist die CAD eine sehr hohe Anzahl falsch positiver sowie einige falsch negative Befunde auf, so dass sich für ihren routinemäßigen Einsatz in der Tiermedizin derzeit noch Limitationen ergeben.:Inhaltsverzeichnis 1 EINLEITUNG 1 2 LITERATURÜBERSICHT 3 2.1 Neoplasien der Lunge bei Hund und Katze 3 2.2 Bildgebende Diagnostik bei pulmonalen Neoplasien 7 2.2.1 Definition des pulmonalen Rundherdes 13 2.2.2 Detektion von pulmonalen Rundherden in der Projektionsradiographie 15 2.2.3 Detektion von pulmonalen Rundherden in der CT-Untersuchung 17 2.2.4 Stellenwert der computerassistierten Detektion zur Erkennung pulmonaler Rundherde 18 3 PUBLIKATIONEN 20 3.1 Vergleich von Projektionsradiographie und Computertomographie zur Detektion pulmonaler Rundherde bei Hund und Katze 20 3.2 CT-Untersuchungen zur computerassistierten Detektion von pulmonalen Rundherden bei Hund und Katze 28 4 DISKUSSION 36 4.1 Diskussion der Methodik 36 4.2 Diskussion der Ergebnisse 45 5 ZUSAMMENFASSUNG 50 6 SUMMARY 52 7 LITERATURVERZEICHNIS 54 / Introduction: The early detection of pulmonary nodules plays a key role in neoplastic conditions of dogs and cats substantially influencing prognosis and therapy options. The aim of our first study was to outline the actual diagnostic value as well as the potential limitations of projection radiography for detection of pulmonary nodules. Our second study addresses the newer aspect of computer assisted detection (CAD) and its possible application in veterinary medicine. Materials and methods: The investigation period was between 2005 and 2011. In our first study we included those dogs and cats with pulmonary nodules that underwent a radiographic examination as well as a computed tomographic examination (CT) within a period of 14 days. Aside from the description of possible limitations of projection radiography, we also evaluated its sensitivity for detection of pulmonary nodules compared to CT as gold standard. According to the inclusion criteria 50 dogs and 20 cats were admitted to this study. The second study dealt with the sensitivity of a computer assisted detection system and its potential benefit for radiologists for the detection of pulmonary nodules in veterinary medicine. Furthermore, we outlined possible limitations of the detection system. This study not only comprised dogs and cats with pulmonary nodules, but also those with pulmonary masses (i.e. nodules > 3 cm). We excluded patients with more than 50 nodules either in the right or the left lung as well as nodules/masses embedded in a massive atelectasis. According to our inclusion criteria, we determined 586 nodules in total, distributed on 51 dogs and 16 cats used as reference value for the CAD. Results: As one result of our first study, we found a detection rate of 61 % (64 % for dogs and 55 % for cats) for projection radiography in comparison to CT as gold standard. Reasons for a missing detection of pulmonary nodules are predominantly limitations that come along with superimpositions using projection radiography; apart from that, nodule size is of some subsidiary meaning. The detection system for the computer assisted detection of pulmonary nodules used in the second study showed a sensitivity of 69.4 % in veterinary medicine. Additionally a high number of false positive findings as well as false negative findings was detected by CAD. However, due to the use of CAD the sensitivity of examiner 1 increased from 89.2 % to 94.7 %, the sensitivity of examiner 2 increased from 87.4 % to 90.8 %. Conclusions: Based on the strict inclusion criterion in this study the average sensitivity of 61 % can be used as a minimum for the detection of pulmonary nodules using radiographs. Projection radiography is suitable as first line diagnostic tool for the detection of pulmonary nodules. For accurate tumor staging CT should be used. Since predominant reasons for a missing detection of pulmonary nodules consisted of limitations that come along with superimpositions (like pleural effusion) CT is especially recommended in those cases. In general, the sensitivity of radiologists can be improved by an automatic detection system concerning the detection of pulmonary nodules using CT. Especially in those cases, when no second reader is available, CAD is suitable. However, the CAD system we used herein yielded a high number of false positive findings as well as false negative findings; therefore, its use in veterinary medicine on a routine basis still has some limitations.:Inhaltsverzeichnis 1 EINLEITUNG 1 2 LITERATURÜBERSICHT 3 2.1 Neoplasien der Lunge bei Hund und Katze 3 2.2 Bildgebende Diagnostik bei pulmonalen Neoplasien 7 2.2.1 Definition des pulmonalen Rundherdes 13 2.2.2 Detektion von pulmonalen Rundherden in der Projektionsradiographie 15 2.2.3 Detektion von pulmonalen Rundherden in der CT-Untersuchung 17 2.2.4 Stellenwert der computerassistierten Detektion zur Erkennung pulmonaler Rundherde 18 3 PUBLIKATIONEN 20 3.1 Vergleich von Projektionsradiographie und Computertomographie zur Detektion pulmonaler Rundherde bei Hund und Katze 20 3.2 CT-Untersuchungen zur computerassistierten Detektion von pulmonalen Rundherden bei Hund und Katze 28 4 DISKUSSION 36 4.1 Diskussion der Methodik 36 4.2 Diskussion der Ergebnisse 45 5 ZUSAMMENFASSUNG 50 6 SUMMARY 52 7 LITERATURVERZEICHNIS 54

Ein Schwerpunkt der Arbeit ist die lokale Phasenanalyse keramischer Systeme mittels EBSD. Insbesondere bei MMC auf der Basis von TRIP-Stahl/Mg-PSZ ist die Ortsauflösung der bisher üblichen XRD-Phasenanalyse nicht ausreichend. Das gilt auch für die Analyse von Grenzflächenreaktionen, wie sie zum Beispiel bei Korrosionsprozessen auftreten. Es wurde eine Methode der Probenpräparation entwickelt und erfolgreich für unterschiedliche keramische Systeme eingesetzt. Ein Ergebnis ist der Nachweis von spannungs-assistierten Phasenumwandlungen in Mg-PSZ. Zweiter Schwerpunkt ist die Entwicklung einer in situ Druckverformungsapparatur für einen Labor-Röntgen-Tomographen. Mit dieser Apparatur können Druckverformungskräfte bis 100 kN erreicht werden. Tomographische Untersuchungen werden unter Druckspannung durchgeführt. Im Rahmen der Arbeit wurde insbesondere das Verformungs- und Schädigungsverhalten von MMC in Form von Schäumen und Wabenkörpern detailliert untersucht.

Die große Vielfalt an organischen Komplexen, kombiniert mit der Möglichkeit, die chemische Reaktivität und den elektronischen Grundzustand unterschiedlicher Komplexe innerhalb derselben Molekülfamilie abzustimmen, machen solche Materialien für elektronische Anwendungen attraktiv. Auf Grund ihrer langen Spin-Lebensdauer sind Moleküle auch für Spintronik-Anwendungen sehr geeignet. In dieser Arbeit werden die Grenzflächen zwischen organischen Halbleitern und Metallen sowie zwei organischen Halbleitern durch spektroskopische Techniken untersucht. Das erste Kapitel beinhaltet eine allgemeine Einführung zu organischen Halbleitern und Eigenschaften von Grenzflächen. Im experimentellen Teil werden die untersuchten Moleküle und verwendeten Messmethoden detailliert vorgestellt. Der dritte Teil dieser Arbeit zeigt die Auswirkung verschiedener Substrate (Co und Ni) oder Molekülkombinationen (CoPc und FePc) auf die Wechselwirkungs- und Ladungsübertragungskanäle. In dem nachfolgenden Teil werden elektronische Zustände und Wechselwirkungen an Organik-Organik Grenzflächen am Beispiel von VOPc/F16CuPc und F16CoPc/rubren diskutiert. Der letzte Teil dieser Arbeit zeigt, wie die Eigenschaften der Substrate und die Modifikation der Moleküle die molekulare Orientierung beeinflussen können.

The structure and magnetism of selected compounds of the pnictides iron based superconductors with chemical formula LnO{1-x}FeAsFx (Ln = La,Sm and Ce), commonly known as 1111, and of rare earth iron borates RFe3(BO3)4 (R = Tb, Gd, Nd and Y), were studied by means of hard x-ray diffraction. For the 1111 pnictides compounds, Rietveld refinement of powder x-ray diffraction measurements at room temperature reveals, that the ionic substitution of O by F has no effect on the structure of the FeAs layers of tetrahedra, whereas the major changes takes place in the LnO layer. These changes are reflected as a shrinkage of the crystal lattice, specially in the c direction. Additionally, a study of the temperature dependent structure of the Sm and Ce-1111 compounds was performed and an estimation of the the structural transition temperature was obtained. The results of the structural measurements, combined with electrical resistivity and µSR, were used to construct the Sm and Ce-1111 phase diagrams. These phase diagrams are characterized by two regions, consisting of a spin density wave (SDW) state and a superconducting state, which are sharply separated upon doping. Considering the different Ln ion, upon F doping the transition temperatures are more efficiently suppressed in Ce-1111 as compared to Sm-1111. More intriguingly, for the Ce case, a coexistence region between static magnetism and superconductivity without an orthorhombic distortion has been observed. Further analysis of the width of the Bragg peaks reveals strong lattice fluctuations towards phase transitions, which are reflected in magnetic and transport properties. Moreover, a strong damping of the lattice fluctuations is observed at Tc for superconducting Sm-1111 samples, giving experimental evidence of competing orders towards phase transitions in the iron pnictides. Regarding the iron borates, non-resonant x-ray scattering studies have shown several new diffraction features, from the appearance of additional reflections that violate the reflection conditions for the low temperature crystal structure, to the emerging of commensurate superlattice peaks that appear below TN. A detailed analysis of the structure factors and q dependencies of the earlier reflections, demonstrate their magnetic nature. Additional resonant x-ray magnetic scattering experiments on NdFe3(BO3)4 were performed at the Nd L2,3 and Fe K edges. The results show that the magnetization behavior is different for the Nd and for the Fe sublattices. Moreover, we find that the magnetization of the Nd sublattice is induced by the Fe magnetization. The temperature dependent measurements also show a commensurate to incommensurate transition where the magnetic structure changes from a commensurate collinear structure, where both Nd and Fe moments align in the hexagonal basal plane, to an incommensurate spin helix structure that propagates along c. When a magnetic field is applied, the spin helix is destroyed and a collinear structure is formed where the moments align in a direction perpendicular to the applied magnetic field. Moreover, the critical field at which the spin helix is destroyed is the same field at which the magnetic induced electric polarization is maximum, thus, showing that the spin helix is not at the origin of the electric polarization.

Ein großer Vorteil von Kunststoffbauteilen ist neben funktionellen Vorzügen die Kosten- und Gewichtsreduzierung durch integrale Gestaltungsmöglichkeiten. Es können Geometrien umgesetzt werden, die mit metallischen Werkstoffen nur unter hohem Aufwand realisierbar sind. Insbesondere im Bereich der Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) gibt es hohen Forschungsbedarf hinsichtlich Reduzierung von Herstellungskosten, Erhöhung der Langlebigkeit aber auch der Reparaturfähigkeit. Die Erkennung von Defekten ist dabei eine grundlegende Voraussetzung. Für einen FKV-Serieneinsatz im Automobilbau gibt es jedoch kein bekanntes und ausreichendes Prüfkonzept der Schadenserkennung für die geforderten Stückzahlen. Die aus der Luft- und Raumfahrt bekannten Methoden lassen sich aufgrund ihres hohen apparativen Aufwandes und der eingeschränkten Tauglichkeit bezüglich geometrisch komplexer Bauteile nicht unmittelbar übernehmen. Es bestehen andere Anforderungen an ein Prüfkonzept für FKV-Bauteile im Automobilbau. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zerstörungsfreie Prüfmethoden hinsichtlich ihrer Eignung zur Detektion nicht sichtbarer Schäden systematisch untersucht und bewertet. Der Fokus lag dabei auf Bauteilen aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen des Automobils, die sowohl eine flächige als auch eine mehrfach gekrümmte Bauteilstruktur mit nicht-homogenen Wanddicken aufweisen können. In Abhängigkeit von der Art der Schädigung, etwa Einschlüsse, Zwischenfaserrisse oder Delaminationen wurden die unterschiedlichen Verfahren vergleichend in Hinblick auf Detektionssicherheit, -grenzen und Einschränkungen durch gegebene geometrische sowie werkstoffliche Bauteilausführungen bewertet und ein Konzept für eine fertigungsbegleitende Qualitätssicherung entwickelt.

In this paper, a novel approach for tracking moving structures in multiphase flows over larger axial ranges is presented, which at the same time allows imaging the tracked structures and their environment. For this purpose, ultrafast electron beam X-ray computed tomography (UFXCT) is being extended by an image-based position control. Application is scanning and tracking of, for example, bubbles, particles, waves and other features of multiphase flows within vessels and pipes. Therefore, the scanner has to be automatically traversed with the moving structure basing on real-time scanning, image reconstruction and image data processing. In this paper, requirements and different strategies for reliable object tracking in dual image plane imaging mode are discussed. Promising tracking strategies have been numerically implemented and evaluated.

A novel combination of a full-field X-ray detector and particle-induced X-ray emission (PIXE) as an established analytical method has been assembled and examined at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR). The so-called Colour X-ray Camera (CXC) based on a pn-junction charge-coupled device (pnCCD) is interconnected with a poly-capillary optics (PCO) for the purpose of X-ray imaging. This first combination of PIXE as a lowbackground excitation method and the approach of full-field imaging is likely to close the gap between fast and sensitive investigations of large sample surfaces. The assembly called full-field PIXE (FF-PIXE) is intended for laterally resolved and quantifiable surveys of large geological samples with respect to their trace elemental composition. The PCO comprising hundred thousands of capillaries with inner diameters of about 20 µm is employed in order to map the specimen’s characteristic X-ray response induced by 3 MeV protons provided by a 6 MV tandem-accelerator. The subsequent pnCCD-chip comprising 264×264 pixels is capable of individually detecting X-ray photons in the energy range from 1 to 20 keV on a 12×12 mm² large field of view. The camera’s native lateral resolution could be determined to be 76 µm in the medium energy range, which is basically restricted by the pixel dimensions (48×48 µm²). Extensive experimental tests investigating the concept of sample 'illumination', X-ray transmission through the PCO, and imaging properties of the CXC, yielded substantial insights allowing to judge the new concept of X-ray imaging. While the variability of excitation intensity was proven to be better than 10% and the homogeneous response of the detector was verified, energy-dependent imaging impairments arose from the PCO. In comparative measurements at imaging systems using photons and electrons for excitation, both the full field approach and PIXE as the method of choice could be confirmed to be capable of meeting the initial objectives. In addition, enhancement techniques have been successfully tested to overcome downsides arising from the PCO’s transmission characteristics. Apart from suppressing the hexagonal pattern and a radial unevenness caused by the PCO, the system’s lateral resolving power could be improved towards 63 µm when using the 1:1 optics. The investigations have revealed that, at present, the complex transmission nature of the PCO is a main obstacle in obtaining quantitative results. A number of parameters (e.g. frame readout speed) and dependencies (e.g. lateral resolution vs. elemental sensitivity) have nevertheless been identified and explored the understanding of which will help to move forward 'on the road to metrology'. / Die neuartige Kombination eines Vollfeld-Röntgendetektors und partikelinduzierter Röntgenemission (PIXE: 'Proton-Induced X-ray Emission') als etablierte Analysemethode wurde am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) aufgebaut und erforscht. Die sogenannte Röntgenfarbkamera (CXC: 'Colour X-ray Camera') basiert auf Ladungskopplung mit p-n-Übergängen (pnCCD: 'pn-junction Charge-Coupled Device') und ist zwecks Abbildung mit einer Polykapillaroptik (PCO: 'Poly-Capillary Optics') gekoppelt. Dieser erstmalige gemeinsame Einsatz von PIXE, als Analysemethode mit niedrigem Untergrund, und dem Ansatz der Vollfeldabbildung eignet sich, um die Lücke zwischen schneller und empfindlicher Analyse großer Probenoberflächen zu schließen. Die als full-field PIXE (FF-PIXE) bezeichnete Anlage ist für ortsaufgelöste und quantifizierbare Untersuchungen großer geologischer Proben konzipiert und soll insbesondere deren Spurenelementverteilung analysieren. Die charakteristische Röntgenstrahlung wird mit 3 MeV-Protonen, die von einem 6 MV-Tandembeschleuniger bereit gestellt werden, induziert. Die ortsaufgelöste Abbildung dieser induzierten Strahlung wird mittels hunderttausender Kapillaren (je ca. 20 µm Innendurchmesser) realisiert. Der nachgelagerte aus 264×264 Pixeln bestehende pnCCD-Chip ist in der Lage, Röntgenphotonen im Energiebereich von 1 bis 20 keV aus einem 12×12 mm² großen Sichtfeld einzeln zu erfassen. Im mittleren Energiebereich wurde für die Kamera eine native Ortsauflösung von 76 µm ermittelt, die im Wesentlichen durch die Pixeldimensionen (48×48 µm²) bestimmt ist. Umfangreiche experimentelle Tests, die das Konzept der Probenausleuchtung, der Röntgenübertragung durch die PCO und die Abbildungseigenschaften der CXC untersuchten, führten zu wesentlichen Erkenntnissen, die die Beurteilung des neuen Abbildungskonzepts für Röntgenfluoreszenz ermöglichen. Während die Variabilität der Anregungsintensität nachweislich besser als 10% ist und die homogene Empfindlichkeit des Detektors verifiziert wurde, ergaben sich energieabhängige Beeinträchtigungen der Bildübertragung durch die PCO. Vergleichsmessungen mit bildgebenden Systemen, die Photonen und Elektronen zur Anregung verwenden, konnten bestätigen, dass sowohl der Vollfeldansatz, als auch PIXE als Methode der Wahl zur Erreichung der ursprünglichen Ziele geeignet sind. Darüber hinaus wurden verschiedene Techniken zur Bildverbesserung erfolgreich getestet, die durch die PCO verursachte Abbildungsfehler korrigieren. Abgesehen von der Unterdrückung hexagonaler Muster und der Korrektur radialer Ungleichmäßigkeiten konnte das laterale Auflösungsvermögen des Systems bei Verwendung der 1:1-Optik auf 63 µm verbessert werden. Die Untersuchungen haben ergeben, dass die komplexen Übertragungseigenschaften der PCO derzeit eine der größten Hürden sind, um quantitative Ergebnisse zu erzielen. Dennoch wurde eine Reihe von Parametern (z.B.Auslesegeschwindigkeit) und Abhängigkeiten (z.B. Ortsauflösung vs. Elementempfindlichkeit) identifiziert und untersucht, deren Verständis dazu beitragen wird, auf dem Weg zu quantitativen Ergebnissen, voran zu kommen.

Pathologische Veränderungen der Wirbelsäule können zur Verkleinerung der Foramina intervertebralia der Halswirbelsäule sowie zur Verkürzung der Abstände zwischen den Dornfortsätzen der Brustwirbelsäule führen. Eine Veränderung der Kopf-Hals-Haltung kann ebenfalls die Dimension der Foramina intervertebralia sowie die Abstände zwischen den Dornfortsätzen beeinflussen. Die Bestimmung des Einflusses der Kopf-Hals-Haltung auf die genannten Parameter bei der radiologischen Darstellung der Wirbelsäule war deshalb das Ziel der vorliegenden Arbeit. In drei unterschiedlichen Kopf-Hals-Haltungen wurde die Halswirbelsäule von 25 klinisch unauffälligen Pferden im laterolateralen Strahlengang dargestellt. Laterolaterale Röntgenaufnahmen der Brustwirbelsäule von 23 Pferden ohne klinische Anzeichen einer Erkrankung der Wirbelsäule wurden ebenfalls in drei verschiedenen Kopf-Hals-Haltungen angefertigt. Die Auswertung dieser Aufnahmen erfolgte mit Hilfe von neu entwickelten Messmethoden, die eine hohe Reproduzierbarkeit aufwiesen. Auf den Aufnahmen der Halswirbelsäule wurde die Länge der Wirbelkörper und die Dimension der Foramina intervertebralia bestimmt. Zusätzlich wurden die Winkel zwischen angrenzenden Halswirbeln ermittelt. Der Abstand zwischen benachbarten Dornfortsätzen sowie die Breite der Dornfortsätze wurden für die Auswertung der Aufnahmen der Brustwirbelsäule gemessen. Für eine exaktere Auswertung der Aufnahmen der Brustwirbelsäule wurde ein spezieller Bildfilter entwickelt, der durch eine bessere Detailerkennbarkeit zu einer genaueren Messung der Streckung führte. Sowohl für die Breite der Dornfortsätze als auch für die Länge der Wirbelkörper der Halswirbel konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen den Röntgenaufnahmen in den verschiedenen Kopf-Hals-Haltungen gefunden werden. Beide Strecken dienten zur Überprüfung des Versuchsaufbaus, um andere Ursachen für eine unterschiedliche Größe der Messstrecken auszuschließen. Die Foramina intervertebralia waren bei tiefer Kopf-Hals-Haltung signifikant größer als bei den anderen beiden Kopf-Hals-Haltungen (p < 0,05). Zwischen hoher und physiologischer Kopf-Hals-Haltung stellten sich nur die Foramina intervertebralia zwischen sechstem und siebten Halswirbel unterschiedlich groß dar (p < 0,05). Die Abstände zwischen angrenzenden Brustwirbeln waren vom achten bis zum vierzehnten Dornfortsatz in tiefer Kopf-Hals-Haltung größer als in den beiden anderen Kopf-Hals-Haltungen (p < 0,05). Diese Abstände nahmen insgesamt von kranial nach kaudal ab (p < 0,05) ab. Der zwölfte Dornfortsatz diente dabei zur Identifizierung der anderen, da er sich signifikant von den schmaleren kranialen und den breiteren kaudalen Dornfortsätzen unterschied (p < 0,01). Die Kopf-Hals-Haltung während der radiologischen Untersuchung beeinflusst sowohl die Dimension der Foramina intervertebralia als auch den Abstand zwischen den Dornfortsätzen. Deshalb sollte diese bei der Auswertung radiologischer Aufnahmen immer berücksichtigt werden. Die Foramina intervertebralia stellten sich bei tiefer Kopf-Hals-Haltung am größten dar und können somit in dieser am besten beurteilt werden, jedoch kommt es zu einer Veränderung der Anordnung der Wirbel, so dass diese nur noch eingeschränkt beurteilt werden können. Eine tiefe Kopf-Hals-Haltung führt zur Vergrößerung der Abstände zwischen den Dornfortsätzen und kann somit die Beurteilung von Röntgenaufnahmen der Brustwirbelsäule, gerade im Rahmen einer Kaufuntersuchung, beeinflussen. Die Kopf-Hals-Haltung bei der Anfertigung von Röntgenaufnahmen der Wirbelsäule sollte standardisiert werden, um durch verbesserte Vergleichbarkeit Manipulationen und Fehlinterpretationen einzuschränken.:1 Einleitung ................................................................................................................................. 1 2 Hypothesen .............................................................................................................................. 3 3 Eigene wissenschaftliche Orginalarbeiten ....................................................................... 4 3.1 Publikation 1: ................................................................................................................. 4 Die Bedeutung der Kopf-Hals-Haltung bei der röntgenologischen Darstellung der Foramina intervertebralia das Pferdehalses in der seitlichen Projektion ........................ 4 3.2 Publikation 2: ............................................................................................................... 25 Influence of head and neck position on radiographic measurement of distances between thoracic spinous processes in clinically sound horses .................................... 25 4 Diskussion .............................................................................................................................. 45 4.1 Ziele der Arbeit............................................................................................................. 45 4.2 Auswahl der Pferde ...................................................................................................... 45 4.3 Position der Pferde während der Untersuchungen ....................................................... 46 4.4 Röntgenologische Darstellung der Wirbelsäule der Pferde .......................................... 47 4.5 Auswertung der röntgenologischen Aufnahmen der Halswirbelsäule ......................... 49 4.6 Auswertung der röntgenologischen Aufnahmen der Brustwirbelsäule ........................ 51 4.7 Ergebnisse der Messungen der Halswirbelsäule .......................................................... 52 4.8 Ergebnisse der Messungen der Brustwirbelsäule ......................................................... 53 4.9 Klinische Relevanz für die röntgenologische Untersuchung des Halses ..................... 55 4.10 Klinische Relevanz für die röntgenologische Untersuchung des Rückens .................. 56 4.11 Abschließende Betrachtung .......................................................................................... 58 6 Zusammenfassung ............................................................................................................... 60 7 Summary ................................................................................................................................ 62 8 Literaturverzeichnis ............................................................................................................ 64 Danksagung ........................................................................................................................................ 71 / Pathological changes of the spine can lead to reduction of the intervertebral foramina dimensions in the cervical spine and to shortening of the distances between the spinous processes in the thoracic spine. However, alteration of the head and neck position influences the dimensions of the intervertebral foramina as well as the distances between the spinous processes. Determining the influence of the head and neck position on these parameters during radiological examination of the equine spine was the aim of this study. In three different head and neck positions lateral-lateral views of the cervical spine in 25 clinically sound horses were radiographically obtained. Lateral-lateral radiographs of the thoracic spine from 23 horses lacking clinical signs of spine diseases were taken in three different head and neck positions. Evaluation of the radiographs was carried out with newly developed measurement techniques providing high reproducibility. On the radiographs of the cervical spine the length of the vertebral bodies and the dimension of the intervertebral foramina were measured. Additionally, the angles between adjacent cervical vertebrae were determined. The distances between adjacent spinous processes and the width of the spinous processes were measured for evaluating the radiographs of the thoracic spines. For a more accurate evaluation of the thoracic spine radiographs a purpose-built image filter was developed, which provided more accurate measurement of the distances through better detail recognition. No significant differences were found for the width of the spinous processes of the thoracic vertebrae and the length of vertebral bodies of the cervical vertebrae between the radiographs taken in the three different head and neck positions. Both these distances were used to verify the experimental set-up to rule out other causes for differences in the measured distances. The intervertebral foramina were significantly wider in the low head and neck position than in the other two head and neck positions (p < 0.05). Between the high and the free head and neck position only the intervertebral foramina of the sixth and seventh cervical vertebrae showed different dimensions (p< 0.05). The distances between the adjacent thoracic vertebrae from the eighth to the fourteenth spinous processes were wider in the low head and neck position compared to the other two head and neck positions (p < 0.05). Altogether, these distances decreased from cranial to caudal (p < 0.05). The twelfth spinous process served for numerical identification of the other spinous processes due to its significant difference in width to the narrower cranial and broader caudal spinous processes (p < 0.05). The head and neck position during radiographic examination influences the dimensions of the intervertebral foramina as well as the distances between the spinous processes. Therefore, it should always be considered when evaluating radiographs. In the low head and neck position the intervertebral foramina turned out to be the widest and could be best assessed. However, this resulted in changes to the alignment of the vertebrae and therefore a limited assessment. A low head and neck position leads to an increase in the distances between the spinous processes and could influence the evaluation of radiographs especially if these are taken as part of a pre-purchase examination. During the radiographic examination of the spine the head and neck position should be standardised in order to reduce manipulation and misinterpretation through better comparability of such radiographs.:1 Einleitung ................................................................................................................................. 1 2 Hypothesen .............................................................................................................................. 3 3 Eigene wissenschaftliche Orginalarbeiten ....................................................................... 4 3.1 Publikation 1: ................................................................................................................. 4 Die Bedeutung der Kopf-Hals-Haltung bei der röntgenologischen Darstellung der Foramina intervertebralia das Pferdehalses in der seitlichen Projektion ........................ 4 3.2 Publikation 2: ............................................................................................................... 25 Influence of head and neck position on radiographic measurement of distances between thoracic spinous processes in clinically sound horses .................................... 25 4 Diskussion .............................................................................................................................. 45 4.1 Ziele der Arbeit............................................................................................................. 45 4.2 Auswahl der Pferde ...................................................................................................... 45 4.3 Position der Pferde während der Untersuchungen ....................................................... 46 4.4 Röntgenologische Darstellung der Wirbelsäule der Pferde .......................................... 47 4.5 Auswertung der röntgenologischen Aufnahmen der Halswirbelsäule ......................... 49 4.6 Auswertung der röntgenologischen Aufnahmen der Brustwirbelsäule ........................ 51 4.7 Ergebnisse der Messungen der Halswirbelsäule .......................................................... 52 4.8 Ergebnisse der Messungen der Brustwirbelsäule ......................................................... 53 4.9 Klinische Relevanz für die röntgenologische Untersuchung des Halses ..................... 55 4.10 Klinische Relevanz für die röntgenologische Untersuchung des Rückens .................. 56 4.11 Abschließende Betrachtung .......................................................................................... 58 6 Zusammenfassung ............................................................................................................... 60 7 Summary ................................................................................................................................ 62 8 Literaturverzeichnis ............................................................................................................ 64 Danksagung ........................................................................................................................................ 71

Die vorliegende Studie befasste sich mit zwei Fragestellungen. Im ersten Teil wurde die Projektionsabhängigkeit von radiologischen Landmarken im konventionellen Röntgenbild der Schulter und damit deren klinische Anwendbarkeit untersucht. Im zweiten Teil wurde das Auftreten von sog. röntgenhellen Linien (RLL) bei Glenoidersatz im konventionellen Röntgen und im CT untersucht. Beide Fragestelllungen sind in der Beurteilung von Landmarken von Glenoidkomponenten in der Endoprothetik der Schulter von Bedeutung. Zur Beantwortung der ersten Frage wurden 6 mit Markierungen versehene humane Scapula-Leichenpräparate in 25 Projektionen geröntgt und der Einfluss der Projektionen auf gängige Landmarken gemessen. Die Landmarken wurden an der Margo lateralis, Margo medialis, knöchernen Glenoid, Coracoidbasis, Fossa supraspinata und oberen Linie der Spina scapulae festgelegt. Zur Beantwortung der zweiten Frage wurden 10 humane Glenoid-Leichenpräparate mit einzementierter Glenoidkomponente im konventionellen Röntgen und im CT untersucht. Alle gewonnenen radiologischen Bilder wurden von zwei Untersuchern vermessen und die Interobserverreliabilität errechnet. Die Ergebnisse des ersten Teiles sowohl der Messwerte der Landmarken als auch der Interobserverreliabilität zeigten, dass die Margo medialis des Schulterblattes die zuverlässigsten Ergebnisse bei der Robustheit gegen Verkippung zur Beurteilung des Kunststoff Glenoids aufwiesen. Im klinischen Alltag ist diese Landmarke jedoch auf vielen Röntgenbildern der Schulter nicht mit abgebildet. Es zeigte sich, dass die am wenigsten projektionsabhängige Landmarke, die regelmässig auf Schulteraufnahmen abgebildet ist, die Margo lateralis scapulae ist. Als Ergebnis des zweiten Teiles zeigte sich, dass im konventionellen Röntgen sichtbare RLL im CT nicht alle zur Darstellung kamen und somit als Artefakte zu werten waren. Aufgrund der klinisch schwierig durchzuführenden Röntgentechnik kann nicht immer eine exakte AP Aufnahme im konventionellen Röntgen gewonnen werden, wodurch auch projektionsbedingt Doppellinien erscheinen können. Diese wurden vermutlich durch die konvexe Form des PE Glenoids und Zementfehlern verursacht. Zur Beurteilung einer Lockerung sollte also eine Computertomografie angefertigt werden. Weiterhin zeigte sich aber auch im CT, dass frisch implantierte Glenoidkomponenten trotz optimaler Bedingungen RLL aufweisen. Dies zeigte deutlich, dass die Zementiertechnik auch in ihrer modernen Form noch nicht voll ausgereift war und deshalb weiterhin nach Verbesserungsmöglichkeiten gesucht werden sollte. / The aim of this study was to evaluate the reliability of different bony landmarks on radiographs after implantation of a total shoulder arthroplasty when the scapula is tilted compared with the ideal ap view. To assess loosening of the glenoid component, serial evaluation of ap radiographs of the scapula has been established as the 'gold standard. This study also verified the incidence of radiolucent lines (RLL) in radiographs and on CTscans to show different measurements of localization and appearance of the RLL. For the first aim of this study glenoid components were implanted into 6 human cadaveric scapulae. Radiographs were taken exactly anterior-posterior in the frontal plane, as well as craniocaudal tilted (±15° and ±30°) and mediolateral tilted (±10° and ±20°). The following landmarks were evaluated: lateral margin of the scapula, medial margin of the scapula, floor of the fossa supraspinatus line, spine of the scapula line, glenoid fossa line, and coracoid base line. In the second part of this study, 10 glenoid components were implanted into human cadaveric glenoids and a CT-scan as well as radiographs were made in an exact anteriorposterior view. The images were compared to evaluate the localization, incidence and form of the RLL. Every X-ray was measured by two different examiners to show the interobserver reliability. Regarding robustness against glenoid tilt, the medial margin of the scapula had the best intraobserver and interobserver reliability, whereas the lateral margin of the scapula had an acceptable intraobserver and interobserver reliability. In measuring medial migration, the glenoid fossa line had a significantly lower intraobserver and interobserver reliability than the coracoid base line. Because conventional radiographs were hardly done in exact ap direction despite the laboratory within, RLL were seen on X-ray although no RLL actually existed. The CT-scans highlighted the existence of artefacts, which looked like RLL on conventional radiography. The curved form of the glenoid component can cause double lines, which look like RLL on X-rays. However, the conventional radiography can still be used to detect an increase of RLL in postoperativ control X-rays. To be absolutely sure whether RLL do exist a CT-scan has to be done. This study shows that, even under best conditions for an implantation of glenoid components RLL can be viewed due to false cementation technique. The results underline that the cement implantation can still be improved to minimize the incidence of RLL.