An 53 Hündinnen aus dem Patientengut der Klinik für Kleintiere der Universität Leipzig, die mit Umfangsvermehrungen der Mamma vorgestellt und anschließend in der Klinik für Kleintiere operiert wurden, wurde präoperativ eine sonographische Untersuchung der Mamma durchgeführt. Darüber hinaus wurden die Mammarkomplexe von acht tragenden und einer laktierenden Hündin mit dieser Technik untersucht. Ziel war es, Kriterien zur Einschätzung der Dignität der Tumoren mit Hilfe dieser nichtinvasiven Methode zu erarbeiten. Es sollten die Fragen geklärt werden, ob mit Hilfe der hochauflösenden Sonographie eine Aussage über Gut- oder Bösartigkeit eines Herdes möglich ist und ob dabei dieselben Kriterien entscheidend sind, die in der Humanmedizin eine zuverlässige Differenzierung erlauben. Außerdem sollte überprüft werden, welchen Beitrag die farbkodierte Duplexsonographie oder Resistance- und Pulsatilitätsindex zur Charakterisierung von Mammatumoren der Hündin leisten. Die Gesamtzahl der in die Studie eingehenden Komplexe beträgt 114. Die sonographischen Untersuchungen erfolgten mit einem 14 MHz Matrix-Linearschallkopf. Bei 70 der 114 untersuchten Lokalisationen erfolgte zusätzlich zur B-Mode-Untersuchung eine Untersuchung mit der farbkodierten Duplexsonographie. Konnten mit Hilfe dieser Methode Gefäße in der Umfangsvermehrung nachgewiesen werden, wurde in 47 von 70 Fäl-len zusätzlich der PW-Doppler eingesetzt, um Flussspektren aus den dargestellten Gefäßen abzuleiten. Aus diesen wurden Resistance-Index und Pulsatilitätsindex bestimmt. Bei der retrospektiven Auswertung der Grauwertbilder aus der B-Mode-Untersuchung wurde für jeden Komplex die Ausprägung von 12 Parametern beurteilt. Die Bilder aus der farbkodierten Duplexsonographie lieferten zusätzlich Informationen zu Gefäßzahl, Gefäßdurchmesser und Gefäßverteilung innerhalb eines Tumors. Die Exstirpate wurden pathohistologisch untersucht. Die aus der Gewebetypisierung entsprechend der WHO-Klassifikation resultierenden Gruppen sind so klein, dass nur eine deskriptive statistische Auswertung möglich war. Es erfolgte die Zusammenfassung unterschiedlicher Gewebetypen zu den Gruppen der „malignen“ bzw. „benignen“ Tumoren. Für Malignität sprechen eine unregelmäßige Randkontur (32 von 61 malignen, 4 von 48 benignen Lokalisationen), eine Schallverstärkung (36/61 malignen, 9/48 benignen Lokalisationen) oder –auslöschung (8/61 malignen, 0 /48 benignen Lokalisationen) hinter dem Tumor, Verkalkungen (20/61 malignen, 6/48 benignen Lokalisationen) sowie ein unregelmäßiger Durchmesser der Tumorgefäße (25/61 malignen, 12/48 benignen Lokalisationen). Meist gutartig sind Umfangsvermehrungen der Mamma, denen sonographisch eine klare Abgrenzung zum umgebenden Gewebe fehlt (15/61 malignen, 36/48 benignen Lokalisationen). Außerdem solche mit indifferentem retroläsionalem Schallverhalten (17/61 malignen, 39/48 benignen Lokalisationen). Kombiniert man mehrere der Parameter miteinander, ist die resultierende Teilmenge der betreffenden Läsionen kleiner, die Aussagekraft höher. Für Bösartigkeit spricht beispielsweise eine Kombination von Verkalkung und unregelmäßiger Randkontur (13 von 61 malignen, 1 von 48 benignen Lokalisationen), Verkalkung und echodichtem Randsaum („deutlich“ oder „fraglich“; 9/61 malignen, 0/48 benignen Lokalisationen) sowie mittlerer Echodichte und retroläsionaler Schallverstärkung (21/61 malignen, 6/48 benignen Lokalisationen). Für Gutartigkeit sprechen mittlere Echodichte des Tumorzentrums in Kombination mit indifferentem Schallverhalten (13/61 malignen, 33/48 benignen Lokalisationen) sowie regelmäßiger Gefäßdurchmesser bei diffuser Gefäßverteilung (3/36 malignen, 14/29 benignen Lokalisationen). Es konnte dargestellt werden, dass sich mit Hilfe der hochauflösenden B-Mode-Sonographie Kriterien aufzeigen lassen, die tendenziell für Gut- oder Bösartigkeit eines Mammatumors sprechen. Dabei ist es zweckmäßig, mehrere Parameter in die Beurteilung einfließen zu lassen. Auch die farbkodierte Duplexsonographie kann dabei einen Beitrag leisten. Die Ermittlung von Resistance- und Pulsatilitätsindex hingegen erweist sich als nicht sinnvoll. Ein Parameter, welcher in der Humanmedizin eine entscheidende Rolle zur Unterscheidung bösartiger von gutartigen Tumoren der Mamma spielt ist die Randkontur eines Tumors. Dies ist das einzige Kriterium, das auch bei Mammatumoren der Hündin einen diagnostischen Nutzen aufweist. Anhand einzelner sonographischer Parameter ist es nicht möglich, die Dignität eines Tumors vorherzusagen. Die sonographische Untersuchung kann jedoch in einigen Fällen beim Abschätzen der Prognose helfen. / In 53 bitches that underwent surgery because of tumors of the mammary gland at the Department of small animal medicine of the University of Leipzig we carried out a preoperative ultrasonographic examination of the mammary gland. Furthermore eight pregnant and one lactating bitch were examined the same way. We aimed to find out, whether high-resolution ultrasound helps differentiate benign from malignant tumors. Also we wanted to evaluate criteria established for that purpose in human medicine. Use of colour-coded duplex sonography, resistance index and pulsatility index for this question are reassessed too. The total number of mammary complexes examined for this study is 114. A GE Logiq™ 9 with a 14 MHz linear array transducer was used for all examinations. Seventy of the 114 sites of mammary tissue underwent a colour-coded duplex sonography after the B scan. Blood vessels were detectet in 70 of the tumors. In 47 of these sites the PW-Doppler was used to gain flow patterns to achieve resistance- and pulsatility-index. The images were analysed retrospectively. In B scan images lesions were judged by 12 parameters. Additional information about number, diameter and distribution of vessels within a tumor was taken from the images of colour-coded duplex sonography. The excised complexes were evaluated pathohistologically. Only descriptive statistical analysis was possible because the resulting groups were very small after being sorted according to WHO-classification. Therefore the complexes of mammary glands were subsumpted into two groups – „malignant“ and „benign“ tumours. An irregular contour of the tumor (32 of 61 malignant, 4 of 48 benign tumors), signal enhancement (36/61 malignant, 9/48 benign tumors) or total shadowing (8/61 malignant, 0/48 benign tumors) behind the tumor, calcification (20/61 malignant, 6/48 benign tumors) and irregular vessel diameters (25/61 malignant, 12/48 benign tumors) are signs of malignancy. Tumors that miss a clearly detactable borderline (15/61 malignant, 36/48 benign tumors) and tumors with no signal alteration behind the tumor (17/61 malignant, 39/48 benign tumors) are benign more often. The combination of parameters reduces the number of adequate tumors and rises significance. A tumor showing an irregular contour and calcification (13/61 malignant, 1/48 benign tumors) is more likely to be malignant as well as a tumor of medium echodensity showing signal enhancement (21/61 malignant, 6/48 benign tumors). Tumors of medium echodensity without signal alteration behind the lesion (13/61 malignant, 33/48 benign tumors) and tumors with diffusely distributed vessels of regular diameter (3/36 malignant, 14/29 benign tumors) are more likely to be benign. It could be shown that high-resolution B scan parameters can help differentiate between malignant and benign tumors of the mammary gland, especially if they are used in combination with each other. Parameters from colour-coded duplex sonography can increase predicting value of B scan examinations too but there is no use of analysing resistance index or pulsatility index. One of the criteria established in human medicine ist the contour of a tumor. This parameter is of diagnostic use in mammary tumours of the bitch too. It is not possible to clearly predict the character of a tumor of the mammary gland of a bitch by only a few parameters based on a sonogram but sonographic examination can be helpful for assessing prognosis sometimes.

Polymethylmethacrylate (PMMA) removal during septic total joint arthroplasty revision is associated with a high fracture and perforation risk. Ultrasonic cement removal is considered a bone-preserving technique. Currently, there is still a lack of sound data on efficacy as it is difficult to detect smaller residues with reasonable technical effort. However, incomplete removal is associated with the risk of biofilm coverage of the residue. Therefore, the study aimed to investigate the efficiency of ultrasonic-based PMMA removal in a human cadaver model. The femoral components of a total hip and a total knee prosthesis were implanted in two cadaver femoral canals by 3rd generation cement fixation technique. Implants were then removed. Cement mantle extraction was performed with the OSCAR-3-System ultrasonic system (Orthofix®). Quantitative analysis of cement residues was carried out with dual-energy and microcomputer tomography. With a 20 µm resolution, in vitro microcomputer tomography visualized tiniest PMMA residues. For clinical use, dual-energy computer tomography tissue decomposition with 0.75 mm resolution is suitable. With ultrasound, more than 99% of PMMA was removed. Seven hundred thirty-four residues with a mean volume of 0.40 ± 4.95 mm3 were identified with only 4 exceeding 1 cm in length in at least one axis. Ultrasonic cement removal of PMMA was almost complete and can therefore be considered a highly effective technique. For the first time, PMMA residues in the sub-millimetre range were detected by computer tomography. Clinical implications of the small remaining PMMA fraction on the eradication rate of periprosthetic joint infection warrants further investigations.

Ziel dieser Studie war es, den Einfluss von Prophylaxemaßnahmen und künstlicher Alterung auf Veneers an menschlichen Zähnen zu untersuchen. Untersucht wurden die externen, marginalen und die internen Grenzflächen, sowie die Oberflächenstruktur der Restaurationsoberflächen. Zweiunddreißig extrahierte Prämolaren wurden mit Veneers aus polymerbasiertem Verbundwerkstoff (RBC) und polymerinfiltriertem Keramiknetzwerk (PICN) restauriert. Künstliche Alterung durch abwechselndes Thermocycling und anschließende Prophylaxemaßnahmen (Pulver-Wasserstrahl mit Glycin-Pulver oder Ultraschall-Scaling) wurde in fünf Zyklen vollzogen. Die externe, marginale Grenzfläche wurde durch Höhenprofilmessungen und die interne Grenzfläche wurde mit Hilfe der Mikro-Röntgen-Computertomographie untersucht. Darüber hinaus wurde die Oberflächenstrukturen der Veneers mit Hilfe der konfokalen Laser-Scanning-Mikroskopie analysiert. Die Anwendung beider Prophylaxeverfahren führte zu einer Vertiefung der externen, marginalen Grenzflächen (10 μm ± 8 μm) bei beiden Verbundwerkstoffen. Darüber hinaus wies die interne Grenzfläche der PICN-Restaurationen, nach beiden Behandlungen und künstlicher Alterung, marginale Lücken auf (16 μm ± 3 μm). Im Gegensatz zu den RBC-Proben wurde eine signifikante Zunahme der Oberflächenrauhigkeit bei PICN-Veneers nach der Ultraschall-Behandlung festgestellt. Es lässt sich zusammenfassen, dass die marginalen und internen Grenzflächenbereiche bei Veneers aus PICN und RBC durch Prophylaxe-Verfahren beeinflusst werden. Darüber hinaus kann es zu einer erhöhten Oberflächenrauigkeit der Veneers kommen, insbesondere bei denen aus PICN nach dem Ultraschall-Scaling, was die Bioadhäsion und Langlebigkeit beeinträchtigen könnte. Nach der zahnärztlichen Prophylaxe ermöglicht die Untersuchung externen und internen Grenzflächen, sowie der der Restauratiosnoberfläche einen präzisen Einblick in die Schädigungsmechanismen und ermöglicht eine Einschätzung der Langlebigkeit.:Abkürzungsverzeichnis III 1 Einführung 1 1.1 Nicht kariöse Zahnhartsubstanzdefekte 2 1.1.1 Abfraktion 3 1.1.2 Abrasion 3 1.1.3 Attrition 3 1.1.4 Erosion 4 1.2 Klassifizierung der Keramiken und der Verbundwerkstoffe 4 1.2.1 Glasmatrix-Keramiken 4 1.2.2 Polykristalline Keramiken 5 1.2.3 Komposit-Matrix-Keramiken 5 1.2.3.1 Grandio Blocs (RBC) 6 1.2.3.2 Enamic (PICN) 6 1.3 Professionelle Zahnreinigung und ihre Auswirkungen 7 2 Publikationsmanuskript 9 3 Zusammenfassung der Arbeit 23 4 Literaturverzeichnis 27 5 Anlagen 31 5.1 Ergänzende Informationen / Supplemental Material 31 5.2 Darstellung des eigenen Beitrags zur Publikationspromotion 33 5.4 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 35 5.5 Lebenslauf 37 5.6 Eigenes Publikationsverzeichnis 39 5.7 Danksagung 41 / The aim of this study was to investigate the influence of dental prophylaxis cleaning procedures and artificial aging on veneers in human teeth. The external marginal and internal tooth veneer as well as the restoration surfaces were examined. Thirty-two extracted premolars were restored with resin-based composite (RBC) and polymer-infiltrated ceramic network (PICN) veneers. Artificial aging by alternating thermocycling and subsequent prophylaxis procedure (glycine-based powder air polishing or ultrasonic scaling) was conducted for five consecutive cycles. The external marginal interface was examined by height profile measurements and the internal interface was investigated using micro X-ray computed tomography. In addition, the surface texture of the veneer surface was analyzed using confocal laser scanning microscopy. The application of both prophylaxis procedures resulted in a deepening of the marginal interface (10 μm ± 8 μm) for materials. Furthermore, the internal interface of PICN restorations showed marginal gaps after both treatments and artificial aging (16 μm ± 3 μm). In contrast to the RBC specimens, a significant increase in surface roughness was identified for PICN veneers after ultrasonic scaling. The marginal and internal interface regions in veneers fabricated from PICN and RBC were affected by prophylaxis procedures. Furthermore, it may result in increased veneer surface roughness, especially in PICN and after ultrasonic scaling, which might affect bioadhesion and longevity. After dental prophylaxis procedures, examination of the marginal and the internal interface as well as the veneer surface provides a precise insight into damage mechanisms and offers an assessment of longevity.:Abkürzungsverzeichnis III 1 Einführung 1 1.1 Nicht kariöse Zahnhartsubstanzdefekte 2 1.1.1 Abfraktion 3 1.1.2 Abrasion 3 1.1.3 Attrition 3 1.1.4 Erosion 4 1.2 Klassifizierung der Keramiken und der Verbundwerkstoffe 4 1.2.1 Glasmatrix-Keramiken 4 1.2.2 Polykristalline Keramiken 5 1.2.3 Komposit-Matrix-Keramiken 5 1.2.3.1 Grandio Blocs (RBC) 6 1.2.3.2 Enamic (PICN) 6 1.3 Professionelle Zahnreinigung und ihre Auswirkungen 7 2 Publikationsmanuskript 9 3 Zusammenfassung der Arbeit 23 4 Literaturverzeichnis 27 5 Anlagen 31 5.1 Ergänzende Informationen / Supplemental Material 31 5.2 Darstellung des eigenen Beitrags zur Publikationspromotion 33 5.4 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 35 5.5 Lebenslauf 37 5.6 Eigenes Publikationsverzeichnis 39 5.7 Danksagung 41

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Bei Einkopplung von Schall in ein Fluid können durch nichtlineare Effekte und Dämpfung Strömungen erzeugt werden. Diese Strömungen, die ihre Energie aus einem Impulsübertrag der Schallwelle auf die Flüssigkeit beziehen, werden akustische Strömungen genannt (engl.: acoustic streaming). Dieser Impulsübertrag hängt u.a von der Dämpfung der Schallwelle im Medium ab: bei stärkerer Dämpfung nimmt der Impulsübertrag zu und entsprechend die Geschwindigkeit der induzierten Strömung. Eine wichtige Rolle in der vorgelegten Arbeit spielt die Dämpfungserhöhung im Fall in der Flüssigkeit vorhandener Blasen. Dies ist insbesondere bei allen Prozessen von großer Bedeutung, in denen durch intensive (Ultra-)Schallfelder die Blasen in der Flüssigkeit selbst erzeugt werden (akustische Kavitation). Hier entstehen durch die mit den Blasen verbundene Dissipation sehr viel größere akustische Strömungsgeschwindigkeiten als im Fall ohne Kavitation. Zudem werden durch die Volumenoszillation und die Translation der Kavitationsblasen weitere Strömungen auf Skala der Blasengröße induziert. Mit einem in der Arbeit neu entwickelten Versuchsaufbau lassen sich Strömungen auf größeren und mittleren Skalen bis zu einzelnen Blasen in akustischen Kavitationsblasenfeldern abbilden und untersuchen. Durch die Farbtrennung eines speziellen Fluoreszenzmikroskopes ist es möglich, die Flüssigkeitsströmungen und die Kavitationsblasen simultan und getrennt aufzunehmen. Die Abhängigkeit der akustischen Strömungen von verschiedenen Einflussparametern wie Schallleistung, Temperatur und Gasgehalt der Flüssigkeit werden am Beispielfall einer bei 17 kHz betriebenen Ultraschall-Sonotrode (Schallhorn) in Wasser untersucht. Insbesondere der Übergang vom nicht kavitierenden zum kavitierenden Fall ist hier von Interesse, was durch die Möglichkeit eines statischen Überdrucks im Experiment gut beeinflusst werden kann. Es zeigt sich wie erwartet mit dem Einsetzen von Kavitation eine starke Zunahme der akustischen Strömungsgeschwindigkeiten, woraus auf den stark erhöhten Dämpfungskoeffizienten für Schallausbreitung geschlossen werden kann. Ebenfalls werden die sehr schnellen Mikroströmungen auf Blasenebene dokumentiert. Eine genauere Analyse ergibt auch das Auftreten von subharmonischem Verhalten bei Blasendynamik und Strömungsfeld. An speziellen Ultraschallwandlern werden zudem die rein akustischen Strömungen (ohne Auftreten von Kavitation) bei extremen, bisher für Dickenschwinger nicht erreichbaren Schallfrequenzen bis zu 2 GHz in Wasser experimentell untersucht. Hierzu wird ebenfalls der Fluoreszenz-Aufbau verwendet, Es zeigen sich relativ hohe Strömungsgeschwindigkeiten in Form eines vom Wandler weggerichteten Jets, der sich auch weit jenseits der Eindringtiefe des Schalls in die Flüssigkeit erstreckt. Dieses Verhalten wird ebenfalls numerisch mit einer Finite-Elemente-Methode modelliert. Hier wird neben ausführlichen, aber sehr zeitaufwändigen Rechnungen auch erfolgreich eine vereinfachte Simulation der akustischen Strömungen in dem betrachteten Fall sehr hoher Frequenz angewandt.

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Prionerkrankungen sind eine Gruppe seltener, infektiöser neurodegenerativer Erkrankungen, die durch die Aggregation des fehlgefalteten pathologischen Prionproteins ausgelöst werden. Anhand der Ätiologie lassen sich drei Subtypen unterscheiden: die sporadische Creutzfeldt-Jakob Krankheit (CJK), infektiöse Prionerkrankungen, wie zum Beispiel die iatrogene CJK und die neue Variante der CJK sowie genetische Prionerkrankungen. Alle Untergruppen führen zu progredienter Behinderung und schließlich unausweichlich zum Tode des Erkrankten. Genetische Prionerkrankungen werden durch eine Mutation des Prionprotein-Gens (PRNP) ausgelöst. Die zwei häufigsten Mutationen, die E200K- und V210I-Mutation, zeigen einen Phänotyp, der dem klassischen klinischen Bild der sporadischen CJK sehr ähnelt. Patienten entwickeln häufig eine rasch progrediente Demenz, eine Ataxie, visuelle Symptome und Myoklonien. Die definitive Diagnose einer Prionerkrankung kann nur durch die neuropathologische Untersuchung von Hirngewebe nach einer Hirnbiopsie oder post-mortem gestellt werden. Anhand definierter klinischer Diagnosekriterien kann jedoch auch ohne Hirnbiopsie mit relativer Sicherheit eine wahrscheinliche Prionerkrankung diagnostiziert werden. In den Diagnosekriterien finden neben klinischen Symptomen auch Zusatzuntersuchungen wie das EEG, die Liquoruntersuchung und seit kürzerer Zeit auch die kraniale MRT, Berücksichtigung. Ziel dieser Arbeit war es, zu untersuchen, ob die für die sporadische CJK definierten MRT-Kriterien auch auf Patienten mit der E200K- und V210I-Mutation anwendbar sind und ob sich Unterschiede im Verteilungsmuster der Läsionen zeigen, die eine eventuelle Unterscheidung von der sporadischen CJK erlauben. Im vorliegenden Patientenkollektiv von 29 Patienten mit genetischer CJK konnten im Vergleich zur Kontrollgruppe mit sporadischer CJKD keine Unterschiede der Sensitivität der MRT-Veränderungen oder dem Verteilungsmuster nachgewiesen werden. Eine genetische Untersuchung auf das Vorliegen einer möglichen Mutation im PRNP bleibt daher zur Abgrenzung der genetischen CJK von der sporadischen CJK unabdingbar.

Ziel der Studie: Untersucht wurde die Entfernung von Debris aus präparierten Vertiefungen in der Wurzelkanalwand extrahierter Zähne mit ultraschall- und schallaktivierter Spülung. Als Spüllösungen wurden Natriumhypochlorit und Nanopartikel verwendet.  Material und Methode: Es wurden 74 extrahierte, einwurzelige Zähne in sechs Gruppen (4 Hauptgruppen mit je 15 Zähnen und 2 Kontrollgruppen mit je 7 Zähnen) aufgeteilt. Die Zähne  gekürzt und mit Nickel-Titan-Instrumenten maschinell auf eine Größe von ISO 40/.04 präpariert und zwischen den Instrumenten wurde mit jeweils 2 ml 3%igem Natriumhypochlorit mit einer Handspritze gespült. Die Abschlussspülung erfolgte mit 5 ml EDTA (17%) und 5 ml NaOCl (3%). Mit einer Trennscheibe wurden die Zähne eingekerbt und longitudinal in zwei Zahnwurzelhälften gespalten. Anschließend wurde in jede Wurzelhälfte entweder eine Grube von 4 mm Länge oder 3 Löcher von 0,3 mm Durchmesser in die apikalen Anteile der Wurzelkanäle präpariert. Die Vertiefungen wurden mit Debris gefüllt und wieder zusammengesetzt. Die anschließende Spülung erfolgte mit der schallaktivierten Komet SF65-Spülfeile und der ultraschallaktivierten Acteon IrriSafe-Spülnadel der Größe ISO 20 jeweils mit Natriumhypochlorit und Nanopartikeln.  Die Handspülung mit Spritze und Kanüle der Größe 30 diente als Spültechnik für die Kontrollgruppen. Die Zähne wurden anschließend wieder getrennt und anhand von Fotografien von zwei Untersuchern anhand eines vierstufigen Score-Systems bewertet. Die statistische Auswertung erfolgte mit einem nichtparametrischen Analyseverfahren.  Ergebnis: Sowohl die ultraschall- als auch die schallaktivierte Spülspitze war in der Lage, mit Natriumhypochlorit alle oder fast alle Vertiefungen sehr gut zu reinigen. Die Nanopartikel reinigten lediglich in der Gruppe der schallbasierten Spülung die Vertiefungen ausreichend gut. Die Handspülung lieferte keine zufriedenstellenden Ergebnisse.

In der Aquakultur sind Kreislaufanlagen ein umweltfreundliches und wassersparendes Produktionsverfahren. Hohe Besatzdichten und das Prinzip der Wasserführung im Kreislauf führen jedoch auch zu einem erhöhten Risiko von Infektionskrankheiten. In dem hier beschriebenen Projekt wurde untersucht, wie sich niederfrequenter Ultraschall (nf-US) in Kombination mit der in der Aquakultur bewährten UV-C Bestrahlung zur Kontrolle von Pathogenen einsetzen lässt. Es wurden vergleichende Untersuchungen zur Effizienz von nf-US, UV-C und deren Kombination gegen prokaryotische und eukaryotische Modellorganismen durchgeführt. Während sich UV-C als sehr effektiv gegen Bakterien erwies, konnte die Gesamtkeimzahl mit nf-US nicht reduziert werden. Eine Vorbehandlung des Wassers mit nf-US verringerte jedoch die mittlere Größe der im Wasser suspendierten Partikel und konnte so die Effektivität von UV-C zur Inaktivierung von Bakterien verbessern. Zur Abtötung eukaryotioscher Organismen wird eine deutlich höhere UV-Dosis als zur Kontrolle von Bakterien benötigt. Eine starke Erhöhung der UV-C Dosis ist jedoch durch die dann mögliche photo-induzierte Bildung von Nitrit aus Nitrat limitiert. Alternativ könnte nf-US zur Abtötung eukariotischer Parasiten verwendet werden. Unterschiedlichen Organismen unterscheiden sich stark in ihrer Empfindlichkeit gegenüber nf-US, wobei sich die dosisabhängige Abtötung sehr gut mit Funktionen einer exponentiellen Abnahme beschreiben lässt. Die toxikologische Untersuchung des mit UV-C und/oder nf-US behandelten Wassers mit dem Fischeitest und dem Leuchtbakterientest ergab keinen Hinweis auf die Bildung toxischer Nebenprodukte. Diese Studie zeigt, dass nf-US mit Dosen, die gegen eine Vielzahl an Parasiten wie Ciliaten, Nematoden und Crustaceen wirksam sind, sicher eingesetzt werden kann. Die Kombination von nf-US und UV-C könnte ein geeignetes Verfahren sein, um alle relevanten Pathogene in Kreislaufanlagen zu kontrollieren. / Recirculating aquaculture systems are well-known as environmentally friendly and high water-efficient production systems. The high stocking densities and low water exchange leads to an increased risk of infectious diseases. In this project the combination of low frequency ultrasound (LFUS) with ultraviolet-C (UV-C) light for the control of pathogens was studied. A comparative study about the efficiency of LFUS, UV-C and their combination against prokaryotic and eukaryotic model organisms was performed. Against bacteria, the application of UV-C was very effective, while the application of LFUS was not effective. However, a pretreatment of the water with LFUS decreased the average size of the suspended particles and improved the bactericidal effect of UV-C light. Compared to the low bactericidal dose of UV-C, a much higher UV-C dose was required for inactivation of eukaryotic model organisms. A significant increase of UV-C dose, however, can be limited by the possible photo-induced formation of nitrite from nitrate. Alternatively, LFUS can be used to kill eukaryotic parasites. However, the efficiency of LFUS differed greatly between species and can be well described by functions of an exponential decay. The evaluation of whole effluent toxicity by using the fish egg test and luminescent bacteria test revealed no evidence of toxic disinfection by-products formation during UV-C irradiation and/or LFUS sonication. This study shows that LFUS can be applied safely at energy densities that are effective against a wide range of eukaryotic parasites like ciliates, nematodes and crustaceans. The combination of LFUS and UV-C could provide an appropriate water treatment with respect to all relevant pathogens in recirculating aquaculture systems.

Eine effektive Strategie zur Verhinderung der Ausbreitung von Infektionskrankheiten in der Aquakultur ist die Anwendung geeigneter Präventionsmaßnahmen, insbesondere die Impfung von Fischen. Das effektivste Impfverfahren stellt die individuelle Injektion des Impfstoffes dar. Bei Milliarden von Fischen jährlich ist dies jedoch sehr zeit- und kostenintensiv. Bei Säugetieren gilt Niederfrequenz-Sonophorese (LFS) als eine der fortschrittlichsten Technologien zur transdermalen Verabreichung von Wirkstoffen. So entstand die Idee, bei Fischen die Aufnahme von Wirkstoffen während einer Tauchbadbehandlung mit Hilfe von LFS zu verbessern. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass mit einer Beschallungsintensität von etwa 60 mW/cm^2 die Aufnahme eines Bakterienimpfstoffs in das Kiemengewebe von Regenbogenforellen um den Faktor 240 erhöht werden konnte. Bei dieser Intensität traten geringe oder keine Nebenwirkungen auf. Bei höheren Beschallungsintensitäten wurde eine noch höhere Aufnahme des Bakterienimpfstoffes, aber auch schädliche Nebenwirkungen beobachtet. Darüber hinaus zeigte LFS eine durch eine lokale Entzündungsreaktion und Aktivierung von T-Helferzellen in den Kiemen charakterisierte, Adjuvans-ähnliche Wirkung. Ein Impfversuch mit Koi Karpfen und einem inaktivierten Impfstoff gegen das Koi-Herpesvirus zeigte, dass LFS das Potential hat, den mit einer Tauchbadimpfung erzielbaren Immunschutz zu verbessern. LFS konnte auch für die Verabreichung anderer Substanzen wie Antibiotika verwendet und die Aufnahme von Oxytetracyclin um den Faktor fünf erhöht werden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Effektivität einer Tauchbadimpfung von Fischen mit LFS durch die gesteigerte Impfstoffaufnahme und dessen Adjuvans-ähnlichen Wirkung verbessert werden kann. Darüber hinaus könnte mithilfe LFS die therapeutische Dosis von Antibiotika bei Badbehandlungen verringert werden. Es erfordert jedoch noch weitere Studien, um diese Technologie aus dem Labor in die Praxis zu übertragen. / In aquaculture, the use of prevention methods, such as vaccination of fish, is an effective strategy to avoid infectious diseases. However, the most effective route of vaccination for fish is the one-by-one intraperitoneal injection, which that is very laborious and expensive to apply for billions of fish every year. Low Frequency Sonophoresis (LFS) has been recognized as one of the most advanced technologies in transdermal delivery of substances in mammals. Thus, it has been suggested to use LFS to enhance the uptake of substances in fish during bath treatments. The present study shows that a low sonication intensity of ca. 60 mW/cm^2 at 37 kHz increased the uptake of a bacterin into the gill tissue of rainbow trout by up to a factor of 240. At this intensity, no or only minimal side effects occurred. At higher sonication intensities, an even higher bacterin uptake but also deleterious side effects were observed. In addition, LFS showed an adjuvant-like effect characterized by a local inflammatory response and T-helper cell activation in the gills. A vaccination trial with koi carp and an inactivated vaccine against the Koi Herpes Virus (KHV) showed that LFS has the potential to enhance the immune protection achieved by immersion vaccination. In addition LFS can also be used for the administration of other substances, such as antibiotics, here we showed that the uptake of Oxytetracycline could be increased by factor five. In summary, the efficacy of the immersion vaccination of fish could be improved by low-frequency ultrasound due, to the increased vaccine uptake along with its adjuvant-like effect. Furthermore, LFS could also reduce the required therapeutic dose of antibiotics in bath treatments, making them more effective, cheaper and environmentally friendly. However, further practical studies will be required to transfer this technology from the lab to the field.