Aging lens undergoes the changes in the amount of water soluble lens proteins and their redistribution from low molecular weight to high. This results in the development of high molecular weight aggregates, which change the lens transparency, increase light scattering and contribute to the hardening of the lens. All these disturbances cause changes in ultrasound attenuation. Hardness of the cataractous lens is one of the major factors influencing the suitability of a patient for fhacoemulsification. Age and nuclear color have been shown to be good clinical markers of lens hardness, but there is a need of more quantitative and objective examination method. In this work a new methodics of assessement of eye lens hardness in vitro was developed, the hardness of dogs and human eye lenses was assessed experimentally, the investigation of ultrasound attenuation coefficient, the amount of water soluble lens proteins and their distribution to the fractions of different molecular weight was performed. A strong correlation between lens hardness and ultrasound attenuation was investigated. The results enable to evaluate lens hardness pre-operatively and non invasively and help surgeons when choosing patients to the phacoemulsification method of cataract extraction. The performed investigation confirmed that the opacification of the lens is due to the changes in the amount of water soluble lens proteins and the presence of high molecular weight compounds, which disturb the light... [to full text]

Die Charakterisierung von Nanopartikeln erfordert eine Messung des Dispersitätszustandes bei allen Schritten der Herstellung - von der Synthese bis zum fertigen Produkt. Dafür ist eine leistungsfähige Partikelmesstechnik notwendig, deren Methoden bei der Beschreibung des komplexen Materialverhaltens helfen können. Die Ultraschalldämpfungsspektroskopie ist eine Messmethode, die zur prozessbegleitenden Charakterisierung hochdisperser Pulver und Suspensionen geeignet ist. Mit Vergleichen von Messungen und Modellrechungen wurde festgestellt, dass für die Ultraschalldämpfungs-Modellierung in Dispersionen homogener Partikel ein auf dem Phänomen der elastischen Streuung basierendes Modell praktisch relevant ist. Dies betrifft sowohl die Anwendung zur Messung in Suspensionen als auch in Emulsionen homogener Partikel. Bei einem Vergleich von Modellrechungen und Messungen für ein System poröser Partikel bzw. Aggregate wurde das Modell der Streuung an poroelastischen Kugeln als geeignet zur Beschreibung der Dämpfung disperser Systeme identifiziert. Bei Vorhandensein grober Partikel in Suspensionen nanoskaliger Systeme ist somit eine korrekte Auswertung der Partikelgröße möglich; der bislang übliche Messbereich wurde erweitert. Sekundärer Schwerpunkt der Arbeit ist die Diskussion der numerischen Modellanwendung. Es werden weiterhin Lösungsmöglichkeiten zur Dämpfungsberechnung und zur Berechnung der Größenverteilungen beschrieben. Des Weiteren wurden Anregungen für Entwickler von Ultraschallspektrometern abgeleitet.

Tato dizertace je zaměřena na medicínskou zobrazovací modalitu – ultrazvukovou počítačovou tomografii – a algoritmy zlepšující kvalitu zobrazení, zejména kalibraci USCT přístroje. USCT je novou modalitou kombinující ultrazvukový přenos signálů a principy tomografické rekonstrukce obrazů vyvíjených pro jiné tomografické systémy. V principu lze vytvořit kvantitativní 3D obrazové objemy s vysokým rozlišením a kontrastem. USCT je primárně určeno pro diagnózu rakoviny prsu. Autor spolupracoval na projektu Institutu Zpracování dat a Elektroniky, Forschungszentrum Karlsruhe, kde je USCT systém vyvíjen. Jeden ze zásadních problémů prototypu USCT v Karlsruhe byla absence kalibrace. Tisíce ultrazvukových měničů se liší v citlivosti, směrovosti a frekvenční odezvě. Tyto parametry jsou navíc proměnné v čase. Další a mnohem závažnější problém byl v pozičních odchylkách jednotlivých měničů. Všechny tyto aspekty mají vliv na konečnou kvalitu rekonstruovaných obrazů. Problém kalibrace si autor zvolil jako hlavní téma dizertace. Tato dizertace popisuje nové metody v oblastech rekonstrukce útlumových obrazů, kalibrace citlivosti měničů a zejména geometrická kalibrace pozic měničů. Tyto metody byly implementovány a otestovány na reálných datech pocházejících z prototypu USCT z Karlsruhe.