Gadoliumbasierte Kontrastmittel werden in der Magnetresonanztomographie verwendet und gelangen nach der Exkretion durch behandelte Patienten in Oberflächengewässer, da sie von Klärwerken nur unzureichend entfernt werden. Das Verhalten der Kontrastmittel in der Umwelt und deren Wechselwirkung mit Organismen wurde in dieser Arbeit aufgrund der Toxizität des freien Gd-Ions und der damit verbundenen möglichen Gefahren, wie der Anreicherung in der menschlichen Nahrungskette, näher untersucht. Die bildgebenden elementanalytischen Methoden Laserablation mit induktiv gekoppelter Plasmamassenspektrometrie (LA-ICP-MS) und Röntgenfluoreszenzanalyse mit Synchrotronstrahlung (SRXRF) wurden genutzt, um verschiedene biologische Systeme hinsichtlich ihrer Aufnahme, Verteilung und Abgabe von Gd-basierten Kontrastmitteln zu untersuchen. Zuvor wurden beide Methoden für diese Anwendung analytisch charakterisiert und verglichen. Die Nachweisgrenzen von Gadolinium wurden mittels LA-ICP-MS (0.78 pg) und SRXRF (89 pg) unter jeweils optimierten Bedingungen durch die Kalibrierung über Rückstände eingetrockneter Elementstandardtropfen bestimmt. Anhand von Fadenalgen konnte die Aufnahme und Abgabe der Gd-basierten Kontrastmittel gezeigt werden. Die Abhängigkeit von der Konzentration des Kontrastmittels in der Expositionslösung und die Unabhängigkeit der zeitlichen Aufnahme innerhalb eines Zeitraums von 1-7 Tagen wurden an Wasserlinsen studiert. Gadolinium konnte in einem Kresseblatt quantifiziert werden. Die Verifizierung der LA-ICP-MS-Ergebnisse erfolgte mit der SRXRF und der ICP-MS nach Aufschluss. Auch die Aufnahme und Abgabe von Gd in Wasserflöhen wurde beobachtet. Die Lokalisierung des Gds wurde mittels 3D µ-Computertomographie durch den Vergleich mit einem unbelasteten Wasserfloh aufgeklärt. In allen Untersuchungen wurde Gadolinium in den exponierten Modellorganismen nachgewiesen, woraus geschlussfolgert werden kann, dass die Kontrastmittel aus der Umgebung aufgenommen werden. / Gadolinium based contrast agents are used for magnetic resonance imaging. After their excretion by medicated patients they reach surface water passing waste water treat-ment plants where they are not removed sufficiently. The behavior of the contrast agents in the environment and the interaction with organisms was investigated in this work due to the toxicity of the free Gd3+ ion and the associated risks, such as accumulation in the human food chain. In this work, the two elemental analytical imaging methods laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS) and synchrotron radiation X-ray fluorescence analysis (SRXRF) have been used to investigate the uptake, distribution, and excretion of Gd-based contrast agents by various biological systems. Both methods were analytically characterized and compared for this application. The detection limits of gadolinium were determined under optimized conditions by LA-ICP-MS and SRXRF. With calibration by remains of dried elemental standard droplets detection limits of 0.78 pg absolute amount of gadolinium (LA-ICP-MS), respectively 89 pg (SRXRF) were reached. Based on filamentous algae as water plants the uptake and the excretion of Gd-based contrast agents were revealed. The dependence on concentration of the contrast agent in the exposition solution and the independence of temporal uptake within one to seven days were studied for duckweed. By LA-ICP-MS gadolinium was quantified in a leaf of cress plant. The verification of the results was performed by SRXRF and ICP-MS after digestion. Furthermore, the uptake and distribution of Gd-based contrast agents in higher organisms (water flea) were observed. The exact location of gadolinium was resolved by three-dimensional μ-computed tomography by the comparison of an exposed with a Gd-free water flea. In all studies, gadolinium was detected in the investigated exposed model organisms. It can be concluded that the contrast agents were taken from the environment.

Fragestellung: Wie nützlich ist das Mehrschicht-Spiral-CT bei der Diagnostik der Darmischämie? Studiendesign: Retrospektive Studie Patientenkollektiv: 112 Patienten, die in einem Zeitraum von drei Jahren bei Verdacht auf Darmischämie in einem Mehrschicht-Spiral-CT untersucht wurden. Ergebnis: Bei den 112 Verdachtsfällen handelte es sich in 26 Fällen um eine Darmischämie. Das CT erkannte davon 24 (92%), ein Fall wurde falsch negativ (4%) befundet und ein Fall (4%) wurde als unklar eingestuft. Von den 86 Fällen ohne Darmischämie wurden 77 (89%) korrekt erkannt, drei (4%) wurden falsch positiv befundet und 6 (7%) Fälle wurden als unklar eingestuft. Die Ergebnisse der bei manchen Patienten zusätzlich durchgeführten Sonografie – und Röntgenuntersuchungen waren erheblich schlechter (Sono: Sensitivität: , Spezifität: ; Röntgen: Sensitivität: , Spezifität: ). Die erhobenen Laborparameter (Leukozyten, Lactat, D-Dimere) waren zur Beurteilung, ob es sich um eine Darmischämie handelt, nicht spezifisch genug. Schlussfolgerung: Das Mehrschicht-Spiral-CT ist mit einer Sensitivität von 92% und einer Spezifität von 97% gut zur Erkennung einer Darmischämie geeignet. Unklare Fälle sind mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht operationswürdig. / Objective: To verify the diagnostic importance of helical CT in the diagnosis of mesenteric ischemia. Design: Retrospective study Subjects: 112 patients, who where examined by helical CT during a 3-year-period, with suspected mesenteric ischemia. Main Outcome: 26 cases proved to be mesenteric ischemia. Helical CT was diagnostic in 24 (92%) cases, wrong in one (4%) case and uncertain in one (4%) case. No ischemia was correctly diagnosed in 77/86 (89%) cases, wrongly in three (4%) and 6 (7%) were uncertain. Sonografie and plain film radiographs were taken on some patients, but the results were unsatisfactory. Sonography: Sensitivity: 0%, specificy: 85,7%. Plain film radiographs sensitivity: 0%, specificy: 100%. Results of laboratory test were of little diagnostic value (white blood cell count, lactate, d-dimere). Conclusions: Helical CT is a valuable tool for detecting mesenteric ischemia with a sensitifity of 92% and a specificy of 97%. Suspected mesenteric ischemia which cannot be proved by helical CT are most probable non surgical cases.

Die magnetische Blutbolusmarkierung (Spin-Labeling) ermöglicht die nichtinvasive quantitative Messung des Blutflusses im Gewebe. Beim Spin-Labeling wird arterielles Blut durch Radiofrequenzpulse magnetisch markiert und der Transport der Markierung MR-tomographisch gemessen. Am Modell einer unter physiologischen Bedingungen perfundierten extrakorporalen Schweineniere konnte die Quantifizierbarkeit der Messmethode nachgewiesen werden. In einer Studie an 36 Hirntumorpatienten wurde das Verfahren mit der kontrastmittelbasierten First-Pass-Bolus-Methode zur nicht-quantitativen Perfusionsmessung verglichen. Es zeigte sich eine sehr gute Übereinstimmung zwischen beiden Methoden, der lineare Korrelationskoeffizient des relativen Blutflusses in der Tumorregion lag bei R=0,83. Die mittels Spin-Labeling ermittelten Absolutwerte des Blutflusses spielen bei der Beurteilung des Tumorgrades eine untergeordnete Rolle, da die mittlere Perfusion individuell sehr verschieden ist. Ein zweiter Anwendungsbereich für das Spin-Labeling ist die Darstellung großer Arterien. Spin-Labeling ermöglicht die nichtinvasive dynamische Angiographie (Dynamische Spin-Labeling-Angiographie - DSLA). Analog zur digitalen Subtraktionsangiographie kann damit der Einstromvorgang des Blutes in den Gefäßbaum zeitaufgelöst gemessen werden, jedoch mit wesentlich höherer zeitlicher Auflösung und frei wählbarer Projektionsrichtung. In einer Studie an 18 Patienten mit einseitigen Carotisstenosen wurden die Zeitdifferenzen der Anflutung der zerebralen Gefäße zwischen der betroffenen und der nicht stenosierten Seite bestimmt. Die im Carotis-Siphon gemessenen Zeitdifferenzen korrelieren signifikant mit dem Stenosegrad, steigen aber erst ab einer Lumeneinengung oberhalb von 80 Prozent deutlich an. Im Vergleich zu den etablierten Methoden werden die Möglichkeiten und Grenzen der DSLA dargestellt. / Arterial spin labeling methods allow to determine quantitative tissue blood flow values noninvasively. Arterial blood is labelled by an inversion pulse and the distribution of this intrinsic tracer is measured using magnetic resonance imaging. Experiments using an extra corporal in-vitro porcine kidney in a MR compatible set-up were carried out to determine the accuracy of blood flow values calculated from arterial spin labeling measurements. In a study of 36 brain tumor patients, spin labeling was compared to non-quantitative contrast-enhanced dynamic susceptibility-weighted perfusion imaging. Relative blood flow values determined with both methods were in good agreement, the linear regression coefficient in the tumor region was R=0.83. Due to the variable individual perfusion state, quantitative blood flow values determined using spin labeling play a minor role in the assessment of tumor grade. Application of spin labeling to angiography of major arteries was investigated. Dynamic spin labeling angiography (DSLA) sequences were implemented and tested on a clinical scanner. This technique allows time-resolved depiction of blood flow in large vessels with very high temporal resolution. As opposed to digital subtraction angiography, the method allows arbitrary projection directions. In a study, 18 patients with one-sided carotid stenoses were examined. In these patients the time differences of blood bolus arrival at both hemispheres were determined. Time differences measured in the carotid siphon show a significant correlation with the degree of stenosis. However, a clear increase is not seen until 80% narrowing of a carotid. Possibilities and limitations of the DSLA method are discussed in comparison to established techniques.

Orbitale Erkrankungen stellen für mehrere klinische Fachdisziplinen in Bezug auf Diagnostik und Therapie ein großes Problem dar. Die hochauflösende MRT (HR-MRT) ist in der Lage, eine detailierte Übersicht für die Orbitaanatomie und deren Abnormalitäten zu liefern. Aus diesem Grunde ist diese Studie durchgeführt worden, in der hochauflösenden MRT-Charakteristika von 224 Patienten mit orbitalen Erkrankungen beurteilt worden ist. Die Kriterien der Beurteilung sind: Lokalisation, Größe, Form, Rand, Ausdehnung und Veränderung der Nachbarstrukturen sowie die Signalintensitäten der Erkrankungen. Die Lokalisationskriterien sind sehr nützlich für die Differentialdiagnose orbitaler Erkrankungen der Augenmuskeln, dem extrakonalen und subperiostalen Kompartiment mittels der HR-MRT mit Oberflächenspule. Durch die Zuordnung zu einem Kompartiment kann die Differentialdiagnose grob eingeengt werden. Das subperiostale Kompartiment kann in Sinus, Meningen, orbitalen Knochen und subperiostalen Spaltraum weiter unterteilt werden. Mukozelen und Nasennebenhöhlentumoren sind nur in den Sinus zu finden, sämtliche Keilbeinmeningeome weisen einen Befall der Meningen auf. 83,3% Epidermoide und Dermoide liegen im orbitalen subperiostalen Raum mit einer engen Nachbarschaft zu einer Sutur. Die meisten Muskelbefälle der endokrinen Orbitopathie betreffen den inferioren und medialen geraden Muskel, die Verdickung des Muskelbefalls ist typischerweise nur im Muskelbauch ohne Muskelsehnebefall. Myositiden haben häufiger einen Muskelsehnebefall. Wenn eine Verdickung eines einzelnen Muskels den M. rectus lateralis betrifft, ist die Diagnose einer endokrinen Orbitopathie nicht wahrscheinlich. Rhabdomyosarkome liegen häufig im oberen inneren Quadranten der Orbita. Lymphome liegen meistens im frontalen Anteil des extrakonalen Kompartiment in Nachbarschaft zum Septum orbitale. Für eine weitere Differentialdiagnose sollen die morphologischen Kriterien verwendet werden. Auch die Große, Form und der Rand der orbitalen Erkrankungen können den wichtigen Hinweis zur Differentialdiagnose liefern. Ein reduziertes Muskelvolumen ist bei der Muskelatrophie und dem Trauma mit Muskel Einklemmung gesehen worden. Bei 11 von 128 endokrinen Orbitopathien ist das Volumen normal. Die meiste Erkrankungen gehen mit einer Volumenzunahme einher. Keilbeinmeningeome, Karziome der Nasennebenhöhlen, Rhabdomyosarkome und Lymphome haben große Volumina. Myositis und endokrine Orbitopathie mit Muskelbefall haben meist geringe oder mittlere Volumenzunahmen. Mukozelen, Epidermoid, Dermoid, Metastasen und Hämangiom können in allen Größenstufen gefunden werden. Epidermoide, Dermoide, Mukozelen, Hämangioperizytome, Hämangiome, Rhabdomyosarkome und Metastasen haben meist runde oder elliptische Formen, eine längliche Form wird bei orbitaler Myositis und endokriner Orbitopathie mit Muskelbefall beobachtet. Karzinome der Nasennebenhöhlen, Keilbeinmeningeome, Lymphome, endokrine Orbitopathie mit Fettbefall, Pseudotumoren und Phlegmone zeigen sich unregelmäßige Formen. Epidermoide, Dermoide, Mukozelen, Myositis, endokrine Orbitopathie, Hämangiome und Hämangioperizytome haben meistens einen scharfen Rand. Dagegen weisen Karziome der Nasennebenhöhlen, Lymphome, Keilbeinmeningeome, Rhabdomyosarkome, Metastasen, Pseudotumoren und Phlegmonen undeutliche Ränder auf.Die Verwendung der MRT-Signalintensit?ten zur Diffenrenzierung ist eingeschränkt, weil die meisten Läsionen sehr ähnliche Signalintensitäten zeigen. Es gibt aber einige Läsionen, die aufgrund ihrer Zusammensetzung besondere Signalintensitäten aufweisen, z.B. Blutungen, Melanin (paramagnetisch), Fett, Proteine, Wasser und Nekrosen. Mit einer Kontrastmittelgabe und dem Verhalten des Enhancements kann eine weitere Charakterisierung erfolgen. Bei den Veränderungen der Nachbarstrukturen sind vor allem die Knochenveränderungen am aussagekräftigsten. Epidermoide, Dermoide und Mukozelen sind meist mit Knochendefekten oder Kompressionsveränderungen verbunden, Keilbeinmeningeome stehen eng in Zusammenhang mit Knochenhyperplasien, Nasennebenhöhlenkarzinome sind immer mit Knochendestruktionen verbunden und Frakturen werden nur bei Traumata gesehen. Die raumfordernde Wirkung von Lymphomen ist nicht sichtbar, denn hier zeigt sich eine Diskrepanz zwischen einer oft charakteristischen, ausgedehnten Infiltration und nur einer geringen Verlagerung anderer Orbitastrukturen. Die klinische Krankengeschichte ist auch wesentlich zur Findung der Differentialdiagnose. Alle hier untersuchten Patienten mit Phlegmone und Trauma haben besondere Krankengeschichten. 70% Patienten mit Metastasen haben einen gesicherten Primärtumor in der Krankengeschichte. Alle Patienten mit endokriner Orbitopathie haben in der Anamnese eine Schilddrüsenerkrankung. Von diesen Patienten sind etwa 80% weiblich und 73% zwischen 30 und 60 Jahre alt. Rhabdomyosarkome treten hauptsächlich in der Kindheit auf. Pseudotumoren sprechen schnell und außerordentlich gut auf Steroidtherapien an. Somit kann eine Verbindung von Anamnese und MRT-Bildgebung wertvolle Informationen zur Differentialdiagnose liefern.Zur Differenzierung endokriner Orbitopathie und Myositis ist es nützlich die Lokation des Muskelbefalls (unilateral oder bilateral, Muskelsehne- oder Muskelbauchbefall, Einzelbefall oder Befall mehrerer Muskeln und Bevorzugung bestimmter Muskeln), die Ausdehnung (mit oder ohne Fettbefall), die Verlagerung des Augapfels, MRT-Signalintensitäten und die zeitliche Anamnese zu berücksichtigen. Zur Differenzierung Rhabdomyosarkom und Lymphome sollen das Alter, die Form der Läsionen und der Muskelbefall berücksichtigt werden. Zur Differenzierung zwischen Metastasen und Hämangiome können ihre klinische Krankengeschichte (mit oder ohne frühere Tumoren), der Rand der Läsionen, Muskelbefall und ihr MRT-Signal und das Ausmaß des Enhancements wertvolle Informationen liefern. Die einzige Differenzierungsmöglichkeit zwischen Epidermoid und Dermoid ist die MRT-Signalintensität (fettiger oder wässriger Inhalt der Läsion). Die Lokation ist am wichtigsten für die Differenzierung zwischen Epidermiod und Mukozelen. Für eine Differenzierung zwischen Keilbeinmeningeomen und Masennebenhöhlenkarzinome können ihre Lokationen, ihre Signalintensität, das Kontrasmittelverhalten und Veränderungen der Nachbarstrukturen den wichtigen Hinweis liefern. / The clinical diagnosis of orbital diseases is especially difficult because of the variety of tissues that built up the orbit and present with similar clinical presentation. High-resolution MRI (HR-MRI) has become an important modality for evaluation of the orbital diseases, due to its superb soft tissue resolution, direct multiplanar capability and lack of ionizing radiation. In this study, 224 patients with pathologically identified orbital diseases were evaluated retrospectively. The imaging characteristics of the orbital diseases on HR-MRI with surface coil were assessed. The analyzed criteria were: location, size, shape, margins, extension, adjacent structure, and signal intensity. Locazilation criteria in muscles, extraconal and subperiosteal compartments are very useful in the differential diagnosis of orbital tumors and other disease. If their locations are subdivided into greater detail, the differential diagnosis will be narrowed considerably. For example, the subperiosteal compartment can be subdivided into sinus, meninges, bone and subperiosteal space. Mucocele and carcinoma of nasal sinuses always occur in the nasal sinuses. Sphenoidal meningiomas occur in the meninges, and epidermoid and dermoid are found to 83.3% in the orbital subperiosteal space near the bone sutures and show bony defects or thinning and sclerosis. The most frequently involved muscles in thyroid orbitopathy are the inferior rectus and the medial rectus muscles. Typically, the muscle enlargement involves the muscle belly and spares its tendinous portion. While orbital myositis most frequently involves the lateral rectus muscles in particular the muscles' tendon. When isolated lateral rectus muscle enlargement is present, another etiology rather than thyroid orbitopathy should be considered. Within the extraconal compartment the upper inner quadrant is the most common site of rhabdomyosarcoma. While lymphomas mostly occur in the anterior orbit, posterior to the orbital septum. For further differentiation, morphological criteria can be employed, such as the size, shape, and margin help to make the differential diagnosis. Reduced muscle volume is characteristic in the atrophic muscle. The shortened muscle length occurs in traumas connected with muscle incarcerations. Disease without volume changes may happen in thyroid orbitopathy with the involvement of the muscle or the fat tissue. All the other diseases have a enlarged volume of lesion. The size of Sphenoidal meningioma, carcinoma of nasal sinuses, lymphoma and rhabdomyosarcoma is greatly enlarged. While the size-distribution of mucoceles, epidermoids and dermoids show no difference. But orbital myositis and thyroid orbitopathy have slight to moderate enlarged volume of involved muscles. Concerning the pathology shape mucoceles, dermoids, epidermoids, haemangiomas, and metastases are round or elliptical. The orbital myositis and thyroid orbitopathy with muscle involvement show long shapes. Lymphomas and the thyroid orbitopathy with fat tissue involvement have mostly irregular shapes. The poor-defined margin is often seen in malignant lesions, infections or inflammations, such as a paranasal carcinomas, lymphomas, rhabdomyosarcomas, pseudotumors and phlegmon. While the sharp delineation suggests a benign process, such as a mucocele, dermoid, epidermoid, haemangioma, thyroid orbitopathy and myositis. The use of MRI signal intensity for a differential criterion may be limited, because most diseases have the same signal intensity on MR imaging. Thus it seems to be that signal intensity patterns are usually not specific for the differentiating of diagnose. However, MRI may have some specificity for certain lesions based on signal intensity patterns, especially in those containing hemorrhage, paramagnetic melamin, fat, protein, water, enlarged vessels, and necrosis. With contrast enhancement MRI further contributes to the characterization of various types of lesions within the orbit. It can be made a definitive diagnosis for the dermoid (contains fat), cholesterolcyste, meningioma, lymphangioma (contain hemorrhage), haemangioma, metastasis of melanoma, thyroid orbitopathy with active edema and chronic fibrosis, hematoma and emphysema due to a trauma. Another criterium is the adjacent structure changes. Out of them, the bone changes are very important. Epidermoid, dermoid, and mucocele are often accompanied by bone defects or pressure changes. The sphenoidal meningioma is frequently accompanied by bone hyperplasia. Bone fractures are seen in traumas. Malignant tumors are almost associated with bone destruction when they involve the orbit, e.g., the carcinoma of the nasal sinuses. The effect of occupying space in lymphomas causes mismatch with the size, which often has greater volume. It mostly infiltrates tissue, but it seldom produces mechanical shift to adjacent structures. Clinical history is essential and occasionally it provides a clue that alters the boundary of differential diagnoses and redirects the investigation toward possibilities that had not been previously entertained. Patients with metastases have a definite primary tumor history to 70%. The knowledge of previous malignancy is important for the diagnoses of orbital metastasis. All the patients with thyroid orbitopathy, phlegmon, pseudotumor and trauma have also special clinical histories or symptoms. The rhabdomyosarcoma and capillary hemangioma are the most common orbital tumors in children, while the cavernous hemangioma is the most common orbital vascular tumor in adults. Thyroid orbitopathy occurs with highest prevalence in females with middle age. Orbital pseudotumors usually show a dramatic resolution under steroid therapy. In fact, its final diagnosis is often based on response to steroids. When combined with clinical history and examination, radiologic imaging can provide valuable information regarding the diagnosis and differential diagnoses. For the differentiation of the thyroid orbitopathy and myositis it is useful to take their locations (unilateral or bilateral, tendon involvement or not, single or multiple muscles involvement, and which muscles involvement), sizes, extensions (with or without fat-infiltration), and MRI signal intensities into account; For the differentiation of rhabdomyosarcomas and lymphomas clinical history (ages), the shape of the lesions, and the adjacent structure changes (muscles infiltration) are of diagnostic interest. Clinical history (with or without previous malignancy), the margin of the lesion, their adjacent structure changes (muscles infiltration), and MRI signal intensities help to discriminate between metastases and hemangiomas. The only difference between epidermoid and dermoid is their MRI signal intensities (with or without fat). Location is important to differentiate the epidermiod and mucocele. Locations, adjacent structure changes and MRI signal intensities can provide valuable information to distinguish between sphenoidal meningioma and carcinoma of nasal sinuses. The different shape, margin, adjacent structure change, and MRI signal intensity between the carcinoma of nasal sinuses and mucocele are of diagnostic help.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Bildgebung magnetisch markierter Stammzellen im ZNS mittels Magnetresonanztomographie. Dazu wurden Stammzellen mit Eisenoxidnanopartikeln (VSOP, very small superparamagnetic iron-oxide particles) in vitro effizient und ohne zusätzliche Lipofektionsagenzien magnetisch markiert. Es zeigte sich keine wesentliche Beeinflussung der Vitalität, Proliferation und Differenzierungsfähigkeit sämtlicher untersuchter Zellpopulationen. Zur Evaluierung der Grenzen der zellulären MR-Bildgebung wurde das Detektionslimit magnetisch markierter embryonaler Stammzellen in vivo nach intrastriataler Injektion im Gehirn der Ratte untersucht. Es ließen sich bei einer Feldstärke von 17,6 T weniger als 100 magnetisch markierte Zellen sicher vom Hirnparenchym abgrenzen. Die histologische Korrelation bestätigte den zellulären Ursprung der beobachteten T2*-Hypointensitäten. In einem Rattenmodel des Morbus Parkinson konnte eine spezifische Detektion der intrastriatal injizierten magnetisch markierten embryonalen Stammzellen über einen Zeitraum von 6 Monaten erreicht werden. Es konnte keine signifikante Migration der Zellen festgestellt werden, jedoch fanden sich große interindividuelle Unterschiede in ihrer räumlichen Verteilung. In der histologische Analyse stellten sich auch sechs Monate nach der Transplantation im Bereich des Stichkanals eisenoxidmarkierte Stammzellen dar. In einem Mausmodell der cerebralen Ischämie wurde erstmals die Anreicherung systemisch injizierter magnetisch markierter mononukleärer Zellen kernspintomographisch erfasst. 24 - 48 h nach der Injektion magnetisch markierter Zellen stellten sich T2*-gewichtete Signalhypointensitäten im Randbereich der Ischämie dar. Insgesamt zeigte sich in dieser Studie die zelluläre Magnetresonanztomographie zu einem nicht-invasiven Nachweis einer geringen Anzahl magnetisch markierter Zellen über einen langen Zeitraum mit hoher Sensitivität in der Lage. / This thesis is dealing with the imaging of magnetically labeled stem cells in the CNS using magnetic resonance imaging (MRI). Stem cells were efficiently magnetically labeled with very small superparamagnetic iron-oxide particles (VSOP), without any lipofection agents. No significant impact on vitality, proliferation and ability to differentiate could be observed after the magnetic labeling of all cell populations investigated. Magnetically labeled embryonic stem cells were injected into the striatum of rats to evaluate their detection limit by MRI. At field strengths of 17.6 T, less than 100 cells could be discriminated from the brain parenchyma as T2*-weighted hypointensities. Histology proved the cellular origin of MRI-signal changes. In a rat model of Parkinsons’s Disease, magnetically labeled embryonic stem cells could be detected by MRI after intrastriatal injection for a time period of more than 6 months. No significant migration of transplanted cells could be observed, however significant inter-individual differences concerning the spatial distribution of cells could be found. Histologically, transplanted iron-oxide-labeled cells could still be detected in the vicinity of the injection tract six months after transplantation. In a mouse model of cerebral ischemia, the enrichment of systemically injected magnetically labeled mononuclear cells was detected non-invasively by MRI. 24 to 48 hours after injection of magnetically labeled cells, T2*-weighted hypointense signal changes could be observed in the border zone of the ischemia. Over all, this study showed that cellular MRI is capable of the sensitive non-invasive detection of small numbers of magnetically labeled cells over a long period of time.

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Die Protonentherapie von Aderhautmelanomen wird vor allem für die Behandlung von Tumoren nahe kritischer Strukturen (Sehnerv) und bei großen Tumoren angewandt. Dabei ist die begrenzte Reichweite der Protonen vorteilhaft, die scharf begrenzte Dosisfelder im Auge ermöglicht, und das an den Tumor grenzende gesunde Gewebe bestmöglich schont. Daher erfolgt die Positionierung der Patienten und der Strahlenfelder in der Augentumortherapie, wie auch die regelmäßigen Konstanzprüfungen, mit einer Reichweitengenauigkeit in Wasser von 0,1 mm. Mit einem Multi-Leaf Faraday Cup (MLFC) kann die Reichweite der Protonen in kurzer Zeit sehr genau gemessen werden. Dabei misst der MLFC die differentielle Fluenz der Protonenstrahlen, also das Reichweitenprofil. Er besteht aus einem Stapel Folien, abwechselnd leitend und isolierend. Eindringende Protonen deponieren eine zusätzliche Ladung in der Folie in der sie stoppen. Durch eine gleichzeitige Strommessung an allen Folien misst der MLFC relativ schnell die Reichweite der Protonen. Aufgabe dieser Arbeit ist es, einen MLFC entsprechend den Anforderungen der Augentumortherapie zu entwickeln, aufzubauen und mögliche Anwendungspotentiale zu untersuchen. Dafür wurden Monte-Carlo-Rechnungen mit MCNPX 2.6 und SRIM durchgeführt, verschiedene Folienstapel an Luft und im Vakuum untersucht, verschiedene Messelektroniken zur gleichzeitigen Messung von Strömen im pA-Bereich in vielen Kanälen getestet, ein Absorbersystem für einen variablen Messbereich von 30 MeV bis 70 MeV aufgebaut und die entsprechende Mess- und Steuersoftware in LabVIEW 2011 entwickelt. Es wurde die Genauigkeit der Reichweitenmessungen untersucht und gezeigt, dass der MLFC durch seine Mobilität eine schnelle Energiebestimmung an unterschiedlichen Experimentierplätzen erlaubt. In der Therapie ist neben der einfachen Bestimmung der maximalen Reichweite der Protonen auch die regelmäßige Kontrolle der Modulation der ausgedehnten Bragg-Kurven möglich. / Proton therapy of uveal melanomas is primarily used for the treatment of tumors near critical structures (optic nerve) and in large tumors. The great advantage of protons is their sharply limited range in tissue, which leads to sharp defined dose fields in the eye and the dose absorbed by the healthy tissue around the tumor can be reduced. Therefore, the positioning of the patient and the radiation fields, as well as the regular control measurements in the eye tumor therapy requires an accuracy of 0.1 mm in water. A Multi-Leaf Faraday Cup (MLFC) gives the opportunity to measure the proton range relatively fast and accurate. The MLFC measures the differential fluence, which means the range profile of the proton beam. It consists of a stack of sheets, alternating conductive and insulating, and the penetrating protons bring their additional charge into the sheet in which they stop. By measuring the corresponding current in each conducting sheet at the same time, the MLFC can quickly measure the range of the protons. The task of this work is to develop a MLFC with respect to the requirements of the eye tumor therapy and to explore possible application potentials. Therefore, Monte Carlo calculations with MCNPX 2.6 and SRIM were conducted, various foil stacks were studied in air and in vacuum, different measurement electronics for measuring currents in the pA range in many channels simultaneously were tested, a system of degraders for a variable measuring range from 30 MeV to 70 MeV was developed and the corresponding measurement and control software was written in LabVIEW 2011. The accuracy of the range measurements was examined and it was shown that a quick energy measurement at different target stations can be made by the MLFC due to its mobility. In therapy, in addition to the determination of the maximum range of the proton beam, the regular monitoring of the modulation of the extended Bragg-curves is in principle possible.

Im Berliner Zentrum für Craniofaciale Fehlbildungen in der Klinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie- Klinische Navigation und Robotik der Charité Campus Virchow-Klinikum in Berlin wird der mobile CT Philips Tomoscan M in die Implantation von extraoralen kraniofazialen Knochenankern zur Epithesenfixierung eingebunden. Es stellt sich dabei die Frage nach der Ortstreue und Dimensionstreue von knöchernen Strukturen und extraoralen kraniofazialen Implantaten im CT. Ein Knochenphantom dient der Vermessung von Lochpaaren verschiedener Abstände, einer Knochenschraube, eines Abutments und eines Magneten unter variierten Scanparametern durch Werkzeuge der Scannerkonsole. Die Ortstreue von Löchern und Implantaten liegt in >99% im Intervall ±0,2mm. Fenstereinstellungen haben einen geringen Einfluss auf Lochabstände. Lochdurchmesser zeigen unter Anhebung des Window Level (WL) Korrelation (r2=0,776) und eine lineare Größenzunahme bei maßstabgerechter Skalierung, variieren aber wenig unter Variation der Window Width (WW). Alle Implantate werden zu groß abgebildet, außer in extremen Fenstereinstellungen. Implantatdimensionen nehmen bei maßstabgerechter Skalierung mit höheren WL linear ab. Die Variabilität der Darstellung nimmt mit dichterem Implantatmaterial ab. Kontaktflächen von Implantaten mit Gewebe sind im CT nicht beurteilbar. / In the Berlin Centre for Craniofacial Malformations at the Clinic for Oromaxillofacial Surgery of the Charité, Campus Virchow- Clinic in Berlin, a mobile CT Scanner Philips Tomoscan M is integrated into the process of extraoral bone anchor implantation for prosthesis fixture. With implementation of the scanner, accuracy of localisation and dimensional accuracy of bony structures and implants have been questioned. A bone phantom is used for measuring distances between holes, hole diameters and dimensions of an implant fixture, an abutment and a magnet with measuring tools of the scanner under variation of scan parameters. Localisation accuracy of holes and implants is found in >99% within ±0.2mm. Window settings have little influence on hole distances. Diameters show linear growth at standardized scaling and correlation with window level augmentation (r2=.776). Little Variation of diameters is found with variation of window width. All Implants are magnified. Implant dimensions diminish with window level augmentation at standardized scaling. Variability of dimension decreases with more radio opaque implant material. Implant contact with tissues cannot be assessed in CT scans.