Die vorliegende Arbeit diente vor allem der Untersuchung, ob es im Gehirn vergleichbare Lymphabflusswege wie im übrigen Körper gibt und falls dies zutrifft, wo diese Abflusswege des Gehirns verlaufen. Denn für größere Proteine und Moleküle müsste es eine geeignete Route geben, um das ZNS verlassen zu können, da diese zum Passieren der Bluthirnschranke (BHS) zu groß sind. In dieser Arbeit konnte erstmals gezeigt werden, dass es auch eine Art lymphatischen Drainageweg aus der Hypophyse (HVL = Adenohypophyse) zu den tiefen und superfizialen, zervikalen Lymphknoten gibt. Daneben konnten auch die Abflussrouten des CSF und über die Nase bestätigt werden. Darüber hinaus wurde versucht zu ermitteln, wie schnell über die jeweiligen Drainagemöglichkeiten extrazelluläre Substanzen und Flüssigkeiten (Liquor) aus dem Gehirn gelangen und weiter in die peripheren Lymphknoten des Halses abtransportiert werden können. Hierbei sollte auch dargestellt werden, ob diese Mechanismen nur passiven Vorgängen zuzuordnen sind, oder ob es auch Hinweise auf aktive, zellulär gesteuerte Prozesse gibt. Wahrscheinlich spielen hier Makrophagen, die hirneigene Proteine und Antigene aufnehmen und in Lymphknoten transportieren und präsentieren, eine wesentliche Rolle. Obwohl es die BHS gibt, die als eine physiologische Barriere- und Filterfunktion zwischen dem Blutkreislauf und dem ZNS fungiert, existieren dennoch autoimmun bedingte Krankheitsbilder des ZNS wie die Autoimmun-Hypophysitis oder die MS. Es ist daher wahrscheinlich, dass es möglicherweise auch mehrere Mechanismen (passiv und aktiv) geben könnte, über die hirneigene Proteine und Substanzen aus dem Gehirn zu den Lymphknotenstationen gelangen können. Über das Lymphsystem wäre wiederum eine Aktivierung des Immunsystems naheliegend, sodass die aus dem ZNS entstammenden Proteine eine Immunantwort initiieren und so autoimmune Krankheitsprozesse einleiten könnten. Für das Verständnis von Erkrankungen wie der MS, der Autoimmunhypophysitis oder aber auch des Morbus Alzheimer wären genauere Kenntnisse über die funktionellen Hintergründe eines „hirneigenen lymphatischen Systems“ von großer klinischer und therapeutischer Relevanz. Auf der Grundlage der Ergebnisse dieser Arbeit könnte das Entstehen von Autoimmunerkrankungen des ZNS und eben auch der Hypophyse eine Erklärung finden, da auch Antigene dem Immunsystem über die beschriebenen Abflusswege zu den peripheren Lymphknotenstatioen des Halses gelangen und präsentiert werden können. Weiterhin besteht die Vermutung, dass zusätzlich auch Makrophagen aktiv durch ihre antigenpräsentierenden Eigenschaften an solchen Immunreaktionen beteiligt sind, jedoch sehr wahrscheinlich in verzögerter Weise im Vergleich zu den schnelleren passiven Drainagerouten des ZNS.

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Nowadays, high demands are made on filling materials in modern dentistry: Durability, Reliability &Aesthetic Requirements Thus, a group of physicists and an independent practicing dentist investigated 11 different teeth fillings (composite materials) as used in modern dental practices according to their stability and ability to withstand contact loadings.

Ziel der Dissertation: Ziel ist die Weiterentwicklung und Charakterisierung eines nichtionisierenden Diagnoseverfahrens für die Detektion von Okklusalkaries auf Basis von polarisationssensitiver optischer Kohärenztomografie (PS OCT). Die Einführung eines erweiterten polarisationsmikroskopischen Verfahrens (Depolarisationsmikroskopie, DLM) ermöglicht erstmals die Visualisierung der Pathohistologie der Karies durch Depolarisationsbildgebung am Dünnschliff. Material und Methode: Insgesamt wurden 17 Zähne mit klinisch auffälligen Okklusalflächen in-vitro mit fünf Bildgebungsverfahren untersucht: digitale Bissflügelaufnahmen, µCT, PS-OCT und konventionelle sowie erweiterte Polarisationsmikroskopie (Depolarisationsmikroskopie). Die optischen Verfahren wurden an intakten Zähnen und histologischen Dünnschliffen angewendet. Die kariösen Läsionen konnten nach räumlicher Registrierung der verschiedenen Datensätze in Schnittebenen vergleichend visualisiert werden. Ergebnisse: Die vergleichende Darstellung der verschiedenen Verfahren in einer Schnittebene liefert einen Beitrag zum Grundverständnis der optischen Eigenschaften kariöser Läsionen. Die konventionelle zahnmedizinische Histologie wurde um zwei neue optische Bildgebungsverfahren ergänzt: PS-OCT und Depolarisationsmikroskopie. Die erstmalige Auswertung des DOP im histologischen Dünnschliff ermöglicht die Quantifizierung der pathohistologischen Zonen der Karies. Demineralisierte Schmelzareale sowie demineralisiertes, sklerosiertes und gesundes Dentin können farbunabhängig visualisiert werden. Die Ursache der Depolarisation in Schmelz und Dentin ist unterschiedlich. Die Studie liefert Erkenntnisse für die Auswertung von PS-OCT Daten in-vivo. Schlussfolgerung: Für die valide Interpretation zukünftiger klinischer PS-OCT Daten ist es erforderlich, die polarisationsoptischen Eigenschaften von Zahnhartsubstanzen genauer zu untersuchen. Dies wurde mit der Auswertung des Polarisationsgrades (Degree of Polarization, DOP) mit Polarisationsmikroskopie und PS-OCT im histologischen Präparat erzielt und dient dem Grundverständnis von PS-OCT Volumendaten für die zukünftige zahnärztliche Praxis. Die vorgestellten Verfahren sind eine relevante Ergänzung der klassischen zahnmedizinischen Histologie bei der wissenschaftlichen Charakterisierung kariöser Läsionen. / Objective: The aim of this doctoral thesis is the advancement and characterization of a non-invasive, non-ionizing diagnostic method for the detection of occlusal caries based on polarization-sensitive optical coherence tomography (PS-OCT). By introducing an expanded polarization microscopic technique (depolarized light microscopy, DLM), enables, for the first time, the visualization of the pathohistology of caries through depolarization imaging on thin sections. Material and Methods: A total of 17 teeth with clinically suspicious occlusal surfaces were examined in vitro using five imaging techniques: digital bitewing radiographs, µCT, PS-OCT, and conventional as well as expanded polarized light microscopy (depolarized light microscopy). The optical methods were applied to intact teeth and histological thin sections. After spatial registration of the different datasets, carious lesions were comparably visualized in sectional planes. Results: The comparative representation of various optical imaging methods within the same sectional plane contributes to the fundamental understanding of the optical properties of carious lesions. Traditional dental histology was supplemented by the inclusion of two innovative optical imaging methods: PS-OCT and depolarized light microscopy. The preliminary assessment of the degree of polarization (DOP) in histological thin sections enables the quantification of the pathohistological zones of caries. Demineralized areas in enamel as well as demineralized, sclerotic, and healthy dentin can be visualized color-independently. The cause of depolarization in enamel and dentin is different. The study provides insights for the evaluation of PS-OCT data in-vivo. Conclusion: For the valid interpretation of future clinical PS-OCT data, it is necessary to investigate the polarization-optical properties of dental hard tissues more closely. This was achieved by the evaluation of the degree of polarization (DOP) with polarized light microscopy and PS-OCT in histological preparations, contributing to the fundamental understanding of PS-OCT volumetric data for future dental practice. The presented methods are also a relevant addition to classical dental histology for characterizing carious lesions.

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