Die transurethrale Resektion der Prostata (TURP) ist eine elektrochirurgische Behandlung der gutartigen Vergrößerung der Prostata. Hierbei treten sehr selten gebrochene Resektionsschlingen auf, deren Ursachen in der Literatur unzureichend dokumentiert sind. In dieser Arbeit erfolgt die Untersuchung der Eignung von Methoden zur Schlingenverschleißanalyse bei der TURP. Es gilt die aktuell offenen Fragen zu klären, wie sich zum Beispiel der Schlingenverschleiß äußert, ob dieser Ursache für gebrochene Schlingen während einer Operation ist und ob er Einfluss auf den Leistungseintrag ins Prostatagewebe und damit auf Ihre Temperaturverteilung hat. Angewandt werden erstmals vier experimentelle Methoden zur Verschleißanalyse in Kombination. Gemessene Geometrieänderungen stehen in Zusammenhang mit einer gemessenen verschleißbedingten Impedanzänderung, welche hier erstmals in‑situ erfolgt. Diese liefert auch Informationen über Defekte im nichtsichtbaren Bereichen der Resektionsschlingen. Es geht auch hervor, dass aufgrund üblicher Nutzungsdauern der Schlingenverschleiß als Ursache für Schlingenbrüche während der Dauer einer Operation mit sehr großer Wahrscheinlichkeit auszuschließen ist. Aufbauend auf den Messergebnissen werden durch Finite Elemente Simulationen Informationen über den Leistungseintrag ins Prostatagewebe gewonnen. Die Auswertung der simulierten räumlichen Temperaturverteilung zeigt keine Vergrößerung von betroffenen Gewebearealen mit verschleißbedingtem Temperaturanstieg.:1 Einleitung 2 Grundlagen und Stand der Forschung 3 Lösungsansatz und Methoden 4 Versuchsumgebungen zur experimentellen Umsetzung 5 Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen 6 Numerische Methoden 7 Ergebnisse aus den numerischen Methoden 8 Diskussion 9 Zusammenfassung / The transurethral resection of the prostate (TURP) is an electrosurgical treatment of benign prostatic hyperplasia. In the literature, broken resection loops are rarely discussed and the reasons for their occurrence are insufficiently documented. The purpose of the present work is to investigate the suitability of methods for loop wear analysis in TURP. The aim is to clarify the currently open questions such as: Does material wear on the loop surface lead to broken resection loops during the surgery procedure? How does material wear influence the power input into the prostate tissue and thus the resulting temperature distribution in the tissue? For the first time, four experimental methods for loop wear analysis are applied in combination. As a result, the experimental investigation show that it was possible to measure a wear-related impedance change in-situ, matching to the wear-related geometry change of the resection loop. Moreover, the measured impedance led to information about loop defects in an invisible part of the resection electrode. For the duration of the surgery procedure, the loop wear can be ruled out as the cause of broken loops with a very high probability. Finite element analyses were used for evaluating the spatial temperature distribution of the prostate tissue. The simulation model based on the measurement results. The simulated spatial temperature distribution does not show any enlargement of affected tissue areas due to wear-induced temperature increase.:1 Einleitung 2 Grundlagen und Stand der Forschung 3 Lösungsansatz und Methoden 4 Versuchsumgebungen zur experimentellen Umsetzung 5 Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen 6 Numerische Methoden 7 Ergebnisse aus den numerischen Methoden 8 Diskussion 9 Zusammenfassung

Im Rahmen der vorliegenden Dissertationsschrift „Semi-quantitative röntgentomographische Untersuchungen zur Biodistribution von magnetischen Nanopartikeln in biologischem Gewebe“ wurden tomographische Untersuchungen an biologischen Objekten durchgeführt. Bei diesen Objekten handelt es sich um Gewebeproben nach minimal-invasiven Krebstherapien wie zum Beispiel magnetischem Drug Targeting und magnetischer Wärmebehandlung. Der Erfolg dieser Therapien ist sowohl abhängig von der korrekten Verteilung der magnetischen Nanopartikel als auch von der Tatsache, dass diese in der Zielregion in einer ausreichenden Menge vorhanden sind. Das Vorliegen dieser beiden Voraussetzungen ist in der vorliegenden Arbeit untersucht worden. Dabei lag der Schwerpunkt der Arbeit auf der Quantifizierung von magnetischem Material in unterschiedlichen biologischen Gewebeproben mittels Röntgenmikrocomputertomographie (XµCT). Für diesen Zweck wurde ein Kalibrationssystem mit speziellen Phantomen entwickelt, mit dessen Hilfe eine Nanopartikelkonzentration einem Grauwert voxelweise zugewiesen werden kann. Mit Hilfe der Kalibration kann der Nanopartikelgehalt sowohl in monochromatischen als auch in polychromatischen tomographischen Daten im Vergleich zu magnetorelaxometrischen Ergebnissen mit wenigen Prozent Abweichung ermittelt werden. Trotz Polychromasie und damit einhergehenden Artefakten können 3-dimensionale röntgentomographische Datensätze mit einer geringfügigen Konzentrationsabweichung im Vergleich zur quantitativen Messmethode Magnetorelaxometrie semi-quantitativ ausgewertet werden. / The success of the minimal invasive cancer therapies, called magnetic drug targeting and magnetic heating treatment, depends strongly on the correct distribution of the magnetic nanoparticles on one side. On the other side it depends on the fact that a sufficient amount of magnetic nanoparticles carrying drugs is accumulated in the target region. To study whether these two requirements are fulfilled motivates this PhD thesis „Semi-quantitative X-ray-tomography examinations of biodistribution of magnetic nanoparticles in biological tissues“. The analysis of the distribution of the magnetic nanoparticles in tumours and other tissue examples is realized by means of X-ray-micro computer tomography (XμCT). The work focuses on the quantification of the magnetic nanoparticles in different biological tissue samples by means of XµCT. A calibration of the tomographic devices with adequate phantoms, developed in the frame of this work, opens now the possibility to analyze tomographic data in a semi-quantitative manner. Thus, the nanoparticle concentration can be allocated voxel-wise to the grey values of the three-dimensional tomographic data. With the help of calibration of the tomography equipments used, polychromatic as well as monochromatic three-dimensional representations of objects can be analyzed with regard to the biodistribution of magnetic nanoparticles as well as with regard to their quantity. The semi-quantitative results have been compared with results obtained with a quantitative measurement method magnetorelaxometry (MRX). Thereby a good agreement of the semi-quantitative and quantitative data has been figured out.

Im Rahmen der vorliegenden Dissertationsschrift „Semi-quantitative röntgentomographische Untersuchungen zur Biodistribution von magnetischen Nanopartikeln in biologischem Gewebe“ wurden tomographische Untersuchungen an biologischen Objekten durchgeführt. Bei diesen Objekten handelt es sich um Gewebeproben nach minimal-invasiven Krebstherapien wie zum Beispiel magnetischem Drug Targeting und magnetischer Wärmebehandlung. Der Erfolg dieser Therapien ist sowohl abhängig von der korrekten Verteilung der magnetischen Nanopartikel als auch von der Tatsache, dass diese in der Zielregion in einer ausreichenden Menge vorhanden sind. Das Vorliegen dieser beiden Voraussetzungen ist in der vorliegenden Arbeit untersucht worden. Dabei lag der Schwerpunkt der Arbeit auf der Quantifizierung von magnetischem Material in unterschiedlichen biologischen Gewebeproben mittels Röntgenmikrocomputertomographie (XµCT). Für diesen Zweck wurde ein Kalibrationssystem mit speziellen Phantomen entwickelt, mit dessen Hilfe eine Nanopartikelkonzentration einem Grauwert voxelweise zugewiesen werden kann. Mit Hilfe der Kalibration kann der Nanopartikelgehalt sowohl in monochromatischen als auch in polychromatischen tomographischen Daten im Vergleich zu magnetorelaxometrischen Ergebnissen mit wenigen Prozent Abweichung ermittelt werden. Trotz Polychromasie und damit einhergehenden Artefakten können 3-dimensionale röntgentomographische Datensätze mit einer geringfügigen Konzentrationsabweichung im Vergleich zur quantitativen Messmethode Magnetorelaxometrie semi-quantitativ ausgewertet werden. / The success of the minimal invasive cancer therapies, called magnetic drug targeting and magnetic heating treatment, depends strongly on the correct distribution of the magnetic nanoparticles on one side. On the other side it depends on the fact that a sufficient amount of magnetic nanoparticles carrying drugs is accumulated in the target region. To study whether these two requirements are fulfilled motivates this PhD thesis „Semi-quantitative X-ray-tomography examinations of biodistribution of magnetic nanoparticles in biological tissues“. The analysis of the distribution of the magnetic nanoparticles in tumours and other tissue examples is realized by means of X-ray-micro computer tomography (XμCT). The work focuses on the quantification of the magnetic nanoparticles in different biological tissue samples by means of XµCT. A calibration of the tomographic devices with adequate phantoms, developed in the frame of this work, opens now the possibility to analyze tomographic data in a semi-quantitative manner. Thus, the nanoparticle concentration can be allocated voxel-wise to the grey values of the three-dimensional tomographic data. With the help of calibration of the tomography equipments used, polychromatic as well as monochromatic three-dimensional representations of objects can be analyzed with regard to the biodistribution of magnetic nanoparticles as well as with regard to their quantity. The semi-quantitative results have been compared with results obtained with a quantitative measurement method magnetorelaxometry (MRX). Thereby a good agreement of the semi-quantitative and quantitative data has been figured out.