Adaption multivariater Testmethoden für hochdimensionale Daten der funktionellen Bildgebung

Magdeburg, Univ., Fak. für Mathematik, Diss., 2012

Evaluation MR kompatibler Nadeln und interaktiver Sequenzen zur interventionellen Bildgebung an einem offenen 1.0 Tesla MR-Tomographen (Panorama-HFO)

Magdeburg, Univ., Med. Fak., Diss., 2014

Delayed gadolinium enhanced MRI of cartilage (dGEMRIC): Molekulare MRT-Bildgebung des Hüftgelenkknorpels [Delayed gadolinium enhanced MRI of cartilage (dGEMRIC): molecular MRI of hip joint cartilage]

Factors such as instability and impingement lead to early cartilage damage and osteoarthritis of the hip joint. The surgical outcome of joint-preserving surgery about the hip joint depends on the preoperative quality of joint cartilage.For in vivo evaluation of cartilage quality, different biochemically sensitive magnetic resonance imaging (MRI) procedures have been tested, some of which have the potential of inducing a paradigm shift in the evaluation and treatment of cartilage damage and early osteoarthritis.Instead of reacting to late sequelae in a palliative way, physicians could assess cartilage damage early on, and the treatment intensity could be adequate and based on the disease stage. Furthermore, the efficiency of different therapeutic interventions could be evaluated and monitored.This article reviews the recent application of delayed gadolinium-enhanced MRI of cartilage (dGEMRIC) and discusses its use for assessing cartilage quality in the hip joint. dGEMRIC is more sensitive to early cartilage changes in osteoarthritis than are radiographic measures and might be a helpful tool for assessing cartilage quality.

Analysis of functional magnetic resonance imaging time series by independent component analysis

Independent Component Analysis, Time Series Analysis, Functional Magnetic Resonance Imaging

Postmortale dynamische Angiographie mittels Angiofil®

In einigen rechtsmedizinischen Instituten gehört die postmortale Bildgebung, mittels MDCT (multidetector computed tomography) bereits zur täglichen Routine. Die Kombination dieser radiologischen Untersuchung und der anschließenden konventionellen Autopsie zeigt deutliche Vorteile im forensischen Alltag. Die Durchführung einer postmortalen Angiographie kann die Aussagekraft der Untersuchungen noch weiter verbessern. Im Institut für Rechtsmedizin in Lausanne-Genf, wurde die Technik der postmortalen dynamischen Angiographie entwickelt, bei der die Gefäße mittels des Kontrastmittels Angiofil® sichtbar gemacht werden. Es handelt sich dabei um eine minimal-invasive Technik einer Ganzkörperangiographie. Mittels einer modifizierten Kreislaufmaschine wird das Gefäßsystem perfundiert und gleichzeitig werden MDCT-Scans gemacht. Dies ermöglicht die Abbildung der Gefäße in verschiedenen Perfusionsstadien (arteriell und venös) während einer Zirkulation, ähnlich der Angiographie eines lebenden Patienten. Eine vollständige und länger andauernde Perfusion ist dank des öligen Kontrastmittels Angiofil® möglich. Es bleibt intravaskulär, ohne wesentlichen Austritt in das umliegende Gewebe, d.h. ohne Ödeme zu verursachen. Um die Methode auch für andere Institutionen brauchbar zu machen, wurde im Institut für Rechtsmedizin in Lausanne-Genf eine Forschungsgruppe gebildet, die an der Entwicklung einer spezialisierten Perfusionsmaschine für die postmortale dynamische Angiographie arbeitet, deren Bedienung möglichst einfach sein soll. Außerdem wird ein standardisiertes Protokoll zur Durchführung der Technik entwickelt, um den Einsatz von Fachkräften gering zu halten. Die Resultate der postmortalen Angiographie dienen der Auffindung von Gefäßpathologien wie Dissektionen, Gefäßmissbildungen oder Rupturen. Schwierigkeiten bereiten noch die Interpretation der Thrombosen und Embolien, da die postmortalen Gerinnungsvorgänge kritisch mit einzuziehen sind.

Telemedizin und Ethik "Sicht des Sozialethikers und Theologen

Die Digitalisierung und Vernetzung der Gesellschaft hat diese entscheidend verändert. Auch Denk- und Handlungsweisen in der Medizin werden durch die neuen Informationstechnologien in erheblichem Maße beeinflusst. Von welcher Art ist dieser Einfluss? Verändert sich das Arzt-Patienten-Verhältnis? Bekommen wir den "gläsernen Patienten"? Gibt es Auswirkungen auf die Berufsstände im Gesundheitswesen? Verändert diese Technologie die Sozialsysteme möglicherweise sogar grundsätzlich? Werden wir bald von intelligenten technischen Systemen beherrscht? Sollten wir (bedenkenlos) alles machen, was wir (technisch) könn(t)en? Wo sind die Grenzen, wo müssen wir bremsen? Müssen wir über eine neue Ethik nachdenken oder "ist alles schon mal da gewesen"? Diesen und ähnlichen Fragen gehen die Beiträge in dieser Buchpublikation nach. In einem ersten Teil werden zur Einführung und zur Anregung Zukunftsszenarien entwickelt, und zwar für die Gebiete Medizinische Bildgebung, Medizinische Robotik und Telemedizin. Der zweiteTeil reflektiert allgemein über ethische Aspekte der Informationstechnik und der Informationstechnik, zunächst ohne direkten Bezug zur Medizin. Dieser wird im dritten Teil hergestellt. Den Schwerpunkt bildet hier die Telemedizin, weil diese ein geeignetes Modell zur ethischen Diskussion über Technik und Medizin darstellt. Der vierte Teil enthält eine Diskussion zum Thema "Werden die neuen Entwicklungen von Informationstechnik in der Medizin zum Fluch oder zum Segen für die Gesellschaft?". Schließlich sind in einem fünften Teil die Ergebnisse und Erkenntnisse in Thesenform zusammenzufassen. Diese "Dresdner Thesen zu ethischen Aspekten der Telemedizin" sind nach der Veranstaltung in einem mehrmonatigen Prozess entstanden, an dem die Herausgeber und die Autoren beteiligt waren.

Wechselwirkung von im NANOJET erzeugten Teilchen mit Polymeren und biologischen Objekten

Am Institut für Mikrostrukturtechnologie und Analytik wurde eine neue Technik entwickelt, die neue Anwendungen und Methoden der Mikro- und Nanostrukturierung auf Basis eines neuen Verfahrens erschlossen hat. NANOJET führt über die passive Rastersondenmikroskopie hinaus zu einem vielseitigen, aktiven Bearbeitungswerkzeug auf der Mikro- und Nanometerskala. NANOJET (NANOstructuring Downstream PlasmaJET) ist eine aktive Rasterkraft-Mikroskopie-Sonde. Radikale (chemisch aktive Teilchen, die ein ungepaartes Valenzelektron besitzen) strömen aus dem Ende einer ultradünnen, hohlen Rasterkraftmikroskop-Spitze. Dadurch wird es möglich, über die übliche passive Abtastung einer Probenoberfläche hinausgehend, diese simultan und in-situ durch chemische Reaktionen zu verändern. Die Abtragung von Material wird durch eine chemische Ätzreaktion erreicht. In dieser Arbeit wurde zum größten Teil Photoresist als Substrat für die Ätzexperimente verwendet. Für das Ätzen des Resists wurden die Atome des Fluors und des Sauerstoffs im Grundzustand als verantwortlich identifiziert. Durch Experimente und durch Ergänzung von Literaturdaten wurde die Annahme bestätigt, dass Sauerstoffradikale mit Unterstützung von Fluorradikalen für die hohen erzielten Ätzraten verantwortlich sind. Die Beimischung von Fluor in einem Sauerstoffplasma führt zu einer Verringerung der Aktivierungsenergie für die Ätzreaktion gegenüber Verwendung reinen Sauerstoffs. In weiterer Folge wurde ein Strukturierungsverfahren dargestellt. Hierbei wurden "geformte Kapillaren" (mikrostrukturierte Aperturen) eingesetzt. Die Herstellung der Aperturen erfolgte durch einen elektrochemischen Ätzstop-Prozess. Die typische Größe der unter Verwendung der "geformten Kapillaren" geätzten Strukturen entsprach den Kapillarenöffnungen. Es wurde ein Monte-Carlo Simulationsprogramm entwickelt, welches den Transport der reaktiven Teilchen in der langen Transportröhre simulierte. Es wurde sowohl die Transmission der Teilchen in der Transportröhre und der Kapillare als auch ihre Winkelverteilung nach dem Verlassen der Kapillare berechnet. Das Aspektverhältnis der Röhren hat dabei einen sehr starken Einfluss. Mit einem steigenden Aspektverhältnis nahm die Transmission exponentiell ab. Die geschaffene experimentelle Infrastruktur wurde genutzt, um auch biologische Objekte zu behandeln und zu untersuchen. Hierfür wurde eine neue Methodik entwickelt, die eine dreidimensionale Darstellung des Zellinneren erlaubt. Dies wurde durch die kontrollierte Abtragung von Material aus der Zellmembran durchgeführt. Die Abtragung der Zellmembran erfolgte mittels Sauerstoffradikalen, die durch eine hohle Spitze lokalisiert zum Ort der Reaktion transportiert wurden. Ein piezoresistiver Cantilever diente als Sensor in dem zur Bildgebung eingesetzten RKM. Das entwickelte Verfahren ermöglicht es nun erstmals, schonend Zellen zu öffnen und die innen liegenden Organellen weiter zu untersuchen. Als Nachweis für weitere Verwendungsmöglichkeiten des NANOJET-Verfahrens wurde auch Knochenmaterial behandelt. Die Ergebnisse dieser Experimente zeigen klar, dass das Verfahren für vielfältige biologische Materialien verwendbar ist und somit nun ein weiter Anwendungskreis in der Biologie und Medizin offen steht.

Molecular Imaging using Strong-Field Processes

Die Arbeit befasst sich mit dem Zusammenhang zwischen einfachen Molekülen und deren Verhalten in starken, kurzen Laserfeldern. Einerseits wird versucht, strukturelle Daten des Moleküls in den Elektronen- und Photonenspektren wiederzuerkennen. Andererseits geht es darum, ein Bild der elektronischen Wellenfunktion aus den spektralen Daten abzuleiten.