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Ziel: In dieser Studie wurde der Zusammenhang zwischen der Ober- und Unterkieferzahnbogenausdehnung in transversalen und longitudinalen Dimensionen und der fazialen Morphologie untersucht. Die differenzierte Merkmalsausprägung von Gesicht und Zahnbogen zwischen den männlichen und weiblichen Probanden fand ebenfalls Beachtung. Es wurden folgende fünf Hypothesen untersucht: (1): Es besteht ein positiver Zusammenhang zwischen der Oberkieferzahnbogenbreite und der Jochbogenbreite sowie der kranialen Breite. (2): Es besteht ein positiver Zusammenhang zwischen der Zahnbogenbreite im Unterkiefer und dem Interkondylarabstand. (3): Die Größe des Overjets wird durch die Zunahme der Zahnbogenbreite im Oberkiefer und/ oder durch die Abnahme der Zahnbogenbreite im Unterkiefer beeinflusst. (4): Die Ausprägung der Gesichtshöhe steht in einer positiven Relation zum Overbite. (5): Bei Männern sind die Dimensionen in der fazialen Morphologie sowie in der Ausdehnung der Zahnbögen stärker ausgeprägt als bei Frauen. Methode: Zur Untersuchung wurden von 70 Männern und 91 Frauen (Alter: 20-55Jahre) im Rahmen der Study of Health in Pomerania Ganzkörpermagnetresonanztomografieaufnahmen und Dentalmodelle von Ober- und Unterkiefer angefertigt und vermessen. Für die ersten 4 Hypothesen wurde mit linearen Regressionsmodellen gerechnet, die für Alter und Geschlecht adjustiert wurden. Die Hypothese 5 ließ sich mit der Berechnung der Mittelwerte und den zugehörigen Standardabweichungen anhand von Zweistichproben-t-Tests untersuchen. Ergebnisse: (1): Es wurde ein signifikanter positiver Zusammenhang zwischen der Jochbogenbreite sowie der kranialen Breite und allen gemessenen Distanzen der Zahnbogenbreite im Oberkiefer ersichtlich. Trend: Je weiter posterior die betrachtete Distanz liegt, desto mehr scheint sie von der Jochbogenbreite und der kranialen Weite beeinflusst zu werden. (2): Zwischen dem Interkondylarabstand und der Unterkieferzahnbogenbreite wurde mit wenigen Ausnahmen keine signifikante Relation deutlich. (3): Eine Verringerung der sagittalen Frontzahnstufe ging mit einer Zunahme der vorderen Oberkieferzahnbogenbreite einher. (4): Die Ausprägung der Overbites wurde von der unteren und totalen Gesichtshöhe signifikant negativ beeinflusst. (5): Alle Distanzen zur Beschreibung der Zahnbogen- und Gesichtsdimensionen prägten sich bei den männlichen Probanden signifikant größer aus als bei den Frauen (Ausnahmen: Zahnbogenlängen des Unterkiefers, Overbite, Overjet). Schlussfolgerung: Die Ergebnisse dieser Studie lassen auf einen möglichen gegenseitigen Einfluss von Zahnbogendimensionen und der Gesichtsmorphologie schließen. Besonders im Bereich der Kieferorthopädie und der ästhetischen Chirurgie kann das Wissen um solcher Zusammenhänge helfen die Notwendigkeit einer Behandlung einzustufen, den richtigen Zeitpunkt des Behandlungsbeginns sowie die Dauer der Behandlung zu bestimmen und mögliche Erfolge bereits vor Behandlungsbeginn abzuschätzen.
In der vorliegenden Arbeit wurde die Topographie der Harder-Drüse anhand von 20 adulten Köpfen von Tupaia belangeri bezüglich eines eventuellen Geschlechtsdimorphismus untersucht. Dazu wurden von allen Tupaiaköpfen MRT-Schichtaufnahmen in einem 7 Tesla ClinScan Kernspintomograph angefertigt. Mit Hilfe der Software WinSurf® 4.0 konnten die Volumina der Harder-Drüsen und der Bulbi oculi berechnet sowie 3D-Rekonstruktionen angefertigt werden. Darüber hinaus wurden verschiedene Orbita- und Schädelmaße ermittelt. Mit Hilfe von Korrelationsanalysen wurden potenzielle Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Größen und der Größe der Harder-Drüse sowie des Bulbus oculi untersucht. Die Harder-Drüse von Tupaia belangeri befindet sich medial und posterior des Bulbus oculi und ist im retrobulbären Gewebe der Orbita eingebettet. Zudem wird sie von Fettgewebe oder einem orbitalen Sinus venosus umgeben. Die konvexe Seite der Harder-Drüse liegt der medialen Orbitawand an und die konkave Seite bedeckt den Bulbus oculi. Die Harder-Drüse verjüngt sich von ventral nach dorsal und erinnert in der dorsalen Ansicht an eine Pyramide mit dreieckiger Grundfläche. Die Harder-Drüsen der männlichen Tupaia belangeri sind doppelt so groß wie die der weiblichen Tiere. Die Harder-Drüse der männlichen Tiere dehnt sich hinter dem Bulbus oculi bis zum N. opticus aus. Bei den weiblichen Tieren zeigt sich dagegen keine Beziehung zum N. opticus. Der M. rectus ventralis, einer der äußeren Augenmuskeln, hinterlässt an der Unterseite der Harder-Drüse von Tupaia belangeri eine Impression. Bei weiblichen Tieren ist diese Impression weniger stark ausgeprägt. Unterhalb des M. rectus ventralis nimmt die Harder-Drüse fast vollständig den hinteren Teil der Orbita ein und hat hier ihre größte Ausdehnung. Die Korrelationsanalyse ergab statistisch signifikante Zusammenhänge zwischen dem Volumen der Harder-Drüse und einigen Längenmaßen der Orbita sowie mit der Jochbogenbreite. Korrelationen zwischen dem Volumen der Harder-Drüse und weiteren Schädelmaßen, zwischen den Volumina der Harder-Drüse und der Bulbus oculi und zwischen dem Volumen der Bulbus oculi und den Orbitamaßen konnten nicht festgestellt werden. Die vorliegende Arbeit liefert erstmalig eine detaillierte topographische Beschreibung der Harder-Drüse bei Tupaia belangeri mit Hilfe bildgebender Verfahren. Die beobachteten und nachgewiesenen Geschlechtsunterschiede in Form, Ausdehnung und Größe der Harder-Drüse belegen zudem, dass das 7-Tesla Kleintier-MRT hervorragend geeignet ist makroskopische Strukturen der Harder-Drüse in hoher Präzision darzustellen. Damit erschließen sich neue Untersuchungsmöglichkeiten, um weitere detaillierte Einblicke in die Kopforgane der Tupaia zerstörungsfrei zu erhalten. Der damit zu erwartende Erkenntniszuwachs ist von besonderer Bedeutung, um die Stellung der Tupaia als Schwesterngruppe der Primaten wieder stärker in den Fokus wissenschaftlicher Untersuchungen zu rücken.
In dieser Studie haben wir die Volumina definierter Hirnkompartimente und -Gewebeklassen frühgeborener Kinder am Geburtsterminäquivalent basierend auf MRT-Aufnahmen des Gehirns bestimmt und deren Korrelationen zu klinischen Parametern und therapeutischen Interventionen im Rahmen des Verlaufs auf der neonatologischen Intensiv- und Nachsorgestation untersucht. Anschließend erfolgte eine Fragebogenstudie im Sinne einer entwicklungsneurologischen Follow-up-Untersuchung.
Entsprechend unserer Fragestellungen konnten wir in unserer Studie Korrelationen zwischen dem Gestationsalter und den Volumina verschiedener Hirnkompartimente nachweisen. Insbesondere konnte eine Zunahme der Volumina von kortikaler grauer und myelinisierter weißer Substanz mit zunehmendem Gestationsalter aber auch mit zunehmendem Alter am Untersuchungszeitpunkt gezeigt werden. Letzteres ist hinweisgebend darauf, dass bei Frühgeborenen ex utero das zerebrale Wachstum im Sinne einer Volumenzunahme voranschreitet. Bei den Kindern mit geringerem Gestationsalter (23-27 SSW) ist das Wachstum der kortikalen grauen Substanz bezogen auf das Gesamtparenchym der dominierende Wachstumsprozess bis zum errechneten Termin.
Wir konnten zeigen, dass nicht nur das Gestationsalter allein, sondern insbesondere das Eintreten pathologischer Prozesse die Hirnentwicklung beeinflusst. Auffällig ist ein geringeres Kortexvolumen bei Kindern mit intrauteriner Wachstumsretardierung mit einem GA von 31-36 SSW. In dieser Gruppe ist – invers zu den Frühgeborenen geringerer Schwangerschaftswochen – die Zunahme der nicht-myelinisierten weißen Substanz dominierend.
Das Volumen der subkortikalen grauen Substanz ist negativ mit der Beatmungsdauer und Dauer der Sauerstofftherapie korreliert. Das Auftreten intraventrikulärer Blutungen war entsprechend der Pathophysiologie (Hydrocephalus internus/malresorptivus) mit einer Erweiterung des Ventrikelsystems, nicht jedoch aber der äußeren Liquorräume, assoziiert. Bei diesen Kindern zeigt sich außerdem eine beeinträchtigte quantitative Entwicklung der myelinisierten weißen Substanz.
Unter Berücksichtigung unserer Studiendaten liegt die Schlussfolgerung nahe, dass es im Rahmen der Hirnentwicklung vulnerable Perioden hinsichtlich der Reifung und des Wachstums spezifischer Hirnregionen gibt.
Außerdem haben wir gezeigt, dass unser gewähltes manuelles Segmentierungs-/Volumetrieverfahren – die „Point-Counting-Methode“ in Verbindung mit dem „Cavalieri-Prinzip“ – ein valides Verfahren ist. Dies zeigte sich bei der Anwendung auf unser Kalibrations-Phantom sowie auch in der direkten Anwendung auf die MRT-Datensätze. Die Ergebnisse dieser Methode sind vergleichbar mit denen (semi-) automatischer Verfahren.
Temporomandibulärer Schmerz ist ein häufiges Symptom bestehend aus Schmerzen lokalisiert um den gelenknahen Anteil des Kiefers mit einer starken Abhängigkeit von Stressoren. Chronische Schmerzen wurden bereits mit Veränderungen des Volumens der grauen Hirnsubstanz (GMV) assoziiert. Frühere Studien zum Thema haben bis jetzt jedoch widersprüchliche Ergebnisse geliefert. Dies könnte unter anderem den unterschiedlichen Zusammensetzungen der Studienpopulationen sowie den zugrundeliegenden Studienmethoden geschuldet sein.
Um die Auswirkungen chronischer Schmerzen auf die Gehirnstruktur mit hohen Fallzahlen zu untersuchen, wurden in der vorliegenden Arbeit drei Gruppen klinischer Patienten, insgesamt 47 Individuen, und eine Studienpopulation, bestehend aus insgesamt 57 Patienten, die Gesichtsschmerzen über die letzten 6 Monate angaben, analysiert. Die Patienten der Studienpopulation wurden aus der Study of Health in Pomerania (SHIP) rekrutiert, die Patienten der klinischen Probandengruppen in Zusammenarbeit mit der Zahnklinik Greifswald. Das Volumen der grauen Hirnsubstanz dieser Patienten wurde jeweils mit dem einer gesunden Kontrollgruppe ohne chronische Schmerzen verglichen.
Die Kontrollgruppe bestand aus 60 Individuen für den Vergleich mit den klinischen Patienten sowie 381 Individuen für den Vergleich mit den Patienten der Studienpopulation. Beide Kontrollgruppen waren jeweils für Alter und Geschlecht entsprechend korrigiert.
Zur Gehirnstrukturanalyse kam Voxelbasierte Morphometrie als populäres In-vivo-Verfahren zum Einsatz. Hiefür erhielten sowohl Patienten als auch die Kontrollpersonen ein MRT. In einer Region of Interest (Bereich von Interesse) Analyse zeigte nur die klinische Patientengruppe ein verringertes Volumen der grauen Substanz in den Bereichen des anteromedialen Gyrus cinguli bis in den medialen präfrontalen Cortex reichend, bei denen aus der Literatur bereits eine besonde Anfälligkeit gegenüber chronischen Schmerzen und einer damit verbundenen Reduktion der grauen Substanz bekannt ist.
Die transkutane Vagusnervstimulation (tVNS) findet als Methode zur Schmerzlinderung zunehmend mehr Beachtung, allerdings ist der zugrunde liegende Wirkmechanismus noch weitgehend unklar. Das Ziel dieser Dissertation war es daher, die potentiellen hypoalgetischen Effekte der tVNS in einer Kohorte aus gesunden Probanden zu untersuchen und anschließend mittels funktioneller Bildgebung den zerebralen Wirkmechanismus zu erforschen. Für die Studien wurden junge, gesunde, rechtshändige Probanden ausgewählt. Experimentelle elektrische oder thermische Schmerzen wurden mittels eines zertifizierten Schmerzgenerators am rechten Mittelfinger oder am Unterarm zugefügt. Für die tVNS fanden TENS-Geräte Verwendung. In einem Cross-Over-Design wurde die Reaktion der Probanden auf tVNS- und Placebo-Anwendung untersucht. Die Analyse der erhobenen Daten zeigte ein unterschiedliches Verhalten der Probanden auf tVNS. Während einige Probanden mit der erwarteten Hypoalgesie reagierten (Responder), zeigten Andere eine Hyperalgesie (Non-Responder). Unter Placebo- Bedingungen unterschieden sich die Probanden nicht. Die Vitalparameter, wie Blutdruck und Herzfrequenz, änderten sich während der gesamten Untersuchung nicht signifikant. Die Gruppenanalyse der zerebralen Antwort ergab keine signifikanten Ergebnisse. Erst nach Selektion der Responder (8/20 Probanden) zeigte sich unter tVNS eine reduzierte Aktivität in Arealen der affektiven Schmerzverarbeitung. Die Existenz von Respondern und Non-Respondern auf tVNS ist eine plausible Erklärung für die widersprüchlichen Ergebnisse in den vorausgegangenen experimentellen und klinischen Studien. Aufgrund von anatomischen Voraussetzungen der Methode ist eine reduzierte Wirkung, z.B. bei abweichender Innervation des Ohres oder unterschiedlicher Ausgangsaktivierung des Vagusnerven, möglich. Das nächste Ziel sollte daher sein, die Responder der Methode bereits vor der Behandlung zu ermitteln.
Der traumatische Spannungspneumothorax stellt eine akut lebensbedrohliche Komplikation eines Thoraxtraumas dar und kann durch eine massive intrathorakale Druckzunahme zum Kreislaufversagen führen. Einzige Behandlungsmöglichkeit ist die notfallmäßige Entlastung des erhöhten intrathorakalen Druckes. Die sogenannte Nadeldekompression, das heißt die Druckentlastung durch Punktion der Thoraxwand mittels einer Hohlnadel an definierter anatomischer Lokalisation, ist fester Bestandteil notfallmedizinischer Behandlungsleitlinien. So wird in der aktuellen S3-Leitlinie Polytrauma / Schwerverletzten-Behandlung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie die Entlastung eines Spannungspneumothorax im zweiten Interkostalraum in der Medioklavikularlinie unter Verwendung einer 4,5 cm langen Venenverweilkanüle, gefolgt von einer chirurgischen Eröffnung des Pleuraspaltes mit oder ohne Thoraxdrainage, empfohlen. Das ATLS (Advanced Trauma Life Support) Ausbildungskonzept des American College of Surgeons empfiehlt die Nadeldekompression im zweiten Interkostalraum, Medioklavikularlinie, mittels eines 5,0 cm langen Katheters. Hauptgrund für die in der notfallmedizinischen Literatur berichtete relativ hohe Versagensrate durchgeführter Nadeldekompressionen, scheint ein Missverhältnis zwischen empfohlener Nadellänge und tatsächlicher Dicke der Thoraxwand zu sein. So war es Ziel dieser als assoziiertes SHIP (Study of Health in Pomerania) – Projekt durchgeführten Studie (SHIP/2011/117/D), anhand standardisierter Ganzkörper-MRT-Daten die Dicke und Zusammensetzung der vorderen Thoraxwand am empfohlenen Punktionsort zu untersuchen und zu prüfen, ob die Empfehlungen zur Notfallpunktion eines Spannungspneumothorax hinsichtlich der Nadellänge aufrechterhalten werden können. Ferner wurde die Entfernung der Punktionsstelle zum anatomischen Verlauf der Arteria thoracica interna ermittelt, um so die Gefahr einer iatrogenen Läsion abzuschätzen. In die Studie wurden n = 2 574 Probanden (48,1 % männlich) eingeschlossen. Die Messungen der Gesamtdicke der Thoraxwand, der Dicke des Fettgewebes sowie des Abstandes des Punktionsortes zur Arteria thoracica interna erfolgten jeweils für den linken und rechten Hemithorax an T2-gewichteten axialen und an rekonstruierten sagittalen Schnittbildsequenzen unter Verwendung des DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) - Betrachters OsiriX (v3.9.2). Eine mögliche Abhängigkeit der totalen Thoraxwanddicke von Geschlecht, Alter, Körpergröße, Körpergewicht und Body-Mass-Index (BMI) wurde durch Ermittlung des Spearman-Rangkorrelationskoeffizienten untersucht. Die durchschnittliche Dicke der Thoraxwand betrug 5,1 cm (rechts 5,1 cm [Spannweite 1,5 - 12,1 cm, Standardabweichung 1,4 cm], links 5,1 cm [Spannweite 1,8 - 10,5 cm, Standardabweichung 1,3 cm]). Bei weiblichen Probanden war die Dicke der Thoraxwand signifikant größer als bei männlichen (p < 0,0001). Am rechten bzw. linken Hemithorax überstieg die Wanddicke in 61,1 % bzw. 61,5 % aller untersuchten Probanden die Grenze von 4,5 cm. Dabei war dies signifikant häufiger bei Frauen (63,9 %) als bei Männern (58,7 %) (p < 0,0001) der Fall. Es zeigte sich eine hochsignifikante Korrelation zwischen Thoraxwanddicke und Körpergewicht (r = 0,532; p < 0,0001) sowie zwischen Thoraxwanddicke und BMI (r = 0,727; p < 0,0001). Eine Korrelation zwischen Alter bzw. Körpergröße und Dicke der Thoraxwand fand sich hingegen nicht. Die Arteria thoracica interna verlief durchschnittlich 5,5 cm medial des potentiellen Punktionsortes. Die Untersuchung zeigt, dass bei einem Großteil der untersuchten Probanden eine suffiziente Druckentlastung mit den bisher empfohlenen Nadellängen aufgrund einer zu großen Thoraxwanddicke technisch nicht möglich wäre. Eine Anpassung der entsprechenden Ausbildungskonzepte und Leitlinien wird empfohlen.
Kardiovaskuläre Erkrankungen stellen seit Jahrzehnten in Industrienationen, wie Deutschland, die Haupttodesursache dar.1–4 Verschiedene Parameter nehmen Einfluss auf die Prävalenz und Inzidenz von kardiovaskulären Erkrankungen, sowie auf die Zunahme von Wanddicken großer arterieller Gefäße. Die Wanddicke der Arterien (MAWT) wird als ein Surrogatmarker für die Arteriosklerose verwendet, und diesbezüglich verschiedene Gefäßabschnitte untersucht.21,22 Auch MRT-Untersuchungen erfolgten, in welchem der bisherige Goldstandard die Dark-Blood Sequenz war.33,35–37 In der klinischen Routine wird jedoch im Rahmen eines Kardio-MRT eine cine steady-state free precession(SSFP)- Sequenz verwendet.38,39 Das Ziel unserer Arbeit war es die Dark-Blood (DB)- Sequenz mit der cine (SSFP)- Sequenz mittels Inter- sowie Intrarater Reliabilität zu vergleichen, sowie altersabhängige und geschlechtsspezifische Standardwerte der Wanddicke der Aorta ascendens und descendens in der Allgemeinbevölkerung anhand von Daten der Study of Health in Pomerania (SHIP- Studie) zu bestimmen.
Methode: Für den Vergleich der beiden Sequenzen wurden beide Sequenzen an 50 Nicht-SHIP-Probanden, welche ein Kardio- MRT erhielten, generiert. Diese wurden anschließend von zwei Untersuchern (AQ und TS) bezüglich Interratersowie Intrarater Reliabilität auf Höhe der rechten Pulmonalarterie vermessen und ausgewertet. In der zweiten Publikation erfolgte die Messung der Aortenwanddicke, sowie die Korrelation mit dem Alter und dem Geschlecht an 753 Personen aus der SHIPStudie.
Ergebnisse: Die cine SSFP- Sequenz konnte im Vergleich zu der DB- Sequenz, bei einer hohen Inter- und Intrarater Reliabilität, zuverlässige und vergleichbare Messwerte liefern. Insgesamt zeigte sich, dass die mittlere Aortenwanddicke der Aorta ascendens (1.46 mm bei Frauen, 1.56 mm bei Männern) im Vergleich zur Aorta descendens (1.26 mm bei Frauen, 1.36 mm bei Männern) größer war. Zusätzlich konnte ein Anstieg der Wanddicke mit zunehmendem Alter, sowie eine Geschlechtsabhängigkeit der Wanddicke nachgewiesen werden. Männer haben im Vergleich zu Frauen eine dickere Gefäßwand in beiden untersuchten Gefäßabschnitten auf (p<0.001). In weiteren Auswertungen stellte sich eine gering höhere Abhängigkeit der zunehmenden Aortenwanddicke mit zunehmendem Alter bei dem männlichen Geschlecht dar.
Zielstellung: In dieser prospektiven Arbeit überprüften wir, ob ein sequenzbasierter Softwarealgorithmus zur Geräuschreduktion in der Magnetresonanztomographie (MRT) einen Einfluss auf die Bildqualität und das Signal-zu-Rauschverhältnis (SNR) besitzt.
Material und Methoden: Einunddreißig Patienten, 18 Männer, 13 Frauen, Durchschnittsalter 58,3 ± 14,5 Jahren, unterzogen sich einer indizierten, kranialen MRT-Bildgebung. Das Sequenzprotokoll schloss FLAIR-Sequenzen ein, welche mit identischen Scanparametern jeweils mit und ohne Anwendung des Softwarealgorithmus Quiet Suite (QS) (Siemens Healthcare) angefertigt wurden. Mit Hilfe eines Schalldruckpegelmessgerätes (Testo, Typ 815) wurden die maximalen Lautstärkepegel für beide Sequenzen im Untersuchungsraum ermittelt. Es erfolgte die subjektive Beurteilung der Bildqualität auf einer Fünf-Punkte-Skala (1 sehr gut - 5 inadäquat) durch zwei Radiologen unabhängig voneinander. Separat wurde das SNR für die graue Hirnsubstanz, weiße Hirnsubstanz und den Liquor für beide Sequenzen ermittelt. Zusätzlich erfolgte die Auswertung von Detektionsraten pathologischer Läsionen innerhalb der weißen Hirnsubstanz jeweils mit und ohne Verwendung von QS. Die statistische Analyse mit dem Vergleich beider Sequenzen erfolgte mittels Mann-Whitney-U-Test.
Ergebnisse: Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Verwendung von QS die Schalldruckpegelspitzen signifikant reduziert (83,5 ± 7,3 dB(A) versus 81,5 ± 7,5 dB(A) mit QS, p ≤ 0,017). Hinsichtlich der Beurteilung der subjektiven Bildqualität wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen beiden Befundern ermittelt (Befunder 1: 2,03/2,07, p = 0,730; Befunder 2: 1,98/2,10, p = 0,362). QS führte für ausgewählte Bereiche zu einem Anstieg des SNR (graue Substanz, p ≤ 0,001; weiße Substanz p = 0,006). Die Detektionsraten von suspekten Läsionen innerhalb der weißen Substanz zeigten keine signifikanten Unterschiede unter Verwendung von QS (Befunder 1, p = 0,944; Befunder 2, p = 0,952).
Schlussfolgerungen: Sequenzbasierte Softwarealgorithmen, wie QS, besitzen das Potential die Schalldruckpegelspitzen in der MRT signifikant zu reduzieren ohne die subjektive Bildqualität zu kompromittieren oder die diagnostische Genauigkeit zu gefährden.
Die vorliegende Arbeit ist im Bereich der parameterfreien Statistik anzusiedeln und beschäftigt sich mit der Anwendung von ordinalen Verfahren auf Zeitreihen und Bilddaten. Die Basis bilden dabei die sogenannten ordinalen Muster in ein bzw. zwei Dimensionen. Der erste Hauptteil der Arbeit gibt einen Überblick über die breiten Einsatzmöglichkeiten ordinaler Muster in der Zeitreihenanalyse. Mit ihrer Hilfe wird bei simulierten gebrochenen Brownschen Bewegungen der Hurst-Exponenten geschätzt und anhand von EEG-Daten eine Klassifikationsaufgabe gelöst. Des Weiteren wird die auf der Verteilung der ordinalen Muster beruhende Permutationsentropie eingesetzt, um in Magnetresonanztomographie (MRT)-Ruhedaten Kopfbewegungen der Probanden zu detektieren. Der zweite Hauptteil der Arbeit befasst sich mit der Erweiterung der ordinalen Muster auf zwei Dimensionen, um sie für Bilddaten nutzbar zu machen. Nach einigen Betrachtungen an fraktalen Oberflächen steht eine automatisierte und robuste Einschätzung der Qualität struktureller MRT-Daten im Vordergrund.
Zielsetzung: Ziel ist es, populationsbasierte MRT-Referenzwerte für den cervicalen Spinalkanalparameter sowie für die Wirbelkörper zu erheben und ihre Assoziationen zum spinalen Level, Geschlecht, Alter, Körpergröße, Körpergewicht und BMI zu untersuchen.
Material und Methoden: Diese Querschnittstudie basiert auf den Daten von 2453 Probanden im Alter zwischen 21 und 89 Jahren, die im Rahmen der Study of Health in Pomerania (SHIP) zwischen Juli 2008 und März 2011 an einem 1,5-Tesla-Ganzkörper-MRT teilnahmen. In einem standardisierten Verfahren wurden Messwerte der Wirbelsäule von HWK 2 bis HWK 7 in sagittalen T2-gewichteten TSE-Sequenzen erhoben.
Ergebnisse: Die Referenzintervalle für Spinalkanalparameter zeigten geringe Unterschiede zwischen den Geschlechtern. Im Mittel waren die Wirbelkörper bei Männern 2,1 bis 2,2 mm größer als bei Frauen. Alterseffekte waren lediglich für die Wirbelkörpergröße von größerem Ausmaß, hier betrug der Anstieg 0,5 mm über einen 10-Jahres-Unterschied. Effektgrößen der Körpergröße waren nur für den ossären Spinalkanal und der Wirbelkörpergröße von größerem Ausmaß. Die Effektgrößen von Körpergewicht und BMI waren zumeist gering.
Schlussfolgerung: Diese Studie zeigt zum ersten Mal MRT-Referenzwerte für Spinalkanalparameter in einer erwachsenen, kaukasischen Bevölkerung. Bis auf die Wirbelkörpergröße sind die Assoziationen mit Geschlecht, Alter und Somatometrie meistens gering und haben daher nur geringe klinische Aussagekraft. Manche der beschriebenen diagnostischen Parameter müssen eventuell revidiert werden, weil sie dazu neigen, Risiken für das Individuum zu überschätzen.
Zielstellung: Untersuchung der Durchführbarkeit der Gadolinium-EOB-DTPA-verstärkten Magnetresonanz (MRT)-Cholangiographie bei Patienten mit chronisch obstruktiven cholestatischen Erkrankungen der Gallenwege in der klinischen Untersuchungsroutine. Material und Methoden: In die retrospektive Studie eingeschlossen waren 23 Patienten mit Gallengangsdilatationen und 10 gesunde Probanden. Bei allen war zuvor eine Gadolinium-EOB-DTPA-verstärkte MRT der Leber erfolgt. Gadolinium-EOB-DTPA wurde in der Standardkonzentration von 0,025 mmol/kg/Körpergewicht (0,1 ml/kg/KG) in einer einmaligen Bolusinjektion appliziert. Es erfolgte eine Region of Interest (ROI)-basierte Messung der mittleren Anreicherung der dilatierten Gallengänge der Patienten und des Ductus choledochus in der Kontrollgruppe für die nativen Serien sowie für die hepatobiliären Phasen nach der Kontrastmittelapplikation. Ergebnisse: Es erfolgte der direkte Vergleich der mittleren Kontrastmittelanreicherung der Gallengänge während der hepatobiliären Phasen zwischen Patienten mit Gallenwegsdilatationen (0,1 ± 0,3 au) und gesunden Probanden (4,7 ± 2,2 arbitrary units (au)). Dabei zeigte sich eine signifikant geringere oder gänzlich fehlende Anreicherung von Gadolinium-EOB-DTPA in dilatierten Gallenwegen innerhalb des in der klinischen Untersuchungsroutine verfügbaren Zeitfensters (p = 0,001). Schlussfolgerung: Die klinische Standard MRT-Cholangiographie mit Gadolinium-EOB-DTPA als Kontrastmittel ist keine geeignete Technik zur Beurteilung des Gallensystems bei Cholestase, aufgrund einer veränderten biliären Exkretion von Gadolinium-EOB-DTPA bei Patienten mit chronisch obstruktiven biliären Erkrankungen.
Zielsetzung: Ziel war die Bestimmung der Prävalenz einer Fettleber und Siderose der Leber in einer populationsbasierten Studie durch Messung der Proton Density Fettfraktion (PDFF), beziehungsweise der transversalen Relaxationsrate (R2*). Zusätzlich sollten die klinische Relevanz und Prädiktoren der Fettleber und der Lebereisenüberladung untersucht werden. Material und Methoden: Für unsere Studie wurden insgesamt 2.561 Probanden (1.337 Frauen und 1.224 Männer) im durchschnittlichen Alter von 50 Jahren (Quartile: 42 - 62 Jahre) im Zeitraum zwischen 2008 und 2013 bei der Study of Health in Pomerania (SHIP) mittels Magnetresonanztomographie (MRT) untersucht. Die MRT Untersuchungen wurden mittels einer komplexen Multi-Echo Chemical Shift kodierten MRT durchgeführt. Es wurden die PDFF und R2* angefertigt. Des Weiteren wurden die Probanden anhand ihres Leberfettgehaltes und Lebereisengehaltes in vier Kategorien eingeteilt: kein, wenig, moderater und hoher Gewebegehalt. Außerdem wurden klinische Korrelate für die Steatosis hepatis und die Eisenüberladung der Leber im hypothesenfreien Ansatz ermittelt. Ergebnisse: Das mittlere PDFF lag bei 3,9 %, mit Werten von 0,6 - 41,5 %. Die Häufigkeit der Steatosis hepatis lag bei 39,5 % (gewichtete Prävalenz: 42,2 %), mit 27,2 % mildem, 10,6 % moderatem und 1,7 % hohem Fettgehalt in der Leber. Für R2* lag der gemessene Median bei 34,4 s-1, mit einer Spannweite 14,0 - 311,8 s-1. Bei 17,5 % der Probanden war der Lebereisengehalt erhöht (gewichtete Prävalenz: 17,4 %), bei 14,7 % mildem, 0,8 % moderatem und 2,0 % hohem Lebereisengehalt. Wir ermittelten einen Zusammenhang zwischen der Steatosis hepatis und der Waist-to-hight-Ratio, ALAT, Harnstoff, Triglyceriden im Serum sowie Bluthochdruck. Der Lebereisengehalt war niedriger bei Frauen und korrelierte mit einem erhöhten MCH sowie dem Alter. Der FIB-4 Score war um 15 % höher bei Probanden mit einer Steatosis hepatis in Kombination mit einem erhöhten Eisengehalt in der Leber. Schlussfolgerung: In der SHIP-Population betrug die Prävalenz der Steatosis hepatis 42,2 % und die der Lebereisenüberladung 17,4 %. Der Leberfettgehalt ist mit Erkrankungen des metabolischen Syndroms assoziiert. Die Eisenüberladung der Leber spielt eine wichtige Rolle in der Hämatopoese. Die Kombination aus Lebereisenüberladung mit einer Fettleber ist möglicherweise ein Indiz für eine Steatohepatitis.
Die Größe zervikaler Lymphknoten - Eine bevölkerungsrepräsentative MRT-Studie aus Nordostvorpommern
(2017)
Die Beurteilung zervikaler Lymphknoten ist klinisch von zentraler Bedeutung. Dies gilt besonders für die Fortleitung von entzündlichen als auch tumorösen Prozessen, da sie das weitere therapeutische Vorgehen entscheidend beeinflussen. Der Großteil wissenschaftlicher Studien beschäftigt sich mit Lymphknoten in Assoziation zu Tumoren, metastatischem Befall oder anderweitigen Pathologien (vorselektiertes Patientengut). Gerade deshalb besteht ein Mangel an Daten zur physiologischen Beurteilung der Form, der Größe und der topographischen Verteilung von zervikalen Lymphknoten. In dieser Arbeit versuchen wir den Grundstein dafür zu legen, diese wissenschaftliche Lücke zu schließen. Daten wie der Längs- und Querdurchmesser, die sagittale und transversale Lagebeziehung, sowie der Einfluss des Alters und Geschlechts des größten zervikalen Lymphknotens auf beiden Halsseiten wurden an einer annähernd bevölkerungsrepräsentativen Kohorte mit 1451 Probanden (Teil der SHIP – Study of Health in Pomerania) durchgeführt.
Die Therapie von Erkrankungen des hinteren Auges erfolgt heute hauptsächlich durch die intravitreale Injektion von Lösungen, Suspensionen oder Implantaten. Um neue intravitreale Arzneiformen zu entwickeln werden in der präklinischen Phase neben In vitro-Untersuchungen zur Wirkstofffreisetzung auch In vivo-Studien an Tieren verwendet. Die Physiologie des Auges der verwendeten Tiere weicht jedoch von denen des humanen Glaskörpers ab, weshalb die Übertragbarkeit der Ergebnisse teilweise kontrovers diskutiert wird. Durch eine Kombination dieser in vivo-Studien mit biorelevanteren In vitro-Freisetzungsmodellen könnte ein besseres Verständnis für das Verhalten von intravitrealen Arzneiformen erhalten werden.
In dieser Arbeit wurde die EyeFlowCell entwickelt, bei der zentral der humane Glaskörper durch ein künstliches Gel simuliert wird. In dieses Glaskörpersubstitut injizierte Arzneiformen können hinsichtlich ihrer Wirkstofffreisetzung unter verschiedenen Aspekten charakterisiert werden…
Tod kardiovaskulärer Ursache ist laut Statistiken der WHO zum Zeitpunkt dieser Arbeit wie auch in den Jahren zuvor die Haupttodesursache weltweit. Hypertension und konsekutive myokardiale Hypertrophie sind jeweils unabhängige Risikofaktoren für kardiovaskuläre Mortalität. Im Umkehrschluss geht eine Reduktion myokardialer Hypertrophie mit einer verbesserten kardialen Leistungsfähigkeit und gesteigerten Überlebensraten einher. In dieser Arbeit vorangegangenen Studien ergaben sich erste Hinweise, dass bestimmte Arzneistoffe unabhängig von deren Wirkung auf den Blutdruck eine Regression myokardialer Hypertrophie erreichen können. Die vorliegenden Studien zeigten jedoch Schwächen in ihren Designs, insbesondere durch die Wahl der jeweils genutzten Hypertrophiemodelle. Zur Untersuchung Blutdruck-unabhängiger Effekte auf die myokardiale Hypertrophie ist die Wahl des Hypertrophiemodells jedoch entscheidend. In der vorliegenden Arbeit konnte mit der cyp1a1ren-2 transgenen Ratte ein Phänotyp von hohen Proreninspiegeln mit Bluthochdruck und kardialer Hypertrophie in vollständig reversibler Weise induziert werden. Mit der gewählten Dosis von 0,167 % des zur Induktion des Transgens notwendigen sekundären Pflanzenstoffs Indol-3-Carbinol über eine Gabedauer von vier Wochen war es möglich, eine konzentrische Hypertrophie des linken Ventrikels mittels der MRT-Bildgebung dokumentiert zu induzieren. Die Hypertrophie wie auch die Hypertonie waren nach Ablauf der vierwöchigen Substitutionsdauer im Verlauf der folgenden Wochen der Untersuchung vollkommen reversibel. Im Gegensatz zu vorhergehenden Studien mit höheren Dosen von I3C ergab sich kein Hinweis auf einen bleibenden Endorganschaden, insbesondere war die kardiale Funktion unbeeinträchtigt. Ferner gestattet die in vivo-Bildgebung mit den Versuchstieren Langzeitstudien über eine ausgedehnte Dauer, bei der im Gegensatz zu Versuchen ohne Bildgebungsverfahren keine Ergebnisse jeweils durch Sektion der Tiere erhoben werden müssen. Durch das bildgebende Verfahren wird demnach die Anzahl der notwendigen Versuchstiere erheblich reduziert. Zudem wird durch den Verzicht auf invasive Maßnahmen bei den hinsichtlich der Hypertrophie im MRT untersuchten Tiere ein proinflammatorischer und konsekutiv potentiell die Untersuchungsergebnisse verfälschender Einfluss vermieden. Im Rahmen dieser Arbeit konnte außerdem eine Zeitfenster isoliert werden, in dem sich das Potential für weitergehende Studien von Arzneistoffen hinsichtlich derer etwaigen Blutdruck-unabhängigen antihypertrophen Wirkung auf das Myokard ergibt.
Der Einfluss körperlicher Aktivität auf das Kortexvolumen – Ergebnisse einer Bevölkerungsstudie
(2021)
Die graue Substanz unterliegt einem altersbedingten Rückgang, welcher in Teilen durch körperliche Betätigung ausgeglichen beziehungsweise verlangsamt wird. In dieser Studie wurde die Beziehung zwischen körperlicher Aktivität und der Gehirnstruktur im Rahmen einer großen Bevölkerungsstudie untersucht. Sie trägt hiermit zum Verständnis der Auswirkung alltäglicher körperlicher Bewegung auf das GMV bei.
In der Zusammenschau bestätigt die vorliegende Arbeit Ergebnisse aus vorliegenden Quer- sowie Längsschnittstudien und unterstützt die These, dass Sport eine wirksame Methode ist, dem altersabhängigen Rückgang des GMV vorzubeugen. Zudem wurden die bekannten Ergebnisse vorliegend, obgleich die Kohorte zum Messzeitpunkt nicht mehr repräsentativ war, auf eine größere Population mit einer breiteren Altersspanne übertragen. Die Ergebnisse zeigen einen weit stärken Effekt der Bewegung auf den altersbedingten Rückgang des GMV in älteren als in jüngeren Probanden. Spezifisch wurde mithilfe der großen populationsbasierten Kohorte gezeigt, dass das GMV in einem fronto-parietalen Netzwerk mit einer kleinen bis mittleren Effektstärke sensitiv für sportliche Aktivität ist. Die vorliegenden Ergebnisse ermutigen zur Steigerung der körperlichen Aktivität älterer Menschen zur Erhaltung der Hirngesundheit.
Da die Prävalenz von Übergewicht und Adipositas weiterhin ansteigt, wird die Prävention sowie die Behandlung von Adipositas und ihren Folgeerkrankungen in Zukunft eine entscheidende Rolle in der Medizin spielen.
Um jedoch passende Präventionsstrategien und Behandlungsmöglichkeiten zu entwickeln, ist es von großer Bedeutung, die pathophysiologischen Grundlagen dieser Volkskrankheit zu erforschen.
Da die Prävalenz erst in den letzten Jahren deutlich angestiegen ist, gibt es bislang nur wenige Langzeitstudien zu Adipositas und ihrem Effekt auf Hirnparameter.
Die vorliegende Studie verwendet jedoch einen Versuchsaufbau, der es ermöglicht strukturelle Adipositaseffekte des Gehirns über einen Zeitraum von durchschnittlich 4,9 Jahren zu dokumentieren. Gleichzeitig ermöglicht diese Arbeit die Beobachtung langfristiger Auswirkungen polygener Adipositas auf die graue Substanz.
Nach standardisierter Erhebung somatometrischer Daten von 502 Probanden, erfolgte die Durchführung von ebenfalls standardisierten MRT-Untersuchungen des Hirns an zwei Messzeitpunkten, jeweils unter den gleichen Bedingungen. Daraufhin erfolgte die statistische Auswertung dieser Daten unter Verwendung einer Zielregion- sowie Globalanalyse. Eine mögliche altersbedingte Verzerrung wurde durch die Adjustierung an das Alter verhindert. Es konnten strukturelle Unterschiede der grauen Substanz des Gehirns dokumentiert und bestätigt sowie eine mögliche Verbindung zwischen hohen BMI-Werten und einer konsekutiven Hirnatrophie formuliert werden.
Die Ergebnisse liefern erste Hinweise auf einen möglichen kausalen Zusammenhang struktureller Adipositas-Effekte auf das Gehirn.
Im Zuge dieser Arbeit wurde herausgefunden, dass hauptsächlich die kortikale Dicke sowie das Volumen des OFC und des AC-MPFC durch einen höheren Ausgangs-BMI-Wert negativ beeinflusst werden. Allerdings ergibt sich aus den vorliegenden Daten kein Hinweis auf einen Zusammenhang zwischen genetisch bedingter BMI-Erhöhung und Hirnatrophie.
Eine Vielzahl von unterschiedlichen Mechanismen könnten dabei eine mögliche Rolle bei der Entstehung einer Hirnatrophie bei adipösen Personen spielen. Um diese besser zu verstehen, sind weitere Studien notwendig und aufgrund der hohen Prävalenzen sicher auch von medizinischem, aber auch wirtschaftlichem Interesse.
Für die orale Pharmakotherapie stellen die gastrointestinalen Flüssigkeiten einen der relevantesten Einflussfaktoren dar, da es sich bei ihnen um das Medium für Zerfallsprozesse der Arzneiform und zur Auflösung des Arzneistoffs handelt. Neben den physikochemischen Eigenschaften wie dem pH-Wert ist es vor allem auch die vorliegende Medienmenge, die für die konzentrationsabhängigen Auflösungs- und Absorptionsprozesse oraler Arzneistoffe von entscheidender Bedeutung ist. Auch der Transport der Flüssigkeiten im Gastrointestinaltrakt ist aufgrund des Cotransports von Arzneiform und Arzneistoff für das Anflutungsverhalten oral eingenommener Arzneimittel relevant. Insbesondere die Magenentleerung stellt hier bekanntermaßen einen essenziellen Parameter dar. Das Wissen zu welchem Zeitpunkt, an welchem Ort im Gastrointestinaltrakt, welches Volumen mit den bestimmten Eigenschaften vorliegt ist aber in vielen Fällen nur relevant, wenn man zum selben Zeitpunkt auch die Position und das Zerfalls- oder Freisetzungsverhalten der oralen Arzneiform kennt. Das Verhalten oraler Arzneiformen in vivo kann sich unter Umständen deutlich von dem Verhalten in vitro unterscheiden. Zudem sind die Transitbedingungen im Gastrointestinaltrakt vielfältigen Abhängigkeiten, sowie Schwankungen unterworfen und unterliegen daher einer relevanten Variabilität. Die Verbindung der Untersuchungen von gastrointestinalen Flüssigkeitsmengen und ihren Verteilungskinetiken zusammen mit der Untersuchung von Transit, Freisetzung und Zerfall oraler Arzneiformen ist umfangreich und komplex, daher wurden im Rahmen dieser Arbeit verschiedene Einzelfragestellungen zu dem übergeordneten Themenbereich bearbeitet.
So wurden relevante Aspekte der Interaktionen von gastrointestinalen Volumina, dem Transport und oral verabreichten Arzneimitteln durch Mitarbeit an einem Review umfassend ausgearbeitet und einige unzureichend geklärte Zusammenhänge identifiziert. Zusätzlich wurden verschiedene in vivo Studien unter Zuhilfenahme der MRT Bildgebung durchgeführt. Um die Vergleichbarkeit und Übertragbarkeit sicherzustellen, entsprachen die Protokolle und Designs dieser Studien weitgehend den Bedingungen Klinischer Studien der Phase I.
Eine wichtige Fragestellung im Bereich der oralen Biopharmazie ist dabei immer die Interaktion mit Nahrung. So wurde in der ersten Studie die spezifische Nahrungsmittel-interaktion mit Grapefruitsaft untersucht. So weisen viele oral verabreichte Arzneistoffe gleichgerichtete Effekte nach Einnahme von Nahrung und nach Einnahme von Grapefruitsaft auf, sodass neben der bekannten Enzym- und Transporterwirkung des Grapefruitsaftes auch ein Volumeneinfluss vermutet wurde. Für einige Arzneimittel ist dieser Volumeneffekt möglicherwiese sogar maßgeblich. In der durchgeführten Studie wurden jeweils 240 mL Grapefruitsaft, isokalorische Fruktose- und Glukoselösung, sowie Wasser von 6 Probanden eingenommen und die gastrointestinalen Volumina über mehr als 90 min quantifiziert. Neben einer verlangsamten Magenentleerung ergab sich durch den Grapefruitsaft dabei vor allem ein vergrößertes Flüssigkeitsvolumen im Dünndarm. So war 80 min nach Einnahme des Grapefruitsafts das Dünndarmvolumen im Mittel doppelt so hoch wie nach Einnahme von Wasser. Die Verlangsamung der Magenentleerung des Grapefruitsafts war dabei vor allem durch Glukose vermittelt, während die Veränderungen im Dünndarmvolumen vor allem auf den Fruktosegehalt zurückzuführen sind. Insbesondere die Volumenvergrößerung kann über den Effekt auf die Arzneistoffkonzentration sowohl zu verbesserter als auch verschlechterter Bioverfügbarkeit führen. Auflösungsprozesse insbesondere von BCS II Stoffen werden zwar verbessert, die Absorption von BCS III Stoffen wird durch den verringerten Konzentrationsgradienten allerdings verschlechtert. Sowohl die positiven als auch die negativen Effekte von Grapefruitsaft auf die Bioverfügbarkeit verschiedener Arzneistoffe können demnach auch kalorische Effekte der enthaltenen Kohlenhydrate sein und lassen sich damit auch auf andere Fruchtsäfte übertragen. Inwieweit insbesondere intestinale Volumina wirklich eine relevante Rolle für die Arzneistoffabsorption spielen bleibt jedoch unklar.
Ein weiteres ausgesprochen relevantes Phänomen bei der postprandialen Arzneimitteleinnahme stellt die Magenstraße dar, die eine schnelle Wasserentleerung am Speisebrei vorbei beschreibt und auch Arzneistoffe aus dem Magen mitreißen kann. In einer weiteren Studie wurde daher die Entleerung von 240 mL Wasser nach Einnahme verschiedener Mahlzeiten mit der Wasserentleerung im nüchternen Zustand verglichen. Bei den Mahlzeiten handelte es sich um ein feststoffbasiertes fettreiches Standardfrühstück, ein feststoffbasiertes fettarmes leichtes Frühstück und eine homogene fettreiche Cremespeise mit je 500 kcal. Der ursprünglich vermutete Zusammenhang zwischen Fettgehalt und Auftreten der Magenstraße konnte widerlegt werden. Bei beiden festen Mahlzeiten kam es unabhängig vom Fettgehalt und im Gegensatz zur fettreichen Cremespeise auch 60 min nach der ersten Wassergabe zu einer ausgeprägten Magenstraße. Dieses Auftreten zu späteren Zeitpunkten nach Nahrungseinnahme ist so relevant, da es durch das Ausspülen von Arzneistoff aus dem postprandialen Magen Dose Dumping-ähnliche Effekte herbeiführen kann. Dies geschieht nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit, was zu einer kritischen Erhöhung der Variabilität im Real Life, aber auch in Studien führt. Dieser Effekt ließe sich auch für die schnelle Anflutung im postprandialen Zustand zum Beispiel mithilfe von Arzneistofflösungen ausnutzen. Für klinische Studien erscheint vor allem die Standardisierung und Dokumentation der Flüssigkeitsgabe über längere Zeiträume als bisher zur Vermeidung unerwünschter Variabilitäten essenziell.
Die Variabilität der Volumina und ihrer Transportvorgänge stellt bekanntermaßen eine Quelle für die pharmakokinetische Variabilität dar und sollte daher ebenfalls charakterisiert werden. Dazu wurden die pseudonymisierten Daten eigens durchgeführter und vergleichbarer Studien gepoolt und die nüchternen Residualvolumina des Magens, sowie die Entleerung von 240 mL Wasser nach nüchterner Applikation untersucht. Dabei wurde die interindividuelle Variabilität zwischen Probanden mit der intraindividuellen Variabilität einzelner Probanden verglichen. Die Magenentleerung stellt unbestritten einen Kernparameter dar und die Menge des Residualvolumens bestimmt maßgeblich die physikochemischen Eigenschaften des Freisetzungsmediums nach nüchterner Applikation. Selbst unter den hochstandardisierten Bedingungen klinischer Studien mit 10 stündigem Fasten über Nacht, ergaben sich dabei deutliche Unterschiede im nüchternen Residualvolumen des Magens. Im interindividuellen Mittel innerhalb der Studienkollektive betrug das nüchterne Residualvolumen 49 ± 19 mL mit einer Spannbreite von 17 mL bis 93 mL. Dies unterschied sich kaum vom intraindividuellen Mittel innerhalb der wiederholten Messungen eines Probanden mit 44 ± 18 mL und einer Spannbreite von 22 mL bis 77 mL. Auch die Magenentleerung war sowohl interindividuell als auch intraindividuell vergleichbaren Schwankungen unterworfen. So stellte sich sowohl bei den nüchternen Residualvolumen als auch bei der Magenentleerung heraus, dass die intraindividuelle Variabilität vergleichbar mit der interindividuellen Variabilität ist. Diesem Fakt wurde bisher zu wenig Bedeutung beigemessen, denn das bedeutet, dass ein Proband nach Mehrfachgabe die gleiche Variabilität zeigen kann, wie ein ganzes Studienkollektiv aus mehreren Probanden. Bei oraler Gabe stellt die gleiche Person demnach keineswegs eine reproduzierbare Referenz für sich selbst dar. Es zeigt auch, dass der Einnahmezeitpunkt in Relation zum MMC eine große Bedeutung für die Menge und physikochemische Zusammensetzung des gastrischen Freisetzungsmediums hat.
Um über die Untersuchung der gastrointestinalen Flüssigkeiten hinaus auch den Arzneiformentransit und -zerfall und das Zusammenspiel mit dem Flüssigkeitstransport zu untersuchen, wurden bekannte Kontrastierungsmethoden für die MRT adaptiert und neue Methoden unter Nutzung von Lebensmitteln entwickelt. Mithilfe einer auf getrockneten Ananasstücken basierenden Methode konnte unter anderem der Transit und Zerfall von DRcapsTM als Cap in-Cap Formulierung im Zusammenspiel mit der Magenentleerung des eingenommenen Wassers untersucht werden. Der Produktclaim einer verzögerten Desintegration, die zeitgesteuert die Freisetzung im Magen verhindert und erst im Dünndarm zu einer Freisetzung führen soll wurde ebenfalls überprüft. Dazu wurden im nüchternen Zustand eine schwimmende und sinkende Formulierung getestet. Hartkapseln haben aufgrund ihrer Pulverfüllung in der Regel eine relativ niedrige Dichte. Dies könnte die Vergleichbarkeit des Transits mit etablierten magensaftresistenten Tabletten einschränken. Bekanntermaßen stellen schwimmende Monolithen auch ein Konzept der Gastroretention dar, was für die Funktion der DRcapsTM aufgrund der Gefahr einer Desintegration im Magen nachteilig wäre und daher in dieser Studie ebenfalls überprüft wurde. Die Magenentleerungszeitpunkte lagen im Mittel bei 45 ± 35 min für die schwimmenden Kapseln und 36 ± 18 min für die sinkenden Kapseln. Demnach sind schwimmende Monolithen entgegen verbreiteter Meinung nach nüchterner Applikation nicht gastroretentiv. Für die Vergleichbarkeit des Transits schwimmender modifiziert freisetzender Kapseln ist dies jedoch vorteilhaft. Die Zerfallszeiten konnten ebenfalls bestimmt werden und die Desintegration fand ausschließlich im Dünndarm statt. Des Weiteren wurde unabhängig von der Dichte in mehreren Fällen eine Magenentleerung der Kapseln lange vor abgeschlossener Wasserentleerung beobachtet. Dieser schnellen Entleerung wird in Modellen bisher möglicherweise zu wenig Bedeutung beigemessen.
Um auch schnell freisetzende Hartkapseln besser untersuchen zu können, wurde die Methodik angepasst und der Lebensmittelfarbstoff Eisenoxid als MRT-Kontrastmittel und Koffein als pharmakokinetischer Marker im Speichel verwendet. In einer Pilotstudie ergab sich eine deutliche Abhängigkeit vom Zerfallsort der Kapseln und der Geschwindigkeit der pharmakokinetischen Anflutung. Vom visuellen Zerfall der Kapsel vergingen nach Desintegration im Fundus 6,5 ± 2,5 min, im Antrum 3 ± 2 min, wohingegen in dem Einzelfall des Zerfalls im Dünndarm ein unmittelbares Auftauchen des Koffeins beobachtet wurde. Die Studie lieferte wertvolle erste Einblicke und bestätigte den Nutzen der Kombination von MRT Bildgebung und der Untersuchung der Pharmakokinetik von Koffein im Speichel. Es liegen nun mehrere etablierte Methodiken vor, um zu untersuchen wann und wo konventionelle, aber auch magensaftresistente oder zeitlich verzögert freisetzende Kapseln freisetzen und welchen pharmakokinetischen Effekt dies gegebenenfalls hat.
Über die Kernthemen der Arbeit hinaus wurden diverse andere Projekte insbesondere mithilfe Telemetrischer Kapseln in Human- und Tierstudien erfolgreich mitbearbeitet. Darüber hinaus fanden die im Rahmen dieser Arbeit erhobenen Daten bereits Eingang in verschiedene biorelevante Freisetzungsapparaturen und PBPK Modelle. Bisher sind jedoch weder der Einfluss der gastrointestinalen Volumina noch des Transits abschließend geklärt. Die hoch wirkstoffabhängigen Einflüsse, werden in weiteren Studien weiter wirkstoffspezifisch zu untersuchen sein, oder können mithilfe der Implementierung der gewonnenen Daten in in vitro und in silico Tools simuliert werden.
Häufig sind Pathologien an der Aorta mit Veränderungen des Aortendurchmessers verbunden. Kenntnisse über Referenzwerte des Aortendurchmessers und deren Einflussfaktoren sind wichtige Aspekte der Prävention und optimalen Versorgung von potenziell lebensbedrohlichen Erkrankungen in diesem Abschnitt des Gefäßsystems. Die Ziele dieser Arbeit waren die Bestätigung einer ausreichenden Validität von Messungen des Durchmessers der thorakalen und abdominalen Aorta in nativen VIBE-Sequenzen der MRT, die Beschreibung von bevölkerungsrelevanten Referenzwerten des Durchmessers der abdominalen Aorta und die Untersuchung des Einflusses von kardiovaskulären Risikofaktoren auf diesen Durchmesser. Für die Analyse der Validität standen 50 männliche Probanden zur Verfügung, bei welchen im Rahmen der SHiP-Studie sowohl eine CE-MRA, als auch eine native MRT in der VIBE-Sequenz durchgeführt wurde. Die Vermessung der Aorta erfolgte dabei in der CE-MRA in orthogonaler und in der VIBE-Sequenz in axialer Darstellung. Zur Überprüfung der Validität wurde im Anschluss der Korrelationskoeffizient r nach Bravais und Pearson berechnet, wobei sich starke Korrelationen ergaben für die Aorta Ascendens mit r = 0,95 (P<0,0001), für die Aorta Descendens mit r = 0,88 (P<0,0001), für die suprarenale Aorta mit r = 0,92 (P<0,0001) und die infrarenale Aorta mit r = 0,87 (P<0,0001). Beim Arcus Aortae zeigte sich eine moderate Korrelation mit r = 0,78 (P<0,0001). Bei einer durchgeführten Bland-Altman-Analyse lag der größte mean bias bei 5,55% für die infrarenale Aorta, was einer Abweichung von unter 0,1cm entspricht. Bei allen weiteren Abschnitten war der mean bias geringer. Die 95% LOA lagen für alle Abschnitte unter 15% mit maximal 14,29% bei der infrarenalen Aorta, was weniger als 0,5cm entspricht. Die Analyse der Intraoberservervariabilität erbrachten einen maximalen mean bias von 1,32% und die 95% LOA immer unter 13%. Bei der Interobservervariabilität ergab sich ein maximaler mean bias von 1,61% und die 95% LOA lagen stets unter 10%. Demensprechend besitzt die axiale Durchmesserbestimmung der Aorta in der nativen VIBE-Sequenz eine ausreichende Validität und Reliabilität und kann für epidemiologische Studien genutzt werden. Für die Erstellung von Referenzwerten des Durchmessers der abdominalen Aorta konnten Bilddaten von 1759 Probanden der SHiP-Studie genutzt werden. Die erstellten Referenzwerte sind nach Geschlecht aufgeteilt, an die Körperoberfläche angepasst und beinhalten den Median und die 5. und 95. Perzentile des Durchmessers der subphrenischen, suprarenalen und infrarenalen Aorta. Zur Untersuchung des Einflusses von kardiovaskulären Risikofaktoren wurden Modelle der linearen Regression genutzt. Hier zeigten sich konstante Zunahmen des angepassten Aortendurchmessers in Verbindung mit dem Alter, dem Rauchverhalten, dem diastolischen Blutdruck und dem HDL-Cholesterin. Konstant negative Korrelationen ergaben sich bei der Untersuchung des Einflusses des systolischen Blutdrucks, des HbA1c, des LDL-Cholesterins und der Triglyzeride. Das männliche Geschlecht war lediglich bei der infrarenalen Aorta mit einer Durchmesserzunahme assoziiert und der angepasste Durchmesser war bei Männern im Bereich der subphrenischen und suprarenalen Aorta kleiner als bei Frauen. Durch die in dieser Arbeit beschriebenen Referenzwerte und die Untersuchung des Einflusses von kardiovaskulären Risikofaktoren wird eine individuellere Beurteilung des Durchmessers der abdominalen Aorta ermöglicht. Zusätzlich können durch die Validierung der Durchmesserbestimmung in nativen MRT-Aufnahmen zukünftige Studien auf diesem Gebiet erleichtert werden.