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Diese Arbeit sollte als Methodenfindungsstudie die Möglichkeiten verschiedener Untersuchungstechniken hinsichtlich ihrer Verwendbarkeit in der Rückenschmerzdiagnostik beleuchten. Genauer gesagt, sollte das gesuchte Untersuchungswerkzeug prinzipiell in der Lage sein, den Therapieerfolg stationärer Infiltrationstherapie bei chronischen Rückenschmerzpatienten objektiv nachzuweisen. Dazu wurde die Überlegung aufgestellt, dass im Zuge der Entwicklung chronischer Rückenschmerzen eine Verkrampfung der stabilisierenden Rückenmuskulatur eintritt. Diese Verkrampfung sollte als eine Veränderung des Ansatzwinkels des M. multifidus an der Fascia thorakolumbalis darstellbar sein. Für die Darstellung dieser Veränderung wurden auf der Basis theoretischer Überlegungen die Röntgentechnik, Magnetresonanztomographie, Computertomographie und Ultraschall mit einander verglichen. Aufgrund der Merkmale - Schadfreiheit des zu untersuchenden Patienten, - Kosten der Untersuchung, - Verfügbarkeit des Messinstrumentes und - Darstellbarkeit weichteiliger Strukturen wurde die Ultraschalltechnik als Mittel der Wahl erkannt. Im praktischen Teil der Arbeit wurde im Rahmen eines Intra- und Interratervergleiches die praktische Anwendbarkeit des Messverfahrens getestet. Das Ziel war zu eruieren, ob die beiden Messenden statistisch auffällige Ergebnisse bei der Messung der Ansatzwinkel aufweisen würden. Dieses Ziel konnte erreicht werden. Die Messungen zeigen eine deutliche Darstellung der anatomischen Strukturen und die Messergebnisse sind statistisch unauffällig. Die einzige Ausnahme bildet die Intraratermessung eines Untersuchers bei der Erfassung der Messwerte über eine Pause zwischen zwei Messungen. Diese Unregelmäßigkeit lässt darauf schließen, dass im Laufe einer Messung die untersuchenden Patienten so still wie möglich liegen bleiben sollten, damit die Konstanz der Messungen nicht durch Bewegung verfälscht werden kann. Hier könnten erneute Untersuchungen zur Klärung beitragen, wie weit statistische Auffälligkeiten bei anderen Untersuchern auftreten.
Problem: Die effektive Reinigung der Wurzeloberfläche von bakteriellen und mineralisierten Belägen spielt eine entscheidende Rolle bei der Behandlung parodontaler Entzündungen. Die Überprüfung des Behandlungserfolgs und das Auffinden subgingivalen Zahnsteins während einer geschlossenen Behandlung ist in der täglichen Praxis und insbesondere für junge Kollegen eine Herausforderung. Neue Möglichkeiten könnten Neuentwicklungen, wie das in dieser vorliegenden Arbeit untersuchte Ultraschallgerät PerioScan® bieten. Es vereint die Eigenschaften Konkremente auf der Wurzeloberfläche zu detektieren und direkt zu entfernen. Ziel: Ziel der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung eines geeigneten in vitro Modells für die Untersuchung des Ultraschallgerätes PerioScan® hinsichtlich der Sensitivität, Spezifität, Abtragsleistung und Detektionszeit jeweils ohne oder mit Verwendung der Detektionsfunktion für subgingivalen Zahnstein bei einem unerfahrenen oder erfahrenen Behandler. Methode: Als Behandler dienten einerseits eine unerfahrene Studierende der Zahnmedizin aus dem ersten klinischen Jahr (STUDI) und auf der anderen Seite eine Dentalhygienikerin (PROFI) mit einer entsprechenden 12-jährigen Berufserfahrung. Bei dem untersuchten Ultraschallgerät PerioScan® (Sirona Dental Systems, Bensheim, Deutschland) handelt es sich um ein konventionelles, piezoelektrisches Ultraschallgerät (-DET) für die Entfernung supra- und subgingivaler Konkremente. Das Gerät verfügt zudem über eine spezielle Detektionsfunktion (+DET), die es dem Behandler ermöglicht ohne Instrumentenwechsel, nicht sichtbare, subgingivale Konkremente zu detektieren und direkt zu entfernen. Das neuentwickelte Modell verfügte über die Möglichkeit, extrahierte Zähne vergleichbar mit dem klinischen Vorgehen im Rahmen einer geschlossenen Parodontitistherapie ohne Einblick des Behandlers zu bearbeiten. Die Wurzeloberflächenbearbeitung konnte mittels des Modells ohne störende Einflüsse, wie einem Sprühnebel oder Trübungen, digital aufgezeichnet werden. Als Probenkörper dienten extrahierte humane Zähne, die in spezielle Haltevorrichtungen eingearbeitet wurden und so eine schnelle, unkomplizierte Bearbeitung als auch eine anschließende lichtmikroskopische Auswertung ermöglichten. Ergebnisse: Es konnte erfolgreich ein Modell für die Untersuchung des PerioScan® Ultraschallgerätes entwickelt und etabliert werden. Hinsichtlich des Abtrags von Konkrementen haben sowohl der STUDI als auch PROFI sowohl mit +DET als auch -DET einen deutlichen Abtrag erzielen können STUDI-DET: 29,8 %, STUDI+DET: 23,0 % und PROFI-DET: 15,3 %, PROFI+DET: 11,7 %. Hinsichtlich der Restkonkrementmenge oder Abtragsmenge gab es zwischen den Detektionsmethoden innerhalb der Behandler keine signifikanten Unterschiede. Die Unterschiede zwischen den Behandlern waren signifikant (p<0,05), so hat der STUDI unabhängig von der Detektionsmethode einen höheren Konkrementabtrag erzielt und ohne Detektion einen höheren Wert STUDI-DET: 9,6 %, PROFI-DET: 7,1 % für die Menge an Restkonkrementen. In Bezug auf die ursprünglich zur Verfügung stehende Konkrementmenge hatte der STUDI mit und ohne Detektionsfunktion einen vergleichbaren prozentualen Abtrag erzielt STUDI-DET: 73,3 %, STUDI+DET: 71,8 %. Der PROFI hat wiederum einen prozentualen Abtrag mit signifikanten Unterschied (p<0,05) hinsichtlich der Nutzung der Detektionsfunktion erzielt PROFI-DET: 76,5 %, PROFI+DET: 59,9 %. Zwischen den Behandlern gab es hinsichtlich des Abtrags keine signifikanten Unterschiede. Bei den benötigten Detektionszeiten gab es keinen signifikanten Unterschied bei der Nutzung der Detektionsfunktion STUDI-DET: 79,0 s, STUDI+DET: 73,0 s und PROFI- DET: 25,0 s, PROFI+DET: 20,5 s. Zwischen den Behandlern war der Unterschied zu Gunsten des PROFI unabhängig von der Detektionsmethode signifikant (p<0,05). Schlussfolgerung: Das in der Studie untersuchte Ultraschallgerät PerioScan® zeigt unabhängig von der Detektionsfunktion gute Abtragsleistungen bei der Reduktion subgingivalen Zahnsteins. Es konnten sowohl für einen unerfahrenen als auch erfahrenen Behandler keine signifikanten Vorteile hinsichtlich der Nutzung der Detektionsfunktion in Bezug auf die Restkonkrementmenge, Konkrementabtrag bzw. Detektionszeit ermittelt werden. Das entwickelte in vitro Modell eignet sich sehr gut, um die Wurzeloberflächenreinigung mit einem Ultraschallgerät zu untersuchen und zu dokumentieren. Eine Auswertung hinsichtlich der Sensitivität und Spezifität bedarf einiger weiterer Entwicklungsschritte, insbesondere bei der Lokalisation der Spitze und Auswertungssoftware.
Mutualisms are ubiquitous in nature and shape whole ecosystems. Although species benefit by interacting with each other, they permanently act selfishly. As a consequence, the involved partners must balance gaining the maximal benefit while accepting a certain amount of costs. Changes in the environment, however, may alter selection pressures and lead to a shift in the relative costs and benefits for both involved species. Due to this complexity, many mutualisms and their underlying processes, such as the dependence of the involved species on each other, are only poorly understood. Moreover, in several so-called mutualistic interactions it is unclear if they are in fact beneficial for all partners because detailed cost-benefit analyses are missing. The aim of my thesis was to contribute to a better understanding of the basic principles of mammal-plant mutualisms with special emphasis on the interdependence of the involved species. Using the interaction between an insectivorous bat species (Kerivoula hardwickii) and carnivorous pitcher plants (genus Nepenthes) as a model system, I conducted a detailed cost-benefit analysis to test if the partners interact mutualistically and are strongly dependent on one another. I hypothesised that pitchers of these plants serve as high quality roosts for the bats while the bats in turn fertilise the plants via their nutritious faeces. For the involved species the costs of the interaction should be lower than the gained benefits, but general costs should increase in the absence of the partner. Over the course of my field research, I found the bats roosting in three Nepenthes species, but the bats occupied intact pitchers of only one species, Nepenthes hemsleyana. In Nepenthes bicalcarata and Nepenthes ampullaria, the bats used senescing or damaged pitchers whose high amount of digestive fluid had drained off. Thus, only N. hemsleyana was potentially able to digest bat faecal matter, and thereby benefit from the bats. My cost-benefit analysis showed that N. hemsleyana plants strongly benefited from their bat interaction partner: In feeding experiments the plants gained between 34% and 95% of their nitrogen from bat faeces, which significantly improved their growth, photosynthesis and survival. In contrast, plants without access to faeces could not fully compensate the induced lack of nutrients by using arthropod prey. Field observations revealed no obvious costs for the pitcher plant. N. hemsleyana pitchers occupied by bats did not differ in their lifespan from unoccupied ones as bats did not injure the plants’ tissue. The interaction was also advantageous for K. hardwickii because N. hemsleyana offered high quality roosts with a favourable microclimate and low parasite infestation risk. Consequently, bats roosting in N. hemsleyana pitchers were in better condition than those roosting in dead N. bicalcarata pitchers. Although N. hemsleyana pitchers are rare in the natural habitat, bats could easily find and identify them due to an echo reflector, which reduces time and energy costs for roost detection. Most N. hemsleyana plants continuously provided at least one intact pitcher meaning bats could return to the same plants over a period of several months or even years. The interaction between K. hardwickii and N. hemsleyana can be classified as an asymmetric facultative mutualism with stronger dependence of the plant partner. N. hemsleyana has outsourced arthropod capture and digestion to its mutualistic bat partner while arthropod attraction is strongly reduced. Contrastingly, several populations of K. hardwickii frequently use alternative roosts. Strong selective pressure on the plants could be the consequence to attract bats with a potential stabilising effect on the interaction: N. hemsleyana has to outcompete the involuntarily offered roosts of the other Nepenthes species in terms of quality and accessibility. My thesis revealed complex interdependencies in an animal-plant mutualism. This study exemplifies that rigorous cost-benefit analyses are crucial for the classification of interspecific interactions and the characterisation of how the involved species affect and depend on each other.