Tumorremission bewertet mittels volumetrischer MRT im Langzeitverlauf nach fraktionierter stereotaktischer Strahlentherapie von nicht-funktionellen Hypophysenadenomen und Fraktionierte stereotaktische Strahlentherapie in der Behandlung von Hypophysenadenomen

One aim of this study is to quantitatively analyze tumor shrinkage after fractionated stereotactic radiotherapy (FSRT) of pituitary adenomas by 3-D MRI. Exact evaluation of radiological tumor response to stereotactic radiotherapy seems to us of major importance in the subgroup of non-functioning pituitary adenomas N9FPAs), as compared to hormone secreting pituitary adenomas, where hormone levels are the main criteria to evaluate response to therapy, NFPAs lack this criteria for clinical evaluation of tumor control. The other aim of this study is to evaluate the role of FSRT (fractionated stereotactic radiotherapy) in the management of non-functioning and functioning pituitary adenomas in the postoperative setting, with respect to tumor control and side effects of radiotherapy.In conclusion, we think that volumetric evaluation of tumor size after radiotherapy of pituitary adenomas using 3D T1Gd-MRI is a highly precise method to measure tumor regression. In all pituitary adenomas a size reduction was detected, representing 100% radiological response.We report 26%, 47% and 62% reduction in tumor volume of NFPAs at 72 months after radiotherapyEtwa 90% der strahlentherapeutisch behandelten Hypophysenadenome zeigen ein Therapieansprechen (Remission oder stable disease). Es gibt nur wenige Daten über den Verlauf der Größenregredienz nach erfolgreicher stereotaktisch fraktionierter Strahlentherapie (SFS). Ziel dieser Untersuchung war die volumetrische Erfassung des Remissionsverhaltens von Hypophysenadenomen nach stereotaktischer Strahlentherapie. Methodisch basiert die vorliegende Arbeit auf der Volumetrie, die das jeweils aktuelle MRT mit dem Planungs-MRT vor Start der Strahlentherapie vergleicht.Die volumetrische Evaluation der Tumorgröße nach stereotaktischer Strahlentherapie von Hypophysenadenomen ist eine hochpräzise Messung bei der Ermittlung der exakten Größenregression der Resthypophysenadenome. Unsere Untersuchung zeigt, dass nach stereotaktisch fraktionierter Strahlentherapie bei den meisten Patienten eine Größenregression zu verzeichnen ist

Interplay Climate–Man–Building

Ziel des Promotionsvorhabens ist es, Architekten und Planer bei der Planung von Verwaltungsgebäuden im internationalen Kontext mit „easy-to-use“-Planungswerkzeugen zu unterstützen. Diese sollen insbesondere in der Konzeptphase einsetzbar sein, in der die Grundlagen für weitere Planungsentscheidungen getroffen werden. Einen Schwerpunkt bildet das auf einer globalen Klimadatenbank basierende interaktive ClimaTool. Es ermöglicht auf Knopfdruck für jeden beliebigen Standort die bauspezifische Analyse der planungsrelevanten Faktoren Solarstrahlung, Temperatur, Feuchte, Wind und Licht. Das Fassadentool ermöglicht die energetische und raumklimatische Bewertung der Aspekte Orientierung, Fensterflächenanteil, Sonnenschutzkonzept, Dämmung und Speichermasse. Grundlage bildet eine Parameterstudie von thermischen Simulationen für einen Standardbüroraum. Wichtiger als das genaue Quantifizieren ist die schnelle Vergleichbarkeit von Varianten.The aim of this dissertation project is to support architects and planners by providing easy-to-use planning tools for administrative building projects in the international context. They should be especially useful in the conceptual phase, in laying the groundwork for further planning decisions. One focus is the interactive ClimateTool, which is based on a global climate database. At the press of a button the tool allows the building-specific factors solar radiation, temperature, humidity, wind and light to be analyzed for any given location. Secondly, the FacadeTool makes it possible to evaluate aspects relevant to energy and room climate, namely orientation, window surface ratio, sun protection concept, insulation and thermal mass. The tools are based on a parameter study using thermal simulations for a standard office. Quick comparability takes precedence over exact quantification of variants

Systematische Identifikation von Flexibilitätspotentialen in Offshore Bohrsystemen

Systems subject to large investments and exposed to long lifecycles often face large requirements uncertainty. This thesis introduces a methodology for the systematic and comprehensive identification of Flexible Design Opportunities (FDOs), emphasized for the offshore drilling industry. The approach addresses all relevant stages from the identification of a reference design until the derivation of flexible design solutions in order to ease the upgrade effort of those systems and, hence, minimize value losses over the lifecycle.Systeme mit hohem Investitionsbedarf und langen Lebenszyklen sind in Bezug auf sich ändernde Anforderungen oft stark unsicherheitsbehaftet. Diese Arbeit stellt für den Anwendungsbereich der Offshore Bohrindustrie eine Methodik zur systematischen und gesamtheitlichen Identifikation von Flexibilitätspotentialen vor. Dabei werden alle relevanten Phasen von der Identifikation eines Ausgangsdesigns bis zur Herleitung flexibler Lösungen durchlaufen, um die Aufwände für Upgrades dieser Systeme zu reduzieren und dadurch den Wertverlust über den Lebenszyklus zu minimieren

Design- und Validierungsmethoden für hochimmersive Simulationssysteme

The dissertation discusses technological approaches for the design of highly immersive virtual reality systems that involve motion capture as well as visual and auditory displays. Furthermore, a procedure to assess the ecological validity of such immersive systems for human behavior research is introduced and discussed.Die Dissertation erörtert technische Verfahren im Designprozess von immersiven Systemen, die sich virtueller Realitäten mittels Bewegungserfassung sowie visueller und auditiver Anzeigekonzepte bedienen. Des Weiteren wird ein Verfahren präsentiert und erörtert, welches die ökologische Validität solch immersiver Systeme für die menschliche Verhaltensforschung untersucht

Risk factors of bisphosphonate related osteonecrosis of the jaw (BRONJ)

Bisphosphonate haben sich seit Langem in der Therapie der ossär metastasierten Malignomerkrankungen zur Prävention von Knochenmetastasen assoziierten Frakturen etabliert. Gleichermaßen finden sie Verwendung in der Therapie der Osteoporose. Eine schwerwiegende Nebenwirkung stellt die Osteonekrose im Kieferbereich dar. Die Ätiologie hierfür ist bislang unklar. Ziel dieser retrospektiven Arbeit ist es bisher bekannte Risikofaktoren zu identifizieren, die ein erneutes Rezidiv nach bereits behandelter Kiefernekrose begünstigen können.Bisphosohonates are widely used in treating skeletal metastases of different kinds of cancers to prevent from pathological fractures, as well as in osteoporosis. One of the most serious side effects the bisphosphonate related osteonecrosis of the jaw. The exact etiology remains unclear. The aim of this retrospective study is to identify certain risk factors associated to a higher risk of BRONJ recurrence

Entwicklung biomagnetischer Schnittstellen für Magnetresonanz-Tomographie und magneto-genetische Manipulation von Zellen

The human brain is a highly complex structure consisting of billions of neurons and synapses, and to date it remains a challenge to uncover the neuronal processes underlying physiological and diseased states. Different imaging techniques have been developed, such as non-invasive magnetic resonance imaging (MRI) or high-resolution electron microscopy (EM) to study molecular processes in their biological context or to construct a connectome in order to obtain detailed anatomical information about the synaptic wiring with high resolution. However, these techniques require contrast agents to overcome inherent physical limitations, which poses a challenge in regards to, e.g., delivery and specificity. Although EM staining techniques are usually based on heavy metals, iron oxides can also yield electron-dense contrast in EM while also being suitable as contrast agents for MRI. Furthermore, large iron oxide particles consisting of magnetite have favorable properties enabling magnetic manipulations of biological systems, thus bridging the fields of imaging and manipulation. However, a genetically-controlled, induced magnetite formation was not achieved in aerobic organisms yet. The aim of this doctoral thesis was thus to develop and characterize different fully genetically encoded biological interfaces for MRI as well as EM, and to examine the controlled formation of magnetite in a biological context. To this end, different proteinaceous nano-compartments were expressed in mammalian cells and characterized in regards to their iron accumulation capability. The first part of this work focused on the ubiquitous, ferrihydrite-forming iron storage protein ferritin and the improvement of its magnetic properties to enable magnetic interactions with cells. While highly-magnetic, magnetite containing ferritin (magnetoferritin) has already been characterized, the magnetite core is obtained by in vitro synthesis, thus limiting the applicability of magnetoferritin as a genetically encoded interface. In this work, the possibility to transform naturally occurring ferrihydrite to magnetically more favorable magnetite was studied in detail both on uncoated particles and inside the ferritin protein shell. In addition, an accumulation of ferritin inside cellular lysosomal compartments was examined to test whether agglomeration effects can enhance the magnetic properties of ferrihydrite. The second part of this work concentrated on the characterization of a new, proteinaceous nano-compartment of bacterial origin: the encapsulin system of Quasibacillus thermotolerans (Qt) consisting of a shell protein and a self-sorting cargo. Encapsulins are bacterial nano-compartments involved in various metabolic processes, and some reportedly encapsulate ferroxidases as cargos, indicating a role in iron metabolism. The chosen encapsulin chosen is associated with a new type of ferroxidase, and both shell and cargo have been characterized in this work. Expression, self-assembly and cargo auto-targeting were demonstrated in E. coli and in mammalian cells. In addition, cryo-EM analysis was performed to gain in-depth structural information, which revealed that this encapsulin is the first to be reported with a triangulation number T = 4, thus making it the largest encapsulin known so far. In addition, the native Qt ferroxidase was demonstrated to have a superior iron sequestration capability in direct comparison to another encapsulin system as well as to ferritin, which highlights the suitability of iron-loaded Qt encapsulin as a contrast agent for magnetic resonance imaging. In addition, the Qt encapsulin was shown to be suitable as a fully genetically encoded electron microscopy contrast agent as it yielded electron-dense, clearly distinguishable particles in cellular TEM.Das menschliche Gehirn ist ein hochkomplexes System bestehend aus Milliarden von Neuronen und Synapsen, und bis heute ist es eine Herausforderung die neuronalen Prozesse zu entschlüsseln, die physiologischen und krankhaften Zuständen zugrunde liegen. Verschiedene bildgebende Verfahren wurden entwickelt, wie z.B. die nicht-invasive Magnetresonanztomographie (MRT) oder die hochauflösende Elektronenmikroskopie (EM), welche es ermöglichen molekulare Prozesse in ihrem biologischen Kontext zu untersuchen oder ein Konnektom zu konstruieren, um detaillierte anatomische Informationen über synaptische Verknüpfungen mit hoher Auflösung zu erhalten. Diese Techniken erfordern jedoch Kontrastmittel um zugrunde liegende physikalische Grenzen zu überwinden, wodurch sich Herausforderungen z.B. in Bezug auf die Verabreichung und Spezifität ergeben. Obwohl Färbemethoden für EM in der Regel auf Schwermetallen basieren, können Eisenoxide auch einen elektronendichten Kontrast in der Elektronenmikroskopie liefern und sind gleichzeitig auch als Kontrastmittel für MRT geeignet. Darüber hinaus verfügen große Eisenoxidpartikel aus Magnetit über vorteilhafte Eigenschaften, die magnetische Manipulationen biologischer Systeme ermöglichen. Eine genetisch kontrollierte, induzierte Magnetit-Bildung wurde bei aeroben Organismen jedoch noch nicht erreicht. Ziel dieser Doktorarbeit war es daher, verschiedene vollständig genetisch kodierte biologische Schnittstellen sowohl für MRT als auch für EM zu entwickeln und zu charakterisieren sowie die kontrollierte Magnetit-Bildung im biologischen Kontext zu untersuchen. Zu diesem Zweck wurden verschiedene proteinhaltige Nanokompartimente in Säugetierzellen exprimiert und hinsichtlich ihrer Fähigkeit zur Eisenanreicherung charakterisiert. Der erste Teil dieser Arbeit konzentrierte sich auf das ubiquitäre, Ferrihydrit-bildende Eisenspeicherprotein Ferritin und die Verbesserung seiner magnetischen Eigenschaften, um magnetische Wechselwirkungen mit Zellen zu ermöglichen. Während hochmagnetisches, magnetithaltiges Ferritin (Magnetoferritin) bereits charakterisiert wurde, wird der Magnetitkern durch in vitro-Synthese gewonnen, was die Anwendbarkeit von Magnetoferritin als genetisch kodierte Schnittstelle einschränkt. In der vorliegenden Arbeit wurde sowohl an reinen Eisenpartikeln als auch an Ferritin untersucht, ob es möglich ist natürlich vorkommendes Ferrihydrit in magnetisch günstigeres Magnetit umzuwandeln. Darüber hinaus wurde eine Akkumulation von Ferritin innerhalb zellulärer lysosomaler Kompartimente untersucht, um zu testen, ob Agglomerationseffekte die magnetischen Eigenschaften von Ferrihydrit verbessern können. Der zweite Teil dieser Arbeit konzentrierte sich auf die Charakterisierung eines neuen, proteinartigen Nanokompartiments bakteriellen Ursprungs: das Encapsulin-System von Quasibacillus thermotolerans (Qt), das aus einem Hüllenprotein und einem selbst-sortierenden Cargo-Protein besteht. Encapsuline sind bakterielle Nanokompartimente, die an verschiedenen Stoffwechselprozessen beteiligt sind, und einige enthalten Ferroxidasen als Cargo-Protein was auf eine Rolle im Eisenstoffwechsel hinweist. Das gewählte Encapsulin ist mit einem neuen Typ von Ferroxidase assoziiert, und sowohl Hülle als auch Cargo wurden in dieser Arbeit charakterisiert. Expression, Selbstassemblierung und Cargo-Autotargeting wurden in E. coli und in Säugetierzellen nachgewiesen. Darüber hinaus wurde eine Kryo-EM-Analyse durchgeführt um detaillierte strukturelle Informationen zu gewinnen, die zeigten, dass diese Encapsulin das erste mit einer Triangulationszahl T = 4 ist und damit das größte bisher bekannte Encapsulin. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass die native Qt-Ferroxidase im direkten Vergleich zu einem anderen Encapsulinsystem sowie zu Ferritin eine überlegene Fähigkeit zur Eisenspeicherung besitzt, was die Eignung von eisenbeladenem Qt Encapsulin als Kontrastmittel für die Magnetresonanztomographie unterstreicht. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass das Qt Encapsulin als vollständig genetisch kodiertes EM-Kontrastmittel geeignet ist, da es elektronendichte, klar unterscheidbare Partikel im zellulären TEM liefert

Computermodellierung in der Neuro-Onkologie

This thesis addresses the translation of computational models into clinical practice. In particular, we design automated methods for tumor segmentation and computational model of tumor progression and related symptoms. We design strategies for calibrating models from incomplete patient data. The calibrated models are used to design personalized radiotherapy plans reducing radiation toxicity. The work rounds-off with clinical study of novel imaging marker and open-source software facilitating the translation of the proposed methods into clinics.Diese Arbeit befasst sich mit der Anwendung von der Berechnungsmodelle in die klinische Praxis. Insbesondere entwickeln wir automatisierte Verfahren zur Tumorsegmentierung und ein Computermodell der Tumorprogression und der damit verbundenen Symptome. Wir entwickeln Strategien zur Kalibrierung der Tumormodellen aus unvollständigen Patientendaten. Die kalibrierten Modellvorhersagen werden verwendet, um personalisierte Strahlentherapiepläne zu erstellen, die die Strahlentoxizität reduzieren. Die Arbeit wird mit der klinischen Studie über neuartige bildgebende Marker und Open-Source-Softwarepakete abgeschlossen, die die Anwendung der vorgeschlagenen Methoden in die klinische Praxis erleichtert