Ein Modell zur Entwicklung neuartiger chirurgischer Eingriffe am Beispiel der Minimal Traumatischen Chirurgie

In dieser Arbeit wurde eine neuartige Methode zur interindividuellen Untersuchung anatomischer Gegebenheiten entwickelt und an der lateralen Schädelbasis zur Bestimmung der Durchführbarkeit Minimal Traumatischer Eingriffe angewendet. Das Konzept der Minimal Traumatischen Chirurgie wurde erstmals umfangreich aus sowohl medizinischer als auch technischer Sicht beschrieben. Es wurden neue Erkenntnisse gewonnen, die für eine Umsetzung der Minimal Traumatischen Chirurgie von wichtig sind

Geometrische Autokalibrierung für die dentale Volumentomographie

Der technische Fortschritt und die damit einhergehende steigende Systemauflösung der Aufnahmegeräte machen die Bewegung des Patienten zu einem entscheidenden limitierenden Faktor der Bildqualität in der digitalen Volumentomographie (DVT). Patientenbewegungen verursachen schwere Bildartefakte im rekonstruierten Volumen und können dessen Diagnostizierbarkeit maßgeblich beeinträchtigen. Zur Korrektur von Patientenbewegungen können Autokalibrierverfahren eingesetzt werden, welche den Bewegungsfehler in den Bilddaten erkennen und automatisch korrigieren. Diese Arbeit behandelt die dentalspezifische Problemstellung einer Bewegungskorrektur für DVT. Aufgrund der geringen Strahlendosis und der Gerätegeometrie weisen dentale DVT-Daten verstärkt Bildartefakte auf. Dies verschärft die Rahmenbedingungen für Autokalibrierverfahren, da aufgrund der Bildartefakte der Bildentstehungsprozess nur ungenügend modelliert werden kann. Das erschwert eine isolierte Betrachtung des Bewegungsfehlers und somit die Auswertung der Datentreue von Projektionsdaten und rekonstruiertem Volumen. Diese Arbeit fokussiert sich daher auf merkmalbasierte Verfahren, welche eine Abstraktion des Autokalibrierproblems von den Bildartefakten ermöglichen. Konkret werden die Konturen der Zähne ausgewertet. Konturmerkmale sind zur Autokalibrierung dentaler DVT-Daten besonders geeignet, da ihre Dimensionalität und Ausprägung die Nachteile des hohen Rauschens und der Strukturüberlagerungen der Röntgenprojektionen kompensieren. Diese Arbeit umfasst die Beschreibung und Evaluation von drei neuen, auf dentale Daten zugeschnittenen Autokalibrierverfahren. Die Autokalibrierverfahren schätzen die Parameter der Projektionsgeometrie einer DVT-Aufnahme aus ihren Projektionsdaten. Sie behandeln Aspekte der Verfahrensrobustheit und der Reduktion der Problemkomplexität. Die Evaluation zeigt eine deutliche Verbesserung der Bewegungsartefakte und eine durchschnittliche Wiederherstellung der Bildschärfevonbiszu98%. Die Eignung konturbasierter Autokalibrierverfahren zur Kompensation von Patientenbewegungen in der dentalen DVT wird somit belegt

Konzeption einer adaptiven Strahlentherapie von atembeweglichen Tumoren

Das in dieser Arbeit vorgestellte Konzept einer adaptiven Strahlentherapie von atembeweglichen Tu-moren besteht aus verschiedenen Komponenten, die entwickelt und evaluiert wurden. Die erste Komponente ist die Messung der Bahnkurven von beweglichen Tumoren mittels vierdimen-sionaler (4D) Magnetresonanztomographie (MRT). Sie wurde getestet und mit 4D-Computertographie (4D-CT) verglichen, indem mit beiden Modalitäten ein dynamisches Schweinelungenphantom unter-sucht wurde, das Atembewegungen von Tumoren simuliert. Während die simulierten Tumorbewegun-gen in der 4D-MRT immer eine Hysterese aufwiesen, die durch Fluoroskopie bestätigt wurde, gab die 4D-CT dieses Verhalten nicht wieder. Für die zweite Komponente, die Atmungsmessungen am Menschen, wurden Messgeräte für Atem-fluss, Atemtemperatur, Rumpfwandbewegung sowie Körperumfang MRT-kompatibel entwickelt bzw. adaptiert und erfolgreich getestet. Die Verwendung eines rechnergesteuert beweglichen Patiententisches stellt die dritte Komponente dar. Er soll dazu dienen, während der Bestrahlung die Tumorbewegungen durch entsprechende Ge-genbewegungen des Patienten in Abhängigkeit von aktuellen Atemsignalen auszugleichen. Ein kom-merziell erhältlicher Patiententisch wurde eingesetzt, um Bewegungen eines dynamischen Phantoms zu kompensieren. Dadurch wurde seine Tauglichkeit zur Bewegungskompensation demonstriert. Mit dem Konzept wird beabsichtigt, die Strahlung im Vergleich zu bisherigen Methoden mit größerer Präzision auf atembewegliche Tumoren zu richten, um die verschriebene Dosis erhöhen zu können. Auf diese Weise erscheinen bei gleich bleibender Nebenwirkungsrate höhere Tumorkontrollraten und somit besserer Heilungschancen erreichbar

Entwicklungen und Untersuchungen zur Bildgebung der Schilddrüse: 124Iod-PET/CT, 3D-Ultraschall und nuklearmedizinisch-sonographische Bildfusion

In der etablierten Schilddrüsenbildgebung existieren trotz des bereits hohen Standards begrenzende Faktoren. Methodische und technische Neuerungen erscheinen mithin sinnvoll und geboten. Die vorliegende Habilitationsschrift stellt die Entwicklung und Erprobung neuer Konzepte der Schilddrüsendiagnostik in drei Teilgebieten vor: *Durch die 124Iod-Niedrigaktivitäts-PET/Niedrigdosis-CT wird (i) die Ortsauflösung der herkömmlichen Szintigraphie übertroffen und die Detektierbarkeit kleinerer Strukturen sowie anatomischer Details verbessert. Durch den parallel akquirierten CT-Datensatz können (ii) zusätzliche Erkenntnisse zur Schilddrüse sowie deren Beziehung zu Nachbarorganen gewonnen werden. Darüber hinaus sind (iii) im Rahmen der Vorbereitung von Radiojodtherapien prätherapeutische Uptake-Messungen möglich. *Der 3D-US ermöglicht (i) den lückenlosen Scan der Schilddrüse und (ii) die vollständige digitale Archivierung des Untersuchungsvolumens im PACS. Dadurch ergeben sich auf Schnittbildworkstations die Vorteile (iii) des Second Readings, (iv) des Side-by-Side-Vergleichs mit vorangegangenen 3D-US-Studien und anderen Schnittbildverfahren. Darüber hinaus kann (v) eine nachträgliche Datenverarbeitung (Processing) erfolgen. *Die Einbeziehung des Ultraschalls in das Konzept der Fusions- bzw. Hybridbildgebung hat gezeigt, dass die räumliche Verknüpfung und bildliche Überlagerung der morphologisch-sonographischen Informationen mit den nuklearmedizinisch-funktionellen Bilddaten erfolgen kann. Aus dem klinischen Potential der Methoden einerseits, sowie den geschilderten Limitationen andererseits ergeben sich Implikationen für die Zukunft. Zunächst sind die apparativ-technische Weiterentwicklung der Verfahren sowie eine Optimierung der informationstechnischen Einbindung notwendig. Darüber hinaus muss eine Entwicklung hin zu einer zeitsparenden und einfachen Anwendbarkeit erfolgen, um einen rationellen klinischen Workflow zu ermöglichen und personelle Ressourcen zu schonen