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In summary, the cooled heavy-ion beams of the ESR storage ring offer excellent experimental conditions for a precise study of the effects of QED in the groundstate of high-Z one- and two-electron ions. This has been demonstrated within the series of experiments conducted at the electron cooler device as well as at the gasjet target. In this work we have used a recently developed experimental approach to obtain the first direct measurement of the two-electron contributions to the ground state binding energy of helium-like uranium. By employing our method, all one-electron contributions to the binding energy such as finite-nuclear size corrections and the one-electron self energy cancel out completely. Note, this is a distinctive feature of this particular kind of QED test and is in contrast to all other tests of bound state QED for high-Z ions such as 1s Lamb shift (in one-electron systems), g-factor of bound electrons, or hyperfine splitting. Compared to former investigations conducted at the superEBIT in Livermore we could already substantially improve the statistical accuracy and extend studies to the higher-Z regime. Moreover, our result has reached a sensitivity on specific two-electron QED contributions. Our value agrees with the theoretical predictions within the experimental uncertainty. Similar to the superEBIT experiment possible sources of systematic errors are essentially eliminated and the final result is limited only by counting statistics. For the case of the 1s Lamb shift in hydrogen-like uranium, the achieved accuracy of +- 4.2 eV is a substantial improvement by a factor of 3 compared to the most precise value up to now [44] (see Fig. 5.6). Our result already provides a test of the first-order QED contributions at the 1.5% level and only a slight improvement is required in order to achieve a sensitivity to QED contributions beyond first-order SE and VP.
Die Detektion und die Differenzierung von Leberläsionen stellt ein alltägliches Problem für den klinisch tätigen Radiologen dar. Die diagnostische Einschätzung dieser Lebertumoren ist entscheidend für das weitere Procedere. Eine Vielzahl von bildgebenden Verfahren wie Sonographie, CT und MRT stehen zur Lösung dieses Problems zur Verfügung. Bei allen Verfahren kam es in den letzten 10-15 Jahren zu deutlichen geräte- und untersuchungstechnischen Verbesserungen, so daß der Stellenwert der einzelnen Untersuchungsmethoden und -strategien immer wieder neu erfaßt werden mußte. Seit Ende des Jahres 2001 ist Resovist® (SH U 555 A, Schering AG, Berlin, Deutschland) als ein neues organspezifisches superparamagnetisches Eisenoxid (SPIO) - Kontrastmittel für die MRT auf dem europäischen Markt zugelassen. Die klinischen Erfahrungen sind jedoch noch gering. Aus diesem Grund sollte in der vorliegenden prospektiven, randomisierten Studie das Sicherheitsprofil sowie das Kontrastverhalten dieses Kontrastmittels bei unterschiedlichen pathologischen Befunden und unter Verwendung unterschiedlicher Sequenzen untersucht werden. Im Rahmen der Dissertation wurden 50 Patienten mit bekannten primären und sekundären Lebertumoren in die Studie eingeschlossen. Bei allen Patienten wurde eine intravenöse Bolusapplikation des superparamagnetischen MRT-Kontrastmittels Resovist® in unterschiedlichen Dosierungsgruppen durchgeführt. Zusätzlich erfolgten bei 20 dieser Patienten MRT-Untersuchungen der Leber mit dem paramagnetischen MRT-Kontrastmittel Magnevist® (Gd-DTPA). Das gewebespezifische superparamagnetische Eisenoxid-Kontrastmittel Resovist® wies nach der intravenösen Applikation ein sehr gutes Verträglichkeitsprofil auf. Bei dem Patientenkollektiv der vorliegenden Arbeit konnten keine Nebenwirkungen festgestellt werden. Anhand von Signalintensitätsmessungen für unterschiedliche Sequenzen sowohl vor als auch zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Kontrast-mittelapplikation konnten die Signalintensitätsveränderungen für die Lebertumoren und das Leberparenchym quantifiziert werden. Im Vergleich zu den anderen verwen-deten Dosierungen von Resovist® war der deutlichste Signalintensitätsverlust nach der Applikation der höchsten Resovist®-Dosis zu messen. Jedoch konnte kein statistisch signifikanter Unterschied zwischen einer Dosierung von 8 μmol Fe/kg Körpergewicht und 16 μmol Fe/kg Körpergewicht bezüglich der Detektion und Charakterisierung von Lebertumoren evaluiert werden. Somit scheint eine Resovist®-Dosis von 8 μmol Fe/kg Körpergewicht am optimalsten zu sein. Von den insgesamt 8 verwendeten Sequenzen erwies sich die T2-w Sequenz nach der Applikation von Resovist® als geeignetste zur Detektion von Leberläsionen. Mit dieser Sequenz konnten 24 zusätzliche Läsionen nach der KM-Gabe detektiert werden. Die Größe der kleinsten detektierten Leberläsion betrug dabei 0,4 cm. Diese T2-w SPIO-verstärkte Sequenz war auch der Untersuchung mit dem paramagnetischen MRT-Kontrastmittel Magnevist® bei der Detektion von Leberläsionen überlegen. Aufgrund eines lange verbleibenden Kontrasteffekts können fokale Leberläsionen bis zu 6 Stunden nach der Resovist®-Applikation im MRT detektiert werden. Durch die intravenöse Applikation von Resovist® als Bolus ist eine dynamische T1-w MRT-Bildgebung ähnlich wie bei dem paramagnetischen MRT-Kontrastmittel Magnevist® durchführbar. In der vorliegenden Arbeit konnten nach der Applikation von Resovist® typische Kontrastierungsmuster für die unterschiedlichen Lebertumoren (Lebermetastasen: n=19, hepatozelluläre Karzinome (HCC): n=8, cholangiozelluläre Karzinome (CCC) n=4, Lymphombefall der Leber: n=2, fokal noduläre Hyperplasien (FNH): n=5, Hämangiome n=5, Regeneratknoten n=7) evaluiert werden. Während Leberläsionen ohne Kupffersche Sternzellen wie Leber-metastasen, CCC´s und Lymphome nach der SPIO-Gabe keine Änderung der Signalintensität aufwiesen, war bei den Lebertumoren mit Kupfferschen Sternzellen wie FNH und Regeneratknoten besonders in der T2-w Sequenz nach der KM-Gabe ein signifikanter Verlust der Signalintensität zu evaluieren. Auch beim Leber- und Milzparenchym zeigte sich aufgrund der gewebespezifischen KM-Aufnahme ein signifikanter Signalintensitätsverlust. Bei hypervaskularisierten Lebertumoren wie Hämangiomen und HCC´s war in der T1-w Sequenz nach der Applikation von Resovist® ein signifikanter Signalintensitätsanstieg zu beobachten. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie zeigen, daß aufgrund des guten Sicher-heitsprofils, der höheren Detektionsrate besonders von kleinen Leberläsionen unter 1 cm und der ausgezeichneten Charakterisierung von Lebertumoren das superpara-magnetische gewebespezifische MRT-Kontrastmittel Resovist® dem paramagne-tischen gewebeunspezifischen MRT-Kontrastmittel Magnevist® vorzuziehen ist.
In den letzten Jahren hat eine rasante Entwicklung der Gerätetechnik sowohl der CT als auch der MRT stattgefunden und eine Änderung der Untersuchungsverfahren im Bereich der Schnittbildtechnik ausgelöst. Parallel dazu sind durch die Einführung von MRT-Kontrastmitteln neuartige Untersuchungsprotokolle entstanden. Deshalb muß eine ständige Reevaluierung der einzelnen Untersuchungsverfahren erfolgen. Organ- bzw. gewebespezifische Kontrastmittel sind den extrazellulären nicht-spezifi-schen MRT-Kontrastmitteln nicht gleichzusetzen. Mit dem neu entwickelten Kontrast-mittel Gd-EOB-DTPA steht für die MRT ein neues leberspezifisches KM zur Verfü-gung, welches in Kürze in routinemäßige Untersuchungen übergehen wird. Es ermöglicht die sichere Unterscheidung von lebereigenem bzw. hepatozyten-reichem Gewebe durch eine direkte Aufnahme des Kontrastmittels in die Leberzelle selbst. Maligne Lebertumoren, wie z. B. Metastasen, die keine Hepatozyten besitzen, zeigen keine Speicherung der hepatobiliären, leberspezifischen Substanz. Bis zum heutigen Tage sind die Erfahrungen mit diesem neuen Kontrastmittel gering. Aus diesem Grund sollten im Rahmen einer prospektiven Zulassungsstudie Erfahrungen mit der neuartigen Substanz gesammelt werden. Insgesamt wurden 60 Patienten in die beschriebene Studie eingeschlossen. Bei allen Patienten wurde eine nicht-kontrastverstärkte MRT, eine kontrastverstärkte MRT mit Gd-EOB-DTPA als auch eine Spiral-CT der Leber erstellt. In der vorliegenden Studie wurde sowohl die Detektion als auch die Charakterisierung in Korrelation mit einem genau definierten Referenzstandard evaluiert. Die Ergebnisse der vorgestellten Studie indizieren, daß es sich bei Gd-EOB-DTPA um ein sicheres, nebenwirkungarmes Kontrastmittel für die MRT handelt. Das besondere an diesem neuartigen Kontrastmittel ist, daß mit einer intravenösen Appli-kation unterschiedliche Perfusionsphasen dargestellt werden können. Im einzelnen handelt es sich um die intravasale Phase zur Darstellung der Vaskularität, die Parenchym- oder hepatobiliären Phase zur Detektion und Charakterisierung, sowie die Ausscheidungsphase zur Darstellung der Gallengänge. Die sichere intravenöse Bolusgabe des hepatobiliären Kontrastmittels ermöglicht zum einen dynamische Perfusionsbildgebung, zum anderen aber auch statische leberspezifische Hepa-tozytenbildgebung und damit funktionelle Leberbildgebung. Die MRT unter Verwendung des neuen Kontrastmittels Gd-EOB-DTPA stellt eine adäquate diagnostische Methode für die Detektion, Lokalisierung, exakte Abgren-zung und Charakterisierung von fokalen Leberläsionen dar, die der nicht-kontrast-verstärkten MRT und der Spiral-CT überlegen ist. Die Detektionsrate ist verbessert gegenüber der biphasischen Spiral-CT mit einer gering höheren Rate von detektierten kleinen Läsionen. Zusätzliche Informationen bezüglich der Ätiologie werden sowohl durch dynamische als auch statische MRT-Bildgebung für die Klassifizierung von malignen versus benignen Leberläsionen als auch für die Charakterisierung nach Läsionstyp erhoben. Anhand der durchgeführten Untersuchungen konnte ein Verhaltensmuster der unterschiedlichen Pathologien für dieses neue Kontrastmittel dargestellt werden. Metastasen weisen je nach ihrem Vaskularisationsgrad eine unterschiedliche An-reicherung in der Perfusionsphase auf, während sie in der hepatobiliären Phase als Kontrastmittelaussparung zur Darstellung kommen. Lebereigene Läsionen wie die FNH besitzen Hepatozyten, nehmen das leberspezifische Kontrastmittel auf, sind vergleichbar mit normalen Lebergewebe und lassen sich gut von leberfremden Ge-webe abgrenzen. Die hepatozellulären Karzinome zeigen in Frühphase eine deut-liche meist in der Peripherie gelegene Hyperperfusion. In der hepatobiliären Phase ist die KM-Aufnahme abhängig vom Differenzierungsgrad. Undifferenzierte HCCs verhalten sich wie leberfremdes Gewebe und nehmen kein KM auf, während beim gut differenzierten HCC eine diskrete Aufnahme gefunden werden kann. Die hohe Sensitivität bezüglich Detektion aber auch eine hervorragende Klassifi-zierung und Charakterisierung ermöglichen eine gezielte und genaue weitere Pla-nung der Therapie der Patienten. Mittels EOB-MRT ist eine präzise Diagnose des Leberparenchyms mit Hepatozytenfunktion als auch Perfusionsstudien in einem Untersuchungsgang möglich. Die Bildgebung der Hepatozytenphase kann 20 Minuten nach Injektion des hepatobiliären Kontrastmittels erstellt werden und ermöglicht damit eine Zeitersparnis und Kostenreduzierung im Vergleich zu den anderen hepatobiliären Kontrastmitteln. In der täglichen Routine, das prätherapeutischen Management von Patienten bei fokalen Leberläsionen betreffend, sollte nach den vorliegenden Ergebnissen eine leberspezifische MRT durchgeführt werden.
In dieser Arbeit soll eine Religionstheorie entwickelt werden, die für den interdisziplinären Dialog über Religion und auch für die empirische Forschung neue Impulse gibt. Die Begriffe "Religion" und "Religiosität", die dabei eine zentrale Rolle spielen, sind nicht leicht handhabbar, für eine Religionspsychologie jedoch unverzichtbar. In der vorliegenden Arbeit wird der Begriff "Religion" verwendet, soweit es um bestimmte, institutionalisierte Aspekte geht, während "Religiosität" für die Erlebens- und Handlungsaspekte des einzelnen Menschen verwendet wird. Es ist jedoch nicht immer möglich, zwischen den beiden Begriffen streng zu unterscheiden. Darüber hinaus ist es wichtig, zwischen Ideologie und Religion zu unterscheiden. Gerade Fromms weit gefasste Religionsdefinition, die diese Differenzierung bewusst ablehnt, hat zu vielen Problemen und Kontroversen geführt. Eine Differenzierung ist jedoch schwierig, vor allem deswegen, weil der Begriff "Ideologie" vieldeutig verwendet wird. Dennoch lässt sich festhalten, dass Ideologien moderne Gebilde sind, die eine bereits existierende bürgerliche Gesellschaft voraussetzen. Diese modernen Denksysteme werden auf der Grundlage des abendländischen Geschichtsbewusstseins entwickelt und beziehen sich auf noch zu verwirklichende Utopien. Insofern sind Ideologien als Programme für eine bessere Welt zu verstehen. Religionen dagegen müssen weder eine geschichtliche Entwicklung postulieren noch eine Utopie anstreben. Obwohl Religionen bisweilen ideologische Züge aufweisen, ist es vor diesem Hintergrund doch möglich, zwischen Ideologie und Religion zu differenzieren. Eine neue Religionstheorie soll bestehende funktionale, substanzielle und anlageorientierte Ansätze in einen neuen theoretischen Rahmen integrieren und somit neue Impulse für die Forschung in den Bereichen Religion und Gesundheit, religiöse Entwicklung und religiöse Erfahrung geben. Gegenstand der vorliegenden Untersuchung ist ein vorempirischer Fragenkomplex bezüglich der anthropologischen und wissenschaftstheoretischen Vorannahmen einer Religionspsychologie. Dabei besteht die Aufgabe in der Erarbeitung einer Religionstheorie, die diese Vorannahmen logisch begründet und empirisch überprüfbar formuliert. Hier wird weder eine richtungsspezifische (z.B. psychoanalytische oder behavioristische) noch eine teilgebietsorientierte Vorgehensweise gewählt, sondern es wird im Hinblick auf den interdisziplinären Anspruch der Arbeit versucht, mit Rückgriff auf die dialogische Anthropologie Martin Bubers einen für die Psychologie neuen relationalen Zugang zum Forschungsgegenstand zu finden und logisch zu überprüfen. Die in dieser Arbeit entwickelte relationale Grundlage für eine Religionspsychologie soll auch einen einheitlichen Bezugsrahmen für die bisherige fragmentarische religionspsychologische Forschung liefern.
Die intensiven gekühlten Schwerionenstrahlen des ESR-Speicherrings in Kombination mit dem dort installierten Überschallgastarget bieten einzigartige Möglichkeiten, Elektroneneinfangprozesse bei unterschiedlichen Projektilenergien zu untersuchen. In der vorliegenden Arbeit wurde die Emission der charakteristischen Balmerstrahlung detailliert nach (n, j)-Zuständen untersucht; die Lyman-alpha-Strahlung konnte aufgrund der großen Feinstrukturaufspaltung des 2p3/2-Niveaus darüber hinaus auch nach der Besetzung der magnetischen Unterzustände untersucht werden. Hierbei wurde gezeigt, dass der Einfangmechanismus einen starken Einfluss auf die Besetzung der magnetischen Unterzustände und damit auf die Winkelabhängigkeit der Emission der charakteristischen Photonen hat. Erstmals konnte an einem schweren Stoßsystem die Multipolmischung beim Ly-alpha1-Übergang mit großer Genauigkeit nachgewiesen werden; es ergab sich eine sehr gute Übereinstimmung mit der theoretischen Vorhersage. Aus dem Vergleich der Messung der Anisotropie bei höheren Energien mit der Vorhersage einer relativistisch exakten Theorie wurde geschlossen, dass die Messwerte nur dann erklärt werden können, wenn die Mischung von E1- und M2-Übergängen berücksichtigt wird. Durch den Vergleich der als zuverlässig anzusehenden Vorhersage für den REC-Prozeß mit den Messwerten konnte, erstmals für atomare Übergänge in Schwerionen, die Beeinflussung der messbaren Anisotropie durch Mischung der Strahlung unterschiedlicher Multipolaritäten aufgedeckt werden. Hiermit war es möglich, das Übergangsratenverhältnis Gamma M2 / Gamma E1 und daraus das Übergangsamplitudenverhältnis <M2>/<E1> zu extrahieren. Dieser kleine Beitrag(<1%) ist mit anderen Methoden nicht zu vermessen. Die beiden nichtrelativistischen Theorien, den nichtradiativen Einfang in das Projektil beschreiben, liefern bei den totalen Einfangswirkungsquerschnitten nahezu gleiche Ergebnisse in Übereinstimmung mit dem Experiment. Auch die (n, j)-differentiellen Querschnitte zeigen bei dem Vergleich mit den gemessenen Balmerspektren eine sehr gute Übereinstimmung. Erst wenn die magnetischen Unterzustände in die Untersuchung miteinbezogen werden, weichen die beiden Theorien voneinander ab. Unter Einbeziehung der Multipolmischung stimmt die Vorhersage der CDW-Theorie mit den Messwerten überein; die andere Theorie unterschätzt das Alignment des 2p3/2-Zustands und die daraus folgende Anisotropie der Lyman-alpha1-Strahlung. Es muss hervorgehoben werden, dass es durch die Anwendung der Abbremstechnik für nacktes Uran gelungen ist, diese Prozesse in einem Bereich extrem starker Störung (Q/v) zu untersuchen. Dieser Bereich ist im Allgemeinen experimentell nicht zugänglich und ist eine Herausforderung für die theoretische Beschreibung. Wie sich aus den Ausführungen zu den Zerfallskaskaden ergibt, ist die Messung des Alignments bei niedrigen Stoßenergien stark von Kaskadeneffekten beeinflusst. Das bedeutet, dass das Alignment der Lyman-alpha1-Strahlung sowohl durch den direkten Einfang als auch durch die Zerfallskaskade bestimmt ist. Dieses resultiert in einer von der jeweiligen Theorie abhängigen Vorhersage, wodurch sich eine integrale Aussage über die Güte einer bestimmten Beschreibung ableiten lässt.
Die perkutane interstitielle Thermoablation von malignen Lebertumoren stellt ein neues Therapiekonzept zur palliativen und auch potenziell kurativen Tumordestruktion dar. Dabei müssen die Therapiekonzepte differenziert werden nach der zugrunde liegenden Histologie: Beim hepatozellulären Karzinom kann ein lokal ablatives Verfahren alternativ oder in Kombination mit der lokalen Alkoholinstillation (PEI) oder der transarteriellen Chemoembolisation (TACE) eingesetzt werden. Nach neuesten Studien erlauben lokale Verfahren wie die Radiofrequenzablation und die Lasertherapie (LITT) eine verlässliche lokale Tumorkontrolle beim HCC. Für eine erhebliche Patientenanzahl gestaltet sich bei kurativ reseziertem Primärtumor eine hepatische Metastasierung zum limitierenden Faktor. Diese hohe Inzidenz an hepatischen Filiae weist hauptsächlich die Gruppe der kolorektalen Primärtumoren aufgrund des speziellen Metastasierungsverhaltens auf. Bisher profitieren nur eine sehr geringe Anzahl der Betroffenen von der Möglichkeit der operativen Resektion solitärer Läsionen. Weit über die Hälfte der Patienten erleiden jedoch wieder intrahepatische Tumorrezidive. Die systemische oder regionale Chemotherapie konnte bisher im Vergleich zu resezierten Patienten nur geringe Verbesserungen der Überlebenszeiten bei oftmals erheblichen Einschränkungen der Lebensqualität erzielen. Für Lebermetastasen kann heute der Einsatz der MR-gesteuerten LITT bei lokal beschränktem Leberbefall ohne extrahepatische Manifestationen klinisch begründet werden. Mit der laserinduzierten Thermotherapie (LITT), als ein minimal invasives Verfahren, ist es möglich durch einen perkutanen Zugangsweg gezielt Tumoren in soliden parenchymatösen Organen zu zerstören. Dabei kann das umgebende Gewebe maximal geschont und der Eingriff in lokaler Anästhesie ambulant durchgeführt werden. Voraussetzung für den optimalen Erfolg eines regionalen Verfahrens ist die genaue topografische Darstellung der erzielten Koagulationsnekrose während und nach der Intervention. Die Magnetresonanztomografie erweist sich dabei als unentbehrliches Instrument zur Überwachung und Steuerung der perkutanen LITT. Durch temperatursensitive T1-gewichtete Sequenzen und mittels optimierter Sequenzprotokolle zur Nachkontrolle der laserinduzierten Nekrosen und bei den dreimonatigen Kontroll-Untersuchungen hat sich gerade bei der Beurteilung von sehr kleinen Tumormanifestationen die Magnetresonanztomografie als das optimale Untersuchungsverfahren bewährt. An Nebenwirkungen traten lediglich nicht therapiebedürftige Pleuraergüsse und subkapsuläre Hämatome auf, was den Patienten schonenden, minimal invasiven Charakter des Verfahrens unterstreicht. Durch die Weiterentwicklung des gespülten Applikators und die Anwendung der Multiapplikationstechnik kann man nun auch größere Koagulationsnekrosen erreichen, und somit auch bei der Behandlung von größeren Metastasen einen ausreichenden Sicherheitssaum erreichen. Mit der MR-gesteuerten LITT wurde ein minimal invasives Therapieverfahren zur Erlangung einer lokalen Tumorkontrolle entwickelt, das in einer palliativen Situation, aber auch in vielen Fällen in einer kurativen Situation eine Therapieoption für Patienten mit Lebermetastasen verschiedenster Primärtumoren und Läsionen des hepatozellulären Karzinoms bietet.
In this study the clinical value of the method of 31P und 1 H MRI spectroscopy is analyzed in the evaluation of tumors of the liver and the cerebrum. At first 39 patients (HCC n=30, metastases of colorectal carcinomas n=9) undergoing transarterial chemoembolization (TACE) were evaluated MR tomographically with 1.5 Tesla using 31P CSI spectroscopy. Moreover, 53 patients with cerebral tumors (17 meningiomas, 11 gliomas WHO grades I-II, 6 gliomas WHO grade III, 13 gliomas WHO grade IV and 6 metastases) were evaluated 1 H spectroscopically with the ISIS technique in different echo times. The results of both groups were correlated with the histopathological findings and compared with a study group. For evaluation the area under the curve of the measurable signal intensities were calculated, the ratios were determined and statistically evaluated. In patients with livertumors undergoing TACE, the 31P spectroscopy was performed before and after each course of TACE. Pretherapeutic evaluation revealed the tumor tissue with increased PME peak, PME/ß-ATP ratio, and PME/PDE ratio. In all cases the tumor spectres were to be differentiated from the spectra of the study group. If chemoembolization was technically successful, we found an increase in the Pi peak (+90.1%) and a decrease in the ß-ATP peak (-19.1%). After each course of therapy a number of patient groups could be differentiated depending on the changes in the different peaks and ratios. A response was characterized by a decrease of the PME/ß-ATP and PME/PDE ratios and an increase of the PDE/ß-ATP ratio. In non-responders, there was no decrease of the PME/ß-ATP and PME/PDE ratios, and these ratios increased 6 weeks later. The PDE/ß-ATP ratio decreased. Constant ratios were found if a steady state of the disease was achieved. Regrowth of tumor was accompanied by elevated PME and decreased PDE peaks. With regard to the 1 H spectroscopical findings the following statements can be made: The tumor spectra can be distinctly differentiated from the study group spectres. In this respect highly significant differences for the NAA/Cho and PCr/Cho ratios can be seen. The spectra of the meningiomas can be often characterized by the missing NAA. A small peak at 2.0 ppm can probably be due to a part of healthy brain tissue in the VOI at the rim of the tumor in some of the spectra. Moreover, some of the meningiomas show Alanin at 1.47 ppm, which, however, can also be overlain by fat signal in this area. On average, the PCr peak is reduced by half with regard to the referene; Inositol can hardly be detected even with short echo times. The metastases show a decreased NAA/Cho and PCr/Cho ratio. In few cases Ins/Cho can be measured, and then below the level of the study group. Additionally, two distinct peaks could be seen at 0.9 and 1.25 ppm according to strongly increased free fatty acids. All gliomas show a reduced NAA signal. In this respect, the reduction of the NAA/Cho ratio shows a nonsignificant dependence on malignity, which can be reflected in an almost completely reduced NAA signal in glioblastomas. PCr and Ins are also decreased. With increasing malignity of the lesion the Inositol signal increases and reaches the normal values of the study group. Using 1 H spectroscopy it is possible to support the differential diagnosis of the imaging modalities. Due to its sensitivity it is possible to use the 31P spectroscopy in therapy control. In order to establish these methods in the daily routine further improvements are necessary, particularly in regard to measurement sequences, automatisms and standardized evaluation protocols.
Experimente zum radiativen Elektroneneinfang (REC, Radiative Electron Capture), der Zeitumkehrung der Photoionisation, wie er in Stößen hochgeladener, relativistischer Schwerionen mit leichten Gasatomen auftritt, ermöglicht einen einzigartigen Zugang zum Studium der Photonen-Materie-Wechselwirkung im Bereich extrem starker Coulombfeldern. So ist die REC-Strahlung im relativistischen Bereich zum einen geprägt durch das Auftreten von höheren elektrischen und magnetischen Multipolordnungen und zum anderen durch starke Retardierungseffekte. In Folge dessen wurde der REC-Prozeß in den vergangen Jahren sehr detailliert untersucht, wobei sich die experimentelle und theoretische Forschung auf die Emissionscharakteristik der REC-Photonen konzentrierte, wie z.B. auf Untersuchungen von Winkelverteilungen und Linienprofilen. Mittlerweile kann der REC-Prozeß als ein - selbst für die schwersten Ionen - wohlverstandener Effekt angesehen werden. Allerdings entzog sich den Experimenten bislang eine zur Beschreibung der Photonenmission wesentlich Größe, näamlich die Polarisation der Strahlung. Die lineare Polarisation der REC-Strahlung, wie sie in Stößen zwischen leichten Atomen und den schwersten, hochgeladenen Ionen vorhergesagt wird, war der Gegenstand der vorliegende Arbeit, in der es erstmals gelang, die diese für den konkreten Fall des Einfangs in die K-Schale von nackten Uranionen nachzuweisen und im Detail zu untersuchen. Die hierzu notwendigen experimentellen Untersuchungen erfolgten am Speicherring ESR der GSI-Darmstadt für das Stoßsystem U92+ -> N2 und für Projektilenergien, die im Bereich zwischen 98 und 400 MeV/u lagen. Besonders hervorzuheben ist der Einsatz eines segmentierten Germaniumdetektors, der speziell für den Nachweis linear polarisierter Strahlung im Energiebereich oberhalb 100 keV entwickelte wurde. Die lineare Polarisation der Strahlung wurde hierbei durch eine Analyse der Comptonstreuung innerhalb des Detektors gewonnen. Die durch eine präzise Analyse der Comptonstreuverteilungen gewonnenen Daten zeigen eine ausgeprägte lineare Polarisierung der REC-Strahlung in der Streuebene, die zudem eine starke Abhängigkeit als Funktion der Stoßenergie und des Beobachtungwinkels aufweist. Der detaillierte Vergleich mit nicht-relativistischen und relativistischen Vorhersagen ermöglichte darüberhinaus den Nachweis für das Auftreten starker relativistischer Effekte, die sich allerdings depolarisierend auswirken. Das Experiment wurde am internen Target des ESR-Speicherrings durchgeführt, wobei der Photonennachweis mittels mehrerer Ge(i)-Detektoren erfolgte, die die Ionen-Target-Wechselwirkungszone unter Beobachtungswinkeln zwischen nahe Null und 150 Grad einsahen. Alle Photonendetektoren wurden in Koinizidenz mit einem Teilchendetektor betrieben, um so die volle Charakteristik des REC-Prozesses zu erfassen, also den Einfang eines Targetelektrons in die nackten Uranionen (U92+) unter Emission eines Photons. Für den Polarisationsnachweis entscheidend war der Einsatz eines Germanium-Pixel-Detektors, der abwechselnd unter den Winkeln von 60 und 90 Grad betrieben wurde. Dieser Detektor verfügt über eine 4x4 Pixelmatrix (Pixelgröße: 7x7 mm), wobei die elektronische Information jedes Pixels (Energiesignale und schnelle Zeitsignale) separat registriert und aufgezeichnet wurde. Hierdurch war es möglich Ereignisse, die koinzident in zwei Pixeln erfolgten, zu detektieren und zu analysieren. Dies ist die eigentliche Voraussetzung für den Nachweis der linearen Polarisation bei hohen Photonenenergien, bei dem die Abhängigkeit des differenziellen Wirkungsquerschnitts für Comptonstreuung von der linearen Polarisation der einfallenden Photonen ausgenutzt wird (siehe Klein-Nishina Formel Eq. 2.7). Der Nachweis der Comptonstreuung erfolgt hierbei durch die Detektion des Compton-Rückstoßelektrons (deltaE) und des gestreuten Comptonphotons (hw'), die jeweils separat, aber koinzident in zwei unterschiedlichen Segmenten des Detektors nachgewiesen werden. Hier sei betont, dass für Germanium bereits ab Photonenenergien von ca. 160 keV die Absorption der Strahlung durch den Compton-Effekt über die Photoabsorption dominiert und somit das Ausnutzen des Compton-Effekts prinzipiell eine sehr effektive Technik ist. Der Auswertung der Datenfkam wesentlich zugute, dass der Germanium-Detektor über eine im Vergleich zu Szintillations- oder Gaszählern gute Energieauflösung von ca. 1.8 keV bei 122 keV verfügt. Somit kann durch Bilden der Summenenergie hw = hw' + deltaE für koinzidente Ereignisse die Energie des einfallenden Photons (hw) rekonstruieren werden und als zwingende Bedingung dafür herangezogen werden, dass es sich bei dem Ereignis im Detektor um ein Compton-Event gehandelt hat. Für den Fall linearer Polarisation ist eine wesentliche Aussage der Klein-Nishina-Formel, dass die maximale Intensität für die Compton gestreuten Photonen senkrecht zur Polarisationsebene zu erwarten ist. Tatsächlich zeigen bereits die während des Experiments aufgenommenen Rohdaten für den Fall der untersuchten REC-Strahlung, die durch den Einfang in die K-Schale des Projektils entsteht, dass es sich hierbei um eine stark polarisierte Strahlung handelt, wobei eine erhöhte Intensität für Comptonstreuung senkrecht zur Stoßebene (für den REC-Prozeß definiert durch die Ionenstrahlachse und den Impuls des REC-Photons) festgestellt wurde (vgl. Fig. 7.3). Zur genauen qualitativen Analyse der Meßdaten wurden alle möglichen Pixelkombinationen der (4x4) Detektorgeometrie ausgewertet, wobei jedoch koinzidente Ereignisse benachbarter Segmente ausgeschlossen wurden, um den hier vorhandenenen Einfluß elektronischer Übersprecher zu eliminieren. Zudem erfolgte die Analyse der Daten unter Berücksichtigung verschiedenster Effekte, die einen Einfluß auf die Nachweiseffizienzen für die Compton gestreuten Photonen haben könnten. An prominenter Stelle ist hier die Korrektur zu nennen, die durch die Detektordicke von 1,5 cm und der Pixelgröße von 7x7 cm2 hervorgerufen wird. Zu betonen ist hier, dass für die Auswertung nur relative Effizienzen eine Rolle spielen und so der Einfluß systematischer Fehler, hervorgerufen durch Effizienzkorrekturen, stark reduziert werden konnte (für eine so gewonnene, vollständige Compton-Streuverteilung sei auf Abbildung 9.1 verwiesen, in der die Intensitätsverteilung für Compton-Streuung dargestellt ist). Es sei auch hervorgehoben, dass der Nachweis der Polarisation durch Messungen von vollständigen Compton-Intensitätverteilung im Detektor erfolgte, was das hier diskutierte Experiment wesentlich von konventionellen Polarisationsexperimenten für harte Röntgen- und gamma-Strahlung unterscheidet. Üblicherweise wird in diesen Experimenten die Comptonstreuung ausschließlich in der Reaktionsebene und senkrecht dazu nachgewiesen. Generell weisen die in der vorliegenden Arbeit gewonnen Compton-Streuverteilungen für den K-REC-Prozeß ein ausgeprägtes Maxium senkrecht zur Reaktionsebene auf und bestätigen somit den bereits aus den Rohdaten abgeleiteten Befund, dass die Polarisationsebene der KREC Strahlung in der Reaktionsebene des Stosses liegt. In der Tat kann dieser Befund für alle Energien und Beobachtungswinkel bestätigt werden, die in dem hier diskutierten Experiment verwendet wurden. Hier sei zudem darauf hingewiesen, dass es durch die Erfassung der vollständigen Compton-Streuverteilung möglich war, die Orientierung der Polarisationsebene in Bezug auf die Stoßebene mit hoher Präzision zu erfassen. So konnte z.B. bei der Stossenergie von 400 MeV/u und dem Winkel von 90 Grad, die Orientierung der Comptonstreuverteilung in Bezug auf die Stoßebene zu ph=90 Grad bestimmt werden. Dieser Befund könnte für die Planung zukünftiger Experimente zum Nachweis polarisierter Ionenstrahlen entscheidend sein, da eine Abweichung von der ph = 90 Grad Symmetrie nur durch das Vorhandensein polarisierter Teilchen erklärt werden kann. Dieser Effekt, der in neuesten theoretischen Behandlungen im Detail untersucht wurde, stellt gleichsam einen neuen Zugang zur Bestimmung des Polarisationsgrads der Projektile dar. Hierdurch wird die Stärke der hier angewandten Technik verdeutlicht, die auf dem Einsatz eines ortsempfindlichen Germanium-Pixel- Detektors beruht. Die Bestimmung des genauen Polarisationsgrades für die K-REC-Strahlung erfolgte durch eine X2-Anpassung der Klein-Nishina-Formel an die experimentellen Daten. Die hieraus resultierenden Daten zeigen für alle Strahlenergien und Beobachtungsgwinkel eine starke Polarisation von etwa 80%, wobei die experimentelle Unsicherheit im 10% Bereich liegt. Letztere ist im wesentlichen auf die statistische Genauigkeit zurückzuführen. Die Daten wurden zudem eingehend mit theoretischen Vorhersagen verglichen. Die Theorie stützt sich auf eine vollständige relativistische Beschreibung des REC-Prozesses unter Verwendung exakter Wellenfunktionen für das Kontinuum und den 1s Zustand in wasserstoffartigem Uran. Typischer weise mußten bei den Rechnungen sowohl elektrische wie auch magnetische Multipolterme bis hin zu L=20 verwendet werden, um Konvergenz zu erreichen. Der Vergleich zeigt eine hervorragende Übereinstimmung zwischen Experiment und Theorie. Zudem verdeutlicht der Vergleich mit der ebenfalls diskutierten Vorhersage der nicht-relativistischen Dipolnäherung die Bedeutung relativistischer Effekte (vor allem das Auftreten höherer elektrischer und magnetischer Multipole), die für die Emission der REC-Strahlung bei hohen, relativistischen Energien und hohem Z charakteristisch sind. Offensichtlich wirken sich diese Effekte stark depolarisierend aus. Dass in der Tat eine Zunahme der depolarisierenden Effekte mit einer Zunahme der Strahlenergie verbunden ist, wird auch durch die Daten dokumentiert, die für den Beobachtungswinkel von 60 Grad als Funktion des Projektilenergie untersucht wurden. Die in der vorliegenden Arbeit gewonnenen Resultate für die Polarisation der REC-Strahlung ebenso wie die neuartige Experimenttechnik, die hierbei zum Einsatz kam, lassen für die nahe Zukunft eine Serie von weiteren Polarisations-Experimenten erwarten. Hierbei könnte der REC-Strahlung und deren Polarisation als Mittel zur Diagnostik und zum Nachweis des Polarisationsgrades gespeicherter Ionenstrahlen eine Schlüsselrolle zukommen. Als Detektorsysteme werden hierzu zwei-dimensionale Germanium- und Silizium-Streifen-Detektoren zum Einsatz kommen bzw. Kombinationen aus zweidimensionalen Silizium- und Germanium-Detektoren, sogenannte Compton-Teleskope. Diese Compton-Polarimeter, die gegenwärtig für neue Experimentvorhaben am ESR-Speicherring entwickelt werden, verfügen über eine wesentlich verbesserte Ortsauflösung (z.B. 1x1 mm2) und somit über eine wesentlich gesteigerte Nachweiseffizienz für die Comptonstreuung (ein bis zwei Größenordnungen). Hierdurch sollte es möglich sein, den für Polarisationexerperimente zugänglichen Energiebereich wesentlich auszudehnen, sodass selbst die charakteristische Strahlung der Schwerionen (ca. 50 bis 100 keV) für solche Experimente zugänglich wird.
Wesentliche Ziele in der Leberdiagnostik sind die Detektion und Charakterisierung fokaler Leberläsionen. Durch Verbesserungen in der Geräte- und Untersuchungstechnik, sowie Neuentwicklungen von MRT-Kontrastmitteln stehen dem Radiologen immer mehr diagnostische Möglichkeiten zur Verfügung. Daher muss der Stellenwert der einzelnen Methoden ständig neu evaluiert werden. Das seit Ende 2001 in Europa zugelassene Resovist® (SHU 555 A, Schering AG, Berlin) ist ein neues superparamagnetisches Kontrastmittel in der Magnetresonanztomographie der Leber, das sich durch seine leberspezifische Anreicherung im RES-System von anderen Kontrastmitteln unterscheidet. Nach intravenöser Injektion werden die Mikropartikel von Resovist® hauptsächlich in der Leber von den Kupffer Sternzellen aufgenommen. Das Eisen wird dann über den normalen Eisenstoffwechsel wieder ausgeschieden. Die Speicherung des Kontrastmittels in den Kupffer Sternzellen führt zu lokalen Feldinhomogenitäten und dadurch zu einem hohen Signalintensitätsverlust des Leberparenchyms in T2-gewichteten Aufnahmen und einem etwas diskreteren Absinken des Signals in T1-gewichteten Sequenzen. Während die meisten benignen Tumoren ein noch intaktes RES-System besitzen und somit einen Signalverlust erfahren, zeigen maligne Tumoren kaum Änderungen der Signalintensität nach KM-Gabe, da hier das RES-System nicht oder nur reduziert vorhanden ist. In vorangegangenen Studien konnte bereits gezeigt werden, daß die Resovist®-verstärkte MRT bei der Detektion fokaler Leberläsionen der CTAP und Gadolinium-verstärkten MRT gleichwertig bzw. überlegen ist. Die Ergebnisse der vorliegenden Phase-IIIB-Studie basieren auf der Untersuchung von 90 Patienten mit verschiedenen fokalen Leberläsionen und Auswertung von 70 Patienten vor und nach Applikation von Resovist® in Korrelation mit einem definierten Goldstandard. Zusätzlich wurden 39 der 70 Patienten mit dem klinischen Standardverfahren der Gadolinium-verstärkten MRT untersucht und die Ergebnisse mit denen der Resovist®-verstärkten MRT verglichen. Die Untersuchungen wurden durchgeführt, um den Einfluß von Resovist® auf das Kontrastverhalten von fokalen Leberläsionen in der statischen und T1-gewichteten dynamischen MRT zu überprüfen, ein optimales Untersuchungsprotokoll zu erstellen und weiteren Aufschluß über die Verträglichkeit des Kontrastmittels zu gewinnen. Die bolusförmige Applikation des Kontrastmittels ermöglicht einerseits eine dynamische Perfusionsbildgebung, andererseits eine funktionelle Bildgebung, die das Vorhandensein von Kupffer Sternzellen voraussetzt. In der vorliegenden Arbeit konnten nach Applikation von Resovist® anhand von Signalverhalten und Morphologie typische Charakterisierungsmerkmale für die einzelnen Pathologien evaluiert werden. In den T2-gewichteten statischen Sequenzen (HASTE-, TSE-Sequenz) zeigte sich bei den benignen Läsionen (16 FNH, 8 Adenome, 16 Hämangiome) ein deutlicher Signalverlust, wobei es kaum Unterschiede zwischen den beiden Sequenzen gab. Im Vergleich dazu wiesen die malignen Läsionen (19 HCC, 21 kolorektale Metastasen) keine Signaländerung auf. Lediglich einige HCC-Knoten zeigten abhängig vom Differenzierungsgrad einen geringen Signalverlust. In den T1- gewichteten statischen Sequenzen fand bei den FNH-Knoten und den Adenomen ebenfalls ein Signalverlust statt, während die Hämangiome einen deutlichen Signalanstieg aufwiesen. Die malignen Läsionen zeigten kaum Änderungen der Signalintensität. In den dynamischen Sequenzen zeigten die Läsionen in der T1-3D-VIBE-Sequenz ein insgesamt höheres Enhancement als in der T1-2D-GRESequenz. Hypervaskularisierte Läsionen konnten somit besser in der T1-3D-VIBESequenz beurteilt werden. In den späten dynamischen Phasen zeigte sich insgesamt ein stärkerer Signalverlust in der T1-2D-GRE-Sequenz, so daß v.a. die benignen Läsionen besser abgrenzt werden konnten. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, daß die Resovist®-verstärkte MRT nicht nur zur Detektion, sondern auch zur Charakterisierung von fokalen Leberläsionen hervorragend geeignet ist. Da das Standardverfahren der Gadolinium-verstärkten MRT ausgezeichnete Charakterisierungsmöglichkeiten, aber schlechtere Detektionsraten besitzt, sollte im prätherapeutischen Patientenmanagement die Resovist®-verstärkte MRT öfter zum Einsatz kommen.
Since the discovery of the ozone hole [Farman et al., 1985], the dynamics of the stratosphere and the transport of anthropogenic trace gases from the surface to the higher atmosphere has come into the focus of interest. In the tropics, air rises high into the stratosphere and is transported poleward. Trace gases like the CFCs1, photochemically stable in the troposphere, are thus transported into regions where they are photolyzed. The products of the photolysis reactions (eg. Cl, Br) interact in the catalytic ozone cycles and lead to enhanced ozone depletion. Regarding the transport of trace gases, the so-called lowermost stratosphere (LMS) is a very interesting region, where the troposphere and the stratosphere directly interact and air masses out of both regions are mixed. It is the lowest part of the stratosphere between the tropopause and the 380 K isentrope. Tropospheric air can enter this region directly via isentropic transport across the extra-tropical tropopause whereas stratospheric air descends across the 380 K isentrope via the mean meridional circulation. Stratosphere-troposphere exchange (STE) controls the chemical composition of the LMS as well as of the tropopause region and thus has an important effect on the radiative and chemical balance of these regions and the climate system. STE exhibits a strong seasonality [Holton et al., 1995]. While downwelling of stratospheric air across the 380 K isentrope is the dominant process in winter, troposphere-to-stratosphere transport (TST) gains importance in summer, when the downwelling from the stratosphere is only weak. Isentropic transport across the extra-tropical tropopause occurs in regions where the tropopause is strongly disturbed and is connected to tropopause folds, streamer events, frontal zones, polar and subtropical jets, warm conveyor belts and cut-off low systems. A short introduction into STE, the LMS region, and methods to study atmospheric transport is given in Chapter 1. One useful tool to analyse the motions of air and transport processes are longlived trace gases. Since the lifetimes of these tracers are longer than the time scale of the transport processes they are involved in, the distribution of tracers in the atmosphere is mostly determined by dynamics. In the context of this thesis, measurements of such long-lived tracers were performed and used to study transport into the LMS region in the northern hemisphere. During the Vintersol/EuPLEx and ENVISAT validation campaigns in winter 2003, long-lived tracers such as N2O, CH4, CFC-12, CFC-11, H-1211, H2, SF6 and CO2 were measured with the High Altitude Gas Analyser (HAGAR), a two channel in-situ gas chromatograph combined with a CO2 instrument, based on nondispersive infrared absorption. Combined with measurements taken during campaigns in Forli/Italy (ENVISAT validation) in July and October 2002, tracer data were gathered from the tropopause up to altitudes around 20 km during 25 flights on board the Russian high-altitude aircraft M55 Geophysica. Thus, a substantial set of high quality tracer data has been obtained covering the polar vortex region as well as the mid latitudes of the northern hemisphere. Chapter 2 gives an overview of the HAGAR instrument and necessary improvements of the instrumental set up (implementing a CH4 channel) that were performed in the context of this thesis, and review data processing, the measurement campaigns. In order to study transport into the LMS it is assumed that air basically enters the LMS via three different pathways: a) quasi-isentropic transport from the troposphere, b) downward advection from the middle stratosphere through the 380 K surface and c) in the polar vortex region subsidence of air from of the polar vortex. Fractions of air originating in each of these source regions are determined with a simple mass balance calculation by using observations of a subset of the above species with distinct lifetimes (N2O, CH4, CFC-11, H-1211, H2 and O3) yielding complementary constraints on transport from each region. Details of the mass balance calculation and the results are presented in Chapter 3. During the mid-latitude measurement campaigns in Forlí the passing of a cut-off low system associated with an elongated streamer over Europe was observed. The impacts of this event on the trace gas mixing ratios in the LMS are examined in Chapter 4. Finally, a summary is given in Chapter 5.