@phdthesis{Schweizer2005,
  author    = {Schweizer, German},
  title     = {Die Wirkung einer hochdosierten Langzeittherapie mit Cerivastatin auf Letalit{\"a}t, H{\"a}modynamik und linksventrikul{\"a}res Remodeling nach Myokardinfarkt bei weiblichen Ratten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-21238},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Die Wirkung einer hochdosierten Langzeittherapie mit Cerivastatin auf Letalit{\"a}t, H{\"a}modynamik und linksventrikul{\"a}res Remodeling nach Myokardinfarkt bei weiblichen Ratten Um die Wirkung einer hochdosierten Statintherapie auf das linksventrikul{\"a}re Remodeling und {\"U}berleben nach Myokardinfarkt zu studieren, behandelten wir weibliche Ratten nach Koronarligatur mit dem HMG-CoA-Reduktase-Inhibitor Cerivastatin (0.6 mg/kg K{\"o}rpergewicht). Zus{\"a}tzlich wurde einigen Tieren der NO-Synthase Inhibitor N-Nitro-L-Argininmethylesther (L-NAME, 76 mg/100 ml) in Kombination mit Hydralazin (8 mg/100 ml) um den durch L-NAME induzierten Blutdruckanstieg zu verhindern\&\#61533; im Trinkwasser gegeben, um die Rolle von NO bewerten zu k{\"o}nnen. Nach 12 Wochen wurden die linksventrikul{\"a}re H{\"a}modynamik, die maximale Pumpfunktion unter akuter intraven{\"o}ser Volumenbelastung, die maximale isovolumetrische Druckentwicklung, die passiven Druck-Volumen-Beziehungen und die Herzmorphologie untersucht. Durch die experimentelle Koronarligatur wurden Infarktgr{\"o}ßen von 0\% bis 62\% erreicht. Das pathophysiologische Spektrum reichte von Herzen mit normaler H{\"a}modynamik bis hin zu extrem dilatierten Ventrikeln mit allen h{\"a}modynamischen Zeichen einer schweren linksventrikul{\"a}ren Dysfunktion. Die Cerivastatintheraphie f{\"u}hrte zu einer erh{\"o}hten Letalit{\"a}t, verschlechterten Herzfunktion und gesteigertem Remodeling. In dieser Studie konnten wir sowohl bei den mit Cerivastatin behandelten Tieren als auch bei den mit Cerivastatin in Kombination mit L-NAME und Hydralazin behandelten Tieren eine immens gesteigerte Letalit{\"a}t beobachten, die ihr Maximum um den 20. Tag post Myokardinfarkt aufzeigte. Die toten Tiere dieser beiden Behandlungsgruppen zeigten histologisch variable Infarktgr{\"o}ßen, w{\"a}hrend bei toten Placebotieren nur große Infarkte nachgewiesen wurden. Dies l{\"a}sst auf toxische Effekte von Cerivastatin in dieser Dosierung schließen. Darauf weisen auch die geringeren K{\"o}rpergewichte der behandelten Tiere hin. Ebenfalls scheint das weibliche Geschlecht eine große Rolle zu spielen. Es wird angenommen, dass weibliche Ratten empf{\"a}nglicher f{\"u}r toxische Effekte von Cerivastatin sind.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Sinha2009,
  author    = {Sinha, Doroth{\´e}e},
  title     = {Auswirkungen des linksventrikul{\"a}ren Stimulationsortes und der atrioventrikul{\"a}ren Verz{\"o}gerungszeit auf die Herzfunktion unter normaler und reduzierter Koronarperfusion},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-47077},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {1. Einleitung 2. Ziele der Untersuchung 3. Methodik 3.1. Versuchsvorbereitung 3.1.1. Narkose und Beatmung 3.1.2. Pr{\"a}paration 3.1.3. Koronarperfusion 3.2. Versuchsdurchf{\"u}hrung 3.2.1. Versuchsprotokoll 3.2.2. Messparameter 3.3. Versuchsauswertung 3.3.1. Datenanalyse 3.3.2. Statistik 4. Versuchsergebnisse 4.1. Koronargef{\"a}ße 4.1.1. Koronarer Blutfluß FRIVA 4.1.2. Koronarer Perfusionsdruck PCOR 4.1.3. Koronare Leitf{\"a}higkeit C 4.2. Myokardiale Kontraktilit{\"a}t 4.2.1. Zeitlich differenzierte maximale linksventrikul{\"a}re Druck{\"a}nderung dP/ dtmax 4.2.2. Prozentuale myokardiale Segmentl{\"a}ngenverk{\"u}rzung SL 4.3. H{\"a}modynamik, Herzfrequenz und Erregungsausbreitung 4.3.1. H{\"a}modynamik 4.3.2. Erregungsausbreitung 4.3.3. Herzfrequenz 5. Diskussion 5.1. Herzstimulation bei normaler Koronarperfusion 5.2. Herzstimulation bei reduzierter Koronarperfusion 5.3. Klinische Bedeutung 5.4. Limitationen 6. Zusammenfassung 7. Anhang 7.1. Abk{\"u}rzungen 7.2. Tabellen 7.3. Abbildungsverzeichnis 8. Literaturverzeichnis Wir untersuchten die Auswirkungen linksventrikul{\"a}rer Stimulationsorte und atrioventrikul{\"a}rer Verz{\"o}gerungszeiten auf die Herzfunktion unter normaler und reduzierter Koronarperfusion. An acht vollnarkotisierten herzgesunden Hunden wurde hierzu eine atrioventrikul{\"a}re Stimulation des rechten Vorhofs und linken Ventrikels mit einem kurzen (50 ms) und einem langen (80 ms) Stimulationsintervall knapp oberhalb der Eigenfrequenz durchgef{\"u}hrt. Die Stimulation erfolgte an zwei endokardialen linksventrikul{\"a}ren Stimulationsorten (basolateral und apikoseptal). In einem akuten Isch{\"a}miemodell wurde der Perfusionsdruck des RIVA extern graduell reduziert, um eine leichte (45-50 mmHg) und schwere Myokardisch{\"a}mie (35-40 mmHg) zu erzielen. Die regionale myokardiale Kontraktilit{\"a}t des RIVA-Versorgungsgebietes (SL) wurde mittels Ultraschallmeßkristallen und die globale myokardiale Kontraktilit{\"a}t (dP/dtmax) mittels Meßkatheter mit beiden AV-Stimulationsintervallen und Stimulationsorten unter normalen und isch{\"a}mischen Bedingungen bestimmt. Zudem wurden der koronare Blutfluß des RIVA, die koronare Leitf{\"a}higkeit, linksventrikul{\"a}re und systemische Druckwerte sowie die QRS-Dauer ermittelt. Unter normaler Myokardperfusion zeigte sich trotz fehlender signifikanter Ver{\"a}nderungen tendentiell die st{\"a}rkste regionale und globale myokardiale Kontraktilit{\"a}tszunahme w{\"a}hrend der basolateralen Stimulation mit einem langen AV-Intervall, wohingegen f{\"u}r die {\"u}brigen Stimulationseinstellungen nur eine Abnahme der prozentualen Ver{\"a}nderung nachgewiesen werden konnte. Bei einer apikoseptalen Stimulation wurden unter einem langen AV-Intervall die geringsten Einschr{\"a}nkungen der Kontraktilit{\"a}t registriert. Signifikante Unterschiede hinsichtlich des koronaren Blutflusses, der H{\"a}modynamik oder QRS-Dauer waren nicht nachweisbar. Bei leichter und schwerer Myokardisch{\"a}mie im RIVA-Perfusionsgebiet konnte durch eine basolaterale Stimulation mit einem kurzen AV-Intervall eine signifikante Zunahme der regionalen und globalen Kontraktion erzielt werden. Dieser Trend wurde durch entsprechende Ergebnisse des koronaren Blutflusses und der H{\"a}modynamik best{\"a}tigt. Insbesondere ein Anstieg der enddiastolischen Dr{\"u}cke wies auf eine effiziente Steigerung der linksventrikul{\"a}ren Vorlast unter dieser Stimulation hin. Eine apikoseptale Stimulation hingegen, insbesondere mit kurzem AVIntervall, sollte nach unseren Ergebnissen vermieden werden. Als Ursache f{\"u}r die unterschiedlichen Auswirkungen der linksventrikul{\"a}ren Stimulation und reduzierten Koronarperfusion wurden Effekte der kardialen Erregungsleitung und Asynchronie, der AV-Synchronizit{\"a}t, der koronaren Flußreserve und Autoregulationsmechanismen der Koronargef{\"a}ße diskutiert. Zusammenfassend konnte im Rahmen dieser Untersuchung nachgewiesen werden, dass die Auswahl des linksventrikul{\"a}ren Stimulationsortes und des AVsequentiellen Stimulationsintervalls relevante Auswirkungen auf die myokardiale Kontraktilit{\"a}t, den koronaren Blutfluß, die H{\"a}modynamik und Erregungsausbreitung unter normaler und reduzierter Koronarperfusion hat. Bei normaler Koronarperfusion wurde die gr{\"o}ßte prozentuale Zunahme der regionalen und globalen myokardialen Kontraktilit{\"a}t unter basolateraler Stimulation mit langem AV-Intervall und bei reduzierter Koronarperfusion mit kurzem AV-Intervall gemessen. Unter apikoseptaler Stimulation f{\"u}hrte hingegen ein l{\"a}ngeres AV-Intervall zur geringeren Kontraktionsabnahme. Daher sollte in Abh{\"a}ngigkeit vom linksventrikul{\"a}ren Stimulationsort ein geeignetes AV-Intervall gew{\"a}hlt werden, um die linksventrikul{\"a}re Funktion unter isch{\"a}mischen Bedingungen m{\"o}glichst gut zu erhalten. Dies ist vor allem f{\"u}r Patienten, die an einer koronaren Herzerkrankung mit Linksherzinsuffizienz leiden und ein System zur linksventrikul{\"a}ren Stimulation erhalten sollen, von besonderer Bedeutung.},
  subject      = {Elektrostimulation},
  language  = {de}
}
@phdthesis{WalthelmHoesel2023,
  author    = {Walthelm-H{\"o}sel, Johanna},
  title     = {Die funktionellen Auswirkungen der pulmonalen Hypertonie bei alveol{\"a}rer Hypoventilation und die Ver{\"a}nderungen dieser unter NIPPV-Therapie},
  doi       = {10.25972/OPUS-31439},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-314397},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit Patienten mit pulmonaler Hypertonie bei alveol{\"a}rer Hypoventilation bei ventilatorischer Insuffizienz unterschiedlicher Genese. In den Leitlinien wird gefordert, bei Patienten mit pulmonaler Hypotonie aufgrund einer zugrundeliegenden Lungenerkrankung zun{\"a}chst diese zu behandeln. Zur Behandlung einer chronischen ventilatorischen Insuffizienz wird die intermittierende nicht-invasive {\"U}berdruck-Beatmung (NIPPV) empfohlen. Zielsetzung dieser Arbeit war es, die h{\"a}modynamischen Effekte der NIPPV-Therapie bei Patienten mit PH bei alveol{\"a}rer Hypoventilation zu untersuchen. Weiterhin sollte auch der Einfluss der NIPPV-Therapie auf die funktionelle Leistungsf{\"a}higkeit dieser Patienten beleuchtet werden. Zudem war es ein Ziel Patienten mit PH und alveol{\"a}rer Hypoventilation zu charakterisieren. Daher wurden aus den 160 Patienten, welche sich im Zeitraum zwischen Oktober 2009 und Juli 2011 in der Spezialambulanz f{\"u}r pulmonale Hypertonie der Missioklinik mit dem Verdacht auf eine PH vorstellten, 19 Patienten mit PH aufgrund bei alveol{\"a}rer Hypoventilation identifiziert. 18 Patienten wurden retrospektiv in die vorgelegte Studie eingeschlossen und ihre Daten analysiert. Alle Patienten durchliefen zun{\"a}chst nicht-invasive Diagnostik (EKG, R{\"o}ntgen-Thorax, Echokardiographie, 6-Minuten-Gehtest, Bodyplethysmographie, Mundverschlussdruckmessung, Labor). Bei allen Patienten, die dazu in der Lage waren, erfolgte zus{\"a}tzlich eine Spiroergometrie. Bei erh{\"a}rtetem Verdacht auf das Vorliegen einer PH nach nicht-invasiven Kriterien wurde invasive Diagnostik inklusive einer Rechtsherzkatheteruntersuchung angeschlossen. Bis dato lagen nur Studien vor, welche vom Vorliegen einer pulmonalen Hypertonie anhand von Echokardiographie-Kriterien ausgingen. Die Patienten mit invasiv best{\"a}tigter PH und Tages-Hyperkapnie erhielten zus{\"a}tzlich eine kardiorespiratorische Polygraphie. Wenn eine Indikation zur nicht-invasiven Selbstbeatmung bestand, wurde eine NIPPV als BiPAP-Heimbeatmung eingeleitet. Nach drei Monaten wurden die Untersuchungen im Rahmen der Verlaufskontrolle wiederholt und die Daten zur Therapieadh{\"a}renz aus dem patienteneigenen Ger{\"a}t ausgelesen. Die Genese der ventilatorischen Insuffizienz war bei den Patienten in der hier vorgelegten Arbeit unterschiedlich. Zw{\"o}lf Patienten hatten ein Obesitas- Hypoventilationssyndrom mit oder ohne Komorbidit{\"a}t. F{\"u}nf Patienten litten an einer COPD als Ursache der alveol{\"a}ren Hypoventilation. Bei der Auswertung der Daten fiel auf, dass es sich bei diesem Patientenkollektiv um Patienten mit vergleichsweise schwergradiger Druckerh{\"o}hung im kleinen Kreislauf handelte. 65 \% der Studienteilnehmer wiesen einen pulmonalarteriellen Mitteldruck von >44 mmHg auf. Der Herzindex war jedoch bei unseren Studienteilnehmern nicht reduziert. Zw{\"o}lf der in der vorliegenden Studie untersuchten 18 Patienten und damit 66,7 \% waren {\"u}bergewichtig und erf{\"u}llten so die Kriterien eines Obesitas-Hypoventilationssyndroms. M{\"o}glicherweise handelt es sich auch hier um einen gesondert zu betrachtenden Ph{\"a}notyp von Patienten mit einer besonders schweren Form der pulmonalen Hypertonie bei alveol{\"a}rer Hypoventilation. Passend dazu war der maximale inspiratorische Mundverschlussdruck (PImax) deutlich vermindert, was als Ausdruck der verminderten inspiratorischen Atemmuskelkraft und der daraus resultierenden Atempumpeninsuffizienz zu werten ist. Wir fanden dar{\"u}ber hinaus eine umgekehrte Korrelation zwischen PImax und dem pulmonalvaskul{\"a}ren Widerstand. Dies interpretierten wir als Zeichen daf{\"u}r, dass die alveol{\"a}re Hypoventilation als Cofaktor bei der Entstehung der pulmonalen Hypertonie gesehen werden sollte. Weiterhin fiel eine positive Korrelation des mPAP mit dem BMI und dem n{\"a}chtlichen maximalen Kohlendioxidpartialdruck auf. Eine Korrelation mit der Sauerstoffs{\"a}ttigung bestand nicht. Dies zeigte, dass die Hyperkapnie auch ohne das Vorliegen einer Hypox{\"a}mie zu einer Vasokonstriktion der Pulmonalarterien und damit zur pulmonalen Hypertonie f{\"u}hren kann, wie es bereits zuvor beschrieben war. Zudem sahen wir neben einer eingeschr{\"a}nkten TAPSE und einer vergr{\"o}ßerten RA-Fl{\"a}che, als Zeichen einer reduzierten rechtsventrikul{\"a}ren Funktion, trotz normalem Herzindex und normaler linksventrikul{\"a}rer Funktion deutlich erh{\"o}hte NT-proBNP-Werte. {\"A}hnlich erh{\"o}hte BNP-Werte wurden bei verschiedenen Formen von pulmonaler Hypertonie insbesondere der PAH dokumentiert. Das NT-proBNP korrelierte zwar nicht mit funktionellen Parametern wie der 6-Minuten-Gehstrecke, der Wattleistung oder dem Herzindex (CI), dennoch ist anzunehmen, dass das NT-proBNP auch ein wichtiger Surrogat-Marker f{\"u}r Patienten mit pulmonaler Hypertonie infolge von alveol{\"a}rer Hypoventilation sein k{\"o}nnte. Diese Annahme muss allerdings noch in weiteren Untersuchungen best{\"a}tigt werden. Bei den Patienten der hier vorgelegten Arbeit waren initial die 6-Minuten-Gehstrecke, die maximale Wattleistung sowie die maximale Sauerstoffaufnahme deutlich reduziert. Dies ist als Ausdruck f{\"u}r das Ausmaß der funktionellen Einschr{\"a}nkung unserer Patienten zu sehen. Es konnte gezeigt werden, dass die pulmonale Hypertonie bei alveol{\"a}rer Hypoventilation trotz normalem Herzindex funktionell relevant ist. Unter der Therapie zeigte sich eine signifikante Zunahme von 6-Minuten-Gehstrecke und Wattleistung und somit einer Verbesserung der funktionellen Kapazit{\"a}t. Die anfangs ebenfalls deutlich pathologische H{\"a}modynamik, mit einem wesentlich erh{\"o}hten pulmonalarteriellen Mitteldruck und pulmonalvaskul{\"a}ren Widerstand, scheint eine wichtige Rolle zu spielen. So fanden sich Korrelationen insbesondere von funktionellen Parametern mit h{\"a}modynamischen Parametern. Es fiel eine Wechselbeziehung des pulmonalarteriellen Mitteldrucks mit der Wattleistung und der Gehstrecke im 6-Minuten-Gehtest auf. Auch zwischen dem pulmonalvaskul{\"a}ren Widerstand (PVR) und der Wattleistung bestand eine Korrelation. Es kam nach drei Monaten NIPPV-Therapie zu einer signifikanten Reduktion von mPAP sowie PVR und damit zu einer deutlichen Verbesserung der pulmonalen Hypertonie. Der Herzindex blieb unver{\"a}ndert, war aber bereits zum Zeitpunkt der Baseline-Untersuchung nicht pathologisch. Wir stellten weiterhin fest, dass der Abfall des pulmonalarteriellen Mitteldrucks unter der Therapie wiederum mit dem Anstieg der Wattleitung korrelierte. Dies suggeriert, dass die pulmonale Hypertonie einen substanziellen Einfluss auf die funktionelle Leistungsf{\"a}higkeit bei Patienten mit schwerer PH infolge von alveol{\"a}rer Hypoventilation ha und dass eine Verbesserung der H{\"a}modynamik unter NIPPV-Therapie mit einer Verbesserung der Leistungsf{\"a}higkeit einhergeht.. Auch auf Seiten der Gehstrecke im 6-Minuten-Gehtest war in unserer Arbeit eine deutliche Verbesserung unter der Therapie zu verzeichnen. Und zwar war die Zunahme der Strecke gr{\"o}ßer als in Studien, die den Therapieeffekt von vasoaktiven Substanzen bei PAH-Patienten untersucht hatten. Nicht {\"u}berraschend war es, dass sich die Blutgase am Tage und in der Nacht ausschließlich in der Gruppe der Probanden mit h{\"o}herer NIPPV-Nutzungsdauer und damit h{\"o}herer Therapieadh{\"a}renz signifikant verbesserten, was als Ausdruck der Effektivit{\"a}t der Therapie gewertet wurde. Ebenso ließ sich zeigen, dass auch der Effekt der Beatmungstherapie auf die H{\"a}modynamik sowie die funktionelle Leistungsf{\"a}higkeit von der Therapieadh{\"a}renz abh{\"a}ngig war. Nur bei den Probanden mit h{\"o}herer Adh{\"a}renz kam es zu einer signifikanten Reduktion von mPAP und PVR, zur statistisch relevanten Verbesserung von Gehstrecke und Wattleistung sowie zu einem signifikanten Abfall des NT-proBNPs. Dies unterstreicht, dass die positiven Effekte auf die H{\"a}modynamik und die funktionelle Leistungsf{\"a}higkeit unserer Patienten mit pulmonaler Hypertonie aufgrund von alveol{\"a}rer Hypoventilation als Therapieeffekt der NIPPV-Therapie zu verstehen ist. Einger{\"a}umt werden muss, dass die vorgelegte Arbeit aufgrund der eher kleinen Studienteilnehmerzahl und dem Studiendesign als retrospektive, Single-center-Studie eine gewisse Limitation hat. Hier w{\"a}ren an unsere Studie ankn{\"u}pfende, prospektive Studien mit gr{\"o}ßeren Patientenzahlen und {\"u}ber einen l{\"a}ngeren Beobachtungszeitraum w{\"u}nschenswert. Die Daten wurden 2012 auf dem Kongress der DGP sowie dem Kongress der European Respiratory Society pr{\"a}sentiert. Weiterhin wurde die Studie 2014 im European Respiratory Journal als Original-Arbeit im Sinne einer Vollpublikation ver{\"o}ffentlicht.},
  subject      = {H{\"a}modynamik},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Andelovic2024,
  author    = {Andelovic, Kristina},
  title     = {Characterization of arterial hemodynamics using mouse models of atherosclerosis and tissue-engineered artery models},
  doi       = {10.25972/OPUS-30360},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-303601},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2024},
  abstract  = {Within this thesis, three main approaches for the assessment and investigation of altered hemodynamics like wall shear stress, oscillatory shear index and the arterial pulse wave velocity in atherosclerosis development and progression were conducted: 1. The establishment of a fast method for the simultaneous assessment of 3D WSS and PWV in the complete murine aortic arch via high-resolution 4D-flow MRI 2. The utilization of serial in vivo measurements in atherosclerotic mouse models using high-resolution 4D-flow MRI, which were divided into studies describing altered hemodynamics in late and early atherosclerosis 3. The development of tissue-engineered artery models for the controllable application and variation of hemodynamic and biologic parameters, divided in native artery models and biofabricated artery models, aiming for the investigation of the relationship between atherogenesis and hemodynamics Chapter 2 describes the establishment of a method for the simultaneous measurement of 3D WSS and PWV in the murine aortic arch at, using ultra high-field MRI at 17.6T [16], based on the previously published method for fast, self-navigated wall shear stress measurements in the murine aortic arch using radial 4D-phase contrast MRI at 17.6 T [4]. This work is based on the collective work of Dr. Patrick Winter, who developed the method and the author of this thesis, Kristina Andelovic, who performed the experiments and statistical analyses. As the method described in this chapter is basis for the following in vivo studies and undividable into the sub-parts of the contributors without losing important information, this chapter was not split into the single parts to provide fundamental information about the measurement and analysis methods and therefore better understandability for the following studies. The main challenge in this chapter was to overcome the issue of the need for a high spatial resolution to determine the velocity gradients at the vascular wall for the WSS quantification and a high temporal resolution for the assessment of the PWV without prolonging the acquisition time due to the need for two separate measurements. Moreover, for a full coverage of the hemodynamics in the murine aortic arch, a 3D measurement is needed, which was achieved by utilization of retrospective navigation and radial trajectories, enabling a highly flexible reconstruction framework to either reconstruct images at lower spatial resolution and higher frame rates for the acquisition of the PWV or higher spatial resolution and lower frame rates for the acquisition of the 3D WSS in a reasonable measurement time of only 35 minutes. This enabled the in vivo assessment of all relevant hemodynamic parameters related to atherosclerosis development and progression in one experimental session. This method was validated in healthy wild type and atherosclerotic Apoe-/- mice, indicating no differences in robustness between pathological and healthy mice. The heterogeneous distribution of plaque development and arterial stiffening in atherosclerosis [10, 12], however, points out the importance of local PWV measurements. Therefore, future studies should focus on the 3D acquisition of the local PWV in the murine aortic arch based on the presented method, in order to enable spatially resolved correlations of local arterial stiffness with other hemodynamic parameters and plaque composition. In Chapter 3, the previously established methods were used for the investigation of changing aortic hemodynamics during ageing and atherosclerosis in healthy wild type and atherosclerotic Apoe-/- mice using the previously established methods [4, 16] based on high-resolution 4D-flow MRI. In this work, serial measurements of healthy and atherosclerotic mice were conducted to track all changes in hemodynamics in the complete aortic arch over time. Moreover, spatially resolved 2D projection maps of WSS and OSI of the complete aortic arch were generated. This important feature allowed for the pixel-wise statistical analysis of inter- and intragroup hemodynamic changes over time and most importantly - at a glance. The study revealed converse differences of local hemodynamic profiles in healthy WT and atherosclerotic Apoe-/- mice, with decreasing longWSS and increasing OSI, while showing constant PWV in healthy mice and increasing longWSS and decreasing OSI, while showing increased PWV in diseased mice. Moreover, spatially resolved correlations between WSS, PWV, plaque and vessel wall characteristics were enabled, giving detailed insights into coherences between hemodynamics and plaque composition. Here, the circWSS was identified as a potential marker of plaque size and composition in advanced atherosclerosis. Moreover, correlations with PWV values identified the maximum radStrain could serve as a potential marker for vascular elasticity. This study demonstrated the feasibility and utility of high-resolution 4D flow MRI to spatially resolve, visualize and analyze statistical differences in all relevant hemodynamic parameters over time and between healthy and diseased mice, which could significantly improve our understanding of plaque progression towards vulnerability. In future studies the relation of vascular elasticity and radial strain should be further investigated and validated with local PWV measurements and CFD. Moreover, the 2D histological datasets were not reflecting the 3D properties and regional characteristics of the atherosclerotic plaques. Therefore, future studies will include 3D plaque volume and composition analysis like morphological measurements with MRI or light-sheet microscopy to further improve the analysis of the relationship between hemodynamics and atherosclerosis. Chapter 4 aimed at the description and investigation of hemodynamics in early stages of atherosclerosis. Moreover, this study included measurements of hemodynamics at baseline levels in healthy WT and atherosclerotic mouse models. Due to the lack of hemodynamic-related studies in Ldlr-/- mice, which are the most used mouse models in atherosclerosis research together with the Apoe-/- mouse model, this model was included in this study to describe changing hemodynamics in the aortic arch at baseline levels and during early atherosclerosis development and progression for the first time. In this study, distinct differences in aortic geometries of these mouse models at baseline levels were described for the first time, which result in significantly different flow- and WSS profiles in the Ldlr-/- mouse model. Further basal characterization of different parameters revealed only characteristic differences in lipid profiles, proving that the geometry is highly influencing the local WSS in these models. Most interestingly, calculation of the atherogenic index of plasma revealed a significantly higher risk in Ldlr-/- mice with ongoing atherosclerosis development, but significantly greater plaque areas in the aortic arch of Apoe-/- mice. Due to the given basal WSS and OSI profile in these two mouse models - two parameters highly influencing plaque development and progression - there is evidence that the regional plaque development differs between these mouse models during very early atherogenesis. Therefore, future studies should focus on the spatiotemporal evaluation of plaque development and composition in the three defined aortic regions using morphological measurements with MRI or 3D histological analyses like LSFM. Moreover, this study offers an excellent basis for future studies incorporating CFD simulations, analyzing the different measured parameter combinations (e.g., aortic geometry of the Ldlr-/- mouse with the lipid profile of the Apoe-/- mouse), simulating the resulting plaque development and composition. This could help to understand the complex interplay between altered hemodynamics, serum lipids and atherosclerosis and significantly improve our basic understanding of key factors initiating atherosclerosis development. Chapter 5 describes the establishment of a tissue-engineered artery model, which is based on native, decellularized porcine carotid artery scaffolds, cultured in a MRI-suitable bioreactor-system [23] for the investigation of hemodynamic-related atherosclerosis development in a controllable manner, using the previously established methods for WSS and PWV assessment [4, 16]. This in vitro artery model aimed for the reduction of animal experiments, while simultaneously offering a simplified, but completely controllable physical and biological environment. For this, a very fast and gentle decellularization protocol was established in a first step, which resulted in porcine carotid artery scaffolds showing complete acellularity while maintaining the extracellular matrix composition, overall ultrastructure and mechanical strength of native arteries. Moreover, a good cellular adhesion and proliferation was achieved, which was evaluated with isolated human blood outgrowth endothelial cells. Most importantly, an MRI-suitable artery chamber was designed for the simultaneous cultivation and assessment of high-resolution 4D hemodynamics in the described artery models. Using high-resolution 4D-flow MRI, the bioreactor system was proven to be suitable to quantify the volume flow, the two components of the WSS and the radStrain as well as the PWV in artery models, with obtained values being comparable to values found in literature for in vivo measurements. Moreover, the identification of first atherosclerotic processes like intimal thickening is achievable by three-dimensional assessment of the vessel wall morphology in the in vitro models. However, one limitation is the lack of a medial smooth muscle cell layer due to the dense ECM. Here, the utilization of the laser-cutting technology for the generation of holes and / or pits on a microscale, eventually enabling seeding of the media with SMCs showed promising results in a first try and should be further investigated in future studies. Therefore, the proposed artery model possesses all relevant components for the extension to an atherosclerosis model which may pave the way towards a significant improvement of our understanding of the key mechanisms in atherogenesis. Chapter 6 describes the development of an easy-to-prepare, low cost and fully customizable artery model based on biomaterials. Here, thermoresponsive sacrificial scaffolds, processed with the technique of MEW were used for the creation of variable, biomimetic shapes to mimic the geometric properties of the aortic arch, consisting of both, bifurcations and curvatures. After embedding the sacrificial scaffold into a gelatin-hydrogel containing SMCs, it was crosslinked with bacterial transglutaminase before dissolution and flushing of the sacrificial scaffold. The hereby generated channel was subsequently seeded with ECs, resulting in an easy-to-prepare, fast and low-cost artery model. In contrast to the native artery model, this model is therefore more variable in size and shape and offers the possibility to include smooth muscle cells from the beginning. Moreover, a custom-built and highly adaptable perfusion chamber was designed specifically for the scaffold structure, which enabled a one-step creation and simultaneously offering the possibility for dynamic cultivation of the artery models, making it an excellent basis for the development of in vitro disease test systems for e.g., flow-related atherosclerosis research. Due to time constraints, the extension to an atherosclerosis model could not be achieved within the scope of this thesis. Therefore, future studies will focus on the development and validation of an in vitro atherosclerosis model based on the proposed bi- and three-layered artery models. In conclusion, this thesis paved the way for a fast acquisition and detailed analyses of changing hemodynamics during atherosclerosis development and progression, including spatially resolved analyses of all relevant hemodynamic parameters over time and in between different groups. Moreover, to reduce animal experiments, while gaining control over various parameters influencing atherosclerosis development, promising artery models were established, which have the potential to serve as a new platform for basic atherosclerosis research.},
  subject      = {H{\"a}modynamik},
  language  = {en}
}