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The growing frequency of diagnostic and therapeutic medical procedures based on minimally invasive techniques of interventional radiology, has raised concerns about the occupational radiation doses to medical professionals. In this study, the first step towards a small x-ray radiation detector is made, to incorporate the benefits of conventional passive dosimeters with the real-time capabilities of electronic personal dosimeters. Die zunehmende Häufigkeit diagnostischer und therapeutischer auf minimalinvasiven Techniken der interventionellen Radiologie basierenden medizinischen Verfahren hat Besorgnis hinsichtlich der berufsbedingten Strahlungsdosen für medizinische Fachkräfte erregt. In dieser Studie wurde der erste Schritt in Richtung eines kleinen Röntgenstrahlungsdetektors gemacht, um die Vorteile herkömmlicher passiver Dosimeter mit der Echtzeitfähigkeit elektronischer Dosimeter zu verbinden.

In addition to the already established and conventional X-ray absorption contrast, grating-based Talbot-Lau interferometry provides the opportunity to introduce complementary contrast modalities of phase contrast and dark-field imaging with lab-based X-ray tubes. This thesis aims for further technical development and optimization of a preclinical in-vivo phase contrast and dark-field microCT. Moreover, the potential of in-vivo phase-contrast radiography and dark-field computed tomography for the detection of pulmonary and bronchial disorders in mice is investigated. Neben der bereits etablierten und konventionellen Röntgenabsorption, ermöglicht die gitter-basierte Talbot-Lau-Interferometrie die Einführung komplementärer Kontrastmodalitäten des Dunkelfelds und Phasenkontrasts mit einer herkömmlichen Röntgenröhre. Ziel dieser Arbeit ist die technische Weiterentwicklung und Optimierung eines vorklinischen in-vivo Phasenkontrast- und Dunkelfeld-MikroCT Setups. Darüber hinaus wird das Potential der in-vivo Phasenkontrast-Radiographie und Dunkelfeld-Computertomographie zur Erkennung von Lungen- und Bronchialerkrankungen an Mäusen untersucht.

Die Studie wies eine strahleninduzierte Lungenfibrose bei lebenden Mäusen mit Absorptions- und Dunkelfeldbildgebung nach. Die qualitative Analyse zeigte Lungenveränderungen nach 8 Wochen. Eine Fibrose ließ sich mit beiden Bildgebungsmodalitäten erkennen, das Dunkelfeld erlaubte aber eine frühere Detektion. Die quantitative Analyse zeigte, dass frühe Veränderungen der Lunge im Dunkelfeld früher detektiert werden können. Die Vorteile der Dunkelfeldbildgebung sind in der qualitativen und quantitativen Auswertung messbar. Sie kann zu einer früheren Diagnose von strahleninduzierter Lungenfibrose beitragen. The study detected radiation-induced lung fibrosis in living mice with absorption and dark field imaging. The qualitative analysis showed lung changes after 8 weeks. Fibrosis could be seen with both imaging modalities, but the dark field allowed earlier detection. The quantitative analysis showed that early changes in the lungs can be detected earlier in the dark field. The advantages of dark field imaging can be measured in the qualitative and quantitative evaluation. It can contribute to an earlier diagnosis of radiation-induced pulmonary fibrosis.

Compact synchrotron sources based on inverse Compton scattering facilitate the access to a monochromatic X-ray beam and enable the transfer of imaging techniques that were limited to synchrotron facilities into a laboratory environment. For this thesis, K-edge subtraction and X-ray fluorescence imaging were implemented at the Munich Compact Light Source and their use for biomedical applications was investigated. The results imply that the imaging techniques are good candidates for future clinical application. Kompakte Synchrotron Quellen basierend auf inverser Compton Streuung erleichtern den Zugang zu monochromatischen Röntgenstrahlen und erlauben den Transfer von bisher an Synchrotronen angewandten Methoden in eine Laborumgebung. Für diese Dissertation wurden K-Kanten Subtraktions- und Röntgenfluoreszenz-Bildgebung an der Munich Compact Light Source angewandt und ihre Eignung für biomedizinische Anwendungen untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass beide Bildgebungsmethoden vielversprechende Kandidaten für zukünftige klinische Anwendungen sind.