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- URN to cite this document:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-174075
- DOI to cite this document:
- 10.5283/epub.17407
| Item type: | Thesis of the University of Regensburg (PhD) |
|---|---|
| Date: | 27 October 2010 |
| Referee: | PD Dr. Felix Schlachetzki |
| Date of exam: | 20 October 2010 |
| Institutions: | Medicine > Lehrstuhl für Neurologie |
| Interdisciplinary Subject Network: | Not selected |
| Keywords: | Transkranielle ultraschallgestützte Perfusionsmessung, low MI, hohe Bildrate, PIHI, harmonic imaging, interindividuelle Variabilität, intraindividuelle Variabilität |
| Dewey Decimal Classification: | 600 Technology > 610 Medical sciences Medicine |
| Status: | Published |
| Refereed: | Yes, this version has been refereed |
| Created at the University of Regensburg: | Yes |
| Item ID: | 17407 |
Abstract (German)
EINLEITUNG: Veränderungen der Hirnperfusion finden sich primär oder sekundär bei vielen zerebralen Erkrankungen, v.a. beim ischämischen Schlaganfall und bei Hirntumoren. Die zerebrale Perfusion kann neben cMRT, SPECT und PET auch anhand der kontrastmittelgestützten Sonographie dargestellt werden. Vorteile sind u.a. vergleichsweise niedrige Kosten, Noninvasivität, höhere Verfügbarkeit und ...
Abstract (German)
EINLEITUNG: Veränderungen der Hirnperfusion finden sich primär oder sekundär bei vielen zerebralen Erkrankungen, v.a. beim ischämischen Schlaganfall und bei Hirntumoren. Die zerebrale Perfusion kann neben cMRT, SPECT und PET auch anhand der kontrastmittelgestützten Sonographie dargestellt werden. Vorteile sind u.a. vergleichsweise niedrige Kosten, Noninvasivität, höhere Verfügbarkeit und Mobilität (bed side-Untersuchung). Zur Überwindung der Schallabsorption am Schädelknochen müssen hohe Schallenergien verwendet werden, die eine niedrige Bildrate bedingen, wenn die Destruktion der Ultraschallkontrastmittel nicht zum Bildaufbau verwendet werden soll (wie bei pulse inversion und second harmonic imaging). Ein generelles Problem der Sonographie ist ihre Abhängigkeit von den Fertigkeiten des Untersuchers.
ZIELE: In der vorliegenden Studie wird die Kombination aus pulse inversion harmonic imaging und niedrigem mechanischen Index bezüglich möglicher Vorteile im Vergleich zu bisherigen harmonic imaging-Techniken untersucht. Anhand von Zeitintensitätskurven soll untersucht werden, ob sich einer oder mehrere Parameter als robust zur Beurteilung der Hirnperfusion erweisen. Zum anderen soll die intra- und interindividuelle Variabilität der Untersuchungsergebnisse zweier unterschiedlich erfahrener Sonographeure untersucht werden.
MATERIAL UND METHODEN: Es wurden zehn gesunde Probanden (durchschnittliches Alter 27 Jahre) in einem cross over-Design mit dem Ultraschallkontrastmittel SonoVue® untersucht. Die Untersuchung erfolgte mit pulse inversion harmonic imaging, einem mechanischen Index von 1,0 und einer Bildrate von 11 Hz. Es wurden aus acht Untersuchungsregionen (region of interest, ROI) Zeitintensitätskurven ausgewertet: ipsilateraler anteriorer und posteriorer Thalamus, kontralateraler posterioren Thalamus, ipsilateraler Nucleus lentiformis, ipsilaterales Caput nuclei caudati, ipsilaterale Sylvische Fissur, ispilaterale weiße Substanz und ipsilaterale Hemisphäre. Es wurden die Parameter peak intensity (PI), time to peak (TPP), area under the curve (AUC) und cerebral transmit time (CTT) bestimmt. Die inter- und intraindividuelle Variabilität wurde nach Spearman berechnet. Die Zeitintensitätskurven wurden deskriptiv ausgewertet.
ERGEBNISSE: Es konnten 97,5% der Daten verwendet werden. Die Qualität der Zeitintensitätskurven war durchwegs gut (r² = 0,92 [0,78-0,97]). TTP und CTT ließen sich am zuverlässigsten reproduzieren und wiesen im Gegensatz zu AUC und PI keine wesentliche Tiefenabhängigkeit auf. Untersucher B konnte seine Untersuchungen signifikant genauer reproduzieren als Untersucher A (r = 0,70; p < 0,000005 vs. r = 0,29; p > 0,05). Die interindividuelle Variabilität fiel gering aus (r = 0,34, p < 0,05).
DISKUSSION: Die vorgestellte harmonic imaging-Methode lieferte eine gute Bildqualität. Die Darstellung in beinahe Echtzeit erleichtert die Kontrolle der Sondenposition und erhöht damit insgesamt die Genauigkeit der Untersuchung. Die Parameter TTP und CTT erwiesen sich als am robustesten, was in Übereinstimmung mit bisherigen Studienergebnissen ist. Die Parameter AUC und PI zeigten neben der geringeren Reproduzierbarkeit einen Trend zur Tiefenabhängigkeit, der jedoch in der vorliegenden Studie geringer ausgeprägt war als in bisher publizierten Studien. Es konnte gezeigt werden, dass die intraindividuelle Reproduzierbarkeit direkt von der Erfahrung des Sonographeurs abhängig und statistisch signifikant geringer ist, wenn der Untersucher ein hohes Maß an Expertise in der transkraniellen Perfusionsmessung hat. Wenngleich die beiden Sonographeure über deutlich unterschiedliche Erfahrungen verfügten, war die interindividuelle Variabilität nur moderat ausgeprägt. Dies und die hohe Bildqualität zeigen, dass sich die vorgestellte TPS-Modalität im Rahmen von Verlaufsuntersuchungen (z.B. zur Beurteilung der Perfusion bei ischämischem Schlaganfall oder im Rahmen einer antiangiogenetischen Therapie bei Hirntumoren) mit guter Qualität anwenden lässt. Eine Limitation der Studie ist das geringe Durchschnittsalter der untersuchten Probanden. In weiteren klinischen Studien muss die Anwendbarkeit der vorgestellten TPS-Modalität auch bei älteren Patienten untersucht werden.
Translation of the abstract (English)
INTRODUCTION: Changes of the cerebral perfusion are found in a large number of neurological diseases, such as stroke and brain tumors. The cerebral perfusion can be assessed either by perfusion weighted MRI, SPECT or PET or by contrast enhanced transcranial perfusion sonography. The advantages of the latter method are its cost-efficiency, non-invasivity, reproducibility and mobility (bed side ...
Translation of the abstract (English)
INTRODUCTION: Changes of the cerebral perfusion are found in a large number of neurological diseases, such as stroke and brain tumors. The cerebral perfusion can be assessed either by perfusion weighted MRI, SPECT or PET or by contrast enhanced transcranial perfusion sonography. The advantages of the latter method are its cost-efficiency, non-invasivity, reproducibility and mobility (bed side investigation). Because of the attenuation, absorption and scattering of the ultrasound signal at the temporal bone only 10 to 20 percent of the initial energy can be exploited for imaging. To overcome this obstacle a high mechanical index (MI) combined with a adequately low frame rate has to be used for non-destructive imaging. A common reservation about ultrasound examinations is its dependence on the investigator's experience.
PURPOSE: In this study we investigated the combination of non-destructive harmonic imaging (pulse inversion harmonic imaging (PIHI)), second generation UCA and low MI with a high frame rate. The results were analysed with respect to (1) possible advantages over conventional harmonic imaging techniques, (2) one or more parameters which are robust enough to be used as a standardized assessment of cerebral perfusion, and (3) any differences between the inter- and intraobserver variability.
MATERIAL AND METHODS: 10 healthy volunteers (mean age 27 years; 3 females, 7 males) with no history of cerebrovascular disease and a sufficient temporal bone window were examined in a cross over design using a standard ultrasound equipment with PIHI and a bolus injection of SonoVue. MI was set to 1.0 and frame rate to 11 Hz. 8 regions of interest (ROI) were analysed in each volunteer: ipsilateral hemisphere, white matter, sylvian fissure, posterior and anterior thalamus, caput nuclei caudati, nucleus lentiformis, and contralateral posterior thalamus. Time-intensity-curves (TIC) of the ROI were calculated, and the parameters time to peak (TTP), cerebral transit time (CTT), area under the curve (AUC), and peak intensity (PI) were determined. TIC parameters were presented descriptively. Intra- and interobserver variability was tested by Spearman's correlation.
RESULTS: 97.5% of the data were valid. The overall quality of the TIC was high (r2=0.92 (0.78-0.97)).TTP and CTT were the most robust parameters (small 95% confidence interval). AUC and PI showed depth dependency and were less robust (greater 95% confidence interval). Investigator B reproduced the examination more correctly than investigator A (r=0.70, p<0.000005 vs. r=0.29, p>0.05). The interobserver variability was moderate (r=0.34, p<0.05).
DISCUSSION: With the applied combination of PIHI, low MI, high frame rate and second generation UCA a good image quality could be achieved. The nearly real time imaging facilitated the control of the imaging plane. TTP and CTT were the most robust parameters investigated. This result corresponds closely to previous studies. There was a depth dependency of the semiquantitative parameters AUC and PI, but less distinctive than described in other studies. It could be shown that intraobserver variability directly depends on the experience of the investigator; variability is statistically significantly lower with an investigator with a sound sonographer experience. Although both investigators had very different levels of experience in transcranial perfusion sonography (TPS) the interobserver variability was only moderate. For daily clinical routine this means that follow-up investigations, i.e. in perfusion changes in stroke oder during anti-angiogenic brain tumor therapy, could be conducted with good quality even if they are carried out by different investigators. The young mean age of the investigated volunteers imposes some restrictions on the results of the study. Further clinical studies have to show if the applied TPS-technique leads to similar results with elderly patients.
Metadata last modified: 26 Nov 2020 08:09
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