@phdthesis{Triphan2015,
  author    = {Triphan, Simon},
  title     = {T1 und T2*-Quantifizierung in der menschlichen Lunge},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-139621},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {In dieser Arbeit werden f{\"u}r die Anwendung in der menschlichen Lunge optimierte Methoden zur Bestimmung von T1- und T2*-Karten diskutiert: Dc-Gating erm{\"o}glicht die Quantifizierung in freier Atmung, wobei f{\"u}r die T1-Quantifizierung mittels Inversion Recovery eine Korrektur des dc-Signals entwickelt wurde. Dies hat den Vorteil, dass Parameterkarten aus mehreren Messungen anhand ihrer dc-Signale passend {\"u}berlagert werden k{\"o}nnen. Da T1 und T2* auf unterschiedliche Art und Weise von der Sauerstoffkonzentration abh{\"a}ngen, verbessert dies die M{\"o}glichkeit, ΔT1- und ΔT2*- Differenzkarten aus Messungen mit unterschiedlichen O2-Konzentrationen im Atemgas zu erstellen. Die Parameterquantifizierung ist in erster Linie f{\"u}r die Beobachtung von Krankheitsverl{\"a}ufen interessant, da T1 und T2* absolute, vergleichbare Zahlen sind. Da T2* deutlich vom Atemzustand abh{\"a}ngt, ist es auch hierf{\"u}r sinnvoll, durch Gating identische Atemzust{\"a}nde abzubilden. Um die unterschiedlichen Einfl{\"u}sse des Sauerstoffs auf T1 und T2* besser vergleichbar zu machen, wurde in dieser Arbeit weiterhin eine kombinierte Messung f{\"u}r beide Parameter implementiert: Da auch diese in freier Atmung stattfindet, profitieren nicht nur die Differenzkarten von der {\"U}berlagerung der Bilder, sondern auch der Vergleich der ΔT1- und ΔT2*-Karten untereinander. Messungen mit einer konventionellen kartesischen Methode an COPD-Patienten unter Raumluft- und 100\% Sauerstoffatmung ergaben bei Verwendung identischer Atemmasken ein deutlich geringeres ΔT1 als in gesunden Probanden. Dass T1 in der Lunge nicht nur von der Sauerstoffkonzentration sondern auch von der Gewebezusammensetzung und insbesondere auch dem Blutvolumenanteil abh{\"a}ngt, zeigte sich hierbei aber auch an den bei COPD im Mittel sehr viel k{\"u}rzeren T1-Zeiten bei Raumluft. Die aufgrund emphysematischer Ver{\"a}nderung noch zus{\"a}tzlich reduzierte Protonendichte im Parenchym kranker Lungen macht diese Messungen allerdings besonders schwierig. Die oben erw{\"a}hnten Optimierungen der T1-Quantifizierung zielen daher auch darauf ab, das Signal aus der Lunge zu maximieren, um Patientenmessungen einfacher zu machen: Messungen in freier Atmung sind f{\"u}r Patienten nicht nur einfacher, sondern erlauben effektiv auch l{\"a}ngere Messzeiten. Insbesondere wurde aber durch die Entwicklung einer radialen Methode die Echozeit zur Messung reduziert, um die kurze T2*-Zeit in der Lunge auszugleichen. Schließlich wurde durch Implementation einer 2D UTE Sequenz die Messung bei der k{\"u}rzesten vom Scanner erlaubten Echozeit erm{\"o}glicht. Die Messungen bei ultrakurzen Echozeiten in Probanden zeigten allerdings deutlich k{\"u}rzere T1-Zeiten als die zuvor gefundenen oder in der Literatur dokumentierten. In weiteren Experimenten wurde das sichtbare T1 zu mehreren Echozeiten mit Hilfe der zur kombinierten Quantifizierung entwickelten Methode bestimmt. Dabei ergab sich eine Zunahme des gemessenen T1 mit der Echozeit. Aus diesem Verhalten sowie den gefundenen k{\"u}rzesten und l{\"a}ngsten T1 l{\"a}sst sich schließen, dass das intra- und extravaskul{\"a}re Lungenwasser, also Blut bzw. das umgebende Gewebe, mit unterschiedlichen T1- und T2*-Zeiten zum Signal und damit auch dem effektiven T1 beitragen. Dass das TE der Messung die Gewichtung dieser Kompartimente bestimmt, hat dabei mehrere Auswirkungen: Einerseits bedeutet dies, dass beim Vergleich von T1-Messungen in der Lunge stets auch das TE mitbetrachtet werden muss, bei dem diese durchgef{\"u}hrt wurden. Andererseits l{\"a}sst sich die M{\"o}glichkeit, die Messung auf die unterschiedlichen Kompartimente abzustimmen, potentiell ausnutzen, um zus{\"a}tzliche diagnostische Informationen zu gewinnen: Da T1 vom Blutvolumenanteil und der Gewebezusammensetzung abh{\"a}ngt, k{\"o}nnte dieser Effekt helfen, diese beiden Einfl{\"u}sse zu differenzieren. W{\"a}hrend die in dieser Arbeit beschriebenen Experimente die TE-Abh{\"a}ngigkeit des sichtbaren T1 in Probanden aufzeigen, liefern sie allerdings noch keine genaue Erkl{\"a}rung f{\"u}r die m{\"o}glichen Urspr{\"u}nge dieses Effekts. Um diese weiter zu untersuchen, k{\"o}nnten allerdings gezielte Phantom- und in vivo-Experimente Aufschluss geben: Ein Aufbau, der die Feldverzerrung durch luftgef{\"u}llte Alveolen in L{\"o}sungen mit entsprechenden verschiedenen Suszeptibilit{\"a}ten nachbildet, reduziert den Unterschied zwischen den Kompartimenten auf T1 und χ. Eine in vivo-Messung mit m{\"o}glichst großer Differenz zwischen Ex- und Inspiration hingegen k{\"o}nnte den Einfluss der Abst{\"a}nde der Kompartimente vom Gasraum aufzeigen, da die Alveolarw{\"a}nde in tiefer Inspiration am weitesten gedehnt und daher am d{\"u}nnsten sind.},
  subject      = {Kernspintomografie},
  language  = {de}
}
@article{TriphanJobstAnjorinetal.2017,
  author    = {Triphan, Simon M. F. and Jobst, Bertram J. and Anjorin, Angela and Sedlaczek, Oliver and Wolf, Ursula and Terekhov, Maxim and Hoffmann, Christian and Ley, Sebastian and D{\"u}ber, Christoph and Biederer, J{\"u}rgen and Kauczor, Hans-Ulrich and Jakob, Peter M. and Wielp{\"u}tz, Mark O.},
  title     = {Reproducibility and comparison of oxygen-enhanced T\(_1\) quantification in COPD and asthma patients},
  series = {PLoS ONE},
  volume    = {12},
  journal   = {PLoS ONE},
  number    = {2},
  doi       = {10.1371/journal.pone.0172479},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-171833},
  year      = {2017},
  abstract  = {T\(_1\) maps have been shown to yield useful diagnostic information on lung function in patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and asthma, both for native T\(_1\) and ΔT\(_1\), the relative reduction while breathing pure oxygen. As parameter quantification is particularly interesting for longitudinal studies, the purpose of this work was both to examine the reproducibility of lung T\(_1\) mapping and to compare T\(_1\) found in COPD and asthma patients using IRSnapShotFLASH embedded in a full MRI protocol. 12 asthma and 12 COPD patients (site 1) and further 15 COPD patients (site 2) were examined on two consecutive days. In each patient, T\(_1\) maps were acquired in 8 single breath-hold slices, breathing first room air, then pure oxygen. Maps were partitioned into 12 regions each to calculate average values. In asthma patients, the average T\(_{1,RA}\) = 1206ms (room air) was reduced to T\(_{1,O2}\) = 1141ms under oxygen conditions (ΔT\(_1\) = 5.3\%, p < 5⋅10\(^{-4})\), while in COPD patients both native T\(_{1,RA}\) = 1125ms was significantly shorter (p < 10\(^{-3})\) and the relative reduction to T\(_{1,O2}\) = 1081ms on average ΔT\(_1\) = 4.2\%(p < 10\(^{-5}\)). On the second day, with T\(_{1,RA}\) = 1186ms in asthma and T\(_{1,RA}\) = 1097ms in COPD, observed values were slightly shorter on average in all patient groups. ΔT\(_1\) reduction was the least repeatable parameter and varied from day to day by up to 23\% in individual asthma and 30\% in COPD patients. While for both patient groups T\(_1\) was below the values reported for healthy subjects, the T\(_1\) and ΔT\(_1\) found in asthmatics lies between that of the COPD group and reported values for healthy subjects, suggesting a higher blood volume fraction and better ventilation. However, it could be demonstrated that lung T\(_1\) quantification is subject to notable inter-examination variability, which here can be attributed both to remaining contrast agent from the previous day and the increased dependency of lung T\(_1\) on perfusion and thus current lung state.},
  language  = {en}
}
@article{JobstWielpuetzTriphanetal.2015,
  author    = {Jobst, Bertram J. and Wielp{\"u}tz, Mark O. and Triphan, Simon M.F. and Anjorin, Angela and Ley-Zaporozhan, Julia and Kauczor, Hans-Ulrich and Biederer, J{\"u}rgen and Ley, Sebastian and Sedlaczek, Oliver},
  title     = {Morpho-Functional 1H-MRI of the Lung in COPD: Short-Term Test-Retest Reliability},
  series = {PLOS ONE},
  volume    = {10},
  journal   = {PLOS ONE},
  number    = {9},
  doi       = {10.1371/journal.pone.0137282},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-151365},
  pages     = {e0137282},
  year      = {2015},
  abstract  = {Purpose Non-invasive end-points for interventional trials and tailored treatment regimes in chronic obstructive pulmonary disease (COPD) for monitoring regionally different manifestations of lung disease instead of global assessment of lung function with spirometry would be valuable. Proton nuclear magnetic resonance imaging (1H-MRI) allows for a radiation-free assessment of regional structure and function. The aim of this study was to evaluate the short-term reproducibility of a comprehensive morpho-functional lungMRI protocol in COPD. Materials and Methods 20 prospectively enrolled COPD patients (GOLD I-IV) underwent 1H-MRI of the lung at 1.5T on two consecutive days, including sequences for morphology, 4D contrast-enhanced perfusion, and respiratory mechanics. Image quality and COPD-related morphological and functional changes were evaluated in consensus by three chest radiologists using a dedicated MRI-based visual scoring system. Test-retest reliability was calculated per each individual lung lobe for the extent of large airway (bronchiectasis, wall thickening, mucus plugging) and small airway abnormalities (tree in bud, peripheral bronchiectasis, mucus plugging), consolidations, nodules, parenchymal defects and perfusion defects. The presence of tracheal narrowing, dystelectasis, pleural effusion, pulmonary trunk ectasia, right ventricular enlargement and, finally, motion patterns of diaphragma and chest wall were addressed. Results Median global scores [10(Q1:8.00; Q3:16.00) vs. 11(Q1:6.00; Q3:15.00)] as well as category subscores were similar between both timepoints, and kappa statistics indicated "almost perfect" global agreement (\(\kappa\)= 0.86, 95\%CI = 0.81-0.91). Most subscores showed at least "substantial" agreement of MRI1 and MRI2 (\(\kappa\)= 0.64-1.00), whereas the agreement for the diagnosis of dystelectasis/effusion (\(\kappa\)= 0.42, 95\%CI = 0.00-0.93) was "moderate" and of tracheal abnormalities (\(\kappa\)= 0.21, 95\%CI = 0.00-0.75) "fair". Most MRI acquisitions showed at least diagnostic quality at MRI1 (276 of 278) and MRI2 (259 of 264). Conclusion Morpho-functional 1H-MRI can be obtained with reproducible image quality and high short-term test-retest reliability for COPD-related morphological and functional changes of the lung. This underlines its potential value for the monitoring of regional lung characteristics in COPD trials.},
  language  = {en}
}