TY  - THES
A1  - Gutjahr, Fabian Tobias
T1  - Neue Methoden der physiologischen Magnet-Resonanz-Tomographie: Modellbasierte T1-Messungen und Darstellung von chemischem Austausch mit positivem Kontrast
T1  - Novell Methods for Physiological MRI: Model based T1-Quantification and Positive Contrast Chemical Exchange Measurements
N2  - Ziel dieser Arbeit war es, neue quantitative Messmethoden am Kleintier, insbesondere die Perfusionsmessung am Mäuseherz, zu etablieren. Hierfür wurde eine retrospektiv getriggerte T1-Messmethode entwickelt. Da bei retrospektiven Methoden keine vollständige Abtastung garantiert werden kann, wurde ein Verfahren gefunden, das mit Hilfe von Vorwissen über das gemessene Modell sehr effizient die fehlenden Daten interpolieren kann. 
Mit Hilfe dieser Technik werden dynamische T1-Messungen mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung möglich.
Dank der hohen Genauigkeit der T1-Messmethode lässt sich diese für die nichtinvasive Perfusionsmessung am Mäuseherz mittels der FAIR-ASL-Technik nutzen. Da auf Grund der retrospektiven Triggerung Daten an allen Positionen im Herzzyklus akquiriert werden, konnten T1- und Perfusionskarten nach der Messung zu beliebigen Punkten im Herzzyklus rekonstruiert werden. 

Es bietet sich an, Techniken, die für die myokardiale Perfusion angewandt werden, auch für die Nierenperfusionsmessung zu verwenden, da die Niere in ihrer Rinde (Cortex) eine ähnlich hohe
Perfusion aufweist wie das Myokard. Gleichzeitig führen Nierenerkrankungen oftmals zu schlechter Kontrastmittelverträglichkeit, da diese bei Niereninsuffizienz u.U. zu lange im Körper verweilen und die Niere weiter schädigen. Auch deshalb sind die kontrastmittelfreien Spin-Labeling-Methoden hier interessant. Die FAIR-ASL-Technik ist jedoch an Mäusen in koronaler Ansicht für die Niere schlecht geeignet auf Grund des geringen Unterschieds zwischen dem markierten und dem Vergleichsexperiment. Als Lösung für dieses Problem wurde vorgeschlagen, die Markierungsschicht senkrecht zur Messschicht zu orientieren. Hiermit konnte die Sensitivität gesteigert und gleichzeitig die Variabilität der Methode deutlich verringert werden.

Mit Hilfe von kontrastmittelgestützten Messungen konnten auch das regionale Blutvolumen und das Extrazellularvolumen bestimmt werden. In den letzten Jahren hat das Interesse an Extrazellularvolumenmessungen zugenommen, da das Extrazellularvolumen stellvertretend für diffuse Fibrose gemessen werden kann, die bis dahin nichtinvasiven Methoden nicht zugänglich war. Die bisher in der Literatur verwendeten Quantifizierungsmethoden missachten den Einfluss, den das Hämatokrit auf den ECV-Wert hat. Es wurde eine neue Korrektur vorgeschlagen, die allerdings zusätzlich zur ECV-Messung auch eine RBV-Messung benötigt. Durch gleichzeitige Messung beider Volumenanteile konnte auch erstmals das Extrazellulare-Extravaskuläre-Volumen bestimmt werden.

Eine gänzlich andere kontrastmittelbasierte Methode in der MRT ist die Messung des chemischen Austauschs. Hierbei wirkt das Kontrastmittel nicht direkt beschleunigend auf die Relaxation, sondern der Effekt des Kontrastmittels wird gezielt durch HF-Pulse an- und ausgeschaltet. Durch den chemischen Austausch kann die Auswirkung der HF-Pulse akkumuliert werden. Bislang wurde bei solchen Messungen ein negativer Kontrast erzeugt, der ohne zusätzliche Vergleichsmessungen schwer detektierbar war. Im letzten Teil dieser Arbeit konnte eine neue Methode zur Messung des chemischen Austauschs gezeigt werden, die entgegen der aus der Literatur bekannten Methoden nicht Sättigung, sondern Anregung überträgt. Diese Änderung erlaubt es, einen echten positiven chemischen Austausch-Kontrast zu erzeugen, der nicht zwingend ein Vergleichsbild benötigt.  Gleichzeitig ermöglicht die Technik, dadurch dass Anregung übertragen wird, die Phase der Anregung zu kontrollieren und nutzen. Eine mögliche Anwendung ist die Unterscheidung verschiedener Substanzen in einer Messung. 
In der Summe wurden im Rahmen dieser Arbeit verschiedene robuste Methoden eta-
bliert, die die Möglichkeiten der quantitativen physiologischen MRT erweitern.
N2  - The objective of this dissertation was to develop new methods for physiological magnetic resonance imaging. A new retrospectively triggered T1-method was developed. Due to the retrospectivity, full sampling of k-space can not be warranted. Therefore a model- based interpolation method was developed to reconstruct missing data efficiently. Using this technique, dynamic T1-measurements with high temporal and spatial resolution could be acquired.
Due to the high precision of the developed T1-method, perfusion could be quantified using Arterial Spin Labeling. In comparison to the method established previously in our laboratory, the resolution could be doubled. Retrospective triggering enables reconstruc- tion of parameter maps on arbitrary positions in the heart cycle, as data are acquired continuously over several heart cycles. The perfusion measurement benefits from recon- struction on the end systole, as partial volume effects are decreased, due to the increased myocardial wall thickness. This serves as an effective increase in resolution. Furthermore, the data distributed over the whole heart cycle could be used to accelerate and stabilize the measurement.
Cardiac and renal diseases can be directly related, as deficiency in one of the organs affects the other one. Additionally several diseases like hypertension or diabetes affect
both organs. Moreover, kidneys are highly perfused, similar to the myocardium. Renal insufficiency can also lead to contrast agent intolerance, as clearance rates can be redu- ced. Therefore the FAIR-ASL technique lends itself to kidney perfusion measurements. It can, however, be problematic in small animals in coronal view, as the control-experiment inadvertently labels much of the same tissue and blood, as the labeling experiment. A modified FAIR-ASL measurement could be shown to increase sensitivity and reduce in- ter-measurement-variability by repositioning the inversion slice of the control experiment orthogonally to the measurement slice.
The T1-method was used in combination with contrast agent based measurements to quantify the regional blood volume and the extracellular volume fraction. There has been an increased interest in extracellular volume fraction measurements as the extracel- lular volume is used as a proxy for the detection of diffuse fibrosis, which has previously been inaccessible to non-invasive methods. Several correction factors are used in volume fraction quantification, but the influence of hematocrit in ECV measurements has been neglected so far. In mice and rats, the regional blood volume is a major constituent of the ECV, leading to a significant influence of hematocrit. A new correction is proposed to account for the volume fraction taken up by hematocrit. For this ECV hematocrit correction, the RBV has to be measured as well. Using both measurements, the ex- tracellular volume fraction can be corrected and the extracellular-extravascular-volume- fraction quantified.
A fundamentally different contrast-mechanism can be utilized using the measurement of chemical exchange. Instead of shortening relaxation times, the contrast provided by chemical exchange agents can be turned on and off using frequency selective rf-pulses. Due to the chemical exchange the effect of these pulses can be accumulated. Measure- ments exploiting this accumulation effect in general produce a negative contrast requiring a control-experiment for further evaluation. In the last part of this dissertation, a new technique transferring excitation instead of saturation could be demonstrated. By ge- nerating a real positive contrast, no control experiment is required. Other properties unavailable to previously published chemical exchange transfer methods can be exploi- ted. One example demonstrated in this dissertation is the separation of simultaneously excited compounds by their respective phase information imprinted by the excitation pulses.
In summary, several robust methods could be implemented to further the capabilities of quantitative physiological MRI.
KW  - Kernspintomografie
KW  - Physioloische MRT
KW  - Modellbasierte Rekonstruktion
KW  - FAIR-ASL
KW  - Chemischer Austausch
KW  - Regionales Blutvolumen
KW  - Extrazellularvolumen
KW  - T1-Quantifizierung
KW  - Kernspinresonanz
KW  - Myokardiale Perfusion
KW  - Niere
KW  - Perfusionsmessung
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-161061
ER  - 
TY  - THES
A1  - Nolte, Kim Christina
T1  - Determinanten der selbstberichteten körperlichen Funktionsfähigkeit bei Patienten mit Koronarer Herzkrankheit
T1  - Determinants of self-reported physical functioning in patients with coronary heart disease
N2  - Diese Schrift befasst sich mit der Fragestellung, welche Determinanten einen signifikanten Zusammenhang mit der selbstberichteten körperlichen Funktionsfähigkeit der Probanden aufweisen. Es werden im Folgenden die Hintergründe und die Bedeutung der Koronaren Herzkrankheit mit Pathogenese, Klinik und Therapiemöglichkeiten aufgezeigt. Diese weltweit verbreitete Erkrankung führt seit Jahren die Statistik der häufigsten Todesursachen nicht nur in Deutschland an. Werden die Hauptrisikofaktoren Diabetes mellitus, Hypercholesterinämie, arterielle Hypertonie, Nikotinkonsum und Adipositas nicht beseitigt, können sich Arteriosklerose und eine Koronarinsuffizienz entwickeln, die schlimmstenfalls zum Myokardinfarkt oder Tod führen. Im weiteren Verlauf wird erläutert, warum nach den Studien EUROASPIRE I bis III noch eine weitere multizentrische Querschnittsstudie notwendig ist. Bei den vorangegangenen Studien hatte sich gezeigt, dass die Ziele zur Minimierung der Risikofaktoren im Alltag von KHK-Patienten noch nicht erreicht wurden, sondern es in der letzten Zeit vielmehr zu einem Anstieg von Risikopatienten gekommen war. Die EUROASPIRE IV Studie wurde daher zur Bewertung der Qualität der Sekundärprävention bei KHK-Patienten in der heutigen Zeit initiiert. 
Des Weiteren wird auf die Definition der selbstberichteten körperlichen Funktionsfähigkeit eingegangen, die in dieser Arbeit anhand des HeartQoL-Fragebogens bei KHK-Patienten untersucht wird. Dabei ist im Unterschied zu einer objektiven Beurteilung von Bedeutung, dass jeder Patient anhand seiner individuellen Lebensumstände seine eigene physische Verfassung einschätzt. Dass die körperliche Funktionsfähigkeit von KHK-Patienten tatsächlich eingeschränkt ist, wird anhand einer Auflistung von Studien belegt, die sich bereits mit diesem Thema auseinandergesetzt haben. In der vorliegenden Promotionsarbeit wurden die Determinanten der selbstberichteten körperlichen Funktionsfähigkeit von 528 Würzburger Teilnehmern der europaweit durchgeführten EUROASPIRE IV Studie anhand von verschiedenen Fragebögen ermittelt. Primärer Endpunkt war dabei die körperliche Skala des 14-teiligen HeartQoL-Fragebogens. Die Probanden wurden für die Analyse in Tertile eingeteilt, wobei diejenigen mit der größten selbstberichteten körperlichen Funktionsfähigkeit dem dritten Tertil zugeordnet wurden. In der Analyse der Basisvariablen des Kollektivs zeigte sich, dass unter den Probanden des dritten Tertils die Risikofaktoren Adipositas, Hypertension und Herzinsuffizienz seltener vertreten waren, als bei denen des ersten Tertils. Zudem wurde seltener über Angst und Depressionen berichtet. Bei der körperlichen Untersuchung wiesen die Probanden des dritten Tertils häufiger eine niedrige Herzfrequenz und einen geringeren Taillenumfang auf. Auch die Laborwerte wie niedriges HDL, hohe Triglyceride, ein hoher HbA1c, hohes NT-proBNP, niedriges Hämoglobin und hohe Serum-Insulinwerte traten in dieser Gruppe seltener auf. Medikamente wie Antikoagulantien, Diuretika und Insulin wurden nicht so häufig eingenommen wie bei den Probanden des ersten Tertils. Zudem bestand meist eine bessere Lungenfunktion. In die multiple Regressionsanalyse flossen nur die signifikanten Werte aus der Analyse der Basisvariablen des Kollektivs ein. Betrachtet man die Ergebnisse der multiplen Regressionsanalyse, fällt auf, dass die Angstvariable den größten Effekt auf die selbstberichtete körperliche Funktionsfähigkeit der Probanden hatte. Wie auch in der Literatur beschrieben, haben Angst und Depressionen einen stark negativen Einfluss auf die physische Funktion von KHK-Patienten. Als stark negative Prädiktoren der körperlichen Funktionsfähigkeit stellten sich in der Regressionsanalyse auch die Einnahme von Diuretika und ein hoher NT-proBNP-Wert heraus. Herzinsuffizienz-Patienten berichteten folglich häufiger über eine nachlassende physische Fitness. Bestanden eine gute Lungenfunktion und ein niedriger Serum-Insulinwert, wirkte sich dies positiv auf die Funktionsfähigkeit aus. Ein niedriger Hämoglobinwert oder das Vorhandensein von Depressionen hatten einen negativen Einfluss. Somit kann zusammenfassend festgehalten werden, dass Probanden, die weniger ängstlich waren und über eine durch apparative und laboratorisch objektivierte gesündere körperliche Verfassung verfügten, ihre körperliche Funktionsfähigkeit als höher einschätzten. In der Korrelationsanalyse wurde beleuchtet, welche der Variablen, die nach der Regressionsanalyse noch im Modell verblieben waren, sich für die Verdrängung der anderen Variablen verantwortlich zeigten. Dabei waren die Einnahme von Diuretika und der Wert für die Lungenfunktion FEV1 diejenigen Variablen, die für die Entfernung der meisten anderen Variablen aus dem Modell verantwortlich waren. Zudem wurde in der Korrelationsanalyse gezeigt, welche Variablen starke Zusammenhänge zeigten. 
Auf der einen Seite stellten sich die psychischen Komponenten wie Angst oder Depressionen als essentiell für die eigene Einschätzung der körperlichen Funktionsfähigkeit heraus. Zum anderen waren auch objektiv bestimmbare Parameter wie die Blutwerte NT-proBNP, Insulin und Hämoglobin und die Einnahme von Diuretika dafür entscheidend. Somit ist es von großer Bedeutung, bei der Therapie von Patienten mit Koronarer Herzkrankheit die Ängste und Stimmungslage zu berücksichtigen und eine möglicherweise vorhandene Depression in die Therapie mit einzubeziehen. Ferner ist es wichtig, diese Patienten ausführlich über ihre Krankheit mit den Risikofaktoren und möglichen Folgeschäden aufzuklären und sie zu einem gesunden, aktiven Lebensstil zu motivieren.
N2  - This paper addresses the question of which determinants have a significant correlation with the self-reported physical functioning of the subjects. In the following the background and meaning of the coronary heart disease with pathogenesis, clinic and therapies are shown. This worldwide disease has been leading the statistics of the most frequent causes of death for many years not only in Germany. If the main risk factors diabetes mellitus, hypercholesterolemia, arterial hypertension, nicotine consumption and obesity are not resolved, atherosclerosis and coronary insufficiency may develop, leading in the worst case to myocardial infarction or death. In the further course it will be explained why, according to the EUROASPIRE I to III studies, a further multicenter cross-sectional study is necessary. The previous studies had shown that the goals of minimizing the risk factors in the everyday life of CHD patients had not yet been achieved, but that in recent years an increase in high-risk patients had occurred. The EUROASPIRE IV study was therefore initiated to assess the quality of secondary prevention in CHD patients today.
Furthermore, the definition of self-reported physical functioning is discussed, which will be examined in this work using the HeartQoL questionnaire in CHD patients. In contrast to an objective assessment, it is important that every patient assesses their own physical condition based on their individual circumstances. The fact that the physical functioning of CHD patients is actually limited is illustrated by a list of studies that have already dealt with this topic. In the present dissertation, the determinants of self-reported physical functioning of 528 Würzburg participants in the Europe-wide EUROASPIRE IV study were determined on the basis of various questionnaires. The primary endpoint was the physical scale of the 14-part HeartQoL questionnaire. The subjects were divided into tertiles for analysis, with those with the largest self-reported physical functioning assigned to the third tertile.
In the analysis of the basic variables of the collective it was shown that among the subjects of the third part the risk factors obesity, hypertension and heart failure were less frequently represented than those of the first part. In addition, less often reported on anxiety and depression. At the time of physical examination, subjects in the third part were more likely to have a lower heart rate and lower waist circumference. Laboratory data such as low HDL, high triglycerides, high HbA1c, high NT-proBNP, low hemoglobin, and high serum insulin levels were less common in this group. Medications such as anticoagulants, diuretics, and insulin have not been used as frequently as in the first-trimester subjects. In addition, there was usually a better lung function. In the multiple regression analysis only the significant values from the analysis of the basic variables of the collective were included. Looking at the results of the multiple regression analysis, it is noticeable that the anxiety variable had the greatest effect on the self-reported physical functioning of the subjects. As also described in the literature, anxiety and depression have a strong negative impact on the physical function of CHD patients. In the regression analysis, the intake of diuretics and a high NT-proBNP value also emerged as strongly negative predictors of physical functioning. Heart failure patients therefore reported a more frequent decline in physical fitness. If good lung function and low serum insulin value were present, this had a positive effect on functioning. Low hemoglobin or the presence of depression had a negative impact. Thus, it can be summarized that subjects who were less anxious and had a healthier physical condition objectified by apparatus and laboratory objectivity, assessed their physical functioning as higher. The correlation analysis shed light on which of the variables remaining in the model after the regression analysis were responsible for the displacement of the other variables. Diuretic ingestion and lung function value FEV1 were the variables responsible for removing most of the other variables from the model. In addition, the correlation analysis described which variables showed strong relationships. 
On the one hand, mental components such as anxiety or depression turned out to be essential for one's own assessment of physical functioning. On the other hand, objectively determinable parameters such as the blood values NT-proBNP, insulin and hemoglobin and the intake of diuretics were decisive. Thus, it is of great importance to take into account the fears and mood in the treatment of patients with coronary heart disease and to include a possibly existing depression in the therapy. It is also important to educate these patients in detail about their disease, the risk factors and to motivate them to a healthy, active lifestyle.
KW  - Koronare Herzkrankheit
KW  - Determinanten
KW  - selbstberichtet
KW  - Funktionsfähigkeit
KW  - self-reported
KW  - coronary heart disease
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-155687
ER  -