TY  - THES
A1  - Züchner, Mark
T1  - Auswirkungen einer moderaten Hypothermie auf das neurologische Outcome, das histologische und kernspintomographische Schädigungsausmaß nach Induktion einer epiduralen fokalen Raumforderung im Tiermodell
T1  - Effects of a moderate hypothermia on neurological outcome, histological and magnetic resonance imaging findings after induction of an epidural focal mass lesion in rodents
N2  - In dieser experimentellen Studie wurde der Einfluss einer moderaten Hypothermie nach Induktion einer epiduralen, extraaxialen Raumforderung auf das neurologische Outcome, auf histopathologische Veränderungen und mittels bildgebender Methoden untersucht. Der Hauptaugenmerk wurde dabei eindeutig auf die neurologischen Verlaufsuntersuchungen mit Hilfe einer neuropsychologischen Testbatterie gelegt.Damit konnte in etwa die Hauptphase der klinischen Rekonvaleszens nach Trauma abgedeckt werden.Zudem hatten die meisten experimentellen Arbeiten bereits nach wesentlich kürzeren Zeiträumen ihre Nachuntersuchungen abgeschlossen.Die Gesamtmortalität betrug bei den normotherm behandelten Tieren 55% und bei den hypotherm behandelten Tieren 45%. Der Unterschied betrug damit nur 10% und war nicht signifikant. Betrachtet man aber die Mortalitätsraten differenzierter, so zeigt sich bezüglich der rein schädigungsbedingten Mortalität als Folge von schweren neurologischen Defiziten wie Hemiparese, Inaktivität und damit verbundenen dramatischen Gewichtsverlust eine Mortalität von 5% für die Hypothermiegruppe und 30% in der Normothermiegruppe. Dies findet seine Bestätigung auch in anderen experimentellen Untersuchungen. Für die Anwendung von Hypothermie bei Schädel – Hirn –Traumen und zerebralen Ischämien in klinischen Studien ist die Datenlage bisher noch widersprüchlich. Die bisher größte Multicenterstudie in den USA von 1994 -1998 musste bei 392 Patienten mit SHT abgebrochen werden, nachdem kein therapeutischer Effekt unter Hypothermie festzustellen war (Clifton et al., 2001¹). Nähere Analysen zeigten jedoch eine Verbesserung des Outcomes bei Patienten unter 45 Jahren welche bei Aufnahme bereits hypothermen Bedingungen ausgesetzt waren. Damit stellt sich natürlich die Frage nach dem optimalen Zeitfenster für den Beginn einer hypothermen Behandlung. Als therapeutische Konsequenz erscheint damit unter Umständen ein sofortiger Beginn der Hypothermiebehandlung mit Eintreffen des Notarztes als wirkungsvoller. Zusätzlich konnten wiederum neueste Untersuchungen bei Patienten mit zerebraler Ischämie nach Herz- und Kreislaufstillstand einen protektiven Effekt einer moderater Hypothermie auf das neurologische Outcome aufzeigen (Bernard et al., 2002; Holzer et al., 2002).In unserer Studie sollte aber auf keinen Fall der nur geringe Unterschied in der Gesamtmortalität mit 55 % in der normothermen und 45 % in der hypothermen Gruppe vernachlässigt werden. Die Annäherung der Gesamtmortalität war hierbei auf eine deutlich erhöhte Rate systemischer oder lokaler Infektionen unter den hypothermen Tieren zurückzuführen.In klinischen Studien mehren sich allerdings die Hinweise auf eine durch Hypothermie bedingte Immunsuppression und damit verbundenen erhöhten Infektionsneigung. So konnten erhöhte Pneumonieraten (Schwab et al., 1998; 2001 ; Shiozaki et al., 2001) aber auch ein vermehrtes Auftreten von Meningitiden (Shiozaki et al.,2001) beobachtet werden. Shiozaki konnte zudem signifikant erhöhte Raten von Leuko- und Thrombozytopenien sowie Elektrolytentgleisungen im hypothermen Kollektiv finden (Shiozaki et al., 2001). Schwab fand in einer eigens zur Überprüfung der Nebenwirkungen von Hypothermie bei Patienten mit zerebraler Ischämie aufgelegten Studie erhöhte Raten an Pneumonien (48%), Thrombozytopenien (70%) und Bradykardien (62%) (Schwab et al.,2001). Prospektive Studien von Patienten mit kolorektalen Eingriffen wiesen ebenso unter milder Hypothermie signifikant vermehrt Wundheilungsstörungen (Kurz et al., 1996) und eine geringere Lymphozytenaktivität auf (Beilin et al., 1998). Angewandt auf unsere Studie zeigte sich ebenfalls eine erhöhte Rate von Wundheilungsstörungen unter Hypothermie, ohne dabeijedoch zu einer Beeinflussung der Ergebnisse in den neuropsychologischen Testreihen zu führen.Abschließend kann festgehalten werden, dass in dieser Studie die Induktion einer moderaten Hypothermie nach epiduraler, extraaxialer Raumforderung, zu einer Verbesserung neurologischer Defizite und damit zu einer Besserung der Lebensqualität jener Versuchstiere führte, die den Beobachtungszeitraum überlebten. Eine Verringerung der Gesamtmortalität konnte nicht erreicht werden.
N2  - The objective of this study was to evaluate the effects of a moderate, intraischemic hypothermia on the behavorial deficits up to 4 weeks after induction of a focal mass lesion. A focal epidural mass lesion was induced by an epidural balloon. The severity of the trauma was defined by the balloon volume and flattening of electroencephalography. Hypothermia (32 degrees C) was induced as soon as maximum balloon infIation was reached. Ischemia was extended over 30 min. After reperfusion, normothermic (n = 24) and hypothermic animals (n = 25) were monitored for 3 h followed by a rewarming of the cooled animals. Results were compared to sham-operated animals (n = 10). Behavioral deficits were assessed by postural reflex (PR), open field (OF), beam balance BB), beam walking (BW), and water maze tests (WMT). MRI follow-up and histology was evaluated. Sham-operated rats showed normal test results. Rats with normothermia showed worsening of test performance (PR, p < 0.05; OF, p < 0.05; BB, p < 0.05; BW, p < 0.05; WMT, p < 0.05) compared to controls over the whole observation period. A significantly better behavioral outcome was observed in animals treated with hypothermia which showed no differences from controls 3-4 days after injury (PR, OF, BB, BW, WMT, p > 0.05). Lesion induced mortality was reduced in cooled animals but overall mortality rates were not influenced by this Therapeutic measure. Neuronal cell loss in the CA1-CA4 region (p < 0.05) was reduced and the lesion size smaller (21%/p > 0.05) in hypothermic animals. Magnetic resonance imaging revealed that the lesion was more pronounced in the cortical grey matter after normothermia, whereas hypothermic animals showed more subcortical brain lacerations. In conclusion, intraischemic hypothermia significantly improved the behavioral outcome, and decreased lesion-induced mortality and the size of the lesion after an epidural focal mass lesion.
KW  - Hypothermie
KW  - Outcome
KW  - neuropsychologische Testbatterie
KW  - MRT
KW  - Histologie
KW  - hypothermia
KW  - outcome
KW  - neurobehavioral deficits
KW  - MRI
KW  - histological findings
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-9034
ER  - 
TY  - THES
A1  - Weber, Daniel
T1  - Morphologische und funktionelle MRT-Infarktcharakterisierung und Entwicklung einer diffusionsgewichteten MRT-Methode
T1  - Morphological and functional MRI infarct characterization and development of a diffusion-weighted MRI method
N2  - Diffusionstensorbildgebung im Vergleich zu anderen Parametermethoden für die Infarktcharakterisierung Ziel dieses Teils der Arbeit war die Klärung der Frage, welches Potential verschiedene MR-Parametersequenzen bei der Charakterisierung eines myokardialen Infarkts sowohl im akuten als auch im chronischen Fall haben. Dazu wurde eine Studie mit akut und chronisch infarzierten Rattenherzen durchgeführt. Untersucht wurden die Parameter T1, T2 und T2* sowie die aus der Diffusionstensorbildgebung berechneten Parameter ADC, FA, cs, cp und cl . Es zeigte sich, dass es kein Analogon zum bei einer cerebralen Ischämie bekannten Mismatch-Konzept gibt. Weder im akuten noch im chronischen war Fall eine ausgewiesene Differenz im diagnostizierten Infarktareal zwischen verschiedenen Sequenzen feststellbar. Alles in allem eignen sich zur detaillierten Charakterisierung der Infarktnarbe am besten eine T2*- oder eine Diffusionstensorsequenz. Die T2*-Sequenz liefert optisch das aufschlussreichere Bild, die aufwendigere Diffusionstensorsequenz dagegen bietet aufgrund der vielfachen Darstellungsmöglichkeiten im Postprocessing ein Mehr an Information und zeigt dazu eine Veränderung der Narbe im Zeitverlauf. Oxygenierungsmessung am Mäuseherz in vivo Die Charakterisierung einer Infarktnarbe kann auch über die Darstellung morphologischer Strukturen hinaus erfolgen. Die Oxygenierung ist ein komplexer Parameter, der funktionelle Auskunft über die Vaskularisierung und Viabilität des Gewebes geben kann. Zugang zu diesem Parameter erhält man über T2*-Messungen, da der Parameter T2* sensitiv auf chemisch gebundenen Sauerstoff reagiert. Hier wurden der Einfluss von reiner Sauerstoffatmung im Gegensatz zu normaler Raumluftatmung auf die Oxygenierung bei gesunden und infarzierten Mäusen untersucht. Die Messungen wurden trotz der Schwierigkeiten, die durch die Bewegung durch Atmung und Herzschlag entstehen, in vivo bei 17,6 Tesla implementiert und durchgeführt. Die Auflösung war ausreichend, um auch nach Infarkt extrem ausgedünnte Myokardwände gut auflösen und charakterisieren zu können. Der Effekt auf das Oxygenierungslevel ist stark unterschiedlich zwischen normalen und infarzierten Herzen, woraus auf eine noch nicht weit fortgeschrittene Revaskularisierung der Narbe eine Woche nach Infarzierung geschlossen werden kann. Die Methode wurde darüber hinaus an einem 7,0 Tesla-Magneten zur Verwendung an Ratten implementiert und auf das im Gegensatz zur Maus veränderte Atmungsverhalten der Ratte angepasst. Zum einen kann dadurch der Einfluss des hohen Magnetfeldes auf die Oxygenierungsmessung untersucht werden, zum anderen ist das Herz als zu untersuchendes Objekt bei der Ratte größer. Diffusionswichtung mittels Hole-Burning Die in dieser Arbeit zur Charakterisierung des Herzens verwendete Diffusionsmethode kann im Grenzfall von kurzen T2-Relaxationszeiten an ihre Grenzen stoßen: Bei den verwendeten starken Magnetfeldern klingt das messbare Signal aufgrund der Relaxationszeit T2 oft sehr schnell ab. Daher wurde eine Methode entwickelt, die einen völlig neuen Ansatz zur diffusionsgewichteten Bildgebung verfolgt, bei dem die Informationen über die Diffusion unabhängig von der limitierenden T2-Zeit gewonnen werden können. Die sog. Hole-Burning-Diffusionssequenz verwendet in einem Vorexperiment lediglich die Longitudinalmagnetisierung zur Diffusionswichtung. Das Signal wird dann mit einer schnellen Auslesesequenz akquiriert. Bei der Präparation werden zunächst auf Subvoxel-Niveau Streifen "gebrannt", d.h. die Magnetisierung wird dort gesättigt. Bis zur nächsten Sättigung ist das Verhalten der Magnetisierung abhängig von der T1-Relaxation in diesem Bereich und vom Diffusionsverhalten. Durch rasches Wiederholen des selektiven Pulszugs wird schließlich eine Gleichgewichtsmagnetisierung erreicht, die von der Diffusionskonstanten D und der T1-Relaxationszeit abhängt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Abhängigkeiten verschiedener Sequenzparameter untersucht und diese mittels Simulationen optimiert. Außerdem wurde die Sequenz an einem Scanner implementiert und erste Experimente damit durchgeführt. Mit Hilfe von Simulationen konnten dazu Lookup-Tabellen generiert werden, mit denen in bestimmten Bereichen (insbesondere bei nicht zu kurzen T1-Relaxationszeiten) sowohl die Diffusionskonstante D als auch die T1-Relaxationszeit quantifiziert werden konnte.
N2  - Diffusion tensor imaging for the characterization of myocardial infarction in comparison to other methods The aim of this part of this work was to evaluate the potential of different MR sequences for the characterization of myocardial infarction in both the acute and chronic case. Therefore a study of acute as well as chronic infarcted rat hearts was performed, and the parameters T1, T2, T2* and the parameters ADC, FA, cs, cp and cl calculated from the diffusion tensor images were investigated. It turned out that there is no equivalent to the ischemia. Neither in the acute nor in the chronic case, a notably difference inside the affected area was detectable between different sequences. All in all, for detailed characterization of the infarct scar a T2* or a diffusion tensor sequence are most suitable. The T2* sequence provides a more informative visual image, whereas the more time-consuming diffusion tensor sequence provides a surplus of information due to the multiple display options in post-processing and shows the remodelling of the scar tissue over time. Oxygen level measurements in mouse hearts in vivo The characterization of an infarct scar can also go beyond the representation of morphological structure. The oxygenation is a complex parameter that can provide functional information of the vascularization and viability of the tissue. Access to this parameter is obtained by T2*-measurements, as the parameter T2* is sensitive to chemically bound oxygen. The influence of pure oxygen breathing in contrast to normal room air breathing on the oxygenation level in healthy and infarcted mice have been explored. Despite the difficulties caused by the movement due to respiration and heartbeat the measurements were implemented and carried out at 17.6 Tesla in vivo. The resolution was sufficient to resolve and investigate extremely thinned heart walls after infarction. The effect on the oxygenation level varies considerably between normal and infarcted hearts; that may be caused by a not yet advanced revascularization of the scar. In addition, the method was implemented to a 7.0 Tesla magnet for use in rats and adapted to the respiration of rats, which is different to the respiration of mice. The first reason was that the influence of the higher magnetic field on the measurement of the oxygenation level could be examined. Second, the heart as the examined object is larger in rats. Diffusion weighting using hole burning The MR diffusion method used in this work for the characterization of myocardial infarctions could be limited by extremely short T2 relaxation times. With the strong magnetic fields used here the measurable signal decays very fast due to the relaxation time T2. Therefore, a method for a completely new approach to diffusion-weighted imaging was developed, where the diffusion weighting can be obainted without being limited by the time constant T2. The so-called hole-burning diffusion sequence uses only the longitudinal magnetization for the diffusion weighting in a preliminary experiment. The signal is then acquired with a fast read-out sequence. During the preparation stripes will be "burned" into the magnetization on a subvoxel level, i.e. the magnetization is saturated there. Until the next saturation pulse the behavior of the magnetization depends first on the T1 relaxation time in this area and second on the diffusion. By rapidly repeating the selective pulse train a steady state magnetization dependend on the diffusion constant D and the T1 relaxation time is reached. In this work the dependencies between different sequence parameters were investigated and optimized using simulations. In addition, the sequence was implemented on a MR scanner and first experiments were carried out. With simulated lookup-tables we were able to quantify both the diffusion coefficient D and the T1 relaxation time in the case of not too short relaxation times T1.
KW  - Kernspintomografie
KW  - Infarkt
KW  - MRI
KW  - infarct
KW  - characterization
KW  - diffusion
KW  - hole-burning
KW  - NMR-Tomographie
KW  - Anisotrope Diffusion
KW  - Diffusion
KW  - Spektrales Lochbrennen
KW  - Herzinfarkt
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-71157
ER  - 
TY  - THES
A1  - Trumpp, Melanie Liane
T1  - Vergleich verschiedener Auswerteverfahren für die Bestimmung der Myokardperfusion in der MRT
T1  - Comparison of various parameters in the MRT assessment of myocardial perfusion
N2  - In der Diagnostik der KHK und für die richtige Therapieentscheidung ist die myokardiale Perfusion von besonderem Interesse. Die verminderte Mikrozirkulation als funktionelle Folge einer Stenose korreliert mit den Beschwerden und der Prognose für einen Patienten mit KHK besser als die Morphologie der Stenose selbst. In der koronaren Angiographie wird die vaskuläre Situation der Herzkranzgefäße beurteilt und in Stenosegrade eingeteilt. Die Stenosen bedingen aber häufig nicht die entsprechende myokardiale Minderdurchblutung, so dass oft zusätzliche Untersuchungen der Ischämiediagnostik wie beispielsweise die Myokardszintigraphie oder die Stressechokardiographie erforderlich sind. Die MR-Perfusionsmessung kann bereits zur KHK-Primärdiagnostik eingesetzt werden. Die Bestimmung der hämodynamischen Relevanz einer Stenose und der Nachweis einer mikrovaskulärern Obstruktion nach Infarkt und die Therapiekontrolle nach Revaskularisierung ist möglich. Hier könnte in Zukunft die quantitative MR Perfusionsmessung den Vergleich von MR Perfusionsmessungen mit anderen Modalitäten erleichtern. Die Magnetresonanztomographie für die Bestimmung der Herzperfusion wird zunehmend in der Klinik angewendet. Die Auswertung erfolgt in der Regel nicht quantitativ, sondern rein visuell. Die quantitative Bestimmung der myokardialen Perfusion mittels MRT ist Gegenstand der aktuellen Forschung. In der vorliegenden Arbeit wurde die von Köstler beschriebene Präbolus Technik eingesetzt, die quantitative Aussagen über die myokardiale Perfusion mit einer geringen Variabilität ermöglicht. Diese Untersuchungstechnik wurde bei herzgesunden Probanden getestet. Für die quantitativen Perfusionsuntersuchungen wurde das Myokard in allen Bildern manuell segmentiert (d.h. markiert). Anschließend wurden aus den segmentierten Bildern Konzentrations-Zeit-Kurven im Myokard und im linken Ventrikel bestimmt. Aus diesen Kurven wurden durch Entfaltung mit der arteriellen Inputfunktion zu einer Modellfunktion quantitative Werte für die Perfusion gemessen. Das Ziel dieser Studie war die Untersuchung verschiedener Aspekte der Auswerteverfahren in der Herzperfusionsdiagnostik, um die Auswertung optimieren zu können. Die Untersuchungen für die quantitative Bestimmung der Myokardperfusion erfolgten mittels Präbolus-Technik und einer Multislice SSFP-Sequenz. Zur Bestimmung einer optimierten Segmentation des Myokards bei der quantitativen Bestimmung der Herzperfusion in der MRT ist es möglich, die tatsächlichen Myokardgrenzen zu verwenden, wenn eine Kontaminationskorrektur eingesetzt wird. Dabei wird das Signal-zu-Rausch-Verhältnis verbessert und die Variabilität der Perfusionswerte vermindert. Die subendokardiale und subepikardiale Perfusion können bestimmt werden. Die Untersuchung der Perfusion der subendo- und subepikardialen Schicht des menschlichen Herzens zeigte bei den untersuchten gesunden Probanden eine höhere Perfusion der subendokardialen Anteile. Künftig könnten auch in der klinischen Routine subendo- und subepikardiale Schichten getrennt ausgewertet werden, um somit eine Differenzierung eines Perfusionsdefizites zu ermöglichen. Ziel ist es, auch kleine Durchblutungsstörungen oder eine Minderdurchblutung nur der inneren Schichten des Herzmuskels quantitativ nachzuweisen. Hierzu müssen die Ergebnisse dieser Studie mit Ergebnissen von Patienten verglichen werden. Werden die Werte von quantitativen Perfusionsauswertungen mit einer Fermi- oder Exponentialfunktion ausgewertet, zeigt sich ein linearer Zusammenhang der Ergebnisse, die ineinander umgerechnet werden können. Beide Modellfunktionen sind somit für die Auswertung der Herzperfusionsuntersuchung einsetzbar. Des Weiteren wurde gezeigt, dass es durch die Entfaltung der Konzentrations-Zeit-Kurven möglich ist, die myokardiale Perfusion bei gesunden Probanden korrekt zu messen, auch wenn nur die Bilder jedes n-ten Herzschlages berücksichtigt werden. Patientenstudien müssen zeigen, ob dies auch für minderperfundierte Areale zutrifft und ob diese eindeutig determiniert werden können. Die Interobservervariabilität liegt in der Größenordung der Streuung der Flusswerte bei gesunden Probanden. Die Beurteilbarkeit unterschiedlicher Regionen des Herzens hinsichtlich der Mikrozirkulation und der daraus abzuleitenden therapeutischen Konsequenzen sind das primäre Ziel. Mit der quantitativen MR-Herz-Perfusionsmessung soll ein validiertes diagnostisches Instrumentarium für die Bestimmung der Herzdurchblutung zur Verfügung gestellt werden. Diese Arbeit liefert einen Beitrag zur Optimierung der Auswertung der Herzperfusion und hilft damit den Stellenwert der MR-Herzperfusionsmessung zu verbessern. Die MRT könnte auf Grund der hohen räumlichen Auflösung und der Möglichkeit der Quantifizierung in Zukunft zum Goldstandard bei Herzperfusionsuntersuchungen werden
N2  - In the work-up of coronary artery disease (CAD) and in order to choose the right therapy, the assessment of myocardial perfusion is of special interest. The diminished mirco-circulation resulting from a stenotic coronary vessel correlates with the complaints and prognosis of patients better than the morphology of the stenosis. In coronary angiography, the vascular status is assessed and extend of the stenosis is graded. Since the grade of a stenosis does not always correlate with the extend of reduced myocardial perfusion, additional tests such as radionuclide myocardial perfusion imaging or stress echocardiography are necessary to further asses myocardial ischemia. The measurement of myocardial perfusion by MR can already be used for the initial work-up of CAD. It is possible to assess the hemodynamic relevance of a stenosis and to detect microvascular obstructions after infarction as well as to perform reassessment of the status after intervention. In the future, quantitative MR perfusion measurements could facilitate the correlation and comparison with other imaging modalities. MRT studies of myocardial perfusion are increasingly being used in clinical routine. The analysis of the studies is commonly not performed in a quantitative but visual way. The quantification of myocardial perfusion by MR is the focus of current research. In this work the prebolus technique introduced by Köstler was used to obtain quantitative low-variation data on myocardial perfusion. This technique has been tested already in healthy volunteers. For the quantitative assessment of perfusion the myocardium was manually segmented (marked) on all images. Subsequently the concentration-time-curves for the myocardium and the left ventricle were generated using the segmented images. By using deconvolution with the arterial input function on the myocardial curves quantitative values of myocardial perfusion could be obtained. The aim of this study was to optimize various parameters in the MRT assessment of myocardial perfusion. The studies for the quantification of myocardial perfusion were conducted using a prebolus technique and a multislice SSFP sequence. For the determination of the optimal segmentation of the myocardium it is possible to use the actual borders of the myocardium if a correction for contamination is applied. Thereby the signal-to-noise-ratio is being improved and the variability of the deteremined perfusion values is reduced. Both, subendocardial and subepicardial perfusion can be assessed When those parameters are determined in healthy volunteers, higher values are found in the subendocardial areas. In the future subendo- and subepicardial areas could also be analysed in clinical routine diagnostics for the identification of perfusion deficits. The goal is, to be able to detect and quantify even small perfusion deficits existing only in the inner layer of the myocardium. In order to achieve this, the results of this study need to be verified in patients. When the quantitative assessment of perfusion is performed using either the Fermi- or the exponential function a linear correlation of the respective results is observed. Both model functions therefore are suitable for the determination of myocardial perfusion. Furthermore it is shown, that using deconvolution of the concentration-time-curves it is possible to correctly measured myocardial perfusion in healthy volunteers by only using a fraction of the heart beats. Studies in patients are needed in order to be able to assess, if this holds true for areas of decreased perfusion. The inter-observer variability is in the same range as the variation of values in healthy volunteers. The assessability of various myocardial regions with regard to microcirculation and the corresponding therapeutic consequences are the primary goal. With the quantitative MR- measurement of myocardial perfusion a new validated tool should be provided as a new diagnostic tool. This work has a share in optimizing the analysis of myocardial perfusion and increases the value of the MR-based assessment of myocardial perfusion. MRT, due to the higher spatial resolution and the possibility of quantification, could become the gold standard in myocardial perfusion imaging.
KW  - MRT-Tomographie
KW  - Herzinfarkt
KW  - MRT
KW  - mikrovaskuläre Obstruktion
KW  - First pass
KW  - Präbolus Technik
KW  - MRI
KW  - microvascular obstruction
KW  - first pass
KW  - prebolus technique
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-29377
ER  - 
TY  - THES
A1  - Toepell, Andreas Daniel
T1  - Quantifizierung von kardialen Metaboliten mittels akquisitionsgewichteter 31P-MR-Spektroskopie: Optimierung der SLOOP-Auswertung
N2  - Die 31P-MRS wird zur Diagnostik des Energiemetabolismus bei verschiedenen kardialen Erkrankungen eingesetzt. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit einer Verbesserung und Vereinfachung der Quantifzierung kardialer Energiemetaboliten mittels der 31P-MRS. Durch Akquisitonsgewichtung kann eine genauere Beurteilung der Konzentrationen von PCr und ATP im gesunden Myokard durch Verbesserung der Effizienz und Sensitivität der 31P-MRS erreicht werden. Die Kontamination des MR-Signals durch die Brustwand wird mittels des CORRECT-SLIM-Algorithmus verringert. Eine Fallstudie am rechten Ventrikel zeigt die starke metabolische Aussagekraft der 31P-MRS vor, während und nach medikamentöser Therapie. Die 31P-MRS unter Verwendung räumlicher Sättigungspulse liefert einen unmittelbaren Einblick in den Energiemetabolismus des menschlichen Herzens mit einer deutlich kürzen Nachbearbeitungszeit. Durch diese Optimierungen ermöglicht die 31P-MRS des menschlichen Herzens eine exakte Beurteilung des Energiemetabolismus im gesunden wie erkrankten Myokard.
KW  - NMR-Tomographie
KW  - Herzstoffwechsel
KW  - Phosphor
KW  - Quantifizierung
KW  - MRI
KW  - myocardium
KW  - phosphor
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-43644
ER  - 
TY  - THES
A1  - Stäb, Daniel
T1  - Erweiterung der Anatomischen Abdeckung in der MRT des Herzens
T1  - Anatomic Coverage Extension in Cardiac MRI
N2  - Die MRT hat sich in den letzten Jahren zu einem wichtigen Instrument in der Diagnostik von Herzerkrankungen entwickelt. Da sie ohne ionisierende Strahlung auskommt, stellt sie vor allem auch eine nichtinvasive Alternative zu den nuklearmedizinischen Verfahren und der Computertomographie dar. Im speziellen ermöglicht die kardiale MRT die ortsaufgelöste Darstellung des Herzens mit einer Vielzahl an Kontrasten. Neben der Morphologie können damit auch zahlreiche Funktionsparameter des Herzens, wie die Ejektionsfraktion des linken Ventrikels, oder die Viabilität und Perfusion des Herzmuskels untersucht werden. Atmung und Herzbewegung stellen allerdings große Anforderungen an die MR-Herzbildgebung. Die beiden Störfaktoren limitieren den Zeitraum, der zur Bildakquisition zur Verfügung steht und erzeugen so Konflikte zwischen räumlicher Auflösung, anatomischer Abdeckung, zeitlicher Auflösung und dem Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR). Ferner ergibt sich für die meisten eingesetzten Verfahren eine erhöhte Komplexität. Die Bildgebungssequenzen müssen mittels EKG an den Herzrhythmus des Patienten angepasst und die Bildakquisitionen im Atemanhaltezustand durchgeführt werden. In manchen Fällen ist sogar eine Aufspaltung der Messung in mehrere Einzelakquisitionen nötig, was wiederum die Dauer der Untersuchungen verlängert und den Patientenkomfort reduziert. 
Mit technischen Entwicklungen im Bereich der Gradienten und der Empfangsspulen sowie durch den Einsatz dedizierter Bildgebungstechniken konnten in den letzten Jahren signifikante Verbesserungen erzielt und der Stellenwert der MR-Bildgebung in der Herzdiagnostik erhöht werden. Von großer Bedeutung sind dabei auch Beschleunigungsverfahren wie die Parallele Bildgebung, die eine deutliche Verkürzung der Datenakquisition ermöglichen und so den Einfluss von Atmung und Herzbewegung wirksam reduzieren. Die Beschleunigung wird dabei grundsätzlich durch eine unvollständige Datenakquisition bzw. Unterabtastung des k-Raums erzielt, welche im Zuge der Bildrekonstruktion durch Ausnutzen zusätzlich vorhandener Informationen kompensiert wird. Bei der Parallelen Bildgebung ersetzen beispielsweise mehrere um das Objekt herum angeordnete Empfangsspulen die zum Teil unvollständig durchgeführte Gradientenbasierte Ortskodierung. Die Beschleunigungsverfahren sind allerdings wegen der verringerten Datenaufnahme auch immer mit einer Reduktion des SNR verbunden. 
Eine alternative Strategie zur Beschleunigung der 2D-Bildgebung mit mehreren Schichten stellt die simultane Multischichtbildgebung mit Multi-Slice Controlled Aliasing In Parallel Imaging Results In Higher Acceleration(MS-CAIPIRINHA) dar. Anders als bei der konventionellen Parallelen Bildgebung wird die Beschleunigung hier nicht durch eine reduzierte Datenaufnahme erzielt. Vielmehr werden Multiband-RF-Pulse eingesetzt, um die Spins in mehreren Schichten gleichzeitig anzuregen. Durch Anwenden schichtspezifischer RF-Phasenzyklen wird die Phase der Spins individuell in jeder Schicht moduliert, wodurch sich eine gegenseitige Verschiebung der Schichten im FOV ergibt. Die Verschiebung erleichtert die Separation der gleichzeitig angeregten Schichten mit Verfahren der Parallelen Bildgebung. Sie erlaubt außerdem eine Minimierung der bei der Rekonstruktion entstehenden Rauschverstärkung. Die Multischichtbildgebungstechnik zeichnet sich gegenüber der konventionellen Parallelen Bildgebung durch ein wesentlich höheres SNR und durch eine Bildrekonstruktion mit geringeren Rekonstruktionsfehlern aus. 
In dieser Dissertation wurden verschiedene Strategien zur Anwendung von MS-CAIPIRINHA in der MRT des Herzens präsentiert sowie ihre Vorund Nachteile gegenübergestellt. Im Allgemeinen ermöglichen die vorgestellten Konzepte eine hinsichtlich des SNR sehr effiziente Erweiterung der
anatomischen Abdeckung. Unter anderem wurde eine Möglichkeit vorgestellt, mit der es uneingeschränkt gelingt, MS-CAIPIRINHA in der Bildgebung mit bSSFP-Sequenzen anzuwenden. Die Steady-State-Sequenz wird aufgrund ihres hohen intrinsischen SNR und vorteilhaften Kontrastverhaltens sehr häufig in der MRT des Herzens bei 1,5T eingesetzt. Wie auch die simultane Multischichtbildgebung erfordert sie zum Halten der Magnetisierung im stationären Zustand die Applikation eines dedizierten RF-Phasenzyklus während der Datenakquisition. Der Phasenzyklus der Sequenz ist allerdings nicht ohne Weiteres mit den Phasenzyklen der Multischichttechnik kompatibel, so dass eine Verknüpfung der beiden Verfahren bisher nur durch Aufspalten der Bildakquisition in mehrere Teilmessungen gelang. Mit dem in Kapitel 5 vorgestellten Konzept ist diese zumeist impraktikable Segmentierung nicht mehr erforderlich. Generalisierte RF-Phasenzyklen, die sowohl die Anforderungen der Sequenz, als auch die der Multischichtbildgebung erfüllen, ermöglichen eine uneingeschränkte Anwendung der Multischichttechnik in der Bildgebung mit bSSFP oder vergleichbaren Steady-State-Sequenzen. Die Multischichttechnik ist damit auch bei Untersuchungen in Echtzeit oder mit Magnetisierungspräparation – Verfahren, die unter anderem in der MR-Herzdiagnostik Verwendung finden – einsetzbar. Anhand von Echtzeit-, Cine- und First-Pass-Herzperfusionsuntersuchungen am menschlichen Herzen konnte die Anwendbarkeit des Konzepts erfolgreich demonstriert werden. Durch die Akquisition zweier Schichten in der Zeit, die normalerweise zur Bildgebung einer einzelnen Schicht benötigt wird, gelang eine Verdoppelung der anatomischen Abdeckung bei unverändert hoher Bildqualität. Bei den Herzperfusionsuntersuchungen konnten je RR-Intervall sechs Schichten akquiriert werden. Bei Echtzeit- und Cine-Messungen erlaubt das Konzept eine signifikante Reduktion der Anzahl der Atemanhaltezustände und dementsprechend eine wirksame Verkürzung der Patientenuntersuchung und eine Verbesserung des Patientenkomforts. 
In Kapitel 6 wurde eine effiziente Strategie zur Anwendung der simultanen Multischichtbildgebung in der First-Pass-Herzperfusionsbildgebung bei 3T vorgestellt. Es wurde gezeigt, dass durch den Einsatz von MS-CAIPIRINHA mit Beschleunigungsfaktoren, die größer sind als die Anzahl der simultan angeregten Schichten, neben der anatomischen Abdeckung auch die räumliche Auflösung innerhalb der Bildgebungsschicht erhöht werden kann. Beide Verbesserungen sind für die MR-gestützte Diagnostik der Koronaren Herzerkrankung von Bedeutung. Während mit einer hohen räumlichen Auflösung subendokardiale und transmurale Infarktareale unterschieden werden können, erleichtert eine hohe anatomische Abdeckung die genaue Eingrenzung hypoperfundierter Bereiche. Das grundsätzliche Prinzip der vorgestellten Strategie besteht in der Kombination zweier  unterschiedlicher Beschleunigungsansätze: Zur Verbesserung der anatomischen Abdeckung kommt die simultane Multischichtbildgebung zum Einsatz. Zusätzlich zur gleichzeitigen Anregung mehrerer Schichten wird der k-Raum regelmäßig unterabgetastet. Die dabei erzielte Beschleunigung wird zur Verbesserung der räumlichen Auflösung eingesetzt. Die Bildrekonstruktion erfolgt mit Verfahren der Parallelen Bildgebung. Der Vorteil des Konzepts liegt insbesondere im vollständigen Erhalt der Datenakquisitionszeit gegenüber einer unbeschleunigten Messung mit Standardabdeckung und -auflösung. Anders als bei konventionellen Beschleunigungsverfahren wirken sich lediglich die Verkleinerung der Voxelgröße sowie die Rauschverstärkung der Bildrekonstruktion SNR-reduzierend aus. Die Rauschverstärkung wird dabei, durch die gegenseitige Verschiebung der simultan angeregten Schichten im FOV, so gering wie möglich gehalten. Die Anwendbarkeit des Konzepts konnte anhand von Simulationen sowie Untersuchungen an Probanden und Herzinfarktpatienten erfolgreich demonstriert werden. Simultanes Anregen zweier Schichten und 2,5-faches Unterabtasten des k-Raums ermöglichte die Durchführung von Untersuchungen mit einer anatomischen Abdeckung von sechs bis acht Schichten je RR-Intervall und einer räumlichen Auflösung von 2,0×2,0×8,0mm3. Es konnte gezeigt werden, dass die angewandte GRAPPA-Rekonstruktion, trotz der effektiv fünffachen Beschleunigung, robust und im Wesentlichen mit geringer Rauschverstärkung durchführbar ist. Bildqualität und SNR waren für eine sektorweise Absolutquantifizierung der Myokardperfusion ausreichend, während die hohe räumliche Auflösung die Abgrenzung kleiner subendokardialer Perfusionsdefizite ermöglichte. Aufgrund seiner großen Flexibilität und recht einfachen Implementierbarkeit ist das Beschleunigungskonzept vielversprechend hinsichtlich einer Anwendung in der klinischen Routine. Die diesbezügliche Tauglichkeit ist allerdings in weiterführenden Patientenstudien noch zu evaluieren. 
Alternativ zu diesem Konzept wurde in Kapitel 7 noch eine weitere, ebenfalls auf MS-CAIPIRINHA basierende Strategie für die First-Pass-Herzperfusionsbildgebung bei 3T mit großer anatomischer Abdeckung und hoher räumlicher Auflösung vorgestellt. Wie zuvor bestand die Grundidee des Konzepts darin, MS-CAIPIRINHA mit Beschleunigungsfaktoren anzuwenden, welche größer sind als die Anzahl der simultan angeregten Schichten und die Vergrößerung der anatomischen Abdeckung durch simultanes Anregen mehrerer Schichten zu realisieren. Um allerdings die bei der Bildrekonstruktion und Schichtseparation entstehende Rauschverstärkung zu minimieren, wurde zur Verbesserung der räumlichen Auflösung innerhalb der Schicht das nichtlineare Beschleunigungsverfahren Compressed Sensing zum Einsatz gebracht. Die erst in den letzten Jahren entwickelte Technik ermöglicht die exakte Rekonstruktion zufällig unterabgetasteter Daten, sofern bekannt ist, dass sich das rekonstruierte Bild in eine wohldefinierte sparse Darstellung überführen lässt. Neben der Erreichbarkeit hoher Beschleunigungsfaktoren bietet Compressed Sensing den Vorteil einer Bildrekonstruktion ohne signifikante Rauscherhöhung. Zur Einbindung des Verfahrens in das Multischichtbildgebungskonzept erfolgt die für die Verbesserung der Auflösung nötige Unterabtastung des k-Raums, zufällig und inkohärent. Zur Bildrekonstruktion sind zwei Teilschritte erforderlich. Im ersten Teilschritt werden die durch die zufällige Unterabtastung entstandenen inkohärenten Artefakte mit Compressed Sensing entfernt, im zweiten die gleichzeitig angeregten Schichten mit Verfahren der Parallelen MRT separiert. Es konnte gezeigt werden, dass die Kombination aus Compressed Sensing und MS-CAIPIRINHA eine Reduktion der inhomogenen Rauschverstärkung ermöglicht und zur Durchführung von qualitativen First-Pass-Herzperfusionsuntersuchungen mit einer Abdeckung von sechs bis acht Schichten je RR-Intervall sowie einer räumlichen Auflösung von 2,0 × 2,0 × 8,0mm3 geeignet ist. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass das angewandte Multischicht-Bildgebungskonzept einer Anwendung des entsprechenden Compressed-Sensing-Konzepts ohne simultane Multischichtanregung überlegen ist. Es stellte sich allerdings auch heraus, dass die rekonstruierten Bilder mit systematischen Fehlern behaftet sind, zu welchen auch ein signifikanter rekonstruktionsbedingter Verlust an zeitlicher Auflösung zählt. Dieser kann zu einer Verzerrung quantitativ bestimmter Perfusionswerte führen und verhindert so robuste quantitative Messungen der Myokardperfusion. Es ist außerdem davon auszugehen, dass auch abrupte Signalveränderungen, die bei Arrhythmien oder Bewegung auftreten, nur sehr ungenau rekonstruiert werden können. Die Systematischen Rekonstruktionsfehler konnten anhand zweier Verfahren, einer Monte-Carlo-Simulation sowie einer Analyse der lokalen Punktantworten präzise Untersucht werden. Die beiden Analysemethoden ermöglichten einerseits die genaue Bestimmung systematischer und statistischer Abweichungen der Signalamplitude und andererseits die Quantifizierung rekonstruktionsbedingter zeitlicher und räumlicher Auflösungsverluste. Dabei konnte ein Mangel an Sparsität als grundlegende Ursache der Rekonstruktionsfehler ermittelt werden. Die bei der Analyse eingesetzten Verfahren erleichtern das Verständnis von Compressed Sensing und können beispielsweise bei der Entwicklung nichtlinearer Beschleunigungskonzepte zur Bildqualitätsanalyse eingesetzt werden.
N2  - In the recent years Magnetic Resonance Imaging (MRI) has become a powerful clinical tool for the diagnosis of cardiovascular diseases. In fact, getting along without ionizing radiation, the technique represents a noninvasive alternative to computed tomography or nuclear medicine treatment. In cardiac MRI, the heart can be imaged with a large variety of contrasts, which helps assessing not only morphologic but also functional information like the ejection fraction of the left ventricle or the viability and perfusion of the myocardium. However, having to deal with a moving organ, cardiac MRI is very challenging. In particular, breathing and the motion of the heart restrict the time available for imaging and a trade-off has to be found between signal-to-noise ratio (SNR), spatial resolution, anatomic coverage and temporal resolution. In addition, the motion enforces complexity. In-vivo examinations have to be performed in breath hold and ECG triggering has to be applied in order to adopt the sequences to the cardiac cycle. In several cases, measurements have to be split into multiple acquisitions which significantly prolongs the examination and reduces the patient comfort.
Nevertheless, recent advances in gradient and receiver coil design in addition to the development of dedicated sequences for imaging led to significant improvements and helped strengthening the role of MRI in the diagnosis of cardiovascular diseases. A major part of the improvements has been achieved by employing acceleration techniques like Parallel Imaging. By substantially shortening the data acquisition they allow reducing the impact of motion onto the examinations. The acceleration is basically achieved by undersampling k-space, i.e. performing the data acquisition incompletely. The lack of data is compensated by making use of additional information inherently available. In Parallel Imaging for example, multiple receiver coils positioned around the subject to be investigated are utilized to partially replace the spatial encoding conventionally performed by gradient switching. However, employing these acceleration strategies always comes along with a reduction of the SNR since the time utilized for data sampling is shortened. 
For accelerating 2D measurements of multiple slices, an alternative approach is given by the simultaneous multi-slice imaging technique Multi-Slice Controlled Aliasing In Parallel Imaging Results In Higher Acceleration (MS-CAIPIRINHA). Unlike conventional Parallel Imaging, which requires shortening of the data acquisition, the technique provides acceleration by exciting the spins in multiple slices at the same time using multi-band radio frequency (rf) pulses. The slices are provided with specific rf phase cycles that allow shifting the simultaneously excited slices with respect to each other in the FOV. The shift facilitates the separation of the slices using Parallel Imaging reconstruction techniques. Moreover, it allows minimizing the inhomogeneous noise amplification coming along with the reconstruction. With respect to conventional Parallel Imaging, MS-CAIPIRINHA benefits from considerably higher SNR and an image reconstruction with less reconstruction errors.
In this thesis several strategies for employing the simultaneous multi-slice imaging technique in the field of cardiac MRI have been presented together with their advantages and disadvantages. In general, the individual concepts allow for increasing the anatomic coverage in a very SNR efficient manner. First of all, a concept was presented that allows applying MS-CAIPIRINHA to bSSFP sequences. Providing an advantageous image contrast and intrinsically high SNR, the steady-state sequence is often utilized for cardiac MR examinations at field strengths of 1,5T. Like the simultaneous multi-slice imaging technique, it requires the strict application of a dedicated rf phase cycle to keep the magnetization in steady state. However, this rf phase cycle is incompatible to the rf phase cycles usually employed in MS-CAIPIRINHA. Thus, the combination of the two methods is impaired unless the imaging procedure is split into several measurements. This rather impractical segmentation is not required utilizing the concept proposed in chapter 5. By employing generalized rf phase cycles that match the requirements of the simultaneous multi-slice imaging technique while simultaneously fulfilling the steady state condition of the sequence, MS-CAIPIRINHA can be employed unrestrictedly to bSSFP or similar steady state sequences. The simultaneous multi-slice imaging technique is thus also applicable to magnetization prepared and real-time imaging modalities. Both types of examinations are frequently utilized in cardiac MRI. The applicability of the concept was successfully demonstrated for real-time cine, segmented cine and myocardial first-pass perfusion imaging. By scanning two slices in the time conventionally required for the acquisition of one single slice, the anatomic coverage could be doubled while maintaining the image quality almost completely. The myocardial first-pass perfusion examinations for example could be performed with a coverage of six slices every RR-interval. In real-time and cine imaging, the concept allows significantly reducing the number of breath holds that have to be performed. Thus, the examination is considerably shortened and the patient comfort ameliorated. 
In chapter 6, an efficient strategy for applying MS-CAIPIRINHA to contrast enhanced myocardial first-pass perfusion imaging at 3T was presented. It could be shown that by employing the simultaneous multi-slice imaging technique with an acceleration factor higher than the number of simultaneously excited slices, not only the anatomic coverage but also the spatial resolution can be increased. Both improvements are of importance for the MRI based diagnosis of coronary artery disease. While a high spatial resolution allows distinguishing between transmural and subendocardial hypoperfused regions, a large anatomic coverage facilitates their exact localization. The proposed technique is based on the combination of two different acceleration approaches: For increasing the anatomic coverage the simultaneous multi-slice imaging technique is employed. In addition to exciting multiple slices at once, k-space is regularly undersampled. This supplemental acceleration is utilized to increase the spatial resolution. Image calculation and slice separation is performed using conventional Parallel Imaging reconstruction techniques. In particular, the concept benefits from conserving the image acquisition time with respect to a non-accelerated examination with standard coverage and resolution. In contrast to conventional acceleration techniques, where significantly higher undersampling has to be performed, only the voxel size and the inhomogeneous noise amplification contribute to the SNR reduction. Moreover, the noise amplification is minimized by shifting the simultaneously excited slices with respect to each other in the FOV. The applicability of the concept was demonstrated on volunteers and patients. By exciting two slices at the same time and additionally undersampling k-space by a factor of 2.5, an anatomic coverage of six to eight slices every RR-interval and a spatial resolution of 2,0×2,0×8 0mm3 were achieved. The applied GRAPPA reconstruction algorithm was shown to allow for a robust image reconstruction with basically low noise amplification. The spatial resolution facilitated the differentiation between subendocardial and transmural hypoperfused areas and the image quality as well as the SNR were sufficiently high for a sectorwise absolute quantitative estimation of the myocardial blood flow. Regarding the high flexibility and simple applicability in addition to the robustness and speed of the image reconstruction, the concept is a promising candidate for clinical perfusion studies. However, further patient studies are required to prove the applicability of the concept in clinical routine.
As an alternative to this concept, in chapter 7, a different acquisition strategy for myocardial first-pass perfusion imaging with extended coverage and high spatial resolution based on MS-CAIPIRINHA was presented. As before, the underlying idea was to apply the multi-slice imaging technique with acceleration factors higher than the number of slices excited at the same time and to achieve the anatomic coverage extension by means of simultaneous multislice excitation. Nevertheless, in order to minimize the inhomogeneous noise amplification coming along with the image reconstruction, the nonlinear acceleration method Compressed Sensing was employed for increasing the spatial resolution within the imaging plane. This recently developed acceleration technique allows exactly reconstructing MR images from randomly undersampled data as far as the reconstructed image can be sparsified by applying a well-defined transformation. The technique allows for high acceleration factors and benefits from an image reconstruction without significant noise amplification. In order to apply Compressed Sensing to the multi-slice imaging concept, the undersampling for resolution improvement is performed randomly and the image reconstruction is carried out in two separate steps. First, Compressed Sensing is applied in order to remove the incoherent artifacts introduced by random undersampling. Second, the slices are separated by applying conventional Parallel Imaging reconstruction techniques. It could be shown that combining MS-CAIPIRINHA with Compressed Sensing allows reducing the noise amplification and facilitates myocardial first-pass perfusion imaging with an anatomic coverage of six to eight slices every heartbeat and a spatial resolution of 2.0×2.0×8.0mm3. Moreover, it could be shown that the technique is superior to employing the Compressed Sensing concept without simultaneous multi-slice excitation. However, the concept also comes along with an impairment of image quality by systematic reconstruction errors. Amongst the latter for example there is a loss of temporal resolution, which might induce significant errors in a quantitative perfusion analysis. Robust quantitative measurements of the myocardial blood flow are thus not feasible so far. In presence of arrhythmia or motion, significant reconstruction errors, having a major impact onto the quality and the temporal fidelity of the measurement are expected. The systematic reconstruction errors could be precisely analyzed by employing a simple Monte Carlo simulation and a dedicated local point spread function analysis. The two specific tools were utilized to reveal the systematic and statistical deviations of the signal amplitude as well as the spatiotemporal resolution losses. A lack of sparsity could thereby be identified as the basic error cause. In general, the evaluation tools provide useful information for understanding the nonlinear character of Compressed Sensing and may be utilized for image quality analysis in the development of nonlinear reconstruction concepts.
KW  - Kernspintomographie
KW  - Herz
KW  - MRT
KW  - Herz
KW  - Parallele Bildgebung
KW  - CAIPIRINHA
KW  - Compressed Sensing
KW  - MRI
KW  - Cardiac
KW  - Parallel Imaging
KW  - Compressed Sensing
KW  - CAIPIRINHA
KW  - Biophysik
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-93405
ER  - 
TY  - THES
A1  - Stamm, Heimo Helmut
T1  - Parallele Echtzeitbildgebung zur Quantifizierung der linksventrikulären Herzfunktion bei freier Atmung mittels MRT
T1  - Cardiac functional parameters determined under free breathing by untriggered real-time MR acquisition
N2  - MRT-Untersuchungen des Herzens haben in den letzten Jahren an Häufigkeit und Bedeutung zugenommen. Die Nachfrage nach schnelleren und für den Patienten komfortableren Sequenzen steigt. Diese Arbeit untersucht, ob es mit Hilfe von parallelen Echtzeitsequenzen ohne EKG-Triggerung möglich ist, die Untersuchungszeit deutlich zu verkürzen und dabei gut reproduzierbare Messwerte zu erhalten. Hierzu wurden 9 Probanden und 21 Patienten mit A) paralleler Echtzeitbildgebung bei freier Atmung und B)einer Standard CINE Sequenz mit Atemstopp untersucht. Zur statistischen Analyse beider Methoden dienten Bland-Altman-Plots. Um Aussagen über die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse treffen zu können wurde außerdem die Variabilität der Messungen bestimmt. Die Messzeit der neuen Echtzeitsequenz war um mehr als das zehnfache kürzer als die einer herkömmlichen CINE Sequenz. Die Ergebnisse waren mit der Standard CINE Sequenz vergleichbar und zeigten nur einen geringe Variabilität. Lediglich die linksventrikuläre Masse wurde im Gesamtkollektiv leicht überschätzt. Insgesamt scheint die Echtzeitbildgebung aufgrund der zuverlässigen Ergebnisse für den Klinikalltag geeignet. Insbesondere Patienten mit Atemnot, Herzrhythmusstörungen oder aber Kinder könnten profitieren.
N2  - The increasing frequency of LV functional MRI studies demands for faster methods and for more comfort for the patient. The purpose of this work was to assess whether real-time (RT) non ECG triggered MRI allows a considerable shortening of examination time in high reproducibility. RT and standard ECG-triggered breathhold cine MRI was acquired in 9 volunteers and 21 patients. Differences between both methods were assessed by Bland-Altman analyses including variability studies. Compared to standard cine MRI, RT decreased data acquisition time by more than the factor of ten. RT produced comparable results except for a slight overestimation of LV mass. Interstudy and intraobserver variability of RT cine showed a low variability. Consequently, free-breathing RT cine proved to be a reliable and suitable tool for clinical routine and may be particularly relevant in patients with sub-optimal breath-holding ability, arrhythmia or childern.
KW  - MRT
KW  - Echtzeit
KW  - CINE
KW  - Herz
KW  - Atmung
KW  - MRT
KW  - Echtzeit
KW  - CINE
KW  - Herz
KW  - Atmung
KW  - real-time
KW  - CINE
KW  - MRI
KW  - cardiac breathing
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-47900
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schwerdtfeger, Cathrin
T1  - Ischämiediagnostik am menschlichen Herzen : Kontrastmittelgestützte MRT-Perfusionsmessungen im Vergleich zu den etablierten Methoden Koronarangiographie und SPECT
T1  - MRI first-pass perfusion measurements of the heart in comparison to myocardial scintigraphy and coronary angiography
N2  - An 55 Patienten mit Angina pectoris - Beschwerden wurden MRT First-Pass-Perfusionsmessungen am Herzen mit den etablierten Methoden SPECT und Koronarangiographie verglichen. Ab einem im Koronarangiogramm ermittelten Stenosegrad der Koronararterie von >75% wurde das entsprechende Myokardareal als minderperfundiert gewertet. Jetzt erfolgte die Korrelation mit dem Befund der Nuklearmedizin sowie mit der visuellen und berechneten MRT-Auswertung. Die visuelle Auswertung anhand der Graustufen zeigte zum Herzkatheter eine Sensitivität von 96%, eine Spezifität von 8%, zur SPECT eine Sensitivität von 82% und eine Spezifität von 6%. Bei der berechneten Auswertung erfolgte die Einteilung anhand der Perfusionsreserve. Ab einer Perfusionsreserve <1,5 wurde ein minderperfundiertes Myokard erwartet. Diese ergab zum Herzkatheter eine Sensitivität von 93% und eine Spezifität von 30%, zur SPECT eine Sensitivität von 85% und eine Spezifität von 28%. Die niedrige Spezifität in dieser Studie ist möglicherweise darauf zurückführen, dass keine beschwerdefreien Probanden untersucht wurden. In vergleichbaren Studien zeigte sich eine Reduktion der myokardialen Perfusion schon für Koronarstenosen ab 40%, wobei dieses Perfusionsdefizit in der SPECT nicht nachweisbar war. So sind möglicherweise falsch-positive MRT-Befunde tatsächlich falsch-negative Herzkatheter-Befunde und SPECT-Befunde.
N2  - 55 patients with symptoms of angina pectoris were studied with MRI first-pass perfusion. MRI measurements were compared to myocardial scintigraphy and to coronary angiography. Based on coronary angiography, at a stenosis of more than 75% we assumed a decreased perfusion of the myocardium. Visual and quantitative MRI findings were correlated to the findings of the scintigraphic studies. The visual MRI findings show in comparison to coronary angiography a sensitivity of 96%, and a specifity of 8%, in comparison to myocardial scintigraphy a sensitivity of 82% and specifity of 6%. For the quantitative findings we calculated the myocardial perfusion reserve. On a myocardial perfusion reserve lower than 1,5, the myocardium was classified as being low perfused. The sensitivity in comparison to myocardial scintigraphy was 85%, specifity 28%. In comparison to angiography sensitivity was 93% and specifity 30%. The low specifity of the MRI measurements in this study might be due to the exclusion of healthy test persons without symptoms. In comparable studies a stenosis of 40% already caused a myocardial perfusion deficit which could not be detected by myocardial scintigraphy. It may be assumed that false-positive MRI findings are really false-negative coronary angiography and myocardial scintigraphy findings
KW  - MRT
KW  - First-Pass
KW  - Koronare Herzkrankheit
KW  - myokardiale Perfusion
KW  - MRI
KW  - first-pass
KW  - coronary heart disease
KW  - myocardial perfusion
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-20479
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schneider, Sebastian
T1  - Karpale Bandverletzungen - Vergleich der direkten MR-Arthrographie mit der diagnostischen Arthroskopie unter Berücksichtigung von Partialdefekten des skapholunären Bandes, des lunatotriquetralen Bandes sowie des TFCC
T1  - Direct MR Arthrography of the wrist – Value in Detecting Complete and Partial Defects of intrinsic Ligaments and the TFCC in Comparison with Arthroscopy
N2  - Evaluation von Defekten des triangulären fibrokartilaginären Komplexes (TFCC) und der intrinsischen Bänder des Handgelenkes mit der direkten MR-Arthrographie im Vergleich zur diagnostischen Arthroskopie unter besonderer Berücksichtigung von Partialdefekten. Material und Methoden: 75 direkte MR-Arthrographien des Handgelenkes (intraartikuläre Injektion eines Gemisches aus Gadoliniumchelaten und Iotrolan) wurden von zwei erfahrenen Radiologen im Konsens ausgewertet. Es wurden T1-gewichtete Spin-Echo(SE)-Sequenzen in frontaler und sagittaler sowie Fast low angle shot (FLASH) 3D-Sequenzen in frontaler Schichtung akquiriert. Läsionen des skapholunären Bandes wurden entsprechend den Leitlinien der Deutschen Gesellschaft für Handchirurgie (DGH), Läsionen des lunatotriquetralen Bandes nach Hempfling, Läsionen des TFCC nach Palmer eingeteilt. Anschließend wurden die Befunde mit der Arthroskopie als Referenzstandard korreliert. Ergebnisse: Für die Verletzungen der intrinsischen Bänder und des TFCC waren die Sensitivitäten und Spezifitäten für Komplettrupturen 96% und 99,6% (T1-SE) bzw. 92% und 100% (FLASH 3D), für Partialdefekte 68,1% und 93,3% (T1-SE) bzw. 63% und 96,1% (FLASH 3D). Die T1-SE-Sequenz eignete sich für die Einschätzung skapholunärer Banddefekte besser als die FLASH 3D-Sequenz (p < 0,05). Für Partialdefekte das skapholunären Bandes wurde mit der T1-SE-Sequenz eine Sensitivität von 83,3%, mit der FLASH 3D-Sequenz von 64,7% erreicht. Schlussfolgerung: Die direkte MR-Arthrographie ist bei der Einschätzung von Komplettrupturen der intrinsischen Bänder und des TFCC der diagnostischen Arthroskopie gleichwertig. Mit der T1-SE-Sequenz sind Partialdefekte des skapholunären Bandes im Vergleich zur Arthroskopie mit ausreichender Sicherheit erkennbar. Die T1-SE-Sequenz war hierfür der FLASH 3D-Sequenz überlegen (p < 0,05) und sollte bei der Einschätzung skapholunärer Partialdefekte bevorzugt werden. Die Einschätzung des lunatotriquetralen Bandes gelingt nicht zuverlässig.
N2  - To assess the value of two-compartment magnetic resonance (MR) wrist arthrography in comparison with arthroscopy for the evaluation of defects of the triangular fibrocartilage complex (TFCC) and intrinsic ligaments in patients with refractory wrist pain. The direct MR arthrographics were evaluated following arthroscopy classification with consideration of complete and partial defects. The distinction between these types of lesions has clinical implications for treatment procedures such as cast immobilization, arthroscopic debridement, surgical repair or partial intercarpal arthrodesis. Materials and Methods: Seventy-five patients (25 female, 50 males, mean age 38.3 years) who suffered from refractory wrist pain without radiography evidence of carpal instability underwent two-compartment wrist MR arthrography. Under aseptic conditions a solution of gadopentate dimeglumine and iodinated contrast agent (concentration 2.5mmol/l) was injected into the radiocarpal and midcarpal joints under fluorscopy guidance. Using a scanner of 1.5T field strength and a wrist-coil following sequences were acquired: coronary and sagittal T1-weighted spin-echo (SE) sequences (TR 500ms, TE 25ms, matrix 512*512, 3mm) and coronary fast low angle shot (FLASH) 3D sequences (TR 24ms, TE 11ms, matrix 256*256, 1.5mm, flip angle 50 degrees). All patients underwent subsequent arthroscopy of the wrist. The direct MR arthrographies were evaluated retrospectively by two observers experienced in the diagnosis of wrist pathology. They were not aware of the clinical, arthrographic and arthroscopic findings. Pathology of the scapholunate ligament was classified according to the guidelines of the German Society of Hand Surgery (DGH), lesions of the lunotriquetral ligament according to Hempfling and lesions of the TFCC according to Palmer. Results: Twenty-five complete and 47 partial defects were detected arthroscopically (TFCC: 21/20, scapholunate ligament: 3/18, lunotriquetral ligament: 1/9). The TFCC showed a higher prevalence for degenerative lesions (11 type 2C-lesions and 20 type 2A/B-lesions) than for traumatic lesions (5 type 1A-lesions, 5 type 1D-lesions). For direct MR arthrography , the obtained sensitivities and specificities in assessing complete defects were 96% and 99.6% (T1-weigthed SE) and 92% and 100% (FLASH 3D), respectively. For all partial defects, sensitivities and specificities were 68.1% and 93.3% (T1-weigthed SE) and 63% and 96.1% (FLASH 3D), respectively. For depicting partial defects of the scapholunate ligament the T1-weigthed SE sequence (83.3/95.5%) was superior to the FLASH 3D sequence (64.7/96.6%), p < 00.5. For the evaluation of the TFCC (T1-weigthed SE: 65/94.4%, FLASH 3D: 70/94.6%) and the lunotriquetral ligament (T1-weigthed SE: 44/89.4%, FLASH 3D: 44/96.7%), direct MR arthrography showed an insufficient correlation with arthroscopy. Conclusion: Direct MR arthrography proved to be of equal value compared with diagnostic arthroscopy in detecting complete defects of the intrinsic ligaments and the TFCC. The method has the potential of replacing diagnostic arthroscopy for the evaluation of the intrinsic ligaments and the TFCC. The T1-weigthed SE sequence appeared to be superior to the FLASH 3D sequence in evaluating partial defects of the scapholunate ligament. Direct MR arthrography did not reliably detect partial defects of the TFCC and the lunotriquetral ligament.
KW  - MRT
KW  - Arthroskopie
KW  - MR-Arthrographie
KW  - Hand
KW  - Bänder
KW  - TFCC
KW  - MRI
KW  - arthroscopy
KW  - MR arthrography
KW  - wrist
KW  - ligaments
KW  - TFCC
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-7970
ER  - 
TY  - THES
A1  - Reiß-Zimmermann, Martin
T1  - Entwicklung und Erprobung eines standardisierten Auswerteverfahrens für die Bestimmung der Myokardperfusion mit der MRT
T1  - Development and evaluation of a standardized evaluation process for determination of myocardial perfusion by using MRI
N2  - Mit dem hier vorgestellten Untersuchungs- und Auswertealgorithmus konnte die Myokardperfusion weitgehend automatisiert semiquantitativ und quantitativ bestimmt werden. Dafür wurden zunächst die Bilddaten segmentiert und in Signalintensitäts-Zeit-Kurven transferiert. Durch eine Basislinien- und Kontaminationskorrektur wurden Artefakte minimiert. Mit Anwendung des Parallel-Bildgebungs-Verfahrens Auto-SENSE konnte zusätzlich eine Erhöhung der Schichtanzahl erreicht werden. Durch die angewendete Basislinienkorrektur konnten Inhomogenitäten verringert werden, welche durch Verwendung einer Oberflächenspule methodenbedingt auftreten. Partialvolumeneffekte, die durch die Morphologie des Herzens insbesondere basis- und spitzennah auftraten, führten durch eine Mischung aus KM-Anflutung im Myokard und Kontamination aus dem Ventrikellumen zu einer Beeinflussung der Perfusionsergebnisse. Durch die Verwendung der vorgestellten Kontaminationskorrektur konnten diese Artefakte erheblich minimiert werden. Die so errechneten Perfusionswerte korrelierten gut mit den in der Literatur angegebenen Daten, welche sowohl in tierexperimentellen als auch Probanden- und auch Patientenstudien mit unterschiedlichen Modalitäten ermittelt wurden. Eine regionale Heterogenität konnte nicht signifikant nachgewiesen werden. Molekular-physiologische Untersuchungen legen zwar nahe, dass es diese Heterogenität gibt, die regionale Verteilung der Perfusion wird jedoch kontrovers und noch keinesfalls abschließend in der Literatur diskutiert. Durch Anwendung von Auto-SENSE konnte mit einer Erhöhung der Schichtanzahl bei gleichbleibender Schichtdicke das gesamte linksventrikuläre Myokard untersucht werden. Trotz verringertem SNR waren die Ergebnisse vergleichbar mit der konventionellen Turbo-FLASH-Technik. Ob das Potential der Parallelbildgebung für eine Abdeckung des gesamten Herzens oder für eine höhere Auflösung von 3-4 Schichten pro Untersuchungen genutzt werden soll, ist in der aktuellen Literatur noch Gegenstand der Diskussion. Die hochaufgelösten Untersuchungen scheinen jedoch derzeit vorteilhafter aufgrund geringerer Partialvolumeneffekte sowie der besseren Beurteilbarkeit einer subendokardialen Zone und eines transmuralen Perfusionsgradienten. Die MR-Perfusionsbildgebung ist ein aktives und rasch wachsendes Gebiet innerhalb der kardialen Bildgebung mit großem Entwicklungspotential. Durch Einbindung in ein umfassendes Herz-MR-Untersuchungsprotokoll (z.B. Morphologie, Kinetik, evtl. MR-Koronarangiographie) ist in einem Untersuchungsgang eine umfassende Diagnostik bei Patienten mit Verdacht auf KHK möglich.
N2  - Using the presented algorithm for examination and analysis, a nearly fully automated quantitative and semi-quantitative assessment of myocardial perfusion had been performed. In a first step image data had been segmented and transformed into signal intensity time curves. Auto-SENSE, being a parallel imaging method, enabled increment of the amount of slices. Applying the proposed baseline and contamination correction had minimized artifacts. Baseline correction also minimized inhomogeneities that are caused by using surface coils. Partial volume effects, which had been seen especially in the basis and apex of the heart, lead to interference of the myocardial perfusion due to interaction of the myocardial enhancement and contamination of the lumen of the ventricle. Using the proposed contamination correction largely minimized these artifacts. The achieved myocardial perfusion results correspond well with literature data, which had been determined in animal and human studies using different modalities. We did not find a regional heterogeneity in myocardial perfusion, which is being discussed controversially in literature. Due to applying Auto-SENSE, examination of the whole left ventricular myocardium had been performed by increasing the amount of slices, while thickness of every single slice stayed even. Despite decrease of SNR, perfusion results had been equal to conventional Turbo-FLASH technique. Whether the potential of parallel imaging should be used for evaluation of the whole heart or higher resolution of 3-4 slices per examination is being discussed controversially in recent literature. High-resolution examinations seem to be advantageous due to reduced partial volume effects as well as better discrimination of the subendocardial zone and a transmural perfusion gradient. MR imaging of the cardial perfusion is an active and fast growing field of research in cardiac imaging with a large developmental potential. Integration in a cardiac MR protocol (for example morphology, kinetics, optional MR-coronary angiography) enables a comprehensive diagnostic tool in a single examination for patients with suspected cardiac heart disease.
KW  - NMR-Tomographie
KW  - Herz
KW  - Bildgebendes Verfahren
KW  - Koronarperfusion
KW  - Herzmuskel
KW  - Auswertung
KW  - Entwicklung
KW  - MRI
KW  - heart
KW  - myocardial perfusion
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-34560
ER  - 
TY  - THES
A1  - Rausch, Monika
T1  - Die Auswirkung eines funktionellen Krafttrainings auf die muskuläre und subjektive Beanspruchung der Hals-, Nacken– und Schultermuskulatur unter dem Einfluss hoher Beschleunigungskräfte in der Humanzentrifuge
T1  - The influence of a 12-week functional strength training on neck muscular strain under g-forces
N2  - Die hier vorliegende Arbeit hatte in einem ersten Schritt das Ziel, die physiologische Beanspruchung ausgewählter Muskeln des Hals-, Nacken – und Schulterbereiches unter positiven Beschleunigungskräften zu ermitteln und den Einfluss unterschiedlicher Helmsysteme sowie Bewegungen des Kopfes zu analysieren. Dafür wurde die Methode der Oberflächenelektromyographie genutzt, eine Technik, welche myoelektrische Signale, die Muskeln bei ihren Kontraktionsvorgängen erzeugen, erfassen kann. Im Speziellen wurde die Normalisierungsmethode der maximalen Willkürkontraktion (MVC-Normalisierung) gewählt, bei der das mikrovoltbasierte Signal zu einer vorher durchgeführten Maximalkontraktion der zu messenden Muskulatur (Referenzwert = 100%) in Relation gesetzt wird. Somit wird ein prozentualer, quantifizierbarer Wert generiert. In der Humanzentrifuge der Bundeswehr, die am Zentrum für Luft- und Raumfahrtmedizin der Luftwaffe in Königsbrück bei Dresden steht, wurden 18 Probanden unterschiedlich hohen Beschleunigungsexpositionen ausgesetzt. Dabei wurden die muskulären Aktivitäten bilateral des M. sternocleidomastoideus, des M. trapezius Pars descendens und des M. erector spinae ermittelt. Im Anschluss daran wurden die Daten mit vorhandener Literatur im flugmedizinischen Kontext verglichen. Weiterhin wurde das subjektive Belastungsempfinden der Probanden während der Beschleunigungsexpositionen erhoben.
Diese Studie zeigt, dass die muskuläre Beanspruchung der HWS-Muskulatur, während positiver Beschleunigung, im Wesentlichen durch die Beschleunigung selbst und durch Kopfbewegungen beeinflusst wird. Weiterhin erhöhen zusätzliche Helmsysteme in Verbindung mit Beschleunigung und Bewegung die muskuläre Beanspruchung signifikant. Auch das subjektive Belastungsempfinden nahm mit zunehmender Beschleunigung und Gewichtszunahme durch die Helmsysteme zu und war im Nackenbereich am höchsten.
Insgesamt erwies sich die Methode der Oberflächenelektromyographie als valide Messmethode zur Bestimmung der physiologischen Beanspruchung der Muskulatur unter Beschleunigungskräften, allerdings nur, sofern sich die Halswirbelsäule in einer neutralen Position befand.
In einem weiteren Schritt, sollte nun überprüft werden, ob die physiologische Beanspruchung im Bereich der Halswirbelsäule unter positiven Beschleunigungskräften durch ein -
speziell für das Umfeld der Jet-Fliegerei konzipiertes - Trainingsprogramm verringert werden kann. Dafür wurden die 18 Probanden in eine Trainings- (12 Personen) und Kontrollgruppe (6 Personen) unterteilt und mit Hilfe unterschiedlicher Validierungskriterien wurde ein 12-wöchiges funktionelles Ganzkörpertraining - mit Schwerpunkt des Muskelaufbaus im Hals-, Nacken- und Schulterbereich - in einem Pre-Posttest-Design überprüft.
Die Validierungskriterien setzten sich sowohl aus qualitativen als auch quantitativen Methoden zusammen. Es wurden grundsätzliche anthropometrische Daten erhoben, Fragebögen erarbeitet als auch Maximalkraftmessungen in allen Bewegungsrichtungen der Halswirbelsäule durchgeführt. Zusätzlich zu den „gängigen“ Methoden wurden die schon beschriebenen Oberflächenelektromyographiemessungen in der Humanzentrifuge angewandt, um zu analysieren, ob objektiv nachgewiesen werden kann, dass ein Training einen positiven Einfluss auf die physiologische Beanspruchung der Muskulatur unter positiven Beschleunigungskräften haben kann. Diese Validierungsmethode wurde in der gesichteten Literatur im flugmedizinischen Kontext in diesem Umfang noch nicht angewandt. Weiterhin wurden die analysierten Muskeln vor als auch nach der Interventionsphase mit Hilfe der Magnetresonanztomographie volumetriert. Somit konnte auch die autochthone schwer zu analysierende Nackenmuskulatur untersucht werden.
Insgesamt konnte mit allen gewählten Methoden nachgewiesen werden, dass durch das Training die physiologische Beanspruchung der Muskulatur subjektiv als auch objektiv verringert wurde. Speziell unter Beschleunigung wurden in der Trainingsgruppe - während die Probanden einen Helm trugen - signifikante Abnahmen der muskulären Aktivität im Posttest festgestellt. Auch das Muskelvolumen nahm in der Trainingsgruppe bei allen untersuchten Muskeln signifikant zu.
Die hier vorliegende Studie stellt eine validierte Möglichkeit dar, die Gesunderhaltung des fliegenden Personals nachweislich zu unterstützen und leistet einen Beitrag in der komplexen Thematik zur Verringerung von Wirbelsäulenbeschwerden bei Luftfahrzeugbesatzungen.
N2  - In a first step, the aim of this study was to determine the physiological demands on selected muscles of the neck and shoulder area under g-forces and to analyse the influence of different helmet systems and head movements. For this purpose, the method of surface electromyography was used, a technique which can detect myoelectric signals generated by muscles during their contractions. In particular, the normalization method of maximum voluntary contraction (MVC normalization) was chosen, in which the microvolt-based signal is related to a previously performed maximum contraction of the muscles to be measured (reference value = 100%). Thus, a percentage, quantifiable value is generated. In the Human Centrifuge of the German Armed Forces, 18 volunteers were exposed to g forces of different magnitudes. The muscular activities of the sternocleidomastoid muscle, the trapezius pars descendens muscle and the erector spinae muscle were determined bilaterally. Subsequently, the data were compared with existing literature in the aeromedical context. Furthermore, the subjective stress sensation of the test persons during the acceleration exposures was determined.
This study shows that the muscular strain on the cervical spine muscles during positive acceleration is essentially influenced by the acceleration itself and by head movements. Furthermore, additional helmet systems in combination with acceleration and movement significantly increase muscular stress. The subjective sensation of stress also increased with increasing acceleration and weight gain by the helmet systems and was highest in the neck area.
Overall, the method of surface electromyography proved to be a valid measuring method for determining the physiological strain on the muscles under g-forces, but only if the head was in a neutral position.
In a further step, it was now to be examined whether the physiological stress in the cervical spine area under g-forces was caused by a training program specially designed for the jet aviation environment. The 18 test persons were divided into a training group (12 persons) and a control group (6 persons) and with the help of different validation criteria, a 12-week functional whole body workout - with a focus on muscle strength in the neck, neck and shoulder area - was tested in a pre-post test design.
The validation criteria consisted of both qualitative and quantitative methods. Basic anthropometric data were collected, questionnaires were developed and maximum force measurements were carried out in all directions of movement of the cervical spine. In addition to the "current" methods, the surface electromyography measurements already described were applied in the human centrifuge in order to analyse whether it can be objectively proven that training can have a positive influence on the physiological strain on the muscles under positive acceleration forces. This validation method has not yet been applied to this extent in the literature reviewed in the aeromedical context. Furthermore, the analyzed muscles were volumetrated before and after the intervention phase by means of magnetic resonance imaging (MRI). Thus, the deep neck muscles, which were difficult to analyze, could also be examined.
All in all, it could be proven with all methods chosen that the physiological strain on the muscles was reduced subjectively as well as objectively by the training. Especially under g-forces, significant decreases in muscular activity were observed in the post-test in the training group - while the test persons wore a helmet. The muscle volume in the training group also increased significantly for all examined muscles.
The present study represents a validated possibility to support the health maintenance of flying personnel and makes a contribution to the complex topic of reducing spinal discomfort in aircraft crews.
KW  - Krafttraining
KW  - Beschleunigung
KW  - Oberflächenelektromyographie
KW  - Hypertrophietraining
KW  - Muskelvolumetrie
KW  - G-Beschleunigung
KW  - Nackenmuskulatur
KW  - superficial emg
KW  - neck training
KW  - MRI
KW  - g-forces
KW  - fighter pilots
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-184742
ER  -