TY - THES A1 - Grathwohl, Daniela T1 - Quantitative Sonoelastographie der Leber bei Kindern und Jugedlichen mit Cystischer Fibrose T1 - Quantitative ultrasound imaging of the liver in children and adolescents with cystic fibrosis N2 - Morbidität und Mortalität der Lebererkrankung im Rahmen der Cystischen Fiborse (Cystic fibrosis liver disease, CFLD) sind vornehmlich von Ausmaß und Progredienz der Leberfibrose abhängig. Aufgrund der fehlenden Genauigkeit der bisherigen diagnostischen Verfahren werden viele der an CF erkrankten Menschen erst in fortgeschrittenen Stadien diagnostiziert. Schwere Komplikationen einer Leberzirrhose treten häufig bereits im Kindesalter auf. Die Quantitative Sonoelastographie, hier die Acoustic Radiation Force Impulse (ARFI)-Elastographie, ist ein vielversprechendes, nicht-invasives und strahlenfreies Verfahren zur Messung der Gewebesteifigkeit. Anhand dieser retrospektiven, monozentrischen Studie soll die ARFI-Elastographie im Hinblick auf den klinischen Einsatz bei der CFLD-Diagnostik untersucht werden. Es wurde eruiert, ob sich mittels ARFI-Elastographie Rückschlüsse auf eine CFLD und deren Schweregrade ziehen lassen. Hierfür wurden die ARFI-Messungen verschiedener Lebersegmente von 62 an CF erkrankten und 19 lebergesunden Kindern und Jugendlichen verglichen. Zudem erfolgte die Korrelation der Ergebnisse mit zwei etablierten klinischen Leberfibrose-Scores (APRI, Williams-Score). Im Patientenkollektiv konnten tendenziell erhöhte Scherwellengeschwindigkeiten, entsprechend einer fibrotischen Aktivität, gemessen werden. Die transkostale Messposition in Segment VII/VIII (TC VII/VIII) erwies sich als zuverlässigste Position zur Differenzierung zwischen einer CF-Hepatopathie und einem gesunden Leberparenchym. Hingegen war das Errechnen von Cut-off Werten zur Graduierung von Fibrosestadien nicht möglich. Auch war keine Korrelation zu Leberfiborsescores feststellbar. Insgesamt zeigt sich, dass die Diagnosestellung einer CFLD aktuell nur in Kombination mit bisherigen Messmethoden wie der klinischen Untersuchung, der Laboranalytik und der Sonographie möglich ist. Die Interpretation der ARFI-cut-off Werte bleibt aufgrund mangelnder Sensitivität und Spezifität und vor dem Hintergrund der CF-typischen heterogenen Leberpathologie erschwert. Die ARFI-Elastographie kann als zusätzlicher Baustein in der Diagnostik der CFLD, bei unklaren Befundkonstellationen oder zum Therapie-Monitoring herangezogen werden. Um einen klaren klinischen Einsatz in der Routinediagnostik zu definieren bedarf es weiterer großer, multizentrischer und prospektiver Studien. N2 - The liver-associated morbidity and mortality of the patients with cystic fibrosis (CF) depends on the progression of liver fibrosis. The lack of sensitive diagnostics in the early stages of fibrosis is a key reason for delayed diagnosis, often when complications from liver cirrhosis have already developed in childhood. Quantitative ultrasound (US) imaging, such as Acoustic Radiation Force Imaging (ARFI)-Elastography, is a modern and non-invasive technique for the measurement of tissue stiffness. ARFI-Elastography could improve the detection of Liver Disease (LD) in CF over today‘s routine diagnostics. The aim of this single centre, retrospective study was to analyse the diagnostic performance and the clinical use of the ARFI-method with regard to the early detection of parenchymal changes in Cystic Fibrosis Liver Disease (CFLD). ARFI-data of 62 patients with CF were compared to 19 healthy controls. Results have been related to common and previously established scores (APRI, Williams-Score) for fibrosis in CF. ARFI measurements were higher in the patient group. In particular, the transcostal imaging of segments VII/VIII (TC CII/VIII) of the right liver lobe showed a statistically significant difference between patients with CF and healthy controls. However, because of the wide range of the measurements it was not possible to establish cutoff-values to differentiate stages of liver stiffness and there was no correlation to clinical scores of fibrosis. Due to the lack of sensitivity and specificity of the ARFI cutoff-value and the knowledge of the heterogeneous pathology of cirrhosis in CF, interpretation of ARFI measurements remains challenging. On the basis of our findings, we conclude that ARFI may have a useful role in combination with routine assessments including physical examination, screening laboratory values and US-imaging, to detect, diagnose and monitor CFLD. Larger prospective validation studies are required to establish how ARFI can best be incorporated into routine clinical practice. KW - Ultraschall-Elastographie KW - Cystische Fibrose KW - Quantitative Sonoelastographie KW - Acoustic radiation force imaging (ARFI) KW - Leberfibrose KW - Cystic fibrosis liver disease (CFLD) Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-250621 ER - TY - THES A1 - Mendes Pereira, Lenon T1 - Morphological and Functional Ultrashort Echo Time (UTE) Magnetic Resonance Imaging of the Human Lung T1 - Morphologische und funktionelle Magnetresonanztomographie der menschlichen Lunge mit ultrakurzen Echozeiten (UTE) N2 - In this thesis, a 3D Ultrashort echo time (3D-UTE) sequence was introduced in the Self-gated Non-Contrast-Enhanced Functional Lung Imaging (SENCEFUL) framework. The sequence was developed and implemented on a 3 Tesla MR scanner. The 3D-UTE technique consisted of a nonselective RF pulse followed by a koosh ball quasi-random sampling order of the k-space. Measurements in free-breathing and without contrast agent were performed in healthy subjects and a patient with lung cancer. A gating technique, using a combination of different coils with high signal correlation, was evaluated in-vivo and compared with a manual approach of coil selection. The gating signal offered an estimation of the breathing motion during measurement and was used as a reference to segment the acquired data into different breathing phases. Gradient delays and trajectory errors were corrected during post-processing using the Gradient Impulse Response Function. Iterative SENSE was then applied to determine the fully sampled data. In order to eliminate signal changes caused by motion, a 3D image registration was employed, and the results were compared to a 2D image registration method. Ventilation was assessed in 3D and regionally quantified by monitoring the signal changes in the lung parenchyma. Finally, image quality and quantitative ventilation values were compared to the standard 2D-SENCEFUL technique. 3D-UTE, combined with an automatic gating technique and SENCEFUL MRI, offered ventilation maps with high spatial resolution and SNR. Compared to the 2D method, UTE-SENCEFUL greatly improved the clinical quality of the structural images and the visualization of the lung parenchyma. Through‐plane motion, partial volume effects and ventilation artifacts were also reduced with a three-dimensional method for image registration. UTE-SENCEFUL was also able to quantify regional ventilation and presented similar results to previous studies. N2 - In dieser Arbeit wurde eine 3D-UTE (ultrashort echo time) Sequenz mit SENCEFUL-MRI kombiniert. Die Sequenz wurde für einen 3 T MR-Scanner entwickelt und implementiert. Die 3D-UTE-Technik bestand aus einem nichtselektiven HF- Impuls, gefolgt von einer quasi-zufälligen Abtastung des k-Raums. Messungen in freier Atmung und ohne Kontrastmittel wurden bei gesunden Probanden und einem Patienten mit Lungenkrebs durchgeführt. Zur Zuordnung der Daten zu verschiedene Atemphasen wurde eine Technik verwendet, die verschiedene Spulen mit hoher Signalkorrelation kombiniert. Die Ergebnisse wurden in einer in-vivo Messung bewertet und mit einem manuellen Ansatz der Spulenselektion verglichen. Die Technik ermöglichte eine Visualisierung der Atembewegung und wurde als Referenz verwendet, um die erfassten Daten in mehrere Atemphasen zu segmentieren. Gradientenverzögerungen und Trajektorienfehler wurden mit der "Gradient Impulse Response Function - GIRF" korrigiert. Bei der Bildrekonstruktion kam Iteratives SENSE zum Einsatz. Eine 3D-Bildregistrierung erlaubte es, Signaländerungen durch Bewegung zu eliminieren. Es erfolgte ein Vergleich der Ergebnisse mit einem 2D- Bildregistrierungsverfahren. Die Lungenventilation wurde in 3D gemessen und anhand der Signaländerungen im Lungenparenchym quantifiziert. Schließlich, wurden die Werte für die Bildqualität und Lungenventilation mit der Standard-2D-SENCEFUL-Technik verglichen. Die 3D-UTE-Sequenz in Kombination mit einer automatischen Gating-Technik und SENCEFUL-MRI, ermöglichte die Akquise von Ventilationskarten mit hoher räumlicher Auflösung und SNR. Im Vergleich zur 2D-Methode, verbesserte UTE- SENCEFUL die klinische Qualität der Morphologischen Bilder. Bewegung, Partialvolumeneffekte und Ventilationsartefakte wurden ebenfalls mit einer dreidimensionalen Methode zur Bildregistrierung reduziert. Insgesamt konnten mit der 3D-UTE Technik die Ergebnisse vorangegangener Studien reproduziert und die Bildqualität verbessert werden. KW - Kernspintomografie KW - Lunge KW - MRI KW - Ultrashort echo time - UTE KW - Magnetic Resonance Imaging KW - Lung Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-183176 ER - TY - THES A1 - Klinnert Vlachopoulou, Cristina Maria T1 - Comparison between Dual-Energy-CT perfusion imaging and perfusion-weighted SElf-gated Non-Contrast-Enhanced FUnctional MR imaging of the lung in patients with pulmonary artery embolism T1 - Vergleich zwischen Perfusionskarten der Lunge des DECT und "SElf-gated Non-Contrast-Enhanced Functional” MRT bei Patienten mit einer Lungenembolie N2 - Pulmonary artery embolism (PE) is a common condition and an even more common clinical suspect. The computed tomography pulmonary angiogram (CTPA) is the main medical imaging tool used to diagnose a suspected case of PE. To gain a better impression of the effects of a PE on the perfusion and hence the gas exchange, a functional imaging method is beneficial. One approach for functional imaging using radiation exposure is the generation of color-coded iodine perfusion maps acquired by Dual-Energy Computed Tomography (DECT), which enable the detection of perfusion defects in the pulmonary parenchyma. In contrast to the existing approach of DECT with iodine color-coded maps, the SElf-gated Non-Contrast-Enhanced FUnctional Lung (SENCEFUL) MRI technique offers the possibility to interpret perfusion maps without any radiation exposure or application of contrast agents. The measurement in SENCEFUL MRI can be performed during conditions of free breathing and without electrocardiogram triggering. The purpose of this study was to determine whether PE can be diagnosed on the basis of visible perfusion defects in the perfusion maps of SENCEFUL MRI and in the iodine-coded maps of DECT and to compare the diagnostic performance of these methods. Both SENCEFUL-MRI and iodine distribution maps from DECT have been compared with the CTPA of ten patients with PE. Additionally, the functional images were compared with each other on a per-patient basis. The iodine perfusion maps of DECT had a sensitivity of 84.2 % and specificity of 65.2 % for the diagnosis of PE. The SENCEFUL technique in MRI showed a sensitivity of 78.9 % and a specificity of 26.1 %. When comparing the whole lung depicted in both series of functional images, the main perfusion defect location matched in four of ten patients (40 %). In conclusion, this work found that DECT iodine maps have higher sensitivity and specificity in the diagnosis of pulmonary embolism compared with SENCEFUL MRI. N2 - Die Lungenembolie (LE) ist eine häufige Erkrankung und eine noch häufigere Verdachtsdiagnose. Die Computertomographie der Pulmonalarterien (CTPA) ist die Bildgebung erster Wahl für die Diagnose einer LE. Für eine bessere Darstellung der Folgen einer LE dienen Perfusionskarten. Eine existierende Bildgebungstechnik mit ionisierender Strahlung sind die Iodkarten der Dual-Energy-Computertomographie (DECT), welche bei einer LE Perfusionsdefekte im Lungenparenchym wiedergeben. Eine weitere strahlungsfreie und kontrastmittelfreie Methode ist die „SElf-gated Non-Contrast-Enhanced FUnctional Lung” (SENCEFUL) Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT). Diese Technik kann ohne Atemhaltemanöver und ohne EKG-Monitoring stattfinden. Ziel der Arbeit war es zu bestimmen, ob eine LE aufgrund eines Perfusionsdefekts in den Iodkarten des DECT und SENCEFUL MRT diagnostiziert werden kann. Beide Bildgebungstechniken wurden mit der CTPA von zehn Patienten mit LE verglichen. Außerdem wurden die Perfusionsbilder untereinander verglichen. Die Iodkarten hatten eine Sensitivität von 84.2 % und eine Spezifizität von 65.2 %. Die SENCEFUL MRT Bilder zeigten eine Sensitivität von 78.9 % und eine Spezifizität von 26.1 %. Der Vergleich beider funktioneller Bildgebungstechniken bezogen auf die gesamte Lunge ergab, dass in vier von zehn Patienten die prädominierende Lokalisation der Minderperfusion übereinstimmte. Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit festgestellt werden, dass die Iodkarten des DECTs im Vergleich zum SENCEFUL MRT eine höhere Sensitivität und Spezifizität in der Diagnose einer Lungenembolie aufweisen. KW - Lungenembolie KW - pulmonary embolism KW - perfusion map Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-313034 ER -