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Abstract
To compare intravenous contrast material (CM) injection protocols for dual-energy CT pulmonary angiography (CTPA) in patients with suspected acute pulmonary embolism with regard to image quality and pulmonary perfused blood volume (PBV) values. A total of 198 studies performed with four CM injection protocols varying in CM volume and iodine delivery rates (IDR) were retrospectively included: (A) 60 ml at 5 ml/s (IDR = 1.75gI/s), (B) 50 ml at 5 ml/s (IDR = 1.75gI/s), (C) 50 ml at 4 ml/s (IDR = 1.40gI/s), (D) 40 ml at 3 ml/s (IDR = 1.05gI/s). Image quality and PBV values at different resolution settings were compared. Pulmonary arterial tract attenuation was highest for protocol A (397 ± 110 HU; p vs. B = 0.13; vs. C = 0.02; vs. D < 0.001). CTPA image quality of protocol A was rated superior compared to protocols B and D by reader 1 (p = 0.01; < 0.001), and superior to protocols B, C and D by reader 2 (p < 0.001; 0.02; < 0.001). Otherwise, there were no significant differences in CTPA quality ratings. Subjective iodine map ratings did not vary significantly between protocols A, B, and C. Both readers rated protocol D inferior to all other protocols (p < 0.05). PBV values did not vary significantly between protocols A and B at resolution settings of 1, 4 and 10 (p = 0.10; 0.10; 0.09), while otherwise PBV values displayed a decreasing trend from protocol A to D (p < 0.05). Higher CM volume and IDR are associated with superior CTPA and iodine map quality and higher absolute PBV values.
Holotomography is an extension of computed tomography where samples with low X-ray absorption can be investigated with higher contrast. In order to achieve this, the imaging system must yield an optical resolution of a few micrometers or less, which reduces the measurement area (field of view = FOV) to a few mm at most. If the sample size, however, exceeds the field of view (called local tomography or region of interest = ROI CT), filter problems arise during the CT reconstruction and phase retrieval in holotomography. In this paper, we will first investigate the practical impact of these filter problems and discuss approximate solutions. Secondly, we will investigate the effectiveness of a technique we call “multiscalar holotomography”, where, in addition to the ROI CT, a lower resolution non-ROI CT measurement is recorded. This is used to avoid the filter problems while simultaneously reconstructing a larger part of the sample, albeit with a lower resolution in the additional area.
Verschiedene Konzepte der Röntgenmikroskopie haben sich mittlerweile im Labor etabliert und ermöglichen heute aufschlussreiche Einblicke in eine Vielzahl von Probensystemen. Der „Labormaßstab“ bezieht sich dabei auf Analysemethoden, die in Form von einem eigenständigen Gerät betrieben werden können. Insbesondere sind sie unabhängig von der Strahlerzeugung an einer Synchrotron-Großforschungseinrichtung und einem sonst kilometergroßen Elektronen-speicherring. Viele der technischen Innovationen im Labor sind dabei ein Transfer der am Synchrotron entwickelten Techniken. Andere wiederum basieren auf der konsequenten Weiterentwicklung etablierter Konzepte. Die Auflösung allein ist dabei nicht entscheidend für die spezifische Eignung eines Mikroskopiesystems im Ganzen. Ebenfalls sollte das zur Abbildung eingesetzte Energiespektrum auf das Probensystem abgestimmt sein. Zudem muss eine Tomographieanalage zusätzlich in der Lage sein, die Abbildungsleistung bei 3D-Aufnahmen zu konservieren.
Nach einem Überblick über verschiedene Techniken der Röntgenmikroskopie konzentriert sich die vorliegende Arbeit auf quellbasierte Nano-CT in Projektionsvergrößerung als vielversprechende Technologie zur Materialanalyse. Hier können höhere Photonenenergien als bei konkurrierenden Ansätzen genutzt werden, wie sie von stärker absorbierenden Proben, z. B. mit einem hohen Anteil von Metallen, zur Untersuchung benötigt werden. Das bei einem ansonsten idealen CT-Gerät auflösungs- und leistungsbegrenzende Bauteil ist die verwendete Röntgen-quelle. Durch konstruktive Innovationen sind hier die größten Leistungssprünge zu erwarten. In diesem Zuge wird erörtert, ob die Brillanz ein geeignetes Maß ist, um die Leistungsfähigkeit von Röntgenquellen zu evaluieren, welchen Schwierigkeiten die praktische Messung unterliegt und wie das die Vergleichbarkeit der Werte beeinflusst. Anhand von Monte-Carlo-Simulationen wird gezeigt, wie die Brillanz verschiedener Konstruktionen an Röntgenquellen theoretisch bestimmt und miteinander verglichen werden kann. Dies wird am Beispiel von drei modernen Konzepten von Röntgenquellen demonstriert, welche zur Mikroskopie eingesetzt werden können. Im Weiteren beschäftigt sich diese Arbeit mit den Grenzen der Leistungsfähigkeit von Transmissionsröntgenquellen. Anhand der verzahnten Simulation einer Nanofokus-Röntgenquelle auf Basis von Monte-Carlo und FEM-Methoden wird untersucht, ob etablierte Literatur¬modelle auf die modernen Quell-konstruktionen noch anwendbar sind. Aus den Simulationen wird dann ein neuer Weg abgeleitet, wie die Leistungsgrenzen für Nanofokus-Röntgenquellen bestimmt werden können und welchen Vorteil moderne strukturierte Targets dabei bieten.
Schließlich wird die Konstruktion eines neuen Nano-CT-Gerätes im Labor-maßstab auf Basis der zuvor theoretisch besprochenen Nanofokus-Röntgenquelle und Projektionsvergrößerung gezeigt, sowie auf ihre Leistungsfähigkeit validiert. Es ist spezifisch darauf konzipiert, hochauflösende Messungen an Materialsystemen in 3D zu ermöglichen, welche mit bisherigen Methoden limitiert durch mangelnde Auflösung oder Energie nicht umsetzbar waren. Daher wird die praktische Leistung des Gerätes an realen Proben und Fragestellungen aus der Material¬wissenschaft und Halbleiterprüfung validiert. Speziell die gezeigten Messungen von Fehlern in Mikrochips aus dem Automobilbereich waren in dieser Art zuvor nicht möglich.
The trauma center of the University Hospital Wuerzburg has developed an advanced trauma pathway based on a dual-room trauma suite with an integrated movable sliding gantry CT-system. This enables simultaneous CT-diagnostics and treatment of two trauma patients. The focus of this study was to investigate the quality of the concept based on defined outcome criteria in this specific setting (time from arrival to initiation of CT scan: tCT; time from arrival to initiation of emergency surgery: tES). We analyzed all trauma patients admitted to the hospital’s trauma suite from 1st May 2019 through 29th April 2020. Two subgroups were defined: trauma patients, who were treated without a second trauma patient present (group 1) and patients, who were treated simultaneously with another trauma patient (group 2). Simultaneous treatment was defined as parallel arrival within a period of 20 min. Of 423 included trauma patients, 46 patients (10.9%) were treated simultaneously. Car accidents were the predominant trauma mechanism in this group (19.6% vs. 47.8%, p < 0.05). Prehospital life-saving procedures were performed with comparable frequency in both groups (intubation 43.5% vs. 39%, p = 0.572); pleural drainage 3.2% vs. 2.2%, p = 0.708; cardiopulmonary resuscitation 5% vs. 2.2%, p = 0.387). At hospital admission, patients in group 2 suffered significantly more pain (E-problem according to Advanced Trauma Life Support principles©; 29.2% vs. 45.7%, p < 0.05). There were no significant differences in the clinical treatment (emergency procedures, vasopressor and coagulant therapy, and transfusion of red blood cells). tCT was 6 (4–10) minutes (median and IQR) in group 1 and 8 (5–15.5) minutes in group 2 (p = 0.280). tES was 90 (78–106) minutes in group 1 and 99 (97–108) minutes in group 2 (p = 0.081). The simultaneous treatment of two trauma patients in a dual-room trauma suite with an integrated movable sliding gantry CT-system requires a medical, organizational, and technical concept adapted to this special setting. Despite the oftentimes serious and life-threatening injuries, optimal diagnostic and therapeutic procedures can be guaranteed for two simultaneous trauma patients at an individual medical level in consistent quality.
Objective
Growing interest in measuring the cochlear duct length (CDL) has emerged, since it can influence the selection of cochlear implant electrodes. Currently the measurements are performed with ionized radiation imaging. Only a few studies have explored CDL measurements in magnetic resonance imaging (MRI). Therefore, the presented study aims to fill this gap by estimating CDL in MRI and comparing it with multislice computed tomography (CT).
Study Design
Retrospective data analyses of 42 cochleae.
Setting
Tertiary care medical center.
Methods
Diameter (A value) and width (B value) of the cochlea were measured in HOROS software. The CDL and the 2-turn length were determined by the elliptic circular approximation (ECA). In addition, the CDL, the 2-turn length, and the angular length were determined via HOROS software by the multiplanar reconstruction (MPR) method.
Results
CDL values were significantly shorter in MRI by MPR (d = 1.38 mm, P < .001) but not by ECA. Similar 2-turn length measurements were significantly lower in MRI by MPR (d = 1.67 mm) and ECA (d = 1.19 mm, both P < .001). In contrast, angular length was significantly higher in MRI (d = 26.79°, P < .001). When the values were set in relation to the frequencies of the cochlea, no clinically relevant differences were estimated (58 Hz at 28-mm CDL).
Conclusion
In the presented study, CDL was investigated in CT and MRI by using different approaches. Since no clinically relevant differences were found, diagnostics with radiation may be omitted prior to cochlear implantation; thus, a concept of radiation-free cochlear implantation could be established.
Röntgencomputertomographie (CT) hat in ihrer industriellen Anwendung ein sehr breites Spektrum möglicher Prüfobjekte. Ziel einer CT-Messung sind dreidimensionale Abbilder der Verteilung des Schwächungskoeffizienten der Objekte mit möglichst großer Genauigkeit. Die Parametrierung eines CT-Systems für ein optimales Messergebnis hängt stark vom zu untersuchenden Objekt ab. Eine Vorhersage der optimalen Parameter muss die physikalischen Wechselwirkungen mit Röntgenstrahlung des Objektes und des CT-Systems berücksichtigen. Die vorliegende Arbeit befasst sich damit, diese Wechselwirkungen zu modellieren und mit der Möglichkeit den Prozess zur Parametrierung anhand von Gütemaßen zu automatisieren. Ziel ist eine simulationsgetriebene, automatische Parameteroptimierungsmethode, welche die Objektabhängigkeit berücksichtigt. Hinsichtlich der Genauigkeit und der Effizienz wird die bestehende Röntgensimulationsmethodik erweitert. Es wird ein Ansatz verfolgt, der es ermöglicht, die Simulation eines CT-Systems auf reale Systeme zu kalibrieren. Darüber hinaus wird ein Modell vorgestellt, welches zur Berechnung der zweiten Ordnung der Streustrahlung im Objekt dient. Wegen des analytischen Ansatzes kann dabei auf eine Monte-Carlo Methode verzichtet werden. Es gibt in der Literatur bisher keine eindeutige Definition für die Güte eines CT-Messergebnisses. Eine solche Definition wird, basierend auf der Informationstheorie von Shannon, entwickelt. Die Verbesserungen der Simulationsmethodik sowie die Anwendung des Gütemaßes zur simulationsgetriebenen Parameteroptimierung werden in Beispielen erfolgreich angewendet beziehungsweise mittels Referenzmethoden validiert.
Purpose
Non-invasive end-points for interventional trials and tailored treatment regimes in chronic obstructive pulmonary disease (COPD) for monitoring regionally different manifestations of lung disease instead of global assessment of lung function with spirometry would be valuable. Proton nuclear magnetic resonance imaging (1H-MRI) allows for a radiation-free assessment of regional structure and function. The aim of this study was to evaluate the short-term reproducibility of a comprehensive morpho-functional lungMRI protocol in COPD.
Materials and Methods
20 prospectively enrolled COPD patients (GOLD I-IV) underwent 1H-MRI of the lung at 1.5T on two consecutive days, including sequences for morphology, 4D contrast-enhanced perfusion, and respiratory mechanics. Image quality and COPD-related morphological and functional changes were evaluated in consensus by three chest radiologists using a dedicated MRI-based visual scoring system. Test-retest reliability was calculated per each individual lung lobe for the extent of large airway (bronchiectasis, wall thickening, mucus plugging) and small airway abnormalities (tree in bud, peripheral bronchiectasis, mucus plugging), consolidations, nodules, parenchymal defects and perfusion defects. The presence of tracheal narrowing, dystelectasis, pleural effusion, pulmonary trunk ectasia, right ventricular enlargement and, finally, motion patterns of diaphragma and chest wall were addressed.
Results
Median global scores [10(Q1:8.00; Q3:16.00) vs. 11(Q1:6.00; Q3:15.00)] as well as category subscores were similar between both timepoints, and kappa statistics indicated "almost perfect" global agreement (\(\kappa\)= 0.86, 95%CI = 0.81-0.91). Most subscores showed at least "substantial" agreement of MRI1 and MRI2 (\(\kappa\)= 0.64-1.00), whereas the agreement for the diagnosis of dystelectasis/effusion (\(\kappa\)= 0.42, 95%CI = 0.00-0.93) was "moderate" and of tracheal abnormalities (\(\kappa\)= 0.21, 95%CI = 0.00-0.75) "fair". Most MRI acquisitions showed at least diagnostic quality at MRI1 (276 of 278) and MRI2 (259 of 264).
Conclusion
Morpho-functional 1H-MRI can be obtained with reproducible image quality and high short-term test-retest reliability for COPD-related morphological and functional changes of the lung. This underlines its potential value for the monitoring of regional lung characteristics in COPD trials.
Untersuchungen von schwer verletzten Patienten, die in die zentrale Notaufnahme der Universität Würzburg eingeliefert wurden. Es wurde eine relationale Datenbank und entsprechende Auswertemechanismen implementiert, um die Patientendaten zu erfassen, zu strukturieren und auszuwerten. Weiterhin wurde anhand von CT Bildern polytraumatisierter Patienten der ISS berechnet und in die Datenbank eingetragen und entsprechend analysiert. Die Konformität der Verdachtsdiagnose Polytrauma, die anhand bestimmter Kriterien erfolgte, wurde mit dem ISS - Grenzwert 16 verglichen.
Innerhalb dieser Arbeit steht die Berechnung des prä-, peri- und teilweise postoperativen intrakraniellen Volumens bei Kindern mit isolierten und syndromalen prämaturen Kraniosynostosen anhand von Schädelcomputertomogrammen im Vordergrund. Die einzelnen Diagnosegruppen beinhalten die isolierten Kraniosynostosen Trigonozephalus, Plagiozephalus, Brachyzephalus und Skaphozephalus, die syndromalen Kraniosynostosen die Gruppen des Apert-, Crouzon-, Saethre-Chotzen-, Pfeiffer-, Muenke- und Cohen-Syndroms, welches auch als kraniofrontonasale Dysplasie in der Literatur beschrieben wurde. In der Einleitung wird ein umfassender theoretischer Teil über die Bedeutung, Entstehung und Problematik von Kraniosynostosen beschrieben. Insbesondere werden die unterschiedlichen Klassifizierungen von Kraniosynostosen und die damit verbundene Schwierigkeit einer einheitlichen Unterteilung aller prämaturen Kraniosynostosen dargestellt und erläutert. Besondere Aufmerksamkeit wurde auf die jüngsten humangenetischen Entdeckungen gelegt, die zu einer weiteren ätiologischen Differenzierung der syndromalen Kraniosynostosen beitragen. Für dieses Verfahren wurden von insgesamt 124 Kindern mit Kraniosynostosen im Zeitraum von 1982-1997 Schädel CT-Aufnahmen mit einem Schichtabstand von 5 mm im Bereich der Schädelbasis und 10 mm im Bereich der Schädelkalotte angefertigt. Zur Berechnung der Annäherungsvolumina wurden die Einzelschichten über einen Flachbettscanner digitalisiert. Anschließend erfolgte die Flächenberechnung der einzelnen CT-Schichten mit Hilfe eines Computers und einer speziellen Software (Ghostview), die zur Flächenberechnung die Funktion eines Planimeters besitzt. Durch die Mittelwert der Flächeninhalte und dem bekannten Schichtabstand der Ebenen zueinander können zylindrische Annäherungsvolumina bestimmt werden. Über die Summation der einzelnen zylindrischen Volumeninhalte und der Multiplikation mit dem Vergrößerungsfaktor des CT-Bildes ergibt sich ein intrakranielles Annäherungsvolumen.