Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie (Institut für Röntgendiagnostik)
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- Cheng Lab, Department of Radiology, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA 02114, USA (1)
- Datenintegrationszentrum Würzburg (DIZ) (1)
- Interdisziplinäre Biomaterial- und Datenbank Würzburg (ibdw) (1)
- Würzburg Fabry Center for Interdisciplinary Therapy (FAZIT), University of Würzburg, Würzburg, Germany (1)
Whole-Body [\(^{18}\)F]FDG PET/CT Can Alter Diagnosis in Patients with Suspected Rheumatic Disease
(2021)
The 2-deoxy-d-[\(^{18}\)F]fluoro-D-glucose (FDG) positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) is widely utilized to assess the vascular and articular inflammatory burden of patients with a suspected diagnosis of rheumatic disease. We aimed to elucidate the impact of [\(^{18}\)F]FDG PET/CT on change in initially suspected diagnosis in patients at the time of the scan. Thirty-four patients, who had undergone [\(^{18}\)F]FDG PET/CT, were enrolled and the initially suspected diagnosis prior to [18F]FDG PET/CT was compared to the final diagnosis. In addition, a semi-quantitative analysis including vessel wall-to-liver (VLR) and joint-to-liver (JLR) ratios was also conducted. Prior to [\(^{18}\)F]FDG PET/CT, 22/34 (64.7%) of patients did not have an established diagnosis, whereas in 7/34 (20.6%), polymyalgia rheumatica (PMR) was suspected, and in 5/34 (14.7%), giant cell arteritis (GCA) was suspected by the referring rheumatologists. After [\(^{18}\)F]FDG PET/CT, the diagnosis was GCA in 19/34 (55.9%), combined GCA and PMR (GCA + PMR) in 9/34 (26.5%) and PMR in the remaining 6/34 (17.6%). As such, [\(^{18}\)F]FDG PET/CT altered suspected diagnosis in 28/34 (82.4%), including in all unclear cases. VLR of patients whose final diagnosis was GCA tended to be significantly higher when compared to VLR in PMR (GCA, 1.01 ± 0.08 (95%CI, 0.95–1.1) vs. PMR, 0.92 ± 0.1 (95%CI, 0.85–0.99), p = 0.07), but not when compared to PMR + GCA (1.04 ± 0.14 (95%CI, 0.95–1.13), p = 1). JLR of individuals finally diagnosed with PMR (0.94 ± 0.16, (95%CI, 0.83–1.06)), however, was significantly increased relative to JLR in GCA (0.58 ± 0.04 (95%CI, 0.55–0.61)) and GCA + PMR (0.64 ± 0.09 (95%CI, 0.57–0.71); p < 0.0001, respectively). In individuals with a suspected diagnosis of rheumatic disease, an inflammatory-directed [\(^{18}\)F]FDG PET/CT can alter diagnosis in the majority of the cases, particularly in subjects who were referred because of diagnostic uncertainty. Semi-quantitative assessment may be helpful in establishing a final diagnosis of PMR, supporting the notion that a quantitative whole-body read-out may be useful in unclear cases.
Die Frage nach der optimalen Diagnostik bei polytraumatisierten Patienten wird in der Literatur derzeit nicht abschließend beantwortet. Nichtsdestotrotz ist die Multislice-Computertomographie zur primären Diagnostik schwerstverletzter Patienten in regionalen sowie überregionalen Traumazentren unverzichtbar geworden.
Seit 2004 ist im Würzburger Schockraum ein Computertomograph direkt im Schockraum verfügbar und die Ganzkörper-CT als primäres diagnostisches Mittel in den Schockraumalgorithmus integriert. Ziel dieser Datenerhebung ist es deshalb, die Wertigkeit dieses Konzeptes zu überprüfen.
Zu diesem Zweck wurden retrospektiv Daten der Jahre 2005 bis einschließlich 2008 ausgewertet. Im Kollektiv enthalten sind 155 Patienten mit einem durchschnittlichen Alter von 39 Jahren und einem Männeranteil von 72,3%.
Die Abbreviated Injury Scale ergab beim Würzburger Kollektiv verglichen mit den Daten der DGU einen hohen Anteil von Patienten mit schweren Verletzungen vor allem im Bereich von Abdomen (43,2% im Vergleich zu 22,8% bei der DGU), Thorax (75,5% vs. 58,0% bei der DGU), Extremitäten (65,8% vs. 38,0% bei der DGU) und Gesicht (21,9% vs. 4,6% bei der DGU).
Beim Injury Severity Score wurde in vorliegender Datenerhebung ein Mittelwert von 37,8 Punkten berechnet, im Gegensatz zu durchschnittlich 24,5 Punkten bei den Daten der DGU. Ursache hierfür ist das Einschlusskriterium dieser Datenerhebung eines ISS ≥ 16, während bei der DGU nur 73% der Patienten eines ISS ≥ 16 hatten.
29% der Würzburger Patienten wurden entsprechend einem initialen GCS von ≤ 8 am Unfallort bewusstlos vorgefunden. Dieses Ergebnis deckt sich mit den gesamtdeutschen Daten, die im Jahresbericht 2008 der DGU veröffentlicht wurden.
Die Standardisierte Mortalitätsrate, die mit Hilfe der RISC-Prognose und der Mortalitätsrate für dieses Kollektiv ermittelt wurde, lag bei 0,66. Das bedeutet, dass deutlich weniger Patienten verstorben sind als nach RISC-Prognose erwartet. Im Vergleich zu den Angaben der DGU, die für das Jahr 2007 das bisher beste Ergebnis mit einer SMR von 0,75 im Gesamtkollektiv berechneten, ein gutes Ergebnis.
Die im direkten Vergleich höhere Letalität von 18,1% im Würzburger Kollektiv im Gegensatz zu 14% bei den gesamtdeutschen Daten der DGU lässt sich durch den deutlich höheren durchschnittlichen ISS begründen.
Insgesamt wurde in den Jahren 2005 bis 2007 am Uniklinikum Würzburg eine Zunahme der Letalität polytraumatisierter Patienten innerhalb der ersten 24 Stunden nach dem Unfall beobachtet. Zunehmend weniger Patienten verstarben dagegen während des folgenden Krankenhausaufenthaltes. Bei der Gesamtletalität konnte eine Abnahme von 20,0% im Jahr 2005 auf 14,1% im Jahr 2007 verzeichnet werden.
Die Berechnung der Diagnostikzeiten ergab eine durchschnittliche Gesamtuntersuchungsdauer von 51 Min (von der Ankunft des Patienten im Schockraum bis zum Ende der Datenrekonstruktion) und 29 Min von Beendigung des Scans bis zum Ende der Rekonstruktion. Durchschnittlich 22 Min wurden für den Zeitraum von Ankunft des Patienten bis zum Ende des Polytraumascans ermittelt, 7 Min betrug die reine Scanzeit. Die Daten decken sich mit den Berechnungen früherer Studien.
Bei 30,3% der Würzburger Patienten wurden zusätzlich konventionelle Röntgenaufnahmen im Schockraum angefertigt. Der überwiegende Anteil der Aufnahmen, das heißt 34,0%, entfielen dabei auf Röntgenbilder des Thorax. Als Erklärung werden häufig notwendige Lagekontrollen nach Installation einer Thoraxdrainage oder eines zentralen Venenkatheters angeführt.
Computertomographische Folgeuntersuchungen wurden bei insgesamt 72,9% der Patienten durchgeführt. Mit Abstand am häufigsten, in 47,6% der Fälle, wurden weitere Aufnahmen des Schädels angefertigt.
Die Kontrolle der Kurzbefunde der Ganzkörper-CT ergab bei sechs der insgesamt 155 Patienten initial nicht diagnostizierte Läsionen. Die entsprechenden Verletzungen waren bei drei Patienten auch unter Kenntnis der intraoperativen Diagnosen in der retrospektiven Analyse nicht nachvollziehbar. Bei nur einem Patienten ergab sich eine reale therapeutische Relevanz, hier wurde eine Mandibulafraktur übersehen, die später einer operativen Versorgung bedurfte.
Die Rate von initial sechs nicht entdeckten Verletzungen verdeutlicht die hohe Qualität der primären Diagnostik im Würzburger Schockraum.
Die SMR als Kriterium der Versorgungsqualität bei der Behandlung polytraumatisierter Patienten ergab einen, im gesamtdeutschen Vergleich, hohen Standard.
Zusammenfassend belegen unsere Daten den überlegenen Stellenwert eines Ganzkörper-Computertomographie-basierten Schockraumalgorithmus in der Primäversorgung polytraumatisierter Patienten am Beispiel des Würzburger Schockraums.
Das Pankreaskarzinom stellt mit seiner schlechten Prognose und der Schwierigkeit, es in frühem Stadium zu erkennen, eine große Herausforderung für die Medizin dar. Es gibt zahlreiche diagnostische Möglichkeiten für die Detektion und das Staging dieses Malignoms. Hierfür hat sich als Mittel der ersten Wahl in den letzten Jahren die MD-Computertomographie bewährt. Das Ziel dieser Arbeit war es, die Treffsicherheit der Computertomographie für die Detektion als auch für die Einstufung der präoperativen Resektabilität zu bestimmen und herauszufinden, wo Fehlerquellen in der Bildbefundung liegen, um diese in Zukunft verbessern bzw. vermeiden zu können. Hierfür wurden 83 Patienten mit primärem Verdacht auf ein Pankreaskarzinom in die Studie einbezogen und die präoperativ erstellen Bilder retrospektiv befundet. Dabei ergaben sich Werte für die Sensitivität der Tumordetektion von 94 % und für die Spezifität von 43,75 %. Die Sensitivität zur Einschätzung der Resektabiliät eines Pankreaskarzinoms mit Hilfe des CTs in dieser Studie beträgt 64 % und die Spezifität 97,30 %. Die Ergebnisse an der Universität Würzburg sind damit vergleichbar mit den Ergebnissen anderer Untersuchungen an anderen Zentren.
Trotz der hohen Bildqualität der Multidetektorcomputertomographie war es schwierig, eine chronische Pankreatitis von einem Karzinom zu unterscheiden. Besonders wichtig, vor allem in Zusammenarbeit mit der Visceralchirurgie, ist es, präoperativ festzulegen, ob der Tumor noch resektabel ist, um unnötig aufwändige Operationen zu vermeiden und Patienten mit resektablem Tumor die Chance auf eine potentiell kurative Therapie nicht zu verwehren. Ein in der Bildgebung primär irresektabel eingestufter Befund war mit fast 100 % auch tatsächlich irresektabel. Dagegen stellten sich 20 % der initital als resektabel eingestuften Befunde intraoperativ als irresektabel dar. Als Hauptursachen der falsch eingestuften Befunde fanden sich in dieser Studie Probleme in der Detektion eines arteriellen Gefäßbefalls, kleiner Lebermetastasen oder einer Peritonealkarzinose. Zu ähnlichen Ergebnissen kommen auch andere Autoren. Auch in Zukunft wird trotz weiterer technischer Fortschritte in der Schnittbildgebung eine sichere Unterscheidung wahrscheinlich nicht immer möglich sein. Folglich gilt es im präoperativen Staging des Pankreaskarzinoms, größtmögliche Sorgfalt walten zu lassen. Dies beinhaltet, so genau wie möglich, auf Hinweise zur Unterscheidung einer chronischen Pankreatitis, eines Karzinoms und der erwähnten Irresektabilitätskriterien zu achten. So wird im Rahmen, der durch technische Möglichkeiten gegebenen Treffsicherheit, ein Maximum an Genauigkeit sichergestellt.
Es wurden Perfusionsmessungen mittels MRT an Infarktpatienten im Akutstadium und im Langzeitverlauf durchgeführt und quantitativ mittels einem Sektormodell ausgewertet. Hierbei zeigte sich, dass sich die Perfusionswerte im Infarktareal und gesunden Myokard nicht signifikant unterschieden und dass sich diese auch im Jahresverlauf nicht signifikant änderten. Es ergab sich auch keine signifikante Korrelation zwischen der Größe des Infarkareales und den gemessenen Perfusionswerten.
In summary, the wave-CAIPI k-space trajectory presents an efficient sampling strategy for accelerated MR acquisitions. Using wave-CAIPI in parallel imaging reconstructions leads to a reduced noise level in the reconstructed images, compared to the Cartesian standard trajectory. This effect could be quantified by means of noise and SNR calculations. An SNR gain can be traded for a reduced scan time, i.e., additional undersampling, or for an enhanced image quality, keeping scan time constant.
Acceleration of MR imaging is especially important in dynamic applications, since these examinations are inherently time-consuming. The impact of wave-CAIPI sampling on image quality and its potential for scan time reduction was investigated for two dynamic applications: self-gated dynamic 3D lung MRI during free breathing and cardiac 4D flow MRI.
Dynamic 3D Lung MRI
By employing wave-CAIPI sampling in self-gated, free-breathing dynamic 3D lung MRI for the purpose of radiotherapy treatment planning, the image quality of accelerated scans could be enhanced. Volunteer examinations were used to quantify image quality by means of similarity between accelerated and reference images. To this end, the normalized mutual information and the root-mean-square error were chosen as quantitative image similarity measures.
The wave-CAIPI sampling was shown to exhibit superior quality, especially for short scan times. The values of the normalized mutual information were (10.2 +- 7.3)% higher in the wave-CAIPI case -- the root-mean-square error was (18.9 +- 13.2)% lower on average. SNR calculations suggest an average SNR benefit of around 14% for the wave-CAIPI, compared to Cartesian sampling.
Resolution of the lung in 8 breathing states can be achieved in only 2 minutes. By using the wave-CAIPI k-space trajectory, precise tumor delineation and assessment of respiration-induced displacement is facilitated.
Cardiac 4D Flow MRI
In 4D flow MRI, acceleration of the image acquisition is essential to incorporate the corresponding scan protocols into clinical routine. In this work, a retrospective 6-fold acceleration of the image acquisition was realized. Cartesian and wave-CAIPI 4D flow examinations of healthy volunteers were used to quantify uncertainties in flow parameters for the respective sampling schemes.
By employing wave-CAIPI sampling, the estimated errors in flow parameters in 6-fold accelerated scans could be reduced by up to 55%. Noise calculations showed that the noise level in 6-fold accelerated 4D flow acquisitions with wave-CAIPI is 43% lower, compared to Cartesian sampling. Comparisons between Cartesian and wave-CAIPI 4D flow examinations with a prospective acceleration factor R=2 revealed small, but partly statistically significant discrepancies. Differences between 2-fold and 6-fold accelerated wave-CAIPI scans are comparable to the differences between Cartesian and wave-CAIPI examinations at R=2.
Wave-CAIPI 4D flow acquisitions of the aorta could be performed with an average, simulated scan time of under 4 minutes, with reduced uncertainties in flow parameters. Important visualizations of hemodynamic flow patterns in the aorta were only slightly affected by undersampling in the wave-CAIPI case, whereas for Cartesian sampling, considerable discrepancies were observed.
This longitudinal study was performed to evaluate the feasibility of detecting the interaction between wall shear stress (WSS) and plaque development. 20 ApoE\(^{-/-}\)mice were separated in 12 mice with Western Diet and 8 mice with Chow Diet. Magnetic resonance (MR) scans at 17.6 Tesla and histological analysis were performed after one week, eight and twelve weeks. Allin vivoMR measurements were acquired using a flow sensitive phase contrast method for determining vectorial flow. Histological sections were stained with Hematoxylin and Eosin, Elastica van Gieson and CD68 staining. Data analysis was performed using Ensight and a Matlab-based "Flow Tool". The body weight of ApoE\(^{-/-}\)mice increased significantly over 12 weeks. WSS values increased in the Western Diet group over the time period; in contrast, in the Chow Diet group the values decreased from the first to the second measurement point. Western Diet mice showed small plaque formations with elastin fragmentations after 8 weeks and big plaque formations after 12 weeks; Chow Diet mice showed a few elastin fragmentations after 8 weeks and small plaque formations after 12 weeks. Favored by high-fat diet, plaque formation results in higher values of WSS. With wall shear stress being a known predictor for atherosclerotic plaque development, ultra highfield MRI can serve as a tool for studying the causes and beginnings of atherosclerosis.
Die Kombination einer geringen Kontrastmittelmenge (Prä-Bolus) zur Ermittlung und Konstruktion einer Arteriellen Input Funktion, kombiniert mit der Verabreichung eines höher dosierten Kontrastmittel-Bolus zur Darstellung der morphologischen Herzstrukturen bewirkt eine deutliche Verbesserung des Kontrast-Rausch-Verhältnisses bei gleichzeitigem Vermeiden von Sättigungseffekten. Durch die Möglichkeit der Anwendung dieser Technik in Multi Slice MR Imaging Sequenzen empfiehlt sich die neue Prä-Bolustechnik für weitere, zukünftige klinische Studien auf diesem Gebiet.
Zielsetzung: Harmonic Imaging produziert Bilder mit hoher Orts- und Kontrastauflösung. Die Mikrobläschen im verwendeten Kontrastmittel werden deutlich sichtbarer. Ziel dieser Studie war es, das diagnostische Potential der kontrastverstärkten Miktionsurosonographie (MUS) mittels Harmonic Imaging bei reduzierter Kontrastmitteldosis mit der Miktionszystourethrographie (MCU) zu vergleichen. Material und Methodik: 55 Patienten (17 Jungen, 38 Mädchen; Durchschnittsalter 4 Jahre), die zur Refuxuntersuchung kamen, wurden für die Vergleichsstudie rekrutiert. Im Anschluß an einen Standard-Ultraschall des Harntraktes mit Harmonic Imaging (Sonoline Elegra, Siemens) folgte die Blasenkatheterisierung und die intravesikale Gabe des Ultraschallkontrastmittels Levovist® (300 mg/ml). Anstatt der bei MUS mit konventioneller Ultraschallmodalität verwendeten Menge – 10% des Blasenvolumens – wurde jetzt nur 5% Volumen des Kontrastmittels benutzt. Die Sonographie des Harntraktes wurde wiederholt und auch unter Miktion fortgeführt. Es schloss sich ein MCU an. Ergebnisse: Zur Evaluation standen insgesamt 114 Nieren-Ureter-Einheiten (NUE) zur Verfügung. In 29 NUE wurde mit einer oder beiden Methoden ein vesikoureteraler Reflux (VUR) diagnostiziert. In 7 NUE wurde der Reflux nur mit Hilfe der MUS, in 3 NUE nur mittels MCU diagnostiziert. Beim Vergleich der MUS mit der Referenzmethode MCU waren die diagnostischen Ergebnisse folgendermaßen: 86,4% Sensitivität, 92,4% Spezifität, 73,1% positiver Vorhersagewert und 96,6% negativer Vorhersagewert. Der Korrelationskoeffizient zwischen den beiden Methoden betrug 0,741 (p<0,001). Schlußfolgerungen: MUS mit Harmonic Imaging und halbierter Kontrastmitteldosis ist in Bezug auf Ausschluß und Diagnose eines VUR mit der MCU vergleichbar. Die Reduktion der Kontrastmittelmenge schränkt die Aussagefähigkeit der MUS nicht ein, sondern ermöglicht bei gleichen Ergebnissen eine kostengünstigere Untersuchung.
Hintergrund: Die CT-Pulmonalisangiographie (CTPA) ist diagnostischer Goldstandard der Diagnostik der Lungenarterienembolie (LAE). Durch Dual-Energy CT (DECT) können mithilfe von Joddistributionskarten LAEs auf Segment- und Subsegmentebene besser detektiert werden. Neben der etablierten Dual-Source-Technik ermöglicht ein Split-Filter eine DECT-Akquisition mit Single-Source-Scannern. Ein solcher SF-DECT-Scanner sollte hinsichtlich der Bildqualität sowie der Strahlendosis mit einem etabliertem DS-DECT-Gerät verglichen werden.
Material und Methoden: Insgesamt wurden 135 Patienten eingeschlossen, die eine CTPA erhielten: 68 erhielten einen DS-DECT-Scan mit 90/Sn150 kV und 67 einen SF-DECT-Scan mit Au/Sn120 kV. Für beide Protokolle wurden farbkodierte Joddistributionskarten erstellt. Die objektive (CT-Abschwächung in relevanten Gefäßen in HU, Signal-Rausch-Verhältnis (SNR), Kontrast-Rausch-Verhältnis (CNR), perfused blood volume (PBV)) und subjektive Bildqualität (2 Befunder (B), 5-Punkte-Likert-Skala) sowie Dosisparameter wurden erhoben und verglichen.
Ergebnisse: Alle CTPAs waren von diagnostischer Qualität. Ihre subjektive Bildqualität wurde in 80,9/82,4% (B1/B2) der DS-DECT und in 77,6/76,1% der SF-DECT als exzellent oder gut bewertet. Die subjektive Bildqualität der Joddistributionskarten der SF-DECT wurde von beiden Befundern als schlechter beurteilt. Die HU-Werte der relevanten Gefäße unterschieden sich nicht signifikant (p>0.05), SNR und CNR der SF-Gruppe waren in zentralen Gefäßen jedoch höher (p<0.05); die PBV-Werte der SF-Gruppe waren teils höher (p<0.05). Alle erhobenen Dosisparameter waren in der SF-Gruppe höher (p<0,05).
Konklusion: In der diagnostischen Abklärung eines V.a. eine akute LAE ermöglicht der Einsatz eines Split-Filters an einem Single-Source-CT-Scanner eine Dual-Energy-Untersuchung. Dies geht im Vergleich zu etablierten DS-Scannern jedoch mit einer schlechteren Qualität der Joddistributionskarten und einer höheren Strahlendosis einher.