230 research outputs found
sj-pdf-1-acr-10.1177_02841851231198349 - Supplemental material for Prevalence and influencing factors for artifact development in breast MRI-derived maximum intensity projections
No full textSupplemental material, sj-pdf-1-acr-10.1177_02841851231198349 for Prevalence and influencing factors for artifact development in breast MRI-derived maximum intensity projections by Lorenz A Kapsner, Eva L Balbach, Frederik B Laun, Lukas Baumann, Sabine Ohlmeyer, Michael Uder, Sebastian Bickelhaupt and Evelyn Wenkel in Acta Radiologica</p
sj-tiff-1-tan-10.1177_17562864221143834 – Supplemental material for Parkinson’s disease or multiple system atrophy: potential separation by quantitative susceptibility mapping
No full textSupplemental material, sj-tiff-1-tan-10.1177_17562864221143834 for Parkinson’s disease or multiple system atrophy: potential separation by quantitative susceptibility mapping by Franz Marxreiter, Vera Lambrecht, Angelika Mennecke, Jannis Hanspach, Jelena Jukic, Martin Regensburger, Juergen Herrler, Alexander German, Jan Kassubek, Georg Grön, Hans-Peter Müller, Frederik B. Laun, Arnd Dörfler, Juergen Winkler and Manuel A. Schmidt in Therapeutic Advances in Neurological Disorders</p
sj-docx-3-tan-10.1177_17562864221143834 – Supplemental material for Parkinson’s disease or multiple system atrophy: potential separation by quantitative susceptibility mapping
No full textSupplemental material, sj-docx-3-tan-10.1177_17562864221143834 for Parkinson’s disease or multiple system atrophy: potential separation by quantitative susceptibility mapping by Franz Marxreiter, Vera Lambrecht, Angelika Mennecke, Jannis Hanspach, Jelena Jukic, Martin Regensburger, Juergen Herrler, Alexander German, Jan Kassubek, Georg Grön, Hans-Peter Müller, Frederik B. Laun, Arnd Dörfler, Juergen Winkler and Manuel A. Schmidt in Therapeutic Advances in Neurological Disorders</p
sj-tiff-2-tan-10.1177_17562864221143834 – Supplemental material for Parkinson’s disease or multiple system atrophy: potential separation by quantitative susceptibility mapping
No full textSupplemental material, sj-tiff-2-tan-10.1177_17562864221143834 for Parkinson’s disease or multiple system atrophy: potential separation by quantitative susceptibility mapping by Franz Marxreiter, Vera Lambrecht, Angelika Mennecke, Jannis Hanspach, Jelena Jukic, Martin Regensburger, Juergen Herrler, Alexander German, Jan Kassubek, Georg Grön, Hans-Peter Müller, Frederik B. Laun, Arnd Dörfler, Juergen Winkler and Manuel A. Schmidt in Therapeutic Advances in Neurological Disorders</p
Diffusionsgewichtete MR-Mammographie: Untersuchung von atmungsinduzierten Magnetfeldvariationen, Kurtosisbildgebung und hohen Gradientenstärken
No full textBackground and purpose
Magnetic resonance imaging (MRI) is used for many clinical applications due to its
good soft tissue contrast. Imaging of carcinomas is of particular interest for diagnosis
and treatment planning. As breast cancer is the most common cancer in women, it
is a common application. Diffusion-weighted MR imaging (DWI) is a technique used
to create a high contrast between healthy tissue and malignant lesions. In addition
to image contrast, DWI also yields quantitative tissue parameters. These include
the apparent diffusion coefficient (ADC), the kurtosis (K) and the kurtosis-corrected
diffusion coefficient (DK). DWI parameters can be used to study and classify tumor
microstructure. Advanced DWI methods require high gradient field strengths. For
this purpose, a local breast gradient coil is being designed to provide new insights
into tissue microstructure. In this work, the impact of free breathing on DWI images
is quantified. Furthermore, a patient study is evaluated to investigate the diagnostic
value of the diffusion parameters ADC, DK, and K for the classification of tumors.
Finally, the technical implications of high gradient strengths are investigated. The
design of the planned breast gradient coil is used. In certain applications, undesirable
concomitant fields occur that interfere with DWI measurements. A compensation
method for concomitant fields is proposed and its feasibility is demonstrated on a
clinical MRI device.
Methods
In order to investigate the impact of respiration on diffusion-weighted MR mammography,
eleven healthy subjects were examined on a 3T MRI device with a breast coil. ADC
maps were calculated from DWI images with b = 50 and 800 s/mm². To isolate the
influence of free breathing, the images were compared to those in which the subjects
held their breath in expiration. The image sharpness of the ADC maps was quantified
by the Blanchet sharpness measure and the total variation.
In the patient study, 382 patients were examined, 84 of whom met the inclusion
criteria. A further seven patients and one volunteer were enrolled in a complementary
study. The measurements were performed with a 3T MRI device with a breast coil.
Histopathological findings were used as the gold standard for malignant lesions. Benign
lesions were classified by radiologists in conjunction with clinical data, sonography and
follow-up examinations as part of the regular radiological findings. ADC, DK and K
were calculated from b values 50, 750 and 1500 s/mm². The diagnostic value of the
diffusion parameters was examined with ROC analyses. In addition, the impact of the
b value choice on the diagnostic value of the parameters was investigated by examining
the second patient cohort with 10 different b values up to 2500 s/mm². The results
were supported by simulations.
The implications of high gradient strengths in DWI were investigated by calculations,
simulations and phantom measurements. The calculations and simulations were based
on the gradient field strengths of the planned chest gradient coil. The necessity of high
gradient slew rates was investigated for DWI measurements with strong gradient fields.
The magnetic field change rates resulting from high gradient slew rates were calculated
in the heart and chest region and were compared to nerve stimulation safety limits.
Finally, a compensation method for concomitant fields was implemented and tested in
simulations and phantom measurements. The phantom measurements were performed
on a clinical 1,5 T MRI device.
Results
The image sharpness of ADC maps that were acquired with free breathing was significantly lower than sharpness of ADC maps from breath hold measurements. The observed fluctuations of the magnetic field were be attributed to respiration by frequency analyses.
The evaluation of ADC, DK and K in breast lesions showed that the simple ADC
value is just as suitable for differentiating between malignant and benign lesions as
the kurtosis K and the kurtosis-corrected diffusion coefficient DK. The AUC values
of the parameters amounted to AUC(ADC) = 0,92, AUC(DK) = 0,91 and AUC(K) = 0,89.
The same held true for differentiation of solid benign tumors from carcinomas, and for
differentiation of invasive ductal and invasive lobular carcinomas: DK and K did not
significantly improve the diagnostics. In an extended protocol with more b values, the
kurtosis and DK values differed from those obtained with the original protocol, but not
in lesions whose classification was critical.
When using high gradient strengths up to G = 1 T/m, high gradient slew rates of
up to 1000 T/(m*s) have to be used, which exceed previously used slew rates. The
resulting magnetic field change rates that occur in a local breast gradient coil do not pose
a risk for nerve stimulation in the heart and breast. The change rates are at least 10%
below the safety limits. Phantom measurements showed that concomitant fields can
cause dephasing and signal loss even at clinical gradient field strengths. The proposed
compensation method mitigated signal loss and dephasing caused by concomitant fields
in all cases. For some configurations, the accompanying field effects were completely
compensated. Simulations indicated the applicability of the method to other diffusion
imaging techniques.
Conclusions
The clinical practice of performing ADC measurements on patients under free breathing
is prone to blurring of the ADC map. These effects can be mitigated by breath hold
acquisition. Other possible remedies that are more comfortable for patients include
acquisition with a respiration belt that tracks the breathing motion, larger bandwidths
and parallel imaging techniques. The evaluation of several diffusion parameters in
patients has shown that the ADC is sufficient as a diagnostic tool using a short protocol.
The ADC provides good sensitivity and specificity for the differentiation of malignant
and benign lesions. The parameters K and DK do not add value to the ADC's diagnostic
performance. When investigating the implications of high gradient field strengths, it
becomes clear that high gradient slew rates are necessary for their applicability. In
initial calculations, no safety risks were identified for breast measurements with a local
breast gradient coil. Concomitant fields were found to interfere with signal acquisition
at clinical gradient strengths for particular acquisition techniques. With the method
presented, the concomitant fields can be effectively compensated without the need for
longer acquisition times. Especially for acquisition methods that employ very strong
and asymmetrical gradient pulses, concomitant field compensation is crucial. With the
proposed compensation method, high gradient strengths could be used in practice to
examine tissue microstructure at even smaller scales.Hintergrund und Ziele
Die Magnetresonanz-Bildgebung (MRT) wird wegen ihres guten Weichgewebe-Kontrasts
für viele klinische Fragestellungen eingesetzt. Von besonderem Interesse ist die Darstellung
von Karzinomen zur Diagnose und Behandlungsplanung. Brustkrebs ist dabei als
häufigster Krebs bei Frauen ein oft vorkommender Anwendungsfall. Die diffusionsgewichtete
MR-Bildgebung (DWI) ist eine Technik, mit der ein hoher Kontrast zwischen
gesundem Gewebe und Karzinomherden erzeugt werden kann. Aus der DWI können
neben den Bildkontrasten auch quantitative Gewebeparameter bestimmt werden. Dazu
zählen unter anderem der scheinbare Diffusionskoeffizient (ADC), die Kurtosis (K) und
der Kurtosis-korrigierte Diffusionskoeffizient (DK). Diese Parameter können verwendet
werden, um die Mikrostruktur von Tumoren zu untersuchen, und sie zu klassifizieren.
Für fortgeschrittene DWI-Methoden werden hohe Gradientenfeldstärken benötigt. Zu
diesem Zweck ist eine lokale Brust-Gradientenspule in Planung, die neue Einblicke
in die Gewebe-Mikrostruktur ermöglichen soll. In dieser Arbeit wird der Einfluss der freien Atmung auf DWI-Bilder quantifiziert. Des Weiteren wird eine Patientenstudie
ausgewertet, um den diagnostischen Wert von der Diffusionsparameter ADC, DK und
Kurtosis zur Klassiffizierung von Tumoren zu untersuchen. Als letztes werden die technischen
Implikationen von hohen Gradientenstärken untersucht. Dazu wird das Design
der geplanten Brust-Gradientenspule verwendet. Bei bestimmten Anwendungen treten
unerwünschte Begleitfelder auf, die DWI-Messungen stören. Eine Kompensationsmethode
für diese Begleitfelder wird vorschlagen und ihre Wirksamkeit an einem klinischen
MRT-Gerät demonstriert.
Methoden
Um den Einfluss der Atmung auf die diffusionsgewichtete MR-Mammographie zu
analysieren wurden 11 gesunde Probandinnen an einem 3T-MRT-Gerät mit einer
Brustspule untersucht. ADC-Karten wurden aus DWI-Aufnahmen mit b = 50 und
800 s/mm² berechnet. Um den Einfluss der freien Atmung zu untersuchen, wurden
die Aufnahmen mit solchen verglichen, bei denen die Probandinnen die Luft in der
Exspirations-Phase anhielten. Die Bildschärfe der ADC-Karten wurde mit dem Blanchet-
Schärfemaß und der Gesamtvariation quantifiziert.
6 Kurzzusammenfassung
In der Patientenstudie zur Klassifizierung von Brust-Läsionen wurden 382 Patientinnen
untersucht, von denen 84 die Einschlusskriterien erfüllten. Für eine ergänzende Studie
wurden weitere sieben Patientinnen und eine Probandin untersucht. Die Messungen
wurden an einem 3T-MRT-Gerät mit einer Brustspule durchgeführt. Als Goldstandard
für maligne Läsionen wurde der histopathologische Befund herangezogen. Benigne
Läsionen wurden in Zusammenschau mit klinischen Angaben, Sonographie und Folge-
Untersuchungen im Rahmen der regulären Befundung von Radiologen klassifiziert.
Aus den b-Werten 50, 750 und 1500 s/mm² wurden ADC, DK und K berechnet. Der
diagnostische Wert dieser Parameter wurde mit ROC-Analysen untersucht. Ergänzend
wurde der Einfluss der verwendeten b-Werte auf den Nutzen der Parameter untersucht,
indem eine zweite Patientenkohorte mit 10 verschieden b-Werten bis zu 2500 s/mm²
untersucht wurde. Die Ergebnisse wurden mit Simulationen unterstützt.
Mit Berechnungen, Simulationen und Phantommessungen wurde der Einfluss von
hohen Gradientenstärken auf die DWI untersucht. Für die Berechnungen und Simulationen
wurden die Gradientenfeldstärken der geplanten Brust-Gradientenspule zugrunde
gelegt. Dabei wurde die Notwendigkeit von hohen Gradienten-Anstiegsraten untersucht,
um mit starken Gradientenfeldern DWI-Messungen durchführen zu können. Die
aus hohen Gradienten-Anstiegsraten resultierenden Änderungsraten des Magnetfelds
wurden in der Herz- und Brustregion berechnet und mit Sicherheits-Grenzwerten für
Nervenstimulation verglichen. Als letztes wurde eine Kompensationsmethode für Begleitfelder
vorgeschlagen und in Simulationen und Phantommessungen getestet. Die
Phantommessungen wurden an einem klinischen 1,5 T-MRT-Gerät durchgeführt.
Ergebnisse und Beobachtungen
Die Bildschärfe von ADC-Karten, die bei freier Atmung aufgenommen wurden, lag
signifikant unter der von Messungen bei angehaltenem Atem. Die beobachteten Fluktuationen
des Magnetfelds konnten durch Frequenzanalysen auf die Atmung zurückgeführt
werden.
Die Auswertung der Parameter ADC, DK und K in Brust-Läsionen ergab, dass zur
Unterscheidung von malignen und benignen Läsionen der weniger komplexe ADC-Wert
genauso gut geeignet ist, wie die Kurtosis und der kurtosis-korrigierter Diffusionskoeffizient. Die AUC-Werte der Parameter lagen bei AUC(ADC) = 0,92, AUC(DK) = 0,91
und AUC(K) = 0,89. Auch bei der Unterscheidung von soliden benignen Tumoren von
Karzinomen, und bei der Differenzierung von invasiv duktalen und invasiv lobulären
Karzinomen waren DK und K diagnostisch nicht signifikant besser als der einfacher zu
erhaltene ADC. In einem erweiterten Protokoll mit mehr b-Werten ergaben sich andere
Kurtosis- und DK-Werte, allerdings nicht für Läsionen, deren Klassifizierung kritisch
war.
Beim Einsatz hoher Gradientenstärken bis G = 1 T/m müssen hohe Gradienten-
Anstiegsraten von bis zu 1000 T/(m*s) verwendet werden, die bisher verwendete
Anstiegsraten übersteigen. Die resultierenden Magnetfeld-Änderungsraten, die sich in
einer lokalen Brust-Gradientenspule ergaben, stellten in einem Volumen im Herzen und
in der Brust kein Risiko für Nervenstimulationen dar. Sie lagen mindestens 10% unter
den Sicherheits-Grenzwerten. Phantommessungen zeigten, dass Begleitfelder bereits
bei klinischen Gradientenfeldstärken Dephasierungen und Signalverluste verursachen
können. Die vorgeschlagene Kompensationsmethode minderte in allen Fällen die Signalverluste
und Dephasierungen durch Begleitfelder. Für einige Konfigurationen wurden die
Begleitfeld-Effekte komplett kompensiert. Simulationen legten nahe, dass die Methode
für weitere Anwendungen eingesetzt werden kann.
Schlussfolgerungen
Die in der Klinik übliche Praxis, ADC-Messungen bei Patientinnen unter freier Atmung
durchzuführen, erweist sich als anfällig für Unschärfe in der ADC-Karte. Durch Anhalten
des Atems können diese Effekte reduziert werden. Weitere Methoden für schärfere
ADC-Karten, die für Patientinnen tragbarer sind, wären beispielsweise Aufnahmen
mit einem Brustgurt, der die Atembewegung aufzeichnet, und die Verwendung höherer
Bandbreiten und paralleler Bildgebungstechniken. Die Auswertung mehrerer Diffusionsparameter
in Patientinnen hat gezeigt, dass bei einem kurzen Protokoll der ADC
als diagnostisches Werkzeug ausreicht. Mit dem ADC ist eine gute Sensitivität und
Spezifität für die Differenzierung von malignen und benignen L� asionen zu erreichen.
Die Parameter K und DK bringen keinen weiteren Vorteil. Bei der Untersuchung
der Implikationen hoher Gradientenfeldstärken wurde deutlich, dass hohe Gradienten-
Anstiegsraten für die Umsetzung notwendig sind. Für Brust-Messungen ergeben sich in
ersten Berechnungen keine Sicherheitsrisiken. Begleitfelder stören die Signalaufnahme
bei bestimmten Aufnahmetechniken bereits bei klinischen Gradientenstärken. Mit der
vorgestellten Methode lassen sich diese ohne zeitlichen Mehraufwand effektiv kompensieren.
Besonders für Aufnahmetechniken mit sehr starken und unsymmetrischen
Gradientenpulsen ist die Kompensation der Begleitfeld-Effekte unerlässlich. Mit der
vorgeschlagenen Kompensationsmethode könnten sehr hohe Gradientenstärken in der
Praxis verwendet werden, um die Gewebestruktur auf einer noch kleineren Größenskala
zu untersuchen
Hirngewebe besitzen Einzel-Voxel-Signaturen in multispektraler MR-Bildgebung
No full textHintergrund und Ziele der Originalarbeit ”Hirngewebe besitzen Einzel-Voxel-Signaturen in der multispektralen MRT” [103]. Seit den bahnbrechenden Arbeiten von Brodmann [4] und Vogt und Vogt [5] ist bekannt, dass verschiedene Gehirnregionen einzigartige zyto- und myeloarchitektonische Merkmale aufweisen. Hirngewebe - und andere Gewebe - auf der Grundlage ihrer intrinsischen Merkmale zu klassifizieren, ist ein langjähriges Bestreben im Bereich der Magnetresonanz (MR). Die Idee, Gewebe anhand ihrer T1- und T2-Relaxationszeiten zu klassifizieren, lässt sich bis in die Zeit vor dem Aufkommen der Magnetresonanztomographie (MRT) zurückverfolgen [21]. Tatsächlich motivierte Lauterbur damit die MRT [24], und das zu Recht; der hohe Weichteilkontrast, der sich aus den
T1- und T2-Zeiten im menschlichen Körper ergibt, ist ein Eckpfeiler der heutigen Radiologie, die häufig relaxationszeitgewichtete MR-Bilder verwendet. Die ersten automatisierten Ansätze zur Klassifizierung von Geweben auf der Basis intrinsischer MR-Merkmale wurden in den 1980er Jahren vorgestellt [28]. Obwohl erfolgreiche Klassifizierungen beispielsweise für bis zu zehn Gewebeklassen berichtet wurden [41], schränkte die limitierte Menge an Eingangsmerkmalen die Möglichkeit ein, Klassifizierungen für eine höhere Anzahl von Gewebeklassen zu erreichen. Aus diesem Grund wurden atlasbasierte Ansätze mit großem Erfolg eingeführt, die räumliche Informationen nutzen, um die Anzahl potenzieller Gewebeklassen an einer bestimmten Position zu reduzieren [52]. In der vorliegenden Studie untersuchte ich in Kooperation mit einem interdisziplinären Team die Realisierbarkeit einer globalen Hirnklassifikation auf der Basis intrinsischer MR-Merkmale. Zu diesem Zweck nutzte ich mehrere technologische Fortschritte. Erstens verwendete ich einen 7-Tesla-Scanner der neuesten Generation, der ein erhöhtes Kontrast-Rausch-Verhältnis für viele MR-Kontraste bietet [90]. Zweitens verwendete ich eine neuartige Diffusions-MR-Technik, die q-Raum-Trajektorienbildgebung [85]. Mit dieser können nicht nur die voxel-gemittelten Diffusionsmetriken gemessen werden, sondern auch die Varianz der Diffusionstensoren innerhalb eines Voxels, was in vielen Regionen der kortikalen grauen Substanz mit mehr als einer dominanten Faserorientierung relevant ist. Drittens verwendete ich eine chemische Austausch-Sättigungs-Transfer-Sequenz (CEST). Der daraus resultierende Magnetisierungstransfer (MT)-Kontrast erscheint als geeigneter Marker der Myelinisierung, der zur Unterscheidung und Segmentierung verschiedener kortikaler Regionen verwendet werden kann [83]. Darüber hinaus ist die Ultrahochfeld-CEST-Bildgebung reich an Informationen über verschiedene chemisch relevante Gewebekomponenten- und Eigenschaften, wie pH, Glutamat, Phosphokreatin, Proteingehalt und Lipide. In dieser Arbeit zeige ich, dass eine globale Klassifizierung des Gehirns somit möglich wird.
Methoden. Ich rekrutierte 38 Probanden. Mit dem 7-Tesla-MRT-Scanner wurden zwei hochaufgelöste Datensätze für die Goldstandard-Segmentierung aufgenommen: Ein 3D ptx T1-gewichteter MPRAGE-Datensatz (0.65ˆ0.65ˆ0.65 mm³) und ein QSM-Datensatz (Quantitative Susceptibility Mapping, 0.6ˆ0.6ˆ0.6 mm³) [85, 90]. Die CEST-MRT wurde mit einer Snapshot-Sequenz (1.8ˆ1.8ˆ3 mm³) durchgeführt [91] mit zwei verschiedenen Sättigungs-B1-Niveaus von 0,7 und 1,0 μT, vorgesättigt bei jeweils 56 verschiedenen Offsets. Für den Vorsättigungspulszug wurde die Multiple Interleaved Mode Sättigungstechnik (MIMOSA) verwendet [93]. Nach Korrekturen für Bewegung, B1- und B0-Inhomogenitäten wurden die CEST-Peaks mit einem 5-Lorentz-Pool-Modell voxelweise gefittet. Diffusionsgewichtete Bilder wurden mit einer echoplanaren Spinecho-Sequenz [98] mit linearen, planaren und sphärischen b-Tensoren und b-Werten 0, 100, 500, 1000, 1500 und 2000 s/mm² aufgenommen (1,5ˆ1,5ˆ3 mm³). Ich führte Korrekturen für Bewegungen, Wirbelstrom-Effekte und Bildverzerrungen durch. Diffusions- und Kovarianztensoren wurden voxelweise angepasst und die in [85] beschriebenen Diffusionsmetriken bestimmt. Die Daten
wurden mittels des FSL-Registrierungstools FLIRT koregistriert auf den Zieldatensatz MPRAGE. Der Klassifikationsansatz ist in Abb. 2 visualisiert. Es wurde ein Datensatz von allen Probanden außer einem jungen Mann (Testdatensatz) erstellt. Für jedes Voxel wurden die lokalen 15 QTI-Parameter, 210 diffusionsgewichteten Signale, vier Lorentz-CEST-Amplituden-Parameter und 112 z-Spektrumswerte aus den Bildern extrahiert, koregistert und auf den MPRAGE-Raum interpoliert und in einem 2D-Array mit 6 Millionen Zeilen und 341
Spalten gespeichert. Die entsprechende anatomische Region wurde in einem one-hot-kodierten 2D-Array mit 6 Millionen Zeilen und 102 Spalten gespeichert. Die beiden Datensätze wurden dann gemischt, gesplittet und auf einen Mittelwert von Null und eine Einheitsvarianz normalisiert und enthielten keine räumlichen Informationen mehr. Ich definierte ein vollständig verbundenes neuronales Netzwerk in TensorFlow Keras [81]. Nach dem Training wurde das Netzwerk verwendet, um eine voxelweise Vorhersage für den Testteilnehmer durchzuführen. Die Genauigkeit, definiert als Anzahl der korrekt klassifizierten Voxel geteilt durch die Gesamtzahl der Voxel, wurde berechnet, zudem wurde eine Kreuzvalidierung durchgeführt. Um das Klassifikationsprinzip zu untersuchen, berechnete
ich u.a. die Salienz-Vektoren [77] gemittelt über die jeweiligen Regionen des Testteilnehmers.
Ergebnisse und Beobachtungen. In Erweiterung früherer Arbeiten zur globalen Gehirnklassifikation habe ich neuartige hochdimensionale Kontraste in den Eingabedatenraum aufgenommen. Beim Ansatz der Einzel-Voxel-Klassifikation dient die räumliche Kohärenz der Vorhersageergebnisse in benachbarten Voxeln als inhärente Metrik der Zuverlässigkeit. Aktuelle atlasbasierte Klassifizierungs-
ansätze übertreffen die beobachtete Genauigkeit von 60% [60]. Es ist verlockend, die MR-basierten Muster als analog zu histologischen Gewebefingerabdrücken zu betrachten [4, 5]. Mögliche Störfaktoren können B0- oder B1-Inhomogenitäten sein, die bei 7 Tesla im Vergleich zu niedrigeren Feldstärken zunehmen, und welche das Netzwerk zur Klassifizierung mit verwenden könnte (erweiterte Dis-
kussion siehe [103]). Bei den CEST-Daten wurden die B0-und B1-Inhomogenität mit dem MIMOSA-Ansatz sowie erfassten Feldkarten adressiert.
Schlussfolgerungen. Die Einzel-Voxel-Klassifikation von Hirngewebe basierend auf Hochfeld-Diffusions- und CEST-Merkmalen erreicht eine hohe Genauigkeit. Dies deutet darauf hin, dass einzigartige Merkmale von Hirnregionen nicht nur durch die Histologie, sondern auch durch Einzel-Voxel-MR-Signaturen erkennbar sind
Balto-Slavic accentuation revisited
No full textThere is every reason to welcome the revised edition (2009) of Thomas Olander’s dissertation (2006), which I have criticized elsewhere (2006). The book is very well written and the author has a broad command of the scholarly literature. I have not found any mistakes in Olander’s rendering of other people’s views. This makes the book especially useful as an introduction to the subject. It must be hoped that the easy access to a complex set of problems which this book offers will have a stimulating effect on the study of Balto-Slavic accentology
Multi-Parameterbestimmung mittels Gradientenecho-Basierter Magnetresonanztomographie zur Knochentrabekeldichtemessung in Osteoporose
No full textOsteoporosis is a prevalent disease characterized by trabecular bone loss and increased bone fracture risk at proximal skeletal sites leading to reduced individual quality-of- life for patients and major socioeconomic costs in health care. There is a strong clinical significance for osteoporosis screening, however, current methods are invasive and limited in diagnostic precision and fracture risk prediction. Magnetic Resonance Imaging (MRI) is a non-invasive methodology able to measure many quantitative parameters, which directly correlate with fundamental tissue properties and are candidates for Magnetic Resonance (MR) biomarkers in several diseases.
The purpose of this work is to develop an MRI-based methodology feasible in clinical settings that can quantitatively measure trabecular bone density to enable the study of new MR biomarker candidates for accurate and non-invasive osteoporosis screening.
A multi-step parameter estimation scheme was developed, which uses Quantitative Susceptibility Mapping (QSM) to detect changes in bone content exploiting the diamag- netic susceptibility of bone tissue. The normally MRI-invisible bone at the standard echo times in the employed time-interleaved monopolar multi-gradient echo sequence is indirectly measured through susceptibility-induced phase changes in surrounding tissues. Potentially confounding phase changes due to the chemical shifts in fatty tissues, present in and around major osteoporosis sites, is accounted for by preceded Water–Fat Imaging (WFI) techniques. Susceptibility-induced phase changes are thereby separated from fat- shift-induced phase changes before phase information is inverted to spatial susceptibility distributions.
The present cumulative doctoral thesis compiles three journal publications that to- gether develop the complete MRI-based methodology to perform quantitative multi- parameter mapping in the human body combining WFI and QSM.
The first journal publication develops a method to initialize the field map parameter in water–fat separation algorithms by demodulation of several magnetic field contributions from multi-echo data. The demodulation of the inhomogeneities of the main magnetic field, the shim field, an object-based field and a residual linear field before water–fat separation was shown to significantly reduce water–fat swaps, which also ensures accurate field mapping needed for QSM in the body.
The second journal publication established a framework for generalized parameter estimation and corresponding noise-performance analysis in multi-echo MR signal models of multiple chemical species. The generalized formulation of the signal model Jacobian via novel input matrices is able to describe the whole class of signal models described by a weighted sum of complex exponentials with phases linear in the echo time. The method was validated by numerical simulations and against known signal models from WFI literature. The framework allows parameter estimation besides WFI and was the basis for QSM field mapping outside the brain.
The third journal publication applied the simultaneous estimation of fat fraction, R2* and susceptibility in trabecularized yellow bone marrow of the calcaneus to measure trabecular bone density in healthy volunteers and osteoporosis patients. In regions of different trabecular bone density, mean susceptibility values, reconstructed with three dif- ferent assumptions on the spatial distribution, were compared to R2∗ values, Computed Tomography (CT) attenuation, and Bone-Volume-to-Total-Volume (BV/TV) ratios esti- mated from high-resolution MRI. QSM showed good sensitivity on BV/TV visually and in quantitative Region-of-Interest (ROI) analysis, which was also verified in numerical simulations of simplified trabecular bone models. The article demonstrates the clinical feasibility of trabecular bone QSM for osteoporosis screening.Osteoporose ist eine häufig vorkommende Erkrankung, welche durch den Verlust von Knochentrabekeln charakterisiert ist und zu einem erhöhten Knochenfrakturrisiko führt. Daraus resultierende Frakturen, meist am axialen und appendikulären Skelett, schränken die Lebensqualität betroffener Patienten stark ein und stellen einen enormen sozioökonomischen Kostenpunkt in Gesundheitssystemen dar. Eine Früherkennung von Osteoporose hat daher große klinische Relevanz. Die derzeit dafür bereitstehenden Methoden sind allerdings invasiv und in ihrer diagnostischen Präzision und der Vorhersagekraft des Frakturrisikos limitiert.
Die Magnetresonanztomographie (MRT) ist eine nicht-invasive Methode die im Stande ist quantitative Parameter zu bestimmen, welche direkt mit zugrundeliegenden Gewebeeigenschaften korrelieren und damit Kandidaten für Biomarker darstellen.
Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer auf MRT basierender Methodologie zur nichtinvasiven Messung der Knochentrabekeldichte unter klinischen Voraussetzungen
um damit neue Kandidaten für Biomarker zur Früherkennung von Osteoporose zu untersuchen.
In einer mehrstufigen Parameterschätzung wurde die diamagnetische Suszeptibilität von Knochengewebe ausgenutzt um Veränderungen der Knochensubstanz zu detektieren.
Knochentrabekel, welche bei Standardechozeiten in der verwendeten
monopolaren Gradientenechosequenz mit multiplen zeitversetzen Echozügen kein MR Signal zeigen, können indirekt über Suszeptibilitäts-induzierte Phasenänderungen in den umliegenden Geweben gemessen werden. Die fehlerhafte Miteinbeziehung der chemischen Verschiebung in Fettgeweben an Stellen, wo osteoporotische Frakturen auftreten, wurde durch die Anwendung von vorangestellten Methoden der Wasser--Fett-Bildgebung verhindert. Techniken zur Wasser--Fett-Separation trennen die Akkumulationen der Phase in Fett von suszeptibilitätsbedingten Phasenänderungen, bevor Phaseninformation zu ortsaufgelösten Suszeptibilitätsverteilungen invertiert wird.
Die vorliegende kumulative Dissertation enthält drei Publikationen, die zusammen Wasser--Fett-Bildgebung und quantitative Suszeptibilitätsmessung kombinieren und damit eine komplette MRT-basierte quantitative Messmethode multipler Parameter im menschlichen Körper entwickeln.
In der ersten Veröffentlichung wird eine Methode zur Initialisierung des Magnetfeldparameters in Wasser--Fett-Separationsalgorithmen beschrieben, welche durch die Demodulierung mehrere Magnetfeldterme funktioniert. Die Demodulierung der Hauptmagnetfeldinhomogenitäten, des Shimfeldes, eines Objekt-basierten und eines verbleibenden Feldes von den komplexen MR Daten vor einer Wasser--Fett-Trennung reduziert die Zahl vorhandener Wasser--Fett-Swaps signifikant und ermöglicht dabei ebenfalls eine akkurate Bestimmung des Gesamtmagnetfeldes für eine quantitative Suszeptibilitätsmessung im Körper.
Der zweite Artikel beschäftigt sich mit einer generalisierten Beschreibung von Parameterschätzung und Analyse des Rauschens in Multi-Echo MR Signalmodellen mit mehreren chemischen Spezies. Die entwickelte generalisierte Formulierung der Jacobi-Matrix mittels neuartigen Inputmatrizen ermöglicht dabei die Beschreibung der gesamten Klasse von Signalmodellen bestehend aus einer gewichteten Summe aus komplexen Exponentialfunktionen mit Echozeit-linearen Argumenten. Die Methode wurde mit Simulationen und dem Vergleich mit Wasser--Fett-Modellen aus der Literatur validiert. Die generalisierte Beschreibung war Basis für die Magnetfeldbestimmung im Körper.
Die dritte Veröffentlichung zeigt die Anwendung der simultanen Parameterschätzung von Fettanteil, R2* und Suszeptibilität von Knochentrabekelstrukturen in fettreichem gelben Knochenmark zur Messung der Knochendichte im Calcaneus in gesunden Probanden und Osteoporosepatienten. In Regionen mit verschiedener Knochendichte wurden die gemittelten Suszeptibilitäten, rekonstruiert mit drei verschiedenen Ortsverteilungsanahmen, mit R2* Werten, CT Werten und dem volumetrischen Knochenanteil geschätzt aus hochauflösender MR Bildgebung verglichen. Quantitative Suszeptibilitätsmessungen zeigten visuell und in quantitativen Analysen interessierender Regionen gute Sensitivität bezüglich des volumetrischen Knochenanteils, was durch numerische Simulation vereinfachter Knochenmodelle verifiziert wurde. Der Artikel demonstriert die klinische Umsetzbarkeit der Suszeptibilitätsmessung von Knochentrabekeln für die Osteoporosefrüherkennung
Spironolactone: diuretic or disease‐modifying drug in heart failure with preserved ejection fraction?
No full textThis article refers to 'Diuretic and renal effects of spirono-lactone and heart failure hospitalizations: a TOPCAT Americas analysis' by A.P. Kalogeropoulos et al., published in this issue on pages 1600-1610. With monthly costs of approximately US$12 in the USA and €5 in Europe, spironolactone is by a landslide the most cost-effective drug in the management of heart failure (HF) with reduced ejection fraction (HFrEF). In the Randomized Aldactone Evaluation Study (RALES), the treatment of 10 patients with HFrEF in New York Heart Association functional class III or IV saved one life after 2 years, 1 a number that still looks favourable in comparison with any other HF drug. The story is more nuanced in HF with preserved ejection fraction (HFpEF), but given the high number of treatment strategies that have failed over the past 15 years, the results of spironolactone in the Treatment of Preserved Cardiac Function Heart Failure with an Aldosterone Antagonist (TOPCAT) trial remain among the best we have to offer our patients. In the TOPCAT trial, spironolactone use was associated with a non-significant 10% lower relative risk for all-cause mortality after 3.3 years, and a borderline significant 17% relative risk reduction for HF readmission was observed. 2 However, the primary endpoint of the trial, which combined both individual endpoints together with aborted cardiac arrest, was not statistically significant. Post hoc analyses of the TOPCAT trial identified significant regional differences in patient profiles, event rates and compliance with the study medication, demonstrating that the trial would have been positive if it had been limited to the subpopulation recruited in America or with objective evidence for HFpEF under the form of elevated natriuretic peptide levels. These somewhat ambiguous results make it even more important to understand how spironolactone exerts its beneficial effects in HF. Spironolactone is a prodrug that is rapidly metabolized in its major active metabolites with a long half-life (t 1/2): 7α-thiomethylspironolactone (t 1/2 = 13.8 h) and canrenone The opinions expressed in this article are not necessarily those of the Editors of the European Journal of Heart Failure or of the European Society of Cardiology.F.H.V. is supported by a Fellowship of the Belgian American Educational Foundation (B.A.E.F.) and by the Special Research Fund (BOF) of Hasselt University (BOF19PD04). Conflict of interest: none declared.Verbrugge, FH (corresponding author), Hasselt Univ, Fac Med & Life Sci, Biomed Res Inst, Campus Diepenbeek,Agoralaan Gebouw D, B-3590 Diepenbeek, Belgium.
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Poetry which Requires Esthetic Understanding to Readers (Features from the Lyrics of Frederik Rreshpja)
No full textFrederik Rreshpja - an exceptionally impressive poet – is considered as one of the earliest Albanian contemporary poetry modelers. As part of the avant-garde poets of the seventies, after suffering a seventeen years political imprisonment, in 1991 he comes renewed and strong in the elite spectrum of the Albanian authors and becomes a reference point for the new poetry. The author plays a substantial role in shaping the aesthetic and fragile conscience of the new generation. According to some well-known national and international scholars of literature, the poetry of Rreshpja is of high quality. The poet impresses you with his exceptional ability to use words and poetic images. His verse is organized in a civil way. The lyric poetry of Rreshpja is fragile and vulnerable to misreading and misinterpretation, thus requiring the esthetic understanding of the reader. This article is aimed at outlining a profile of Frederik Rreshpja's creative personality by highlighting: 1. Aspects of poet's philosophical vision of the world. 2. Aspects of poetry's structure. 3. Characteristics of poetic style. 4. Aspects of the relation between Rreshpja's poetry and the receivers. Approach to poetic text. a) Genesis of the literary work. b) Semantic – esthetic aspect. c) Materialization of the text.Keywords: avant-garde, elite authors, formalism, lyrical narration, genesis, etc
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