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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
Maschinelles Lernen zur Analyse von Prostata-MRTs – Entwicklung von Algorithmen zur Klassifikation suspekter Läsionen und Vorhersage des Gleason-Scores
No full textAbstract
Objectives
The evaluation and documentation of multiparametric magnetic resonance imaging (mpMRI) of the prostate can be supported by computer-aided diagnosis systems. Often, however, their use is only possible to a limited extent because the algorithms that are already in place are usually not freely accessible. The aim of this work was to classify noticeable foci in the mpMRI of the prostate with high precision and to predict the respective Gleason-Score (GS) in the event of malignancy. For this purpose, freely available diagnostic algorithms should be created.
Design and Methods
124 patients with 195 lesions were included in the study. MpMRI of the prostate followed by a combination of ultrasound/MRI fusion biopsy and systematic transrectal ultrasound guided biopsy within one month after the mpMRI was carried out on each patient. Standard of reference were the histopathological examination results of the samples obtained in the biopsies. Various imaging parameters (signal intensities and contrast enhancements) were measured, and clinical factors (patient age, prostate-specific antigen (PSA) level) recorded. Intraclass correlation coefficients (ICC) were used to determine the inter-reader agreement between the examiners for the several measured parameters. The benignity or malignancy of a suspicious lesion was regarded as a classification problem and, in the case of malignancy, the prediction of the respective GS as a regression problem. Computer-aided diagnosis systems based on algorithms of machine learning were created using the recorded data to solve the problems.
Observations and Results
The created computer-aided diagnosis system for lesion classification achieved an AUCROC of 0.908 in training and of 0.913 in the test set (P = 0.93; sensitivity 82.1%; specificity 85.4%). Using the provided rule-in and rule-out criteria with error rates < 2%, 35.8% of the malignant and 49.4% of the benign foci could be classified correctly. The diagnostic system for predicting the GS achieved an
RMSE of 0.653. The correlation of the predicted and the real GS was highly significant (P < 0.0001; r = 0.503). Both systems provided high accuracy and the inter-observer agreement of the several parameters was excellent (all, ICC ≥ 0.87).
Conclusions
Using the two computer-aided diagnostic systems could help to reach additional diagnostic safety by patients at risk and supplement the established diagnostic procedures in the future in selected cases. This might be possible using the provided rule-in and rule-out criteria and the prediction of the GS. Clinical use is not yet possible due to the lack of external validation. However, this work provides the basis for further clinical research and facilitates follow-up studies through the freely accessible online application.
This work has been published in parts in Ellmann, Schlicht et al. (2020) Computer-Aided Diagnosis in Multiparametric MRI of the Prostate: An Open-Access Online Tool for Lesion Classification with High Accuracy. Cancers, 12(9) (Ellmann et al. 2020a).Zusammenfassung
Hintergrund und Ziele
Computergestützte Diagnosesysteme können dazu beitragen, die Auswertung und Dokumentation der multiparametrischen Magnetresonanztomographie (mpMRT) der Prostata zu objektivieren. Ihr Einsatz ist aber in vielen Fällen nur eingeschränkt möglich, da die bereits vorhandenen Algorithmen häufig öffentlich nicht verfügbar sind. Das Ziel dieser Arbeit war es daher, frei zugängliche computergestützte Diagnosealgorithmen zu entwickeln, die mit hoher Genauigkeit suspekte Herde in der mpMRT der Prostata klassifizieren und bei Malignität den jeweiligen Gleason-Score (GS) vorhersagen können.
Methoden
Es wurden 124 Patienten mit 195 Herden in die Arbeit eingeschlossen. Diese erhielten eine mpMRT der Prostata, gefolgt von einer Prostatastanzbiopsie innerhalb eines Monats nach der mpMRT. Als Referenzstandard dienten die histopathologischen Untersuchungsergebnisse der Stanzbiopsien. Es wurden verschiedene Bildgebungsparameter (Signalintensitäten und Kontrastmittelanreicherungsverhalten) sowie klinische Faktoren (Alter, Prostataspezifisches Antigen (PSA)-Wert) erfasst. Zur Bestimmung der Interobserver-Genauigkeit der verschiedenen Bildgebungsparameter wurden Intraklassen-Korrelationskoeffizienten (ICC) benutzt. Die Frage nach der Dignität eines suspekten Herdes wurde als Klassifikationsproblem betrachtet und im Falle von Malignität die Vorhersage des jeweiligen GS als Regressionsproblem. Zur Lösung der Fragestellungen wurden computergestützte Diagnosesysteme entwickelt, welche auf Algorithmen des maschinellen Lernens basieren, die mit den erfassten Parametern trainiert wurden.
Ergebnisse und Beobachtungen
Das entwickelte computergestützte Diagnosesystem zur Herdklassifikation erzielte eine Fläche unter der Grenzwertoptimierungskurve (AUCROC) von 0,908 im Training und 0,913 im Testset (P = 0,93; Sensitivität 82,1%; Spezifität 85,4%). Darüber hinaus wurden Ein- und Ausschlusskriterien definiert, mit
denen es bei einer maximaler Fehlerrate von 2% möglich war, 35,8% der Herde als maligne und 49,4% als benigne zu diagnostizieren. Das entwickelte Diagnosesystem zur Bestimmung des GS erzielte einen Root mean square error (RMSE) von 0,653. Der vorhergesagte und der tatsächliche GS korrelierten hoch signifikant (P < 0,0001; r = 0,503). Beide Systeme lieferten eine hohe Genauigkeit und alle Bildgebungsparameter zeigten eine exzellente Interobserver-Übereinstimmung (alle, ICC ≥ 0,87).
Schlussfolgerungen und Diskussion
Mit der Anwendung der beiden computergestützten Diagnosesysteme könnten in Zukunft in ausgewählten Fällen durch die Verwendung der bereitgestellten Ein- und Ausschlusskriterien und die Vorhersage des GS zusätzliche diagnostische Sicherheit bei Risikopatienten erreicht und etablierte Verfahren ergänzt werden. Da aber eine externe Validierung der computergestützten Diagnosesysteme aussteht, ist ein klinischer Einsatz bislang noch nicht möglich. Diese Arbeit liefert jedoch die Grundlage für weitere klinische Forschung und erleichtert durch die frei zugängliche Onlineanwendung Folgestudien.
Teile dieser Arbeit wurden in Ellmann, Schlicht et al. (2020) Computer-Aided Diagnosis in Multiparametric MRI of the Prostate: An Open-Access Online Tool for Lesion Classification with High Accuracy. Cancers, 12(9), vorab publiziert (Ellmann et al. 2020a)
Effektivität und Sicherheit der perkutanen Thermoablation maligner Lebertumore unter besonderer Berücksichtigung von Maßnahmen zum Schutz angrenzender Organe
No full textZusammenfassung: Balloninterposition als neue Alternative zur Organprotektion
bei Thermoablation kapselnaher Lebermalignome
Hintergrund und Ziele
Die Ablation kapselnaher Lebertumore birgt die Gefahr der thermischen Schädigung
angrenzender Organe. Neben Protektionstechniken wie der Gas-/Hydrodissektion oder der
Galleaspiration wurde bisher in vereinzelten Fallberichten die Interposition von PTA-Ballons
zur Separation des betroffenen Organs von der Leberkapsel beschrieben. Relevante
Fallserien zum technischen Erfolg oder zur Sicherheit der Technik existieren bislang nicht.
Patienten, Material und Untersuchungsmethoden
Retrospektive Analyse aller im Zeitraum von 2008-2018 an unserem Institut mittels
Mikrowellen- oder Radiofrequenzablation behandelten Leberläsionen zur Identifizierung von
Fällen, in denen eine Organprotektion mittels Balloninterposition durchgeführt wurde.
Ergebnisse und Beobachtungen
Im Rahmen der Thermoablation von 956 Lebertumoren bei 354 Patienten war bei insgesamt
54 Läsionen eine Organprotektion notwendig. Diese wurde zunächst in allen Fällen mittels
Gas-/Hydrodissektion oder Galleaspiration durchgeführt und war in 37/54 Fällen erfolgreich.
In 8 Fällen im Zeitraum vor 2016 musste die Intervention bei weiterhin ungenügender Distanz
zwischen Tumor und zu beschützendem Organ abgebrochen werden. Nach 2016 wurde bei 9
Läsionen, bei denen zunächst erfolglos ein klassisches Protektionsverfahren versucht wurde,
eine Balloninterposition eingesetzt. Alle Läsionen wurden unter suffizientem Schutz
benachbarter Organe erfolgreich abladiert. Es traten eine Minorkomplikation und drei nicht
prozessbezogene Majorkomplikationen auf. Bei 8/9 Läsionen bestand im Verlauf eine
suffiziente lokale Tumorkontrolle, ein Lokalrezidiv wurde unter erneutem Einsatz der
Balloninterposition reabladiert.
Diskussion
Die meisten Thermoablationen können ohne Organprotektion oder mit Hilfe der klassischen
Dissektionsverfahren erfolgreich durchgeführt werden, weshalb diese der first-line-Therapie
entsprechen. Allerdings ist deren technischer Erfolg begrenzt, beispielsweise wenn postoperative Adhäsionen vorhanden sind oder die instillierten Flüssigkeiten oder Gase von der gewünschten Stelle weichen. In diesen Fällen kann die ergänzend eingesetzte
Balloninterposition Thermoablationen durch suffizienten Schutz ermöglichen. Außerdem besteht die Möglichkeit komplizierte Ablationen durch eine aggressivere Behandlung zu finalisieren.
Schlussfolgerungen
Die vorliegende Studie zur Balloninterposition bei Thermoablation von Lebertumoren
dokumentiert die Effektivität und Sicherheit der Methode zur Protektion angrenzender Organe.
Durch Einsatz der Balloninterposition können zusätzliche Läsionen behandelt werden, die
unter Einsatz klassischer Protektionsverfahren nicht ausreichend separiert werden können
Supplemental material for Initial clinical results with a fusion prototype for mammography and three-dimensional ultrasound with a standard mammography system and a standard ultrasound probe
No full textSupplemental material for Initial clinical results with a fusion prototype for mammography and three-dimensional ultrasound with a standard mammography system and a standard ultrasound probe by Julius Emons, Marius Wunderle, Arndt Hartmann, Marcus Radicke, Claudia Rauh, Michael Uder, Paul Gass , Peter A Fasching, Hanna Langemann, Matthias W Beckmann, Rüdiger Schulz-Wendtland and Sebastian M Jud in Acta Radiologica</p
Strahleninduzierte DNA-Doppelstrangbrüche nach Herzkatheteruntersuchungen
No full textABSTRACT
Objectives
Cardiac catheterization procedures are increasingly used in modern medicine for
diagnosis and treatment of cardiovascular disease. A limiting factor is the often
considerable x-ray dose delivered to the patient and the personnel. Physical dosimetry
involving ionization chambers and phantom devices are commonly used to monitor dose
exposure. These methods allow an estimation of radiation exposure but do not consider
individual factors or biological response to radiation exposure. DNA double-strand
breaks (DSB) represent one of the most relevant radiation-induced lesion. In case of
misrepair, DNA-DSB are able to induce cancer. The aim of this study was to evaluate
radiation-induced DNA-DSB after cardiac catheterization from patients and personnel
to approach an application of biological dosimetry.
Design and Methods
Blood samples for in-vivo experiments were taken before and after cardiac
catheterization from 38 patients and from 2 cardiologists. Additionally, in-vitro
experiments were performed with blood samples taken from healthy volunteers. With γ-
H2AX immunofluorescence analysis DNA-DSB were visualized as foci and quantified.
In-vivo findings were related to corresponding results of in-vitro analyses.
Observations and Results
Radiation doses ranged from 117 to 1797 mGy, dose area products from 924.1 to 9596.1
μGym2 and fluoroscopy times from 1 to 14 minutes. A radiation-induced augmentation
of DNA-DSB could be seen in every patient, the evaluated foci after cardiac
catheterization ranged between 0.48 and 1.08 excess foci/cell. These foci decreased after
15 minutes to a range of 0.43 to 0.86 excess foci/cell.
There was no radiation-induced increase of DNA-DSB in cardiologists during an
ordinary working day. In-vitro experiments revealed a better approach to real in-vivo
findings in cardiac catheterization using a fractionated radiation with 10 x 5 mGy in
comparison to a single radiation with 50 mGy. Kinetics of DNA double-strand repair
were simulated with blood samples from healthy volunteers during a period of 210
minutes.
Conclusions
The γ-H2AX immunofluorescence microscopy represents a suitable tool to measure
DNA DSB in patients undergoing cardiac catheterization procedures and thus can be
used for biological dose assessment supplementary to conventional physical or
mathematical dosimetry.ZUSAMMENFASSUNG
Hintergrund und Ziele
Die Koronarangiographie findet zunehmenden Einsatz in der modernen Medizin zur
Diagnose und Behandlung kardiovaskularer Erkrankungen. Ein limitierender Faktor ist
hierbei die häufig erhebliche Strahlenbelastung für Patient und Personal. Gewöhnlich
wird die Strahlenexposition mittels physikalischer Dosimetrie, die sich
Ionisationskammern oder Phantomversuchen bedient, ermittelt. Diese Methoden
erlauben eine Dosisabschätzung, berücksichtigen jedoch individuelle Faktoren oder
biologische Prozesse als Antwort auf Strahlenexposition nicht. DNA-Doppelstrangbrüche
(DSB) zählen zu den relevantesten strahleninduzierten DNA
Schäden. Wenn diese fehlerhaft repariert werden, können DNA-DSB Krebsentstehung
induzieren. Ziel der Studie war es, strahlungsinduzierte DNA-DSB bei Patienten und
Personal nach Koronarangiographie zu erfassen, um eine Anwendungsmöglichkeit
biologischer Dosimetrie zu testen.
Methoden (Patienten, Material und Untersuchungsmethoden)
Blutproben wurden vor und nach Koronarangiographie von 38 Patienten und 2
Kardiologen gewonnen. Zudem wurden in-vitro Versuche mit Blutproben von gesunden,
freiwilligen Spendern durchgeführt. Mittels γ-H2AX Immunfluoreszenzfärbung wurden
DNA-DSB als Foci sichtbar gemacht und quantifiziert. Ergebnisse der in-vivo Versuche
wurden mit entsprechenden Ergebnissen der in-vitro Analyse in Relation gesetzt.
Ergebnisse und Beobachtungen
Die Bestrahlungsdosis lag zwischen 117 und 1797 mGy, das Dosisflächenprodukt
zwischen 924,1 und 9596,1 μGym2 und die Durchleuchtungszeit zwischen 1 und 14
Minuten. Bei allen Patienten konnte ein strahleninduzierter Anstieg der
Doppelstrangbrüche gemessen werden, die ausgewerteten Foci lagen zwischen 0,48 und
1,08 Excess Foci/Zelle nach Koronarangiographie. Diese nahmen innerhalb von 15
Minuten auf Werte zwischen 0,43 und 0,86 Excess Foci/Zelle ab.
Während eines gewöhnlichen Arbeitstags konnte bei 2 Kardiologen kein
strahlungsinduzierter Anstieg von DNA-DSB festgestellt werden. In-vitro Versuche
ergaben eine bessere Annäherung an Ergebnisse aus in-vivo Untersuchungen bei der
Koronarangiographie bei einer fraktionierten Bestrahlung mit 10 x 5 mGy im Vergleich
zu einer einfachen Bestrahlung mit 1 x 50 mGy. Die Kinetik der Doppelstrangbruchreparatur wurde anhand von Blut gesunder Spender in einem
Zeitraum von 210 min simuliert.
(Praktische)Schlussfolgerungen
Die γ-H2AX Immunfluoreszenzmikroskopie ist eine geeignete Methode, DNA-DSB bei
Patienten, bei denen eine Koronarangiographie durchgeführt wurde, zu messen und kann
folglich ergänzend zur bisher üblichen physikalischen oder mathematischen
Dosisüberwachung zur Abschätzung der biologischen Dosis angewandt werden
Cytotoxizität gadoliniumhaltiger Kontrastmittel auf renale Tubuluszellen in vitro: Vergleich eines nichtionischen iodhaltigen Röntgenkontrastmittels mit gadoliniumhaltigen Kontrastmitteln bei gleichen molaren Konzentrationen und Konzentrationen gleicher Röntgendichte
No full textCytotoxicity of gadolinium-based MRI contrast agents on renal tubular cells in vitro: comparison of a nonionic iodinated radiographic contrast medium and gadolinium-based MRI contrast agents at equi-attenuating and equimolar concentrations. Goals of this study The iodine based contrast media used in diagnostic and interventional radioloy can lead to severe impairment of renal function known as contrast media-induced nephropathy, which often involves high mortality rates. In contrast, gadolinium-based MRI contrast agents are known to have very good renal tolerance. Therefore, the use of gadolinium-based contrast media for CT and angiography as a possible alternative to the use of conventional iodinated contrast agents is under discussion. Materials and methods To compare the cytotoxic effects of an iodine-based contrast media with several gadolinium-based agents we conducted some experiments using cultured renal tubule cells (LLC-PK1). Cells were incubated with the iodinated contrast agent iomeprol, the gadolinium chelates gadoptentetate dimeglumine, gadobenate dimeglumine, gadoterate meglumine, or gadodiamide at equimolar and equi-attenuating doses for 24 hours. To assess the role of osmolality cells were also incubated with corresponding mannitol solutions. Cytotoxicity was assesed using the MTT test, a trypan blue exclusion test, and an ELISA to detect apoptosis and necrosis. Results At equimolar concentrations gadopentetate and gadobenate showed a significantly higher inhibition of MTT conversion than gadoterate, gadidiamide and iomeprol (p < 0,001). As we could demonstrate using the trypan blue test, after incubation with gadopentetate significantly more cells were dead than after incubation with iomeprol (p < 0,001). Gadopentetate and gadobenate induced significantly more apoptosis and necrosis than the other contrast media (p < 0,001). At equi-attenuating concentrations inhibition of MTT reduction after incubation with iomeprol was significantly lower than after incubation with all gadolinium-based contrast agents tested (p < 0,001). In summary, all gadolinium-based contrast media led to stronger cytotoxic effects than the iodinated contrast agent. Ionic gadolinium chelates of high osmolality involved stronger cell damage than nonionic gadolinium contrast agents with low osmolality. Conclusion: Our experiments suggest, that gadolinium-based contrast agents at equi-attenuating concentrations possess a higher nephrotoxic potential than iodinated contrast agents in vitro. For reasons of nephroprotection maybe it is more reasonable to use dilute solutions of conventional iodinated contrast agents in angiography which provide equal or even better image quality instead of using gadolinium chelates. Before the use of gadolinium-based contrast agents for X-ray radiography can be recommended, there should be more clinical studies to compare nephrotoxicity of iodinated and gadolinium-based contrast agents in equi-attenuating concentrations which provide equal image quality.Hintergrund und Ziele Die in der Radiologie für diagnostische und interventionelle Röntgenverfahren eingesetzten iodhaltigen Kontrastmittel können zu schwerwiegenden Beeinträchtigungen der Nierenfunktion, der kontrastmittelinduzierten Nephropathie führen, die oft mit hohen Mortalitätsraten einhergeht. Dagegen gelten die gadoliniumhaltigen MRT-Kontrastmittel als sehr gut nierenverträglich. Daher wird zurzeit diskutiert, inwiefern der Einsatz gadoliniumhaltiger Kontrastmittel für CT und Angiographie eine Alternative zur Verwendung von herkömmlichen iodhaltigen Kontrastmitteln darstellen könnte. Methoden Um die cytotoxischen Effekte eines iodhaltigen Kontrastmittels mit verschiedenen gadoliniumhaltigen Kontrastmitteln vergleichen zu können, führten wir Experimente an Kulturen renaler Tubuluszellen (LLC-PK1) durch. Dazu wurden LLC-PK1-Zellen mit dem Iod-Kontrastmittel Iomeprol und den Gadolinium-Kontrastmitteln Gadopentetatdimeglumin, Gadobenatdimeglumin, Gadoteratmeglumin und Gadodiamid bei gleichen molaren Konzentrationen und Konzentrationen, die sich in ihrer Röntgendichte entsprechen für 24 Stunden inkubiert. Um die Rolle der Osmolalität bewerten zu können, wurden die Zellen außerdem mit Mannitol-Lösungen entsprechender Osmolalität inkubiert. Die Cytotoxizität wurde durch einen MTT-Konversionstest, einen Trypanblau-Exklusionstest und einen ELISA zur Detektion von Apoptose und Nekrose bewertet. Ergebnisse und Beobachtungen Bei äquimolaren Konzentrationen zeigten Gadopentetat und Gadobenat eine signifikant höhere Inhibition der MTT-Konversion als Gadoterat, Gadodiamid und Iomeprol (p < 0,001). Wie durch den Trypanblau-Test gezeigt werden konnte, waren nach Inkubation mit Gadopentetat signifikant mehr Zellen abgestorben als nach Inkubation mit Iomeprol (p < 0,001). Gadopentetat und Gadobenat induzierten signifikant mehr Apoptose und Nekrose als die übrigen Kontrastmittel (p < 0,001). Bei Konzentrationen gleicher Röntgendichte war die Inhibition der MTT-Reduktion nach Inkubation mit Iomeprol bei allen Konzentrationen signifikant geringer als bei allen getesteten Gadolinium-Kontrastmitteln (p < 0,001). Somit führten alle getesteten gadoliniumhaltigen Kontrastmittel bei Konzentrationen gleicher Röntgendichte zu stärkeren cytotoxischen Effekten als das iodhaltige Kontrastmittel. Die ionischen hochosmolalen Gadoliniumchelate führten zu stärkeren Zellschädigungen als die nichtionischen Gadolinium-Kontrastmittel mit niedriger Osmolalität. Praktische Schlussfolgerungen Unsere Exprimente lassen darauf schließen, dass die gadoliniumhaltigen Kontrastmittel bei Konzentrationen, die sich in ihrer Röntgendichte entsprechen, in vitro ein höheres nephrotoxisches Potential aufweisen, als die auf Iod basierenden Kontrastmittel. Möglicherweise ist es bei Angiographien sinnvoller, statt der Gadoliniumchelate zur Nephroprotektion verdünnte Lösungen der herkömmlichen Iod-Kontrastmittel zu verwenden, die die gleiche oder sogar bessere Bildqualität bieten. Bevor die Verwendung von Gadoliniumpräparaten für Röntgenuntersuchungen empfohlen werden kann, sollten daher größere klinische Studien durchgeführt werden, die die Nephrotoxizität der Iod-Kontrastmittel und Gadolinium-Kontrastmittel in Konzentrationen vergleichen, die die gleiche Röntgendichte aufweisen und damit auch zu vergleichbarer Bildqualität führen
Vergleich der transfemoralen Transplantatnierenbiopsie (TFRTB) mit der transjugulären Eigennierenbiopsie (TJRB)
No full textBackground and objectives:
Transjugular renal biopsy (TJRB) has become an indispensable diagnostic tool in
patients with native kidney diseases when an elevated risk of bleeding or restricted
access to the kidneys prevents a percutaneous renal biopsy (PRB). Transfemoral renal
transplant biopsy (TFRTB) was developed based on this procedure in order to make a
diagnosis in patients with renal allografts having an acute transplant dysfunction and
contraindications against a percutaneous biopsy.
The object of this study is to compare TFRTB to the well-established procedure TJRB
with regards to risk profile and diagnostic yield.
Methods:
TFRTB was performed with a renal biopsy set developed for TJRB of native kidneys
using an ipsilateral access via the femoral vein.
The main points of comparison were safety (occurrence of major and minor
complications) and success (successful positioning of the biopsy system within the
transplant vein, quality of the biopsy material and histopathological diagnosis)
Results:
This dissertation presents the data obtained through 128 TFRTBs and 136 TJRBs that
were performed at the university hospital Erlangen from March 2006 to June 2016.
Biopsy material could be obtained in 83,6% of TFRTBs.
3
In accordance with the BANFF classification, the tissue was found to be adequate (≥10
glomeruli) in 60,7%, marginally adequate (1-9 glomeruli) in 38,3% or inadequate (0
glomeruli) in 0,9%. Regarding this, no significant difference to TJRB was found.
A histopathological diagnosis was made in 99,1% of technically successful biopsies.
45,3% of TFRTBs were undertaken because of an elevated risk of bleeding. 2,8% of
successfully completed TFRTBs resulted in major complications and 24,4% in minor
complications. Even when adjusted to the number of core samples and risk of bleeding,
no significant differences to TJRB were ascertained.
Conclusions:
All in all, the results support a high level of feasibility and safety in TFRTB. If there is
an elevated risk for PRB or any contraindications against PRB of an allograft, TFRTB
constitutes a safe and reliable alternative for histopathological diagnosis.Hintergrund und Ziele:
Für die Diagnostik von Eigennierenerkrankungen ist die transjuguläre Nierenbiopsie
(TJRB) in Fällen unverzichtbar geworden, die eine perkutane Biopsie (PRB) aufgrund
eines erhöhten Risikos (z.B. Blutungsneigung) oder eines eingeschränkten Zugangs
(z.B. Adipositas per magna) nicht zulassen. Basierend auf diesem Verfahren wurde die
transfemorale Transplantatnierenbiopsie (TFRTB) entwickelt, um bei
nierentransplantierten Patienten/-innen mit Transplantatdysfunktion und
Kontraindikation gegen eine perkutane Biopsie eine Diagnose stellen zu können.
Ziel der durchgeführten Untersuchung ist daher, die TFRTB mit dem etablierten
Verfahren TJRB hinsichtlich Risikoprofil und diagnostischem Ertrag zu vergleichen.
Methoden:
Die TFRTB wurden mit einem für die TJRB entwickelten Nierenbiopsieset über einen
ipsilateralen Zugang der Vena femoralis durchgeführt.
Schwerpunkte der Gegenüberstellung waren die Sicherheit des Verfahrens,
insbesondere das Auftreten von Minor- und Major-Komplikationen, und der Erfolg im
Hinblick auf Gelingen des Verfahrens, Qualität des Biopsiematerials und mögliche
Stellung der histopathologischen Diagnose.
Ergebnisse und Beobachtungen:
Diese Dissertation präsentiert die Daten zu 128 TFRTB und 136 TJRB, die im Zeitraum
von März 2006 bis Juni 2016 am Universitätsklinikum Erlangen durchgeführt wurden.
Die Gewinnung von Biopsiematerial war in 83,6% der TFRTB möglich.
Das Biopsat bei TFRTB war entsprechend der BANFF-Klassifikation in 60,7% der
Fälle adäquat (≥10 Glomeruli), in 38,3% grenzwertig adäquat (1-9 Glomeruli) und in
0,9% inadäquat (0 Glomeruli), wobei hierbei kein signifikanter Unterschied zu den
TJRB festgestellt wurde. In 99,1% der erfolgreich abgeschlossenen TFRTB war die
histopathologische Diagnosestellung möglich.
45,3% der TFRTB wurden aufgrund einer Blutungsneigung durchgeführt. In 2,8%
Prozent der erfolgreich beendeten TFRTB traten Major-Komplikationen und in 24,4%
2
Minor-Komplikationen auf, wobei auch unter Berücksichtigung der Anzahl an
entnommenen Stanzzylindern und einer vorliegenden Blutungsneigung kein
signifikanter Unterschied zu den TJRB bestand.
Schlussfolgerungen:
Diese Ergebnisse belegen die Durchführbarkeit und Sicherheit der TFRTB. Liegen
Kontraindikationen gegen eine PRB bei Nierentransplantierten vor, stellt die TFRTB
eine sichere und zuverlässige Alternative zur histologischen Diagnosesicherung dar
Einfluss einer neuen Software für CT-gesteuerte Biopsien auf Zugangswinkel, Effektivität und Komplikationsrate
No full text1.2.1. Background and objectives
CT-guided biopsy is nowadays a safe and low-risk method with a diagnostic accuracy between 92 to 96% and a complication rate for minor complications from 1.5 to 19% and major complications up to 1.5%. Double angulated biopsies are still challenging because the biopsy target and the necessary access point on the skin are not located on the same axial slice and the biopsy path is additionally not proceeding strictly horizontally or vertically. This could lead to repeated adjustments of the needle position, extended interventional time with resulting increased radiation dose and in the worst case to complications by injuring important structures like adjacent vessels. Since the 1980s this issue is well-known and there are several approaches in attempting to solve it.
In our study we analyzed the influence of an implemented interventional software in the newest CT-scanners regarding access route, diagnostic accuracy, complication rate and interventional time on CT-guided biopsies.
1.2.2. Patients and methods
We evaluated retrospectively the retrieved data of 691 consecutive CT-guided biopsies. Group 1 (n=411) was biopsied at the SOMATOM Definition AS+ with an implemented software and group 2 (n=280) was biopsied at the SOMATOM Sensation 10 in conventional technique. We analyzed the CT images concerning angle of the needle, double angulation, distance of the needle and door-to-door time. Furthermore we analyzed the parameters organ system, histologic result, size of the used biopsy needles, collected biopsy cylinders, complications and the performing interventionalists.
1.2.3. Results
Regarding the biopsy technique there was an increase of double angulated biopsies from 15% to 24% (p=0,042), when looking at individual interventionalists there was even a doubling to 43% (p=0.02) and 26% (p=0.09).
Biopsies with the Definition AS+ showed a slightly increased sensitivity and diagnostic accuracy of 99.3% and 99.5% compared to 98.5% and 98.9% with the Sensation.
With reference to the complication rate there was a decrease from 10% (Sensation) to 6.6% (Definition AS+) (p=0.1). The calculated logistic regression model indicated an odds ratio of 0.37, which means that the risk of a complication is two and half time lower for the Definition AS+ compared to the Sensation.
In addition the CT scanner independent complication rate is almost thirteen times higher when performing lung biopsies than liver biopsies.
Furthermore there is a significantly increase in complication rate with rising patient age’s.
The interventional time with the Definition AS+ could be reduced to 31.4 min versus 32.86 min (p=0.054) with the Sensation.
1.2.4. Conclusion
Since the introduction of the Definition AS+ with implemented software a change in biopsy technique and style of angulation towards increased usage of double angulated approaches took place.
Despite the more difficult technique an improved sensitivity and diagnostic accuracy could be observed. Regarding the complication rate the incidence of a complication is two and half time lower with the Definition AS+ than with the Sensation. Although there is an increase in complexity there is no rise in the interventional door-to-door time.1.1.1. Hintergrund und Ziele
Die CT-gesteuerte Stanzbiopsie stellt heutzutage mit einer diagnostischen Genauigkeit von 92 bis 96% eine zentrale Methode zur histologischen Gewebegewinnung dar. Das Verfahren weist bei einer Minor-Komplikationsrate von 1,5-19 % und einer Major-Komplikationsrate bis zu 1,5% eine akzeptable prozedurale Sicherheit auf. Doppelt-angulierte Punktionsansätze, bei denen Punktionsziel und der erforderliche Hauteintrittspunkt nicht in derselben axialen Ebene und oftmals auch nicht streng horizontal oder vertikal liegen, stellen jedoch immer noch eine Herausforderung dar und können zu mehrmaligen Korrekturen der Nadelposition, verlängerter Untersuchungszeit mit resultierender erhöhter Strahlenbelastung sowie im schlimmsten Fall zu Komplikationen durch Verletzung wichtiger Strukturen, wie beispielsweise benachbarter arterieller Gefäße, führen. Dieses Problem ist seit den 1980er Jahren bekannt und wurde seitdem durch mehrere Ansätze zu lösen versucht.
Wir haben in unserer Studie den Einfluss einer implementierten Interventionssoftware der neuesten CT-Geräte hinsichtlich des Zugangsweges, der diagnostischen Genauigkeit und Komplikationsrate sowie des Zeitaufwandes bei CT-gesteuerten Biopsien untersucht.
1.1.2. Methoden
Wir werteten retrospektiv die Daten von 691 konsekutiven CT-gesteuerten Biopsien aus. Gruppe 1 (n=411) wurde mit Hilfe des SOMATOM Definition AS+ mit implementierter Software und Gruppe 2 (n=280) am SOMATOM Sensation 10 in konventioneller Technik biopsiert.
Zur Evaluation der Punktionstechnik untersuchten wir die CT-Bilder hinsichtlich Angulationswinkel, doppelter Angulation, Nadelstrecke sowie „Door-to-Door-Time“.
Weiterhin wurden die CT-gesteuerten Stanzbiopsien auf die Parameter Organsystem, histologisches Ergebnis, Größe der Biopsienadel, Anzahl der gewonnen Gewebezylinder, Komplikationen und Punkteur hin analysiert.
1.1.3. Ergebnisse und Beobachtungen
Bei Betrachtung der Angulationsart zeigte sich bei Biopsien am Definition AS+ ein Anstieg des Anteil an doppelt-angulierter Punktionen von 15% auf 24% (p=0,042), bei den einzeln betrachteten Punkteuren verdoppelte sich dieser sogar jeweils auf 43% (p=0,02) bzw. 26% (p=0,09).
Bei Biopsien am Definition AS+ zeigte sich eine leicht verbesserte Sensitivität sowie diagnostische Genauigkeit von 99,3% und 99,5% gegenüber 98,5% und 98,9% am Sensation.
Bei der Betrachtung der Komplikationen kam es bei Biopsien am Sensation zum Definition AS+ hin zu einer Abnahme von 10% auf 6,6% (p=0,1). Mit einem Odds ratio Wert von 0,37 zeigte sich im logistischen Regressionsmodell, dass das Risiko einer Komplikation bei einer Biopsie mit dem Definition AS+ zweieinhalb Mal kleiner als mit dem Sensation ist. Geräteübergreifend ist bei Lungenbiopsien das Risiko für Komplikationen fast 13mal so hoch wie bei Leberbiopsien. Außerdem steigt mit zunehmendem Alter des Patienten die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten einer Komplikation signifikant an.
Die Behandlungszeit am Definition AS+ ist etwas kürzer als am Sensation mit 31,4 min versus 32,86 min (p=0,054).
1.1.4. Schlussfolgerungen
Seit Einführung des Definition AS+ mit implementierter Software kam es zu einer Veränderung der Punktionstechnik und vor allem der Angulationsart hin zur vermehrten Verwendung von doppelt-angulierten Punktionsansätzen. Trotz der erschwerten Technik konnte eine verbesserte Sensitivität sowie diagnostische Genauigkeit beobachtet werden. Hinsichtlich der Komplikationsrate ist das Risiko für Biopsien mit dem Definition AS+ gegenüber dem Sensation um das zweieinhalb fache gesunken. Ungeachtet der zunehmenden Komplexität kam es bei Betrachtung der Interventionszeit zu keiner Zunahme der Untersuchungszei
Contrast Media Application in low-Kilovolt Computed Tomography Angiography. Preclinical in-vivo Studies
No full text1. Hintergrund und Ziele
Fortschritte in der Computertomographie (CT), insbesondere in der Röhrentechnologie, ermöglichen den breiten Einsatz von Niedrigkilovolt-Protokollen mit Röhrenspannungen ab 70 Kilovolt (kV). Bei niedrigen Röhrenspannungen ist der Jodkontrast sehr hoch, dies lässt sich insbesondere für die CT-Angiographie (CTA) nutzen. Der erhöhte Jodkontrast ermöglicht bei gleichbleibender Bildqualität der CTA entweder die Kontrastmitteldosis oder aber die Strahlenexposition des Patienten signifikant zu reduzieren. In der Vergangenheit war der Einsatz der Niedrig-kV-CTA auf eine kleine Patientengruppe beschränkt, nämlich Kinder und sehr schlanke Jugendliche oder Erwachsene. Die damals zur Verfügung stehenden Röntgenröhren lieferten im Niedrig-kV-Bereich zu wenig Leistung, sodass diese Technik sich in der klinischen Routine bei Erwachsenen nicht durchsetzen konnte.
Mittlerweile werden bei handelsüblichen CT-Geräten entsprechend leistungsfähige Röhren eingesetzt, die bei der überwiegenden Mehrzahl von Patienten den Einsatz der Niedrig-KV Technik ermöglichen [1]. Die Folge davon ist, dass die gängigen Kontrastmittelprotokolle reevaluiert und entsprechend angepasst werden müssen.
Um Kontrastmittelprotokolle für die CT-Angiographie standardisiert zu testen und zu optimieren, wurde in den beiden Studien, die in der vorliegenden Arbeit „Kontrastmittelapplikation in Niedrigkilovolt computertomographischen Angiographien. Präklinische in-vivo-Studien“ enthalten sind, ein systematischer präklinischer Ansatz gewählt und unterschiedliche Protokolle am Schweinemodell überprüft.
In der Arbeit „Auswirkungen der Kontrastmittelkonzentration auf Niedrigkilovolt-Computertomografische Angiographien: Ein systematischer präklinischer Ansatz. wurde der Einsatz von Kontrastmitteln mit unterschiedlicher Jodkonzentration bei identischer Jod-Einbringrate (iodine delivery rate, IDR) getestet. Die Hypothese war, dass bei konstanter Jodflussrate und vergleichbarer Jodmenge unabhängig von der Jodkonzentration des Kontrastmittels eine robuste, homogene und vergleichbare Kontrastierung der Aorta zu erzielen ist. In der Arbeit „Beziehungen zwischen einer niedrigen Röhrenspannung (70kV) und der Jodeinbringrate (IDR) in CT Angiographien: Eine experimentelle in-vivo Studie.“ war das Ziel, Kontrastmittelparameter wie Injektionszeit und IDR zu optimieren.
2. Methoden
In beiden Studien wurden dynamische CTAs an Schweinen mit einem dual-source CT der 3. Generation durchgeführt. Durch Messpunkte in der Aorta, den aortalen Ästen und im Truncus Pulmonalis bzw. den Pulmonalarterien wurden Zeit-Dichte-Kurven (time-attenuation curves, TAC) gemessen, mit denen die Kontrastmitteldynamik (maximal erreichter Dichtewert im Zielgefäß (peak) und Zeit bis zum maximalen Dichtewert (time to peak, TTP) analysiert werden konnten. Des Weiteren wurden die Bildqualität und das sog. „diagnostische Fenster“, definiert als die Zeitdauer, bei der im Zielgefäß eine Dichte > 300 HE (Hounsfield-Einheiten) erzielt wird, bevor es zu einer relevanten venösen Überlagerung kommt, beurteilt. In Studie 1 wurde die Reproduzierbarkeit der optimalen Parameter im Single-Phasen CTA getestet.
Da sich die wiederholte Messung bei Menschen verbietet und ex-vivo Modelle nur eine eingeschränkte Abbildung der physiologischen Vorgänge ermöglichen, wurden die Versuche an ca. 60 Kilogramm (kg) schweren Hausschweinen durchgeführt. Die entsprechende behördliche Genehmigung sowie die tierschutzrechtlichen Vorgaben lagen vor. Für die Versuchsreihen wurden die Tiere narkotisiert und künstlich beatmet, während der Untersuchungen wurden die Tiere durchgehend von einem Veterinär überwacht.
In der ersten Studie wurden drei KM-Protokolle (Kontrastmittel-Protokolle) bei einer Röhrenspannung von 70 kV und einem Röhrenstrom von 120 Milliamperesekunden (mAs) getestet. Die Joddosis (150 Milligramm Jod/kg Körpergewicht, mg J/kg KG), IDR (0,75 Gramm/Sekunde, g/s) und Injektionszeit pro Tier (12 Sekunden, s) wurden konstant gehalten. Durch unterschiedliche Jodkonzentrationen (Milligramm Jod/Milliliter, mg J/ml) und Flussraten (Milliliter/Sekunde, ml/s) ergaben sich: Protokoll A (400 mg J/ml; 1,9 ml/s), Protokoll B (300 mg J/ml; 2,5 ml/s) und Protokoll C (150 mg J/ml; 5 ml/s).
Im Rahmen der zweiten Studie wurden vier KM-Protokolle angewandt. Als Referenzprotokoll diente ein Protokoll mit 120 kV, 50 mAs und einer Joddosis von 300 mg J/kg, die restlichen Protokolle mit 70 kV, 120 mAs und 150 mg J/kg. Durch eine unterschiedliche IDR (g/s), Flussrate (ml/s) und Injektionszeit (s) ergaben sich: Protokoll A (Referenz; 1,5 g/s; 5 ml/s; 12 s), Protokoll B (0,75 g/s; 2,5 ml/s; 12 s), Protokoll C (1,5 g/s; Flussrate 5 ml/s; 6 s) und Protokoll D (3,0 g/s; 10 ml/s; 3 s).
3. Ergebnisse und Beobachtungen
Mit allen Injektionsprotokollen beider Versuchsreihen konnte eine gute Bildqualität erzielt werden. Für Studie 1 lagen die mittleren arteriellen Dichtewerte während der dynamischen Scans bei 359 ± 51 HE (A), 382 ± 36 HE (B) und 382 ± 60 HE (C) (A verglichen mit Protokoll B und C: p < 0,01; B verglichen mit C: p = 0,995), diese Ergebnisse konnten in den statischen CTA Untersuchungen bestätigt werden. Die TTP verkürzte sich ebenso wie die Verzögerungszeit für das Bolus-Tracking mit ansteigender Flussrate. Das diagnostische Fenster lag zwischen 4,3 s (Protokoll A) und 5,4 s (Protokolle B und C).
Je höher die IDR in Studie 2 war, desto kürzer war die TTP wie auch die Injektionszeit. Mit Ausnahme des Vergleichs von Protokoll A und B (p = 0,843 für die Aorta und Äste, p = 0,183 für die Pulmonalarterien) waren alle Zeitunterschiede signifikant. Die Verzögerungszeiten waren für Protokolle A und B (3,9 s; 4,3 s) sowie C und D (2,4 s; 2,0 s) vergleichbar. Die diagnostischen Fenster waren für alle Protokolle vergleichbar. Die mittlere arterielle Kontrastierung war bei den Protokollen C und D signifikant höher als bei den Protokollen A und B (p < 0,001). Für A verglichen mit B (p = 0,998) und C verglichen mit D (p = 0,564) ergab sich im Körperkreislauf kein Signifikanzunterschied, im pulmonalen Kreislauf war D signifikant höher als C (p < 0,001).
4. Schlussfolgerungen
Studie 1 kommt zu den Ergebnissen, dass in der CTA bei 70 kV eine moderate Jodkonzentration von 300 mg J/ml einer hohen Jodkonzentration hinsichtlich der absoluten Höhe der arteriellen Kontrastierung überlegen ist, solange Joddosis und IDR konstant gehalten werden. Eine IDR von 0,75 g/s ist hierfür ausreichend. Insgesamt wirken sich Unterschiede in der Jodkonzentration von Kontrastmitteln (zwischen 150 mg J/ml bis 400 mg J/ml) bei konstanter Jod-Gesamtmenge und IDR nicht signifikant auf die Bildqualität einer CT-Angiographie aus.
Aus den Ergebnissen von Studie 2 ergibt sich, dass bei gleichbleibender Bildqualität der CTA eine Halbierung der Kontrastmittelmenge wie auch der Injektionsgeschwindigkeit bei 70kV gegenüber 120 kV möglich ist. Im Körperkreislauf zieht die Erhöhung der IDR von 1,5 g/s auf 3 g/s nur eine leichte Kontrastverstärkung nach sich
Der Einfluss des Pitchfaktors auf die Blutdosis in der CT-Angiographie der Koronararterien
No full text2.1 Background and aims
Coronary CT angiography is experiencing increasing importance in the non-invasive diagnostics of coronary heart disease. Since the heart is a moving organ, for low-artefact reconstruction it was necessary for a long time to do overlapping scans associated with high radiation doses. New generation dual-source CT devices allow a scan with high pitch values, which should lead to a significant dose reduction. Common units of measure of radiation dose in computed tomography like the dose-length product are parameters of a mainly technical nature. They determine the exposure but not the individual radiation damage to the cell. With γ-H2A.X fluorescence microscopy it is possible to quantify the double-strand breaks of deoxyribonucleic acid (DNA) resulting from ionizing radiation. By comparing in vivo induced DNA damage with the amount of DNA double-strand breaks from in vitro radiation with defined radiation doses the so-called radiation dose to the blood can be determined as expression for the total radiation dose for the patient.
The aim of the studies was to use the γ-H2A.X method to measure the dose to the blood in CT angiography of the coronary arteries and to compare the dose-reducing effect of a higher pitch value in new generation dual-source devices with conventional scan protocols.
2.2 Methods
Overall CT angiography of the coronary arteries was performed in 34 patients. 15 patients were examined using a second-generation dual-source CT (pitch 3,2 – 3,4; group 1) and 19 patients were examined using a first generation dual-source CT (pitch 0,2 – 0,39; group 2). Before and 30 minutes after the examinations patient blood from peripheral veins was taken. After isolation of the lymphocytes DNA double-strand breaks were marked using a specific γ-H2A.X antibody as well as a fluorescent secondary antibody and were quantified by means of fluorescence microscopy. The difference between exposed and not exposed samples corresponds to the amount of CT- induced double-strand breaks. To determine the dose to the blood, blood samples taken before the CT examination were irradiated in-vitro with a defined radiation dose. This
made it possible to determine an individual conversion factor between the amount of CT-induced DNA double-strand breaks and the dose to the blood.
2.3 Results
Median values in group 1 (n = 15) were 3,4 for the pitch, 66 years for patient age, 53 beats per minute (bpm) for the heart rate, 11,6 cm for the scan length and 320 mAs/rot for the tube current time product. In group 2 (n = 19) the median value for the pitch was 0,22, 49 years for patient age, 57 bmp for the heart rate, 12,4 cm for the scan length and 400 mAs/rot for the tube current time product. The median background value of DNA double-strand breaks per cell (DSB/cell) in not exposed samples was 0,08. In all patients an increase of DNA double-strand breaks by the total examination was shown. It was in the range of 0,02 to 0,71 CT-induced DSB/cell and correlated significantly to the dose length product (DLP) which was determined at a range of 101 – 1283 mGy*cm (r = 0,82, p < 0,0001). DLP in group 1 showed a range from 101 – 237 mGy*cm with a median value of 112 mGy*cm, in group 2 from 524 – 1283 mGy*cm with a median value of 1025 mGy*cm (p < 0,0001). Regarding the CT-induced double-strand brakes after 30 minutes, the samples from group 1 showed a range from 0,02 – 0,10 DSB/cell with a median value of 0,04 DSB/cell and were significantly lower (p < 0,0001) than those from group 2 (0,22 – 0,71 DSB/cell, median value 0,39 DSB/cell). Radiation dose to the blood for group 1 was determined at a range of 2,0 – 8,1 mGy (median value 3,1 mGy) and was significantly lower (p < 0,0001) than in group 2 (14,2 – 44,9 mGy, median value 26,9 mGy). Comparing the patients who had been examined with a high pitch factor but different tube voltage, a trend towards dose reduction due to a lower tube voltage was shown.
2.4 Conclusions
The γ-H2A.X method has been used several times to investigate radiation-induced DNA double-strand breaks and for estimation of the radiation dose to the blood at CT examinations. Now given the good consistency to earlier studies and regarding the strong correlation between the calculated dose to the blood and the dose length product, feasibility of the γ-H2A.X method for coronary CT angiography was shown. It was confirmed by determination of the dose to the blood, that the use of a high pitch value can contribute substantially to dose reduction in CT angiography. Although the γ-H2A.X method does not allow a direct risk determination for the single patient it however provides important insights into the biological effects of the ionizing radiation in computed tomography.1.1 Hintergrund und Ziele
Die CT-Angiographie der Koronararterien erfährt eine zunehmende Bedeutung in der nichtinvasiven Diagnostik der koronaren Herzerkrankung. Da es sich beim Herzen um ein bewegtes Organ handelt, waren lange Zeit zur artefaktarmen Rekonstruktion überlappende Scans und damit verbunden hohe Strahlendosen notwendig. Dual-Source- CT-Geräte der neuen Generation ermöglichen einen Scan mit hohem Pitchfaktor, was zu einer deutlichen Dosisreduktion führen soll. Gängige Maßeinheiten der Strahlendosis der Computertomographie wie das Dosislängenprodukt sind Parameter von überwiegend technischem Charakter. Sie bestimmen die Exposition, jedoch nicht den individuellen Strahlenschaden an der Zelle. Mit der γ-H2A.X-Fluoreszensmikroskopie ist es möglich, die durch die ionisierende Strahlung entstehenden Doppelstrangbrüche (DSB) der Desoxyribonukleinsäure (DNA) zu quantifizieren. Durch Vergleich von in- vivo induzierten DNA-Schäden mit der Anzahl von DNA-Doppelstrangbrüchen aus in- vitro-Bestrahlungen mit definierten Strahlendosen kann die sogenannte Blutdosis als Ausdruck der Gesamtstrahlendosis für den Patienten bei einer radiologischen Untersuchung ermittelt werden.
Ziel der Untersuchungen war es, die γ-H2A.X-Methode für eine Bestimmung der Blutdosis durch die CT-Angiographie der Koronararterien zu verwenden und den dosisreduzierenden Effekt des höheren Pitchfaktors bei Dual-Source-Geräten der neuen Generation mit herkömmlichen Scanprotokollen zu vergleichen.
1.2 Methoden
Insgesamt wurden bei 34 Patienten CT-Angiographien der Koronararterien durchgeführt. Hiervon wurden 15 Patienten mit einem Dual-Source-CT der zweiten Generation (Pitchfaktor 3,2 - 3,4; Gruppe 1) und 19 Patienten mit einem Dual-Source- CT der ersten Generation (Pitchfaktor 0,2 - 0,39; Gruppe 2) untersucht. Vor und 30 Minuten nach den Untersuchungen wurde den Patienten Blut aus peripheren Venen entnommen. Nach Isolierung der Lymphozyten wurden die DNA-Doppelstrangbrüche mit Hilfe eines spezifischen γ-H2A.X-Antikörpers sowie eines fluoreszierenden Sekundärantikörpers markiert und mittels Fluoreszensmikroskopie quantifiziert. Die Differenz zwischen den exponierten und den nichtexponierten Proben entspricht der Anzahl der CT-induzierten Doppelstrangbrüche. Zur Ermittlung der Blutdosis wurden zudem von jedem Patienten Blutproben, welche vor der CT-Untersuchung entnommen worden waren, in-vitro mit einer definierten Strahlendosis bestrahlt. So konnte ein individueller Umrechnungsfaktor zwischen der Anzahl CT-induzierter DNA- Doppelstrangbrüche und der Blutdosis ermittelt werden.
1.3 Ergebnisse und Beobachtungen
Die Medianwerte der Gruppe 1 (n = 15) betrugen 3,4 für den Pitchfaktor, 66 Jahre für das Patientenalter, 53 Schläge/Minute (bpm) für die Herzfrequenz, 11,6 cm für die Scanlänge und 320 mAs/rot für das Röhrenstromzeitprodukt. In Gruppe 2 (n = 19) betrug der Medianwert für den Pitchfaktor 0,22, für das Patientenalter 49 Jahre, für die Herzfrequenz 57 bpm, für die Scanlänge 12,4 cm und für das Röhrenstromzeitprodukt 400 mAs/rot. Der mediane Hintergrundwert an DNA-Doppelstrangbrüchen pro Zelle (DSB/Zelle) in nichtexponierten Proben betrug 0,08. Bei allen Patienten zeigte sich ein Anstieg der DNA-Doppelstrangbrüche durch die Gesamtuntersuchung, er lag im Bereich von 0,02 bis 0,71 CT-induzierte DSB/Zelle und korrelierte statistisch signifikant mit dem Dosislängenprodukt (DLP), welches im Bereich von 101 – 1283 mGy*cm ermittelt wurde (r = 0,82, p < 0,0001). Nach Unterscheidung der Gruppen zeigte sich ein DLP von 101 – 237 mGy*cm mit einem Median von 112 mGy*cm für Gruppe 1 sowie von 524 – 1283 mGy*cm mit einem Median von 1025 mGy*cm für Gruppe 2 (p < 0,0001). Die Proben aus Gruppe 1 zeigten bezüglich der CT-induzierten DSB nach 30 Minuten Werte von 0,02 – 0,10 DSB/Zelle mit einem Median von 0,04 DSB/Zelle und somit signifikant weniger (p < 0,0001) als diejenigen aus Gruppe 2 (0,22 – 0,71 DSB/Zelle, Median 0,39 DSB/Zelle). Die Blutdosis wurde für Gruppe 1 mit 2,0 – 8,1 mGy (Median 3,1 mGy) bestimmt und zeigte sich signifikant (p < 0,0001) niedriger als in Gruppe 2 (14,2 – 44,9 mGy, Median 26,9 mGy). Der Vergleich der Patienten, welche mit hohem Pitchfaktor, aber unterschiedlicher Röhrenspannung untersucht worden waren, zeigte die Tendenz zu einer Dosisreduktion durch eine niedrigere Röhrenspannung.
1.4 Schlussfolgerungen
Die γ-H2A.X-Methode wurde bereits mehrfach zur Erfassung strahleninduzierter DNA-Doppelstrangbrüche und zur Abschätzung der Blutdosis im Rahmen von CT- Untersuchungen eingesetzt. Angesichts der guten Vereinbarkeit mit bisherigen Studien und der starken Korrelation zwischen der ermittelten Blutdosis und dem Dosislängenprodukt wurde nun die Anwendbarkeit auch im Rahmen der CT- Angiographie der Koronargefäße gezeigt. Hierbei bestätigte die Bestimmung der Blutdosis, dass die Verwendung eines hohen Pitchfaktors wesentlich zur Dosisreduktion bei der CT-Angiographie der Koronararterien beitragen kann. Zwar ermöglicht die γ- H2A.X-Methode keine direkte Risikobestimmung für den einzelnen Patienten, sie liefert jedoch wichtige Erkenntnisse über die biologische Wirksamkeit der Röntgenstrahlung bei der Computertomographie
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