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Untersuchung der Bioelastizität der Aorta bei Kindern, Jugendlichen und jungen Erwachsenen nach Herztransplantation mittels Magnetresonanztomographie
Full text linkEine frühzeitige Herztransplantation im Kindesalter stellt heutzutage bei zahlreichen Herzerkrankungen den einzigen Weg zur Steigerung der Lebensqualität und -erwartung der Patienten dar. Obwohl dieses Verfahren seit der erstmaligen Durchführung 1967 immer weiter verbessert und die kurz- und langfristigen Auswirkungen auf den Empfängerorganismus in zahlreichen Studien untersucht wurden, gibt es noch immer einige Auswirkungen und Zusammenhänge, die es weiter zu erforschen und zu klären gilt, um insbesondere die postoperative Langzeitbetreuung der Patienten zu verbessern. Ziel dieser Studie war die Untersuchung der bioelastischen Eigenschaften der Aorta bei jungen Menschen nach Herztransplantation mithilfe der MRT. Im Kinderherzzentrum des Universitätsklinikum Gießen konnten wir aufgrund der regelmäßigen und engmaschigen Nachkontrolle der herztransplantierten Patienten eine größere Studienpopulation für unsere Untersuchung gewinnen. Insgesamt nahmen 34 Patienten im Alter zwischen 8 und 24 Jahren an der vorliegenden, magnetresonanztomographischen Studie Teil.
Zur Beurteilung von Anatomie und bioelastischen Eigenschaften der Aorta wurden Querschnittsflächen und Dehnbarkeit der Aorta an fünf definierten Messpunkten bei 33 Studienteilnehmern erhoben sowie die PWV im Aortenbogen und der thorakalen Aorta bei 26 Patienten bestimmt. Neben der Bioelastizität und Anatomie der Aorta erfolgte eine Volumetrie der Vorhöfe und Ventrikel, um insbesondere Aussagen über die Ventrikel- und Vorhofgröße und –funktion zu erhalten. Mittels nativem T1-Mapping erfolgte bei 30 Kindern eine Bestimmung myokardialer T1-Zeiten, um eventuelle Strukturveränderungen des Myokards bei HTX-Patienten zu erfassen. Aufgrund unzureichender Bildqualität konnten diese Parameter nicht bei allen Patienten erhoben werden.
Damit der ethische Grundsatz gewahrt wurde, verzichteten wir für den Vergleich der aortalen Parameter auf die Untersuchung einer gesunden Kontrollgruppe verzichtet und griffen stattdessen auf die Datensätze einer vorangegangenen MRT-Studie bei 71 herzgesunden Personen zurück. Zum Vergleich der volumetrischen Parameter Venrikelvolumina, Muskelmasse und systolische Funktion wurden ebenfalls Vergleichswerte herzgesunder junger Menschen aus einer vorangegangenen Studie verwendet. Die myokardialen T1-Zeiten wurden mit Daten aus einer MRT-Studie bei herzgesunden Erwachsenen verglichen.
In allen zum Vergleich herangezogenen Studien wurden die jeweiligen Teilnehmer, genau wie in dieser Arbeit, mit Hilfe der MRT untersucht. Verglichen wurden insbesondere die Dehnbarkeit und die Pulswellengeschwindigkeit der Aorta, die volumetrischen Charakteristika beider Ventrikel und des linken Vorhofes sowie die T1-Werte des Myokards.
Für die Querschnittsfläche der Aorta ascendens sowie des Aortenbogens wurden bei der Studienpopulation im Vergleich zum Kontrollkollektiv tendenziell geringere Werte festgestellt. Dagegen waren die Werte für die Querschnittsfläche der Aorta descendens sowohl auf Isthmushöhe als auch auf Zwerchfellhöhe tendenziell höher als die der Kontrollgruppe und zeigten zudem eine Korrelation mit dem systolischen Blutdruck. Die Dehnbarkeit der Aorta war an allen Messpunkten bei der Studienpopulation etwas höher und zeigte insbesondere eine Zunahme mit steigender Distanz der Messpunkte zum Herzen. Die Pulswellengeschwindigkeit war sowohl für den Aortenbogen als auch für die Aorta descendens in der herztransplantierten Gruppe höher als in der Gruppe herzgesunder Probanden und Korrelierte mit der Zeit nach HTX. Der Vergleich der volumetrischen Parameter ergab keine signifikanten Unterschiede zwischen den Populationen, die Werte der Studienpopulation lagen nur geringgradig unter den Werten der Kontrollgruppe. Eine Ausnahme bildete die linksventrikuläre Muskelmasse, dieser Wert war bei der Studienpopulation wie auch der Blutdruck etwas höher als in der Kontrollgruppe.
Für das T1-Mapping ergaben sich im Vergleich zu den Werten gesunder Erwachsener tendenziell höhere Werte bei der Studienpopulation, insbesondere die Werte der lateralen und der inferioren Segmente zeigten erhöhte T1-Werte.
Die Ergebnisse dieser Arbeit könnten bedeutsam sein für die langfristige Nachsorge herztransplantierter, junger Menschen. Unser Ziel war es, bisher nicht vorhandene Vergleichswerte für Kinder und Jugendliche nach Herztransplantation für die Bioelastizität der Aorta zu erarbeiten und so möglicherweise zur Verbesserung des Langzeit-Outcomes, der Morbidität und der Mortalität der Patienten, beizutragen. Auch das T1-Mapping könnte zukünftig an Bedeutung bei der Nachsorge zahlreicher Herzerkrankungen an Bedeutung gewinnen und bisherige Verfahren sinnvoll ergänzen
Serial right ventricular assessment in patients with hypoplastic left heart syndrome (HLHS): a multiparametric cardiovascular magnetic resonance study
Full text linkObjectives: The aim of this study was to assess single right ventricular (RV) function in a large cohort of hypoplastic left heart syndrome (HLHS) patients after the completion of total cavopulmonary connection by analysing serial cardiovascular magnetic resonance (CMR) studies. Methods: CMR studies from 95 HLHS patients were analysed. RV end-diastolic and end-systolic volumes (RVEDV, RVESV), ejection fraction (RVEF) and long-axis strain (LAS) were measured from cine images. Results: All 95 patients had at least 2 CMR scans and 35 patients had 3 CMR scans. The median age (first quartile-third quartile) at the 3 examinations was 4.2 (3.3-6.1), 9.4 (6.1-11.4) and 14.6 (11.8-16.8) years. RV indexed volumes (RVEDVi and RVESVi) increased from first to the second and from the first and second examination to the third examination in patients with >10 years of age (P < 0.05). There was a slight decrease in RVEF and LAS throughout the examinations, but this was not statistically significant. Correlations were found between RVEF and LAS (r = -0.23; P < 0.01). Both RVEF and LAS correlated with RVEDVi and RVESVi (r = -0.17 to 0.43; P < 0.05). Conclusions: Serial assessment of CMR studies in HLHS patients after total cavopulmonary connection completion demonstrate an increase in indexed RV volumes in older HLHS patients but only mild reduction in RVEF and LAS. The correlation of indexed RV volumes with RVEF and LAS together with the significant increase in RV volumes over time suggests that indexed RV volumes might be superior to RV functional markers to monitor the RV in HLHS patients
Untersuchung der Ventrikel- und Vorhoffunktion bei Kindern, Jugendlichen und Erwachsenen mit Transposition der großen Arterien nach arterieller Switch-Operation: eine MRT-Studie
Full text linkDie Transposition der großen Arterien (TGA) stellt einen seltenen, jedoch schweren angeborenen Herzfehler dar und wird zur Gruppe der zyanotischen Herzfehler gezählt. Die Standard-Therapie für dieses Krankheitsbild ist die arterielle Switch-Operation (ASO). Im Rahmen der postoperativen Nachkontrollen von TGA-Patienten nach ASO wird die kardiovaskuläre Magnetresonanztomografie (MRT) routinemäßig eingesetzt. Obwohl insgesamt von einem guten klinischen Ergebnis bei Patienten nach ASO berichtet wird, gibt es Studien, die auf eine eingeschränkte Ventrikel- und Vorhoffunktion hinweisen. Ziel dieser Studie war die umfassende Analyse der kardialen Funktion von TGA-Patienten nach ASO mittels kardiovaskulärer MRT im Vergleich mit einer geeigneten Kontrollgruppe herzgesunder Probanden. Es wurden Volumina und Massen beider Ventrikel bestimmt sowie Parameter zur Beurteilung der Längsachsenfunktion erhoben. Außerdem wurden mittels MRT-Feature-Tracking Bewegungs- und Deformationsparameter (sog. Strain-Parameter) des linken und rechten Ventrikels sowie beider Vorhöfe gemessen. Zur statistischen Auswertung wurden neben nicht-parametrischer Testverfahren zusätzlich noch Machine-Learning-Verfahren angewandt. Letztlich zeigte sich, dass insbesondere die rechtsventrikuläre Längsachsenfunktion sowie die linksventrikläre diastolische Funktion bei den TGA-Patienten eingeschränkt war
Spiroergometrische Untersuchung bei Patienten mit funktionell singulärem Ventrikel nach Komplettierung der Fontan-Zirkulation
Full text linkEs wurde untersucht, wie sich bei Fontan-Patienten das Ausmaß der sportlichen Aktivität, Alter, Alter bei Fontan-Komplettierung, Morphologie des Systemventrikels und der Status der Fenestration auf die kardiopulmonale Leistungsfähigkeit und HRQoL auswirken. Es fand eine retrospektive Auswertung von Laufbandspiroergometrien statt, die in den Jahren 2014 bis 2019 im Kinderherzzentrum Kiel durchgeführt wurden. Zusätzlich erfolgte eine schriftliche Befragung von Fontan-Patienten zur sportlichen Aktivität und gesundheitsbezogenen Lebensqualität (HRQoL). Es konnten 79 Patienten eingeschlossen werden (weiblich n= 31). 57 dieser Patienten hatten einen systemisch rechten und 18 einen systemisch linken Ventrikel. Vier Patienten hatten eine komplexe Anatomie. Das mediane Alter bei der Spiroergometrie betrug 13 (6,5-34,4) Jahre. Die Auswertung der Fragebögen ergab, dass 80% der Patienten (n= 63) regelmäßig Freizeitsport betrieben, davon 43% (n= 27) mehr als zwei Stunden pro Woche. In der Untergruppe der pädiatrischen Patienten fand sich eine altersentsprechende HRQoL im Kidsscreen Index (n= 24) sowie ein gutes subjektives Gesundheitsbefinden (n= 48). Auch fand sich ein positiver Zusammenhang der Sauerstoffaufnahme an der anaeroben Schwelle und der maximalen Sauerstoffaufnahme mit dem subjektiven Gesundheitsbefinden (p<0,05) und der Freizeitsportaktivität (p<0,01). Das Alter zeigte sich als Risikofaktor für eine erniedrigte Leistungsfähigkeit während einer Spiroergometrie. Ein höheres Alter bei Fontan-Komplettierung mit einer erniedrigten Leistungsfähigkeit assoziiert. Es zeigte sich kein signifikanter Unterschied bezüglich der Leistungsfähigkeit zwischen Patienten mit einem linkem und rechtem Systemventrikel sowie zwischen denen mit einer offenen und geschlossenen Fenestration
Pädiatrische Normwerte für die kardiovaskuläre MRT: Einfluss von Analysetechniken
No full textFür die kardiale Diagnostik wird die Kardio-MRT zunehmend wichtig. Um gemessene Werte interpretieren zu können, müssen diese mit Referenzwerten verglichen werden. Für ein pädiatrisches Kollektiv existieren methodisch uneinheitliche Studien, die ventrikuläre Referenzwerte bereitstellen. Für die Vorhöfe existiert eine Studie, die zur Auswertung die Simpson-Methode verwendete. Werte für die Flächen-Längen-Methode existieren nicht. Ziel dieser Arbeit war es, pädiatrische Kardio-MRT-Referenzwerte für ventrikuläre Volumen-, Massen und Funktionsparameter für zwei unterschiedliche Auswertungsmethoden sowie für atriale Volumina erhoben anhand der Flächen-Längen-Methode bereitzustellen. Es wurden Bilddatensätze herzgesunder Kinder und Jugendlicher im Alter von 4 bis 18 Jahren ausgewertet. Für die Bestimmung der ventrikulären Volumen-, Massen und Funktionsparameter wurden Schnittbildstapel entlang der Herzachse und die Simpson-Methode verwendet. Die Analyse der Volumina der Vorhöfe erfolgte anhand von Vier- und Zweikammer-Schnittbildern. Relevante demographische Einflussgrößen wurden mittels linearer Regression ermittelt. Perzentilenkurven wurden mithilfe der LMS-Methode erstellt. Die unterschiedlichen Methoden zur Bestimmung der ventrikulären Parameter wurden mit Hilfe von Bland-Altman-Plots und linearer Regression verglichen. Insgesamt wurden 155 Proband*innen eingeschlossen. Die Körpergröße zeigte den größten Einfluss auf ventrikuläre Parameter, die Körperoberfläche den größten Einfluss auf atriale Parameter. Diese Arbeit liefert Perzentilenkurven und -tabellen für vetrikuläre Volumina, Massen und Funktion und für atriale Volumina. Mit Hilfe von Regressionsgleichungen können die beiden Auswertungsmethoden ineinander umgerechnet werden
Klinische Relevanz des H2FpEF-Scores in Patienten mit Dilatativer Kardiomyopathie
Full text linkDie DCM ist die häufigste Kardiomyopathie und stellt den häufigsten Grund der Listung zur Herztransplantation dar. Aufgrund der diversen Ätiologie gibt es noch keine einheitliche Risikostratifizierung oder einen Score, welcher zur Diagnosestellung einer DCM beitragen kann. In der vorliegenden Arbeit wird daher erstmalig der H2FpEF-Score als mögliches diagnostisches und/oder prognostisches Instrument auf ein Kollektiv mit DCM-Patienten angewandt. Die folgenden Parameter gehen in den H2FpEF-Score ein: Alter, BMI, Vorhofflimmern, arterielle Hypertonie, systolischer PA-Druck und E/e‘. Hierbei ist es wichtig zu erwähnen, dass die DCM-Patienten aufgrund der reduzierten LVEF (< 50 %) nicht den Kriterien von HFpEF-Patienten entsprechen. Der Score wird in der vorliegenden Arbeit vielmehr als ein neutrales Instrument unabhängig der Pumpfunktion verwendet. Es erfolgten die Korrelationsanalysen von Score und klinischen, echokardiographischen und laborchemischen Parametern aber auch Einnahme von Medikamenten und Nachverfolgung. Hier konnte ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Höhe des Scores und den NYHA-Stadien, der LVEF und dem NT-proBNP als wichtige diagnostische Parameter der DCM gezeigt werden. Keine Abhängigkeit konnte zwischen der Höhe des Scores und der Mortalität gesehen werden. Zusammenfassen wird der H2FpEF-Score in der vorliegenden Arbeit erstmalig in einem Kollektiv von DCM-Patienten, also Patienten mit erhaltener LVEF, angewendet und korreliert hier mit wichtigen diagnostischen Parametern der DCM. Es gilt in weiteren Studien zu prüfen, ob der Score auch in größeren Kohorten bzw. in anderen Kardiomyopathien als unabhängiger Score eingesetzt werden kann
Identifizierung neuer therapeutischer Zielstrukturen zur Beeinflussung metabolischer Umbauprozesse bei Herzinsuffizienz
Full text linkDie Dissertation untersucht neue therapeutische Zielstrukturen zur Beeinflussung metabolischer Umbauprozesse bei Herzinsuffizienz. Dabei wird die Prolindehydrogenase und deren Effekte in Kardiomyozyten in Modellen für Herzinsuffizienz näher untersucht
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Präzisionsmedizin in der Kinder- und Erwachsenenkardiologie - klinische Anwendung bildbasierter in silico Modellierung
Full text linkDie richtige Therapie zum richtigen Zeitpunkt, nichtinvasiv und patientenindividuell zu identifizieren, ist das Ziel der Präzisionsmedizin. Durch den stetigen Fortschritt sowohl im Bereich der Bildgebung als auch in mathematischen Modellierungstechniken sowie einer zunehmenden Verfügbarkeit von leistungsstarker Informationstechnologie, gewinnen in silico (angelehnt an das Lateinische „in silicio“, also „in silicium“ bzw. im übertragenden Sinne im Computer ablaufende) Modellierungsverfahren eine immer größere Bedeutung auch im Bereich der kardiovaskulären Medizin.
Die bildbasierte in silico Modellierung von Hämodynamik und Funktion des Herzens kann dabei einerseits helfen, die diagnostische Aussagekraft unterschiedlicher Bildgebungsmodalitäten zu erweitern, andererseits aber auch, verschiedene Parameter der postinterventionellen bzw. postoperativen Funktion vorherzusagen und so das geeignetste patientenindividuelle Therapieverfahren zu identifizieren.
Im Bereich der pädiatrischen Kardiologie, insbesondere bei Patient*innen mit komplexen angeborenen Herzfehlern, ist eine individualisierte Therapieplanung zudem von ganz besonderer Bedeutung. Da die Anatomie des kardiovaskulären Systems in diesem Patientenkollektiv hoch individuell ist, gibt es häufig keine für das jeweilige Krankheitsbild einheitliche Therapie. Die virtuelle Behandlungsplanung bietet hier ein großes Potential für die multimodale Therapiefindung.
Die Translation solcher Modellierungsansätze in die Klinik stellt jedoch eine große Hürde dar. Einerseits muss die Genauigkeit der jeweiligen Simulationsmethode quantifiziert und die Methode selbst validiert werden. Dafür benötigt es in der Regel eine hohe Anzahl an Patientendaten, die insbesondere in der Kinderkardiologie, aber auch aufgrund zunehmend strengerer Datenschutzrichtlinien häufig nicht zur Verfügung stehen. Andererseits sind die Simulationsverfahren sehr komplex und verlangen neben einer hohen technischen Expertise auch beachtliche Rechenkapazitäten und -laufzeiten, wodurch sich ihr routinemäßiger Einsatz in der Klinik ebenfalls verkompliziert.
Das Problem der hohen Komplexität könnte durch den Einsatz künstlicher Intelligenz (KI) überwunden werden. Fehlende klinische Daten wiederum könnten mittels synthetischer Patientenkohorten augmentiert werden, sodass sowohl für mögliche Validierungsstudien als auch zum Trainieren des maschinellen Algorithmus‘ ein ausreichend großer Datensatz zur Verfügung stünde.
In der vorliegenden Habilitationsschrift werden die Inhalte von fünf wissenschaftlichen Arbeiten zum Thema Präzisionsmedizin in der Kinder- und Erwachsenenkardiologie auf Grundlage bildbasierter in silico Modellierung vorgestellt. Dabei wird in Form einer Proof of Concept Studie die prinzipielle Durchführbarkeit der bildbasierten in silico Modellierung am Beispiel verschiedener Parameter der aortalen Hämodynamik gezeigt sowie die Validierung der Methodik gegen den klinischen Goldstandard des Herzkatheters präsentiert. An komplexen Patient*innen aus dem Bereich der Kinderkardiologie wird die bildbasierte in silico Modellierung für eine konkrete klinische Fragestellung angewandt. Zuletzt werden zwei Optimierungsansätze vorgestellt, die einerseits den komplexen Arbeitsablauf der bildbasierten in silico Modellierung mittels KI vereinfachen sowie andererseits das Problem der existierenden klinischen Datenlücken überwinden sollen
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