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Scanning Acoustic Microscopy (SAM) stellt ein nicht invasives Bildgenerierungs- und Bildanalysesystem dar mit einer Auflösung ähnlich der des Lichtmikroskops, die eine Darstellung von mikroskopischen Strukturen ohne Anwendung von Färbetechniken erlaubt. Aufgrund dieser Eigenschaften wird SAM ein großes Potential zur histomorphometrischen und biomechanischen Charakterisierung von Knochengewebe zugesprochen. In dieser Untersuchung sollten die Anwendungsmöglichkeiten von SAM zur Darstellung und Beurteilung von neu gebildetem Knochen bei osteologischen Fragestellungen erarbeitet werden. Des Weiteren wurde SAM bezüglich Bildgenerierung und Histomorphometrie mit der Mikroradiographie - einer Standardmethode zur histomorphometrischen Untersuchung von kalzifiziertem Knochengewebe - qualitativ und quantitativ verglichen, um die Validität von SAM zu prüfen. Der Forschungsschwerpunkt liegt derzeit auf der Möglichkeit zur Charakterisierung der elastomechanischen Eigenschaften von Knochengewebe. Deshalb wurde zudem ein Versuchansatz entwickelt, um durch eine Grauwertanalyse anhand bereits erstellter Bilder die elastomechanischen Eigenschaften des Knochengewebes zu untersuchen. Die 42 transversalen, unentkalkten Knochenschnitte stammten aus einem Segmentdefektmodell der Schafstibia, aufgefüllt mit Bone Morphogenetic Protein-7 und autogenem Knochenmark. Nach Einbettung in Methylmetacrylat wurden die Präparate mittels konventioneller Mikroradiographie und SAM dargestellt. Anschließend erfolgten die Beurteilung von 40 SAM-Bildern bezüglich der qualitativen Abbildung des neu gebildeten und kortikalen Knochens sowie der qualitative und quantitative Ver-gleich der durch SAM und MR gewonnenen Bilder. Dabei wurden die beiden Methoden durch Messung der neu gebildeten Knochenfläche histomorphometrisch analysiert. Zuletzt wurde die Möglichkeit zur Charakterisierung der elastomechanischen Eigenschaften von Knochengewebe durch eine Grauwertanalyse zweier Abbildungen eines identischen Knochenschnittes bei unterschiedlichen Scan-Parametern betrachtet. 83 SAM überzeugte als Bildgenerierungsverfahren, um Knochengewebe auf mikroskopischer Ebene darzustellen. Dabei konnte durch Anwendung geeigneter Scan-Parameter eine deutliche Abgrenzbarkeit von neu gebildetem zu kortikalem Knochen erreicht werden. Im qualitativen Vergleich von SAM und MR erlaubte die Ultraschallmikroskopie Bilder höherer Auflösung sowie eine differenzierte Grauwertdarstellung gemäß der akustischen Eigenschaften. Die durch SAM und MR erhobenen Werte korrelierten sehr gut miteinander, es konnte kein signifikanter Unterschied zwischen den beiden Methoden erhoben werden. Die Beurteilung der elastomechanischen Eigenschaften über eine Grauwertanalyse erbrachte uneinheitliche Ergebnisse, da identische Knochenstrukturen je nach verwendeten Scan-Parametern in unterschiedlichem Helligkeitsverhältnis abgebildet wurden. SAM stellt eine viel versprechende Methode dar, um Knochengewebe nicht invasiv zu visualisieren und zu charakterisieren. SAM ermöglicht eine neue Qualität der Bildgebung basierend auf den akustischen bzw. elastomechanischen Eigenschaften des untersuchten Gewebes. Dies qualifiziert SAM zu einer einzigartigen Methode, die eine hoch aufgelöste Abbildung von Knochen- und Weichteilgewebe erlaubt. Die vielfältige Darstellung eines identischen Präparates durch SAM erweitert das Beurteilungsspektrum deutlich. Im Vergleich zur Mikroradiographie stellt SAM eine äquivalente Methode für histomorphometrische Messungen dar und kann diese durchaus ersetzen, insbesondere auch aufgrund der qualitativen Vorteile der Abbildung. Allerdings ist SAM derzeit wegen der noch zeitintensiven Bilderzeugung nicht in dem Umfang anwendbar wie die MR. Eine zukünftige Anwendung von SAM zur Beurteilung elastomechanischer Eigenschaften von Knochengewebe scheint möglich, ist derzeit aber limitiert durch zahlreiche Faktoren wie fehlende Standardisierung der Messungen, der Größe des erfassbaren Knochengewebes sowie dessen Inhomogenität, aber auch uneinheitlicher Ergebnisse zur Validität der Messung und deren Aussagekraft sowie Relevanz. Diese Studie liefert bedeutsame Erkenntnisse für die Grundlagenforschung, um die Anwendbarkeit des SAM bei osteologischen Fragestellungen zu erweitern und zu optimieren.

Einleitung: Der Stellenwert der MRT bei der Detektion und Diagnostik von fokalen Leberläsionen wurde in zahlreichen Vergleichsstudien bestätigt. Neue Sequenz-Techniken wurden zur Optimierung der Bildgebung entwickelt. Die Anwendung schneller T1-gewichteter artefaktarmer Sequenzen für die Detektion und Diagnostik von fokalen Leberläsionen hat mittlerweile Einzug in die Routinediagnostik gehalten. Die aufgrund ihrer langen Untersuchungszeit gegenüber Bewegungsartefakten anfälligere konventionelle SE-Bildgebung konnte jedoch bisher nicht durch die schnelle Gradient-Echo-Bildgebung ersetzt werden. Erst die Einführung von Oberflächenspulen, wie die in dieser Studie angewendete zirkulär-polarisierte array-Abdomenspule, ermöglichte ein der konventionellen SE-Bildgebung vergleichbares Signal- und Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis für die GRE-Bildgebung. Seit Einführung der MRT-Kontrastmittel kommt diesen auch eine wachsende Bedeutung bei der Untersuchung der Leber zu. Zur kontrastmittelverstärkten Bildgebung der Leber standen zunächst unspezifische Kontrastmittel wie z.B. Gd-DTPA zur Verfügung. Probleme bei der Detektion von fokalen Leberläsionen entstanden vor allem durch die unspezifische und extrazelluläre Verteilung des Kontrastmittels in die Läsion und in das gesunde Leberparenchym. Hierdurch kann es, je nach Vaskularisierung der Läsion, sogar zu einer Verschlechterung des Tumorkontrastes kommen. Material und Methode: In der vorliegenden Arbeit wurde die Wertigkeit des neuen leberspezifischen paramagnetischen Kontrastmittels Gd-EOB-DTPA für die MRT von fokalen Leber-läsionen anhand einer T1-gewichteten konventionellen SE-Sequenz und einem Gradient-Echo-Schnellbildverfahren vom Typ FLASH (fast-low-angel-shot) überprüft. Neben der verwendeten Sequenztechnik wurde der Einfluss einer optional erhältlichen, zirkular-polarisierten array-Abdomenoberflächenspule der Firma Siemens AG Erlangen auf die native und kontrastmittelverstärkte Bildgebung untersucht. Die Untersuchung fand im Rahmen einer multizentrischen Phase II Studie der Schering AG statt. In unserer Klinik wurden 23 Patienten mit fokalen Leberläsionen untersucht. Ergebnisse: Das Kontrastmittel zeigte in unserem Patientenkollektiv eine gute Verträglichkeit. Allergische Reaktionen wurden nicht beobachtet. Als quantitativ messbares Kriterium der Bildqualität wurde das Signal-zu-Rausch- sowie das Kontrast-zu-Rauschverhältnis vor und nach Bolusgabe von 12,5 , 25 und 50 µmol/kg Gd-EOB-DTPA erfasst. In einer randomisierten verblindeten Begutachtung der Bildsequenzen durch zwei erfahrene Radiologen wurde die Erkennbarkeit (Detektion) und die diagnostische Sicherheit festgestellt sowie eine qualitative Bewertung hinsichtlich der häufigsten Bildartefakte vorgenommen. Unsere Ergebnisse bestätigen die diagnostische Bedeutsamkeit von Gd-EOB-DTPA in der Detektion von fokalen Leberläsionen. Die erhobenen quantitativen und qualitativen Daten zeigen nach Kontrastmittelgabe eine deutlich bessere Abgrenzbarkeit der Läsionen aufgrund ihres erhöhten K/R sowie eine höhere Anzahl erkennbarer Läsionen. Eine Dosis von 12,5 µmol/kg Gd-EOB-DTPA war in unserem Patienten kollektiv ausreichend für die suffiziente Detektion von Lebermetastasen. Die höheren Dosen erbrachten in unserer Studie keine weitere Verbesserung der Detektion und Darstellung der Läsionen. Zur Detektion von Lebermetastasen sollte die Untersuchung 20-45 min nach Kontrastmittelapplikation erfolgen. Hier konnte für alle verwendeten Sequenz-Spulen-Kombinationen eine erhöhte Detektionsrate fokaler Leberläsionen im Vergleich zur Nativuntersuchung festgestellt werden. So zeigte die konventionelle SE-Sequenz eine Erhöhung der Detektionsrate richtig positiv erkannter Läsionen kleiner 1 cm um 46% nach Kontrastmittelapplikation. Die GRE-Sequenz mit Körperspule zeigte hier eine Steigerung um 26,9% und mit Oberflächenspule eine Steigerung der Erkennbarkeit kleiner Läsionen um 19,2 %. Trotz der verbesserten Darstellung nach Kontrastmittelapplikation zeigen die GRE-Sequenzen durch ihre kurze Akquisititionszeit (Atem angehalten) in der qualitativen Auswertung bessere Ergebnisse hinsichtlich der diagnostischen Sicherheit als die SE-Sequenz. So war die diagnostische Sicherheit der SE-Sequenz in 52% der beurteilten Bildsequenzen durch Artefakte negativ beeinflusst. Die GRE-Sequenz mit Körperspule war nur zu 28% und mit Oberflächenspule nur zu 11% in ihrer diagnostischen Sicherheit durch Artefakte beeinträchtigt. Hinsichtlich der Signal-zu-Rausch- und Kontrast-zu-Rausch-Verhältnisse zeigte die GRE-Sequenz mit Körperspule in der Nativbildgebung vergleichbare Ergebnisse wie die konventionelle SE Sequenz. In der kontrastmittelverstärkten Bildgebung erreichen die schnellen GRE-Sequenzen jedoch signifikant bessere Ergebnisse als die SE-Sequenz. Somit kann gerade in der kontrastmittelverstärkten Bildgebung auf die zeitintensive und artefaktanfällige konventionelle SE-Sequenz verzichtet werden. Durch die Verwendung der zirkulär polarisierten Oberflächenspule kann durch die Reduktion des Hintergrundrauschens eine weitere Verbesserung der Signal-zu-Rausch- und Kontrast-zu-Rausch-Verhältnisse für die GRE-Sequenzen erzielt werden. Zur Analyse der Gewebsperfusion kann eine dynamische Untersuchung vorgeschaltet werden. Sie kann durch die Perfusionscharakteristik diagnostische Hinweise auf die Tumorart geben. Aufgrund der leberzellspezifischen Eigenschaft von Gd-EOB-DTPA ist neben der Vaskularisation der Läsion auch der histologische Ursprung der Läsion (lebereigen vs. leberfremd) für die Kontrastmittelaufnahme von Bedeutung. So zeigten in unserem Kollektiv die untersuchten Metastasen eine deutlich geringere Kontrast-mittelaufnahme als die untersuchten fokal nodulären Hyperplasien oder hepato-zellulären Karzinome. Diese Unterschiede in der Kontrastmittelaufnahme konnten auch 20 und 45 Minuten nach KM-Applikation beobachtet werden. Aufgrund der geringen Fallzahl der einzelnen Läsionen sind hier jedoch weitere Untersuchungen nötig. Zusammenfassung: Die Kernspintomographische Untersuchung von fokalen Leberläsionen mit Gd-EOB-DTPA in Verbindung mit schnellen GRE-Sequenzen kann zu einer verbesserten Darstellung von fokalen Leberläsionen führen. Eine genauere Evaluierung der diagnostischen Wertigkeit und Einsatz des Kontrastmittels für spezielle Fragestellungen wird in den folgenden klinischen Studien der Phase III überprüft werden müssen.

Die Superparamagnetic Iron Oxides (SPIO)-verstärkte MRT der Leber wird als sinnvolle präoperative diagnostische Methode mit einer hohen Sensitivität und Spezifität für die Detektion von fokalen Leberläsionen angewendet. Mit der SPIO-verstärkten MRT ist aber prinzipiell auch eine Differenzierung zwischen benignen und malignen fokalen Leberläsionen möglich auf der Basis ihrer zellulären Zusammensetzung und Funktion (RES-Zellen in normalem Lebergewebe und in benignen Tumoren, keine RES-Zellen in malignen Tumoren). In früheren Studien wurden die Effekte von SPIO-Kontrastmitteln fast ausschließlich auf die Detektion von Läsionen sowie die Effekte in T2-gewichteten (w) Fast-Spin Echo (FSE) und T2*-w Gradienten Echo (GRE) Sequenzen beschränkt, da SPIO hauptsächlich die T2 / T2* - Zeiten verkürzen. Ferucarbotran ist ein relativ neu zugelassenes SPIO-Kontrastmittel, welches als intravenöser Bolus appliziert werden kann und sich durch eine geringe Nebenwirkungsrate vor allem im kardiovaskulären Bereich auszeichnet. Eine dynamische T1-w Perfusionsmessung nach der Bolusapplikation von Ferucarbotran könnte Informationen über die Vaskularisation solider Tumore in der Leber liefern. Die Möglichkeit der Charakterisierung von fokalen Leberläsionen mit Hilfe der dynamischen Ferucarbotran-verstärkten MRT wurde bereits in der Literatur angedeutet und typische Befunde konnten an einer begrenzten Anzahl von Fällen für einzelne fokale Leberläsionen gezeigt werden. Das erste Ziel dieser Arbeit war die Evaluierung der diagnostischen Effizienz des SPIO Kontrastmittel Ferucarbotran in T2-w FSE and T2*-w GRE Sequenzen zur Charakterisierung von fokalen Leberläsionen. Das zweite Ziel war es typische Anreicherungsmuster fokaler Leberläsionen in der dynamischen T1-w MRT mit 2D-GRE and 3D-GRE VIBE Sequenzen zu beschreiben. An einem 1.5 Tesla MRT-System wurden native und kontrastverstärkte T2-w FSE and T2*-w GRE Sequenzen 10 Minuten nach Bolusinjektion von 1.4 ml Ferucarbotran bei 68 Patienten durchgeführt. An einem 1.5 Tesla MRT-System wurden T1-w dynamische Bilder bei 23 Patienten mit einer 2D-GRE Sequenz und bei 37 Patienten mit einer 3D-GRE-VIBE Sequenz akquiriert. Die endgültige Diagnose der 68 Patienten, bei denen T2-w FSE/ T2*-w GRE Sequenzen durchgeführt wurden war Hepatozelluläres Karzinom (HCC, n=29), Lebermetastasen (n=15), Cholangiozelluläres Karzinom (CCC, n=2), Hämangiom (n=6), Leberzelladenom (n=5), Fokal Noduläre Hyperplasie (FNH, n=3) und Zysten (n=8). Die endgültige Diagnose der 60 Patienten, bei denen eine T1-w dynamische Ferucarbotran-verstärkte MRT durchgeführt wurde war HCC (n=25), Lebermetastasen (n=14), CCC (n=2), Hämangiom (n=6), Leberzelladenom (n=3), FNH (n=3) and Zysten (n=7). In den T2-w FSE und T2*-w GRE Bildern wurde das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) und das Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis basierend auf Signalintensitätsmessungen in den fokalen Läsionen und dem Leberparenchym durchgeführt. Der prozentuale Signalverlust (PSIL) der verschiedenen fokalen Läsionen von der nativen zur kontrastverstärkten T2-w FSE –Sequenz wurde errechnet. Eine qualitative Auswertung der Bildqualität sowie der Abgrenzbarkeit der Läsionen im Vergleich zwischen kontrastverstärkten T2-w FSE und kontrastverstärkten T2*-w GRE Bildern erfolgte. In den T1-w dynamischen Bildern wurden Signalintensitätsmessungen im Leberparenchym, den Lebergefäßen und in fokalen Leberläsionen vorgenommen um SNR und CNR zu errechnen. Das mittlere SNR von soliden benignen Läsionen zeigte einen Abfall in der T2-w FSE Sequenz von 34.1 vor auf 21.0 (p

Die anatomisch hoch auflösende Computertomographie zählt zu den Standard-techniken bei der Untersuchung des Felsenbeins. Um die feinen Strukturen klar abgrenzen zu können, sind Aufnahmen in axialer und koronarer Ebene nötig. Es ist prinzipiell möglich, die koronare Ebene aus axialen Datensätzen zu rekonstruieren, jedoch waren diese Rekonstruktionen bisher von unzureichender Qualität. Das Ziel dieser Studie war, die Qualität von Mehr- und Einzeilen-Spiral-CTs in der Darstellung verschiedener anatomischer Strukturen des Felsenbeins zu vergleichen. Dabei wurden einerseits primär axial akquirierte Bilder beider Aufnahmetechniken verglichen, in der koronaren Ebene jedoch primär koronar akquirierte Einzeilen-CT-Bilder mit koronar multiplanar rekonstruierten Mehrzeilen-CT-Bildern. Die Ergebnisse zeigten dabei Folgendes: Bei 60% der anatomischen Strukturen war die Übereinstimmung der Auswerter bei den Mehrzeilen-CT-Bildern deutlich besser als bei den Einzeilen-CT-Bildern. Ein ähnliches Bild zeigte sich in der koronaren Ebene. Hier war die Übereinstimmung in 58% der Fälle bei den koronar multiplanar rekonstruierten Bildern besser als bei den primär koronaren Bildern der Einzeilen-CT. Auch bei der Abgrenzbarkeit der einzelnen Strukturen waren die Ergebnisse ähnlich: In 82% (Auswerter 1) bzw. 84% (Auswerter 2) der Fälle waren die anatomischen Strukturen besser auf primär axial akquirierten Mehrzeilen-CT-Bildern abgrenzbar als auf Einzeilen-CT-Bildern. Ebenso waren in 88% (Auswerter 1) bzw. 90% (Auswerter 2) der Fälle bei den koronar multiplanar rekonstruierten Mehrzeilen-CT-Bildern die anatomischen Strukturen besser erkennbar als bei den primär koronaren Einzeilen-CT-Bildern. Zusammenfassend bringt die Mehrzeilen-CT entscheidene Vorteile mit sich. Erstens können noch feinere Strukturen dargestellt werden. Zweitens werden die Untersuchungszeiten noch kürzer; dies ist insbesondere bei Kindern von großem Interesse, da so häufig auf eine Sedierung verzichtet werden könnte. Drittens kann durch die Möglichkeit der Rekonstruktion die Strahlenexposition ohne Qualitäts-verlust reduziert werden. Die Option der Rekonstruktion ist auch bedeutend bei immobilen Patienten, bei denen primär koronare Aufnahmen nicht möglich sind. Aufgrund der wesentlich besseren Leistung bei der Abgrenzbarkeit der einzelnen Strukturen, der qualitativ gleichwertigen, wenn nicht sogar besseren koronar multiplanar rekonstruierten Aufnahmen ist die Mehrzeilen-CT Methode der Wahl zur Darstellung des Felsenbeins.