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Zielsetzung: Ziel der Arbeit ist es, die Vorhersagekraft der Knochendichtemessung am proximalen Femur durch DXA zur Bestimmung des individuellen Frakturrisikos durch die toplogische Analyse der Mineralsalzdichteverteilung der Scan-Bilder zu steigern. Die Evaluation basiert auf den sog. Minkowski-Funktionalen (MF). Die Ergebnisse des neuen Verfahrens werden mit denen der Osteodensitometrie verglichen. Material und Methode: Untersucht wurden 30 postmenopausale Patientinnen (Alter 73,9 ± 10,3 Jahre), bei denen in 15 Fällen eine Fraktur der Hüfte vorlag. Innerhalb der ersten Woche nach dem Trauma wurde eine Knochendichtemessung durch DXA durchgeführt, im Fall der Frakturpatienten an der intakten, kontralateralen Hüfte. Die DXA-Scanbilder wurden durch die MF in 2D hinsichtlich Grauwert- bzw. Kalksalzdichteverteilung topologisch analysiert. Durch Anwendung eines optimierenden integrativen Filterverfahrens wurde eine skalare Grösse MF2D aus der Spektraldarstellung der MF jedes Bilddatensatzes extrahiert und in Beziehung zum Frakturstatus gesetzt. Die Diskriminanzanalyse und die ROC-Analyse wurden zur Erfassung der prädiktiven Wertigkeit des neuen Verfahrens im Vergleich zur konventionellen Osteodensitometrie hinsichtlich korrekter Differenzierung zwischen Patientinnen mit / ohne Hüftfraktur durchgeführt. Ergebnis: Die Knochenmineraldichte [der T-Wert] für die Patienten mit Hüftfraktur betrug 0,67 ± 0,12 g/cm2 [–2,77 ± 0,9 SD], im Vergleichskollektiv 0,77 ± 0,18 g/cm2 [–2,09 ± 1,22 SD]. Die Fläche unter der ROC-Kurve für die korrekte Differenzierung zwischen Frakturpatienten und der Kontrollgruppe durch den BMD-Wert [T-Wert] war 0,72 (p = 0,04) [0,63 (p = 0,23)]. Es lag keine statistisch relevante Beziehung zwischen der Knochendichte BMD und MF2D vor (R2 = 0,045, p = 0,262). Der mittlere MF2D-Wert lag bei den Patienten mit Hüftfraktur bei 10,04 ± 17,2 gegenüber –58,7 ± 82,29 bei den Vergleichsfällen. Die Fläche unter der ROC-Kurve für die korrekte Differenzierung zwischen Frakturpatienten und der Kontrollgruppe betrug für MF2D 0,85 (p = 0,001). Bei der Diskriminanzanalyse ergab sich im Fall der alleinigen Verwendung der Knochenmineraldichte [des Parameters MF2D] eine korrekte Klassifizierung in 63% [70%] der Fälle, mit dem Kombinationsmodell aus beiden Parametern konnten 77% der Fälle korrekt klassifiziert werden. Schlussfolgerung und Ausblick: Das vorgestellte Postprocessing-Verfahren basierend auf der topologischen Analyse der Grauwertverteilung in DXA-Scans des Hüftgelenkes mit Minkowski-Funktionalen in 2D erweist sich als gut geeignet, um Patientinnen mit einer Fraktur des proximalen Femurs zu identifizieren, im untersuchten Patientenkollektiv ist es der konventionellen Knochendensitometrie überlegen. Wegen der verhältnismäßig geringen Kollektivgröße sollte eine Validierung im Rahmen einer größeren, vorzugsweise prospektiv ausgerichteten Studie erfolgen. Hier ließe sich zudem untersuchen, ob sich das neuartige Verfahren auch zur Verlaufskontrolle z.B. unter medikamentöser Therapie eignet.

Störungen der Magenfunktion mit typischen Symptomen wie Völlegefühl, Übelkeit, Erbrechen und epigastrischen Schmerzen sind im klinischen Alltag häufig. Für eine differential- und artdiagnostische Beurteilung der Störung sind Kenntnisse über zwei grundlegende Funktionsparameter wünschenswert: die Magenentleerung und die Magenperistaltik. Dies kann durch spezielle Auswertalgorithmen im Rahmen einer szintigraphischen Magenentleerungsstudie realisiert werden, wobei aktuell zwei Lösungsansätze diskutiert werden. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, zwei Verfahren zur Motilitätsanalyse, die Phasenanalyse zweidimensionaler dynamischer Bilder mit der Methode der kondensierten Bilder, zu vergleichen. Das methodische Konzept des erstgenannten Verfahrens basiert auf der pixelweisen Analyse zweidimensionaler dynamischer Bilder. Hierbei wird die Information einer ROI („Region of Interest“) einer dynamischen Studie für jedes Einzelpixel in Form einer Zeit-Aktivitäts-Kurve gespeichert. Die Änderung der Aktivität über die Zeit wird mittels Fast-Fourier-Transformation (FFT) analysiert. Als Folge der FFT-Analyse erhält man für jedes Pixel ein Frequenz-Amplituden-Histogramm, wobei die Amplitudenwerte einer Frequenz-Reihe zugeordnet werden. Die Amplitudenhöhen werden zur Visualisierung als Grauwert (oder Farbwert) kodiert und als parametrische Amplitudenbilder in einer zweidimensionalen Matrix dargestellt. Die Amplitudenwerte werden topographisch eingeordnet, womit eine örtliche Zuordnung der Amplituden-Maxima im Magen ermöglicht wird. Zusätzlich können so genannte Phasenbilder durch eine Farbkodierung (bzw. Grauskalenkodierung) der in derselben Bewegungsphase befindlichen Areale des Magens erstellt werden. Ein typisches Streifenmuster einer geordneten Magenperistaltik kann visuell sehr einfach von einem ungeordneten, pathologisch veränderten Muster unterschieden werden. Die Referenzmethode der Analyse der Magenperistaltik erfolgt an kondensierten Bildern. Letztere werden erzeugt, indem von jedem Einzelbild einer dynamischen Studie der Informationsgehalt eines Bildausschnittes (eine ROI über dem Magen) durch zeilenweise Addition der Pixelinhalte in eine Spalte überführt wird. Chronologisch aneinandergereiht bauen die Spalten aller Bilder eine Ort-Zeit-Matrix auf, in der die X-Koordination die Zeit und die Y-Koordination die räumliche Aktivitätsänderung im Magen repräsentieren. Ein Pixel entspricht jeweils der Einzelbilddauer des Aufnahmeprotokols. Zur Verfügung standen bereits akquirierte Magenszintigraphie-Studien, die bislang nur mit der Methode der kondensierten Bilder ausgewertet worden waren. Mit Hilfe der für die vorliegende Arbeit entwickelten Software wurden die quantitativen Parameter der Peristaltik für die jeweiligen untersuchten Patienten erneut ermittelt. Für vergleichende Auswertungen lagen von allen Patienten quantitative Daten zur Entleerungsfunktion (Entleerungsrate) und Peristaltik (Amplitude und Frequenz der Magenkontraktionen), ermittelt mit der Referenzmethode, vor. Die vorliegenden Untersuchungsergebnisse zeigen, dass sich auch mit der neu entwickelten Methode die Kenngrößen der Magenperistaltik valide bestimmen lassen. Übereinstimmend mit zahlreichen Arbeiten zur Physiologie und Pathophysiologie der Magenperistaltik lag die mit unserer Methode gemessene Kontraktionsfrequenz um 3 min-1. Im Einklang mit anderen Literaturberichten wurde auch im Rahmen dieser Studie beobachtet, dass die Frequenz eine weitgehend konstante, von Art und Ausmaß diverser Magenfunktionsstörungen unabhängige Größe darstellt. Anders stellt sich der Sachverhalt für die Kontraktionsamplitude dar. Letztgenannter Parameter wies in Abhängigkeit von der zugrunde liegenden Erkrankung eine erhebliche Bandbreite auf. Dies kann als Indiz für die gute Diskriminierungseigenschaft dieses Parameters hinsichtlich der Abgrenzung normaler und pathologischer Befunde gelten, auch ist die Angabe eines Schweregrades der Erkrankung möglich. Wenngleich ein direkter Vergleich von Absolutwerten der Kontraktionsamplituden mit Literaturdaten aufgrund methodischer Unterschiede der verschiedenen Verfahren schwierig ist, stimmt doch die Relation zwischen Normalbefunden und krankheitsspezifischen Änderungen mit Literaturangaben überein. Dies kann als indirekter Beleg für die Validität dieser Bestimmungen gelten. In einem weiteren Ansatz wurden die Zusammenhänge zwischen der Entleerung und den verschiedenen Kontraktionsparametern untersucht. Bei Verwendung semisolider Testspeisen ließ sich kein direkter Zusammenhang zwischen der Kontraktionsamplitude und Entleerungsrate verifizieren. Dies könnte ein Hinweis dafür sein, dass die Passage der semisoliden Mahlzeit nicht nur von der peristaltischen Kraft, sondern von weiteren Größen (z.B. gastroduodenales Druckgefälle, Pylorotonus) mitbeeinflusst wird. Fehlende Korrelationen zwischen Entleerungsrate und Kontraktionsfrequenz der peristaltischen Welle stützen die Annahme, dass letztgenannte Parameter nur eine untergeordnete Rolle für die Magenentleerung spielen. Um die Magenperistaltik und Entleerung in Abhängigkeit von unterschiedlichen Krankheitsbildern zu beurteilen, wurden die 134 Patienten entsprechend ihrer Grunderkrankung in verschiedene Kollektive unterteilt: Patienten mit Diabetes mellitus (n = 49), Kollagenosen (n = 59), Gastritis (n = 18), Magenausgangsstenose (n = 8). Die Daten dieser vier Gruppen wiesen im Vergleich zu einem „Kontroll- Kollektiv“ deutliche Unterschiede hinsichtlich der jeweiligen Entleerungsraten und Kontraktionsamplituden auf. Bei den Patientenkollektiven „Diabetes“, „Kollagenosen“ und „Gastritis“ konnte die Konstellation einer verminderten Magenkontraktionsamplitude und einer verzögerten Magenentleerung festgestellt werden. Unter Behandlung mit einem Prokinetikum sind solche Störungen reversibel (komplett oder teilweise). Dagegen kann bei einer Magenausgangsstenose eine verzögerte Magenentleerung mit einer noch normalen Magenperistaltik einhergehen. Das vorgestellte methodische Konzept liefert in einem Untersuchungsgang Aussagen zur Magenentleerung und -peristaltik. Die Methode eignet sich zur Primärdiagnostik und differentialdiagnostischen Einordnung von Magenfunktionsstörungen. Darüber hinaus könnte sich dieses neue Verfahren auch für Verlaufs- und Therapiekontrollen und für die Objektivierung der Wirksamkeit von Motilitätsreglern als wertvoll erweisen. Eine parallele Erstellung von den Amplituden- und Phasenbildern ermöglicht nicht nur die quantitative Einschätzung der peristaltischen Bewegungen vom Mageninhalt, sondern erlaubt auch die Amplitudenmaxima entsprechend der phasischen Zugehörigkeit qualitativ einzuordnen. Eine kräftige geordnete Peristaltik kann bei der Betrachtung der Phasenbilder mit einem typischen Streifenmuster assoziiert werden. In den verschiedenen Patientenkollektiven wurde anhand der Phasenbilder nach gruppenspezifischen Mustern gesucht. Die zweidimensionalen Amplitudenbilder zeigen fehlende konfluierende Amplitudenareale und ein „Mottenfraß Muster“ als Korrelat für eine verminderte Peristaltik. Die Betrachtung der Amplituden Bilder konnte keine krankheitsspezifischen Veränderungen demonstrieren. Bei einer Betrachtung der Amplituden- und Phasenbilder im niedrigfrequenten Bereich wurde ein direkter Zusammenhang mit der Magen-Entleerungsrate festgestellt. Die homogenen phasisch zugeordneten Amplituden-Areale über Magen und Dünndarm im niedrigfrequenten Teil des Amplitudenhistogramms befinden sich in Contraphase. Diese Beobachtung ist neu und wurde in der bisherigen Literatur bisher nicht beschrieben. Es handelt sich nach unserer Hypothese um die Darstellung der Magenentleerung. Die dynamische Magen-Szintigraphie ist durch einen standardisierten Ablauf, geringe Strahlenexposition, Funktionalität und Nicht-Invasivität gekennzeichnet. Daher ist sie als eine Funktionsuntersuchung unter physiologischen Bedingungen anzusehen. Aus diesem Grunde ist diese Methode für die Primäruntersuchungen, wie auch für Verlaufs- und Therapiekontrollen geeignet. Im Vergleich zur klassischen Magen-Szintigraphie benötigt die hier beschriebene dynamische Magen-Szintigraphie eine geeignete Hardware (schnelles Rechnersystem mit großen Speicherkapazitäten) und speziell entwickelte Software. Für den Patienten und Untersucher bedingt der Einsatz der hier beschriebenen Methode keinen Zusatzaufwand, führt aber zu einem erheblichen Informationsgewinn. Im Vergleich zur Referenzmethode der kondensierten Bilder bietet die zweidimensionale dynamische Magen-Szintigraphie eine präzisere Einschätzung der Magenperistaltik, bei einer komplexen Magengeometrie. Die parallele Betrachtung der Amplituden- und Phasenbilder erlaubt es auch bei normaler peristaltischer Amplitude, eine diskoordinierte Magenperistaltik zu erkennen und zu beurteilen. Die beiden Methoden sind nicht-invasiv, mit einer geringen Strahlenexposition verbunden und unter physiologischen Bedingungen durchführbar.

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, durch Vergleich unterschiedlicher Auswertungsmethoden ein Verfahren mit möglichst geringer Varianz in den Ergebnissen der Echotexturanalyse am Endometrium der Stute zu finden und so zur Etablierung eines Untersuchungsstandards beizutragen. Darüber hinaus wurden die Auswirkungen des Zyklus auf die Ergebnisse der Texturanalyse bei gesunden Stuten untersucht, um so die Basis für entsprechende Studien über den Einfluss von patho-logischen Veränderungen des Endometriums zu schaffen. Zweiter Teil dieser Arbeit war die Erstellung eines Computerlernprogramms über die Anwendung der Ultra-schallmethode im Rahmen der gynäkologischen Untersuchung bei der Stute. Dazu wurden sechs Traberstuten jeweils während eines Zyklus an den Tagen -2, 0 (Tag der Ovulation), 5, 10 und 15 sonographisch mit dem Doppler-Ultraschall-gerät SSH 140 A (Toshiba, Tokio/Japan), das mit einer 7,0 MHz Mikrokonvexsonde ausgestattet war, untersucht. Die Bilder wurden direkt digital mit einem Still-Recorder DKR 700 (Sony, Tokio/Japan) gespeichert. Die Auswertung erfolgte mit dem Echo-strukturanalyseprogramm MaZda (Technische Universität Lodz, Polen). Neben den biologischen Variablen individuelle Stute, Zyklusstadium und Seitenvergleich zwischen rechtem und linken Uterushorn wurden die methodischen Variablen Größe und Platzierung der region of interest (ROI), sowie 4 verschiedene Texturparameter (mittlerer Grauwert, Homogenität, Kontrast und Korrelation) hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Ergebnisse der Echostrukturanalyse überprüft. Die ROI-Größe (256, 1024 und 2500 Pixel) wirkte sich nicht erheblich auf die Genauigkeit der Untersuchung aus. Dagegen waren in Abhängigkeit von der Platzierung der ROIs signifikante Unterschiede festzustellen. Der oberste Quadrant des Uterusquerschnitts wies den höchsten Variationskoeffizienten auf (je nach Texturparameter 43,8 % bis 49,8 %), im linken und rechten Quadranten war die Variation geringer (25,5 % bis 31,7 %). Deutlich geringere Schwankungen von 11,7 % für den mittleren Grauwert, mit 14,7 % für die „Homogenität“, für „Kontrast“ mit 15,4 % und für „Korrelation“ mit 9,4 %, ergaben sich, wenn an Stelle der flächenmäßig begrenzten ROIs die Gesamtfläche des Uterusquerschnitts verwendet wurde. Der Vergleich der oben genannten Variationskoeffizienten (9,4% bis 15,4%) lässt den Schluss zu, dass der verwendete Texturparameter keinen deutlichen Einfluss auf die Genauigkeit der Ergebnisse hatte. Deutliche Abweichungen zwischen den Untersuchungen des linken und rechten Uterushorns, die auf pathologische Veränderungen des Endometriums hätten schließen lassen, wurden bei keiner Stute gefunden. Es bestanden beträchtliche Unterschiede zwischen den Ergebnissen der sechs Stuten. Die Variationskoeffizienten schwankten, je nach verwendetem Texturparameter, zwischen 7,5 % für den Texturparameter „Korrelation“ (Min.) und 19,8% für „Homogenität“ (Max.). Der Einfluss des Zyklusstadiums auf die Ergebnisse der Echotexturanalyse wurde an Hand der Gesamtflächenauswertung beurteilt. Es konnte keine Zyklusab-hängigkeit der Präzision der Ergebnisse gefunden werden. Die Variationskoeffizien-ten bewegten sich zwischen 8,0 % bei dem Texturparameter „Korrelation“ am Tag 5 und 17,7 % für „Kontrast“ am Tag -2. Nur bei dem Texturparameter „mittlerer Grauwert“ konnte ein deutlicher Zyklusverlauf festgestellt werden. Gegen Ende des Diöstrus (zwischen Tag 10 und Tag 15) kam es bei 5 von 6 Stuten zu einem signifikanten Anstieg der Werte, kurz vor der Ovulation (zwischen Tag -2 und 0) fielen die Werte wiederum bei 5 von 6 Stuten signifikant ab. Die „Korrelation“ erlaubte eine Unterscheidung von Tag -2 und Tag 5 (Abfall) bei 5 Stuten. Die übrigen Parameter wiesen keinen eindeutig erkennbaren Zyklusverlauf auf. Die vorliegenden Untersuchungen lassen den Schluss zu, dass die Methode der Gesamtflächenauswertung als Standard für die Echotexturanalyse des Endo-metriums der Stute geeignet ist. Dagegen bedürfen Aussagen über den Zyklusstand anhand von Echotexturanalyse zusätzlicher Überprüfungen mit anderen Textur-parametern oder Texturparameterkombinationen. Eine weitere interessante Aufgabe wäre es, die Auswirkungen pathologischer Veränderungen des Endometriums auf die Ergebnisse der Echotexturanalyse zu untersuchen.