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Titel:Das exokrine Pankreas: Non-invasive Evaluation der Funktion mittels MRT zur Frühdiagnose der Abstossung nach Transplantation
Autor:Heverhagen, Johannes
Weitere Beteiligte: Aumüller, Gerhard
Erscheinungsjahr:2004
URI:http://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2004/0336
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2004-03363
DOI: https://doi.org/10.17192/z2004.0336
DDC: Medizin, Gesundheit
Titel(trans.):The exocrine pancreas: Non-invasiv evaluation of its function using MRI for early diagnosis after transplantation

Dokument

Schlagwörter:
Quantifizierung, Pancreas, Bauchspeicheldrüsentransplantation, Graft Rejection, Bauchspeicheldrüsenkrankheit, Exocrine, Pancreas Transplantation, Ex, Pankreasinsuffizienz, Magnetic Resonance Imaging, Quantitative Evaluation, NMR-Tomographie, Bauchspeicheldrüse

Zusammenfassung:
In dieser Arbeit wurde die Quantifizierung von Flüssigkeiten in einem klinischen 1,0 Tesla Ganzkörper-MR-Tomographen sowohl im Phantomexperiment als auch in vivo in Probanden und Patienten implementiert. Quantifizierung von Flüssigkeiten ist ein in der NMR bekanntes Verfahren [RENOU JP et al 87; Schmidt, S. J. et al 96]. Diese Untersuchungen beschränkten sich allerdings auf in vitro Untersuchungen. Spektroskopische Techniken in der MRT erlauben zwar theoretisch eine vergleichbare Quantifizierung, sind aber aufgrund der langen Untersuchungszeiten und beschränkten räumlichen Auflösung für den klinischen Einsatz nutzlos. Die vorliegende Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit der Klinik für Strahlendiagnostik und der Klinik für Innere Medizin, Schwerpunkt Gastroenterologie/Endokrinologie und Stoffwechsel des Klinikums der Philipps Universität Marburg durchgeführt. In den Phantomuntersuchungen wurde gezeigt, dass ein linearer Zusammenhang zwischen der Signalintensität schneller (single-shot) stark T2-gewichteter MR-Sequenzen und der im Untersuchungsvolumen vorhandenen Flüssigkeitsmenge besteht. Damit ist es möglich, Flüssigkeiten nicht nur abzubilden, sondern auch an Hand der gemessenen Signalintensität zu quantifizieren. Des Weiteren wurde in den Phantomuntersuchungen gezeigt, dass diese Messungen reproduzierbar und unabhängig von der gewählten Schichtdicke bzw. Pixelgrösse sind. Der Einfluss der Vorsättigung durch vorausgegangene Messungen kann eliminiert werden, wenn der Abstand zwischen den beiden Messungen mindestens 11 Sekunden beträgt. Sowohl die tierexperimentellen als auch die Probandenuntersuchungen bestätigten den linearen Zusammenhang zwischen Signalintensität und Flüssigkeitsmenge im Untersuchungsvolumen. An Hand der Probandenuntersuchungen wurden die Messungen geeicht, so dass eine Signalintensitätsänderung in ein Flüssigkeitsvolumen umgerechnet werden konnte. Die Patientenuntersuchungen gliederten sich in drei Teile: 1. Diagnose der chronischen Pankreatitis mit Hilfe der MRH im Vergleich zur endoskopischen retrograden Cholangiopankreatikographie. 2. Vergleich der MRH Ergebnisse mit den Ergebnissen des Secretin-Caerulein-Sondentests. 3. Diagnose von Funktionsstörungen von Pankreastransplantaten. Die Ergebnisse der Patientenuntersuchungen zeigten, dass die MRH-Ergebnisse signifikant mit den Ergebnissen des Sekretin-Caerulein-Sondentests korrelieren. Trotzdem gab es einige Unterschiede, welche sich aber auf die unterschiedlichen Testbedingungen zurückführen liessen. So war das gemessene Volumen im Sondentest immer höher als in der MRH. Dies lag vor allem daran, dass die MRH nur über einen Zeitraum von 10 Minuten mass, während der Sondentest 60 Minuten dauerte. Des Weiteren war das Duodenum während der MRH nicht durch Ballons blockiert, so dass Flüssigkeit aus dem Untersuchungsvolumen heraus transportiert werden konnte. Insgesamt konnten die Patienten-Untersuchungen allerdings zeigen, dass die MRH in der Lage ist, fortgeschrittene chronische Pankreatitis zu diagnostizieren, während in frühen Stadien immer noch Probleme bestehen. Insbesondere die Einführung eines MRH Scores, bestehend aus dem sezernierten Volumen und der Dauer der Sekretion, verbesserte die Diagnosestellung. In Zukunft sollte eine weitere Verbesserung der Spezifität des Verfahrens mit Hilfe von MR-Spektroskopie möglich sein. Die Untersuchungen der Patienten nach Pankreastransplantation zeigten, dass die MRH durchaus in der Lage ist, Patienten mit einer Funktionsstörung des Pankreastransplantats von solchen mit normaler Funktion zu unterscheiden. Die MRH zeigte ebenfalls Unterschiede zwischen verschiedenen Funktionsstörungen. So sezernierte ein Patient mit einer chronischen Abstossungsreaktion noch eine geringe Menge an Pankreassekret, während beide Patienten mit nekrotisierender Pankreastitis so gut wie keine Sekretion mehr aufwiesen.

Summary:
In this study, the quantification of fluid volumes was implemented in a clinical 1.0 Tesla MRI scanner in phantoms, animals, volunteers and patients. Quantification of fluid volumes is a well known application in NMR. However, these applications were limited to in vitro studies. Theoretically, spectroscopic applications in MRI allow a similar quantification. But they are not applicable in clinical routine due to their long investigation times and limited spatial resolution. This study was conducted in collaboration with the Department of Diagnostic Radiology and the Department of Internal Medicine of the University Hospital of the Philipps University Marburg. Phantom studies showed a linear relationship between signal intensity of fast (single-shot), heavily T2-weighted MRI sequences and the fluid volume in the volume of interest. Therefore, it is possible to quantify these fluid volumes. Moreover, the phantom studies demonstrated reproducibility of the measurements and that their results are independent from the chosen slice thickness and pixel size. The influence of presaturation due to preceding measurements can be eliminated by a delay of at least 11 seconds between both measurements. Both the animal and volunteer studies confirmed the linear relationship between signal intensity and fluid volume. The volunteer studies allowed calibrating the measurements in order to calculate changes in the fluid volume from changes in the signal intensity. The patient studies divided into three parts: 1. Diagnosis of chronic pancreatitis using MRI in comparison to endoscopic retrograde cholangiopancreaticography. 2. Comparison of the results of MRI and the Secritin-Caerulein tube-test. 3. Diagnosis of functional impairment of pancreas grafts. Patients results showed that MRI results correlated significantly with the results of the Secritin-Caerulein tube-test. The remaining results could be explained by the different test conditions. The results of the tube test were always higher in comparison to the MRI results. The reason for this was mainly the longer investigation time for tube tests. Moreover, the duodenum was not blocked by a balloon during the MRI investigation. Therefore, fluid could have been transported out of the imaging volume. Altogether, the patient studies showed that MRI is able to diagnose chronic pancreatitis. Especially the introduction of the MRH score, a combination of secreted fluid volume and duration of secretion, improved accuracy. In the future, MR spectroscopy should be able to improve the accuracy even more. After Transplantation, MRI is able to demonstrate differences between patients with and without impairment of the exocrine graft function. MRI could also demonstrate differences between various forms of impairment. A patient with chronic graft rejection still produced a small amount of fluid, while both patients with necrotizing pancreatitis did not produce any secretion.


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