Publikationsserver der Universitätsbibliothek Marburg

Titel: Nicht-invasive Messung der belastungsinduzierten Durchblutungsänderung cruraler Muskelgruppen - Korrelation der iso- und auxotonen Pedalergometrie mit der quantitativen computerassistierten dynamischen Kernspintomographie
Autor: Azzam, Simon
Weitere Beteiligte: Klose, K.J. (Prof. Dr.)
Erscheinungsjahr: 2011
URI: https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2011/0852
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2011-08527
DOI: https://doi.org/10.17192/z2011.0852
DDC: Medizin, Gesundheit
Titel(trans.): Non-invasive assessment of the exercise induced change in lower leg muscle perfusion using computer assisted dynamic magnetic resonance imaging and its correlation with an isometric and auxotonic pedal ergometer stress test

Dokument

Schlagwörter:
Computerassistiert, Unterschenkel, Periphere arterielle Verschlusskrankheit, Perfusion, lower leg, Isometrische Kontraktion, Auxotonische Kontraktion, Muskel, Ergometer, Regionale Durchblutung, Stress Test, Skelettmuskel, Perfusion, NMR-Tomographie, MRI, Muscle

Zusammenfassung:
Eine objektive Erhebung von Daten zur Quantifizierung der peripheren Muskeldurchblutung und Muskeldurchblutungsreserve ist schwierig, und bis vor wenigen Jahren vorwiegend mit invasiven Verfahren erfolgt. Objektive Daten sind dabei für die Früherkennung von diagnostisch schwierigen präklinischen und asymptomatischen Durchblutungsminderungen und somit für die Prävention einer klinisch manifesten behandlungsbedürftigen pAVK von großer Wichtigkeit, um so mehr wenn man bedenkt, dass die pAVK einen systemisch komplexen Krankheitsprozess darstellt, der alle arteriellen Gefäßregionen des Körpers betreffen kann. Eine untersucherunabhängige standartisierte und schonende Messung der Perfusion und Durchblutungsreserve am Erfolgsorgan, der Muskulatur, ist daher wünschenswert. Dies ist auch Anlass und Ziel dieser Studie. Nötig hierfür waren ein nichtinvasives Schnittbildgebendes Untersuchungsverfahren ohne Strahlenbelastung, eine geeignete Methode zur Erzeugung einer definierten Muskelarbeit als Stresstest und ein Softwareassistent als Plattform zur objektiven und standardisierten Auswertung der Ergebnisse. Gewählt wurden die kontrastmittelverstärkte Kernspintomographie, ein eigens entwickeltes MRT-taugliches Pedalergometer und das ebenfalls speziell entwickelte Softwareprogramm Dynavision. Es wurden drei Probandenkollektive mit unterschiedlicher Disposition und Trainingsstatus zur Untersuchung rekrutiert, darunter 11 Leistungssportler, 14 Normalpersonen und 16 Patienten mit bekannter KHK. Es wurde ein Aktivitätsprofil, die Anamnese und die körperlichen Kenndaten sowie die sportphysiologischen Daten (isometrische Maximalkraft und 2-minütige auxotonische Kraftausdauer) ermittelt sowie eine kernspintomographische Messungen vor und nach 1-minütiger auxotonischer Belastung. Zentrale Frage der Untersuchung war, ob sich diese Kollektive durch die Pedalergometrie als Belastungstest und gekoppelt mit der dynamischen Kernspintomographie zur Bestimmung der Durchblutungsreserve stratifizieren lassen und welche Parameter dazu geeignet sind. Hierzu wurden Signalintensitäts-Kurven als Surrogat der Perfusion über ROI´s (regions of interest) ermittelt und analysiert. Die ROI´s wurden in den Bereich der Flexoren-, Extensoren-, und Fibularisloge des Unterschenkels gelegt. Die Sportlergruppe hob sich von den beiden anderen Kollektiven durch höhere Werte beim Aktivitätsscore, bei der isometrischen Maximalkraft und der Arbeit im MRT-Stresstest ab, während sich die Patienten durch ein höheres Durchschnittsalter und geringere Leistung beim Ausdauerbelastungstest abgrenzten. Eine analoge Abgrenzung des Patientenkollektivs konnte auch in den Kurvenanalysen der Mm. gastrocnemius caput mediale et. tibialis anterior bei den Parametern Integral, Peak enhancement, Time to peak und Washout vor Belastung beobachtet werden. Eine Korrelation von Ruhedurchblutung und Ausdauerbelastung scheint über dispositionelle, alters- oder krankheitsbedingte Änderungen von lokalmetabolischen oder vaskulär-anatomischen Faktoren zu bestehen. Belastungsbedingte Änderungen der SI-Kurven aller untersuchten Unterschenkelmuskeln konnten regelhaft und bei jedem Kollektiv gemessen werden. Kennzeichnend für die bedarfsadaptierte Mehrperfusion, die Durchblutungsreserve, der Muskeln war die Formung eines frühen spitzgipfeligen Peaks mit initial steilem Kurvenanstieg und merklichem postinitialen Abfall, welches häufig bei den Mm. peronei am deutlichsten zu sehen war, gefolgt vom M. tibialis anterior und schließlich beim M. gastrocnemius caput mediale am geringsten ausgeprägt war. Belastungsabhängige Gruppenunterschiede des Patientenkollektivs versus Sportler- und Normkollektiv bestandenen bei dem Parameter Peak enhancement des M. gastrocnemius caput mediale. Zudem ließ sich die Sportlergruppe belastungsabhängig von der Patientengruppe bei dem Parameter Peak enhancement der Mm. peronei und bei dem Parameter Washout des M. tibialis anterior signifikant unterscheiden. Die Methode in dieser Studie liefert erste Hinweise auf eine mögliche Stratifizierung von Probanden mit unterschiedlichem muskulären und vaskulären Status über die Durchblutungsreserve cruraler Muskelgruppen und somit auch ein potenziell präventivdiagnostisches Werkzeug für Durchblutungsminderungen der Unterschenkelmuskulatur oder als diagnostisches Verfahren für das Therapiemonitoring bei der Behandlung derselben.

Summary:
This study describes the potential of dynamic contrast- enhanced magnetic resonance tomography (DCE-MRT) for the visualization and quantification of blood flow of lower leg muscles at rest and after individually adjusted muscular exercise. 41 volunteers (11 athletes, 14 individuals with a normal physical activity and 16 patients with arteriosclerosis risk without a peripheral circulatory disorder) were included in this study with a lower leg isometric stress test and a two-minute auxotonic stress test as well as a DCE-MRI beforehand and immediately following a one-minute auxotonic lower leg muscle strain on a pedal ergometer. Signal intensity curves of regions of interest (ROI) representing the peroneus, anterior tibial and gastrocnemius muscles showed a relative increase indicating blood flow reserve mobilization after exercise. Aim was to find out which parameters might allow volunteer group stratification. The lower leg two-minute stress test performance level differentiated the patient group from the other subject groups by analogy to the pre-exercise curve analysis of integral, peak enhancement, time to peak and washout of the anterior tibial and gastrocnemius muscles. Group differences were also indentified in the analysis of post exercise SI-curve parameters. Patients peak enhancement values of the gastrocnemius muscle differed significantly from those of the other two groups. Furthermore patients were distinguished from athletes by peak enhancement values of the peroneus muscles and washout values of the anterior tibial muscle. Due to direct visualization and quantitative evaluation of the peripheral microcirculation DCE-MRI linked to an adequate stress test has a diagnostic potential for monitoring therapeutic response in peripheral circulation disorders, screening and sports medicine.


* Das Dokument ist im Internet frei zugänglich - Hinweise zu den Nutzungsrechten