Universiẗat, Diss., 2007--Giessen.

Magnetic Particle Imaging (MPI) ist ein innovatives tomographisches Bildgebungs­verfahren, mit dem Tracerpartikel äußerst sensitiv und schnell mehrdimensional abgebildet werden können. Die Methode basiert auf der nichtlinearen Magnetisierungs­antwort superparamagnetischer Eisenoxidnanopartikel (SPION) in einem Messpunkt, welcher ein Messvolumen rastert. In vorliegender Arbeit wurde das sog. Traveling Wave MPI (TWMPI) Verfahren eingesetzt, wodurch im Vergleich zu konventionellen MPI-Scannern ein größeres Field of View (FOV) und eine geringere Latenz bis zur Bildanzeige erreicht werden konnte. TWMPI weist einige für medizinische Zwecke vielversprechende Eigenschaften auf: Es liefert zwei- und dreidimensionale Bildrekonstruktionen in Echtzeit mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung. Dabei ist die Bildgebung von Grund auf hintergrundfrei und erfordert keinerlei ionisierende Strahlung. Zudem ist die Technik äußerst sensitiv und kann SPION-Tracer noch in mikromolaren Konzentrationen detektieren. Ziel dieser Arbeit war es daher zu untersuchen, inwiefern es mittels TWMPI möglich ist, künstliche Stenosen im Gefäßmodell visuell in Echtzeit darzustellen und quantitativ zu beurteilen sowie überdies eine perkutane transluminale Angioplastie (PTA) im Gefäßmodell unter TWMPI-Echtzeit-Bildgebung durchzuführen. Alle Experimente wurden in einem speziell angefertigten TWMPI-Scanner durchgeführt (JMU Würzburg, Experimentelle Physik V (Biophysik), FOV: 65 x 29 x 29 mm³, Auflösung: ca. 1.5 - 2 mm). Die Lumen-Darstellungen erfolgten mittels des SPION-Tracers Ferucarbotran in einer Verdünnung von 1 : 50 (entspr. 10 mmol [Fe]/l). Das PTA-Instrumentarium wurde mit eigens hergestelltem ferucarbotran­haltigem Lack (100 mmol [Fe]/l) markiert. Für die verschiedenen Teilexperimente wurden den jeweiligen speziellen Anforderungen entsprechend mehrere Gefäßmodelle handgefertigt. Für die visuelle Stenosequantifizierung wurden fünf starre Stenosephantome unterschiedlicher Stenosierung (0%, 25%, 50%, 75%, 100%) aus Polyoxymethylen her­gestellt (l: 40 mm, ID: 8 mm). Die Gefäßmodelle wurden mehrfach zentral im FOV platz­iert und das stenosierte Lumen mittels sog. Slice-Scanning Modus (SSM, Einzel­aufnahme inkl. 10 Mittelungen: 200 ms, Bildfrequenz: 5 Bilder pro Sekunde, Latenz: ca. 100 ms) als zweidimensionale Quasi-Projektionen abgebildet. Diese Aufnahmen (n = 80, 16 je Phantom) wurden mit einer ein­heitlichen Grauskalierung versehen und anschließend entsprechend den NASCET-Kriterien visuell ausgewertet. Alle achtzig Aufnahmen waren unabhängig vom Stenosegrad aufgrund einheitlicher Fensterung sowie konstanter Scannerparameter untereinander gut vergleichbar. Niedrig­gradige Stenosen konnten insgesamt genauer abgebildet werden als höhergradige, was sich neben der subjektiven Bildqualität auch in geringeren Standardabweichungen zeigte (0%: 3.70 % ± 2.71, 25%: 18.64 % ± 1.84, 50%: 52.82 % ± 3.66, 75%: 77.84 % ± 14.77, 100%: 100 % ± 0). Mit zunehmendem Stenosegrad kam es vermehrt zu geometrischen Ver­zerrungen im Zentrum, sodass bei den 75%-Stenosen eine breitere Streuung der Messwerte mit einer höheren Standardabweichung von 14.77% einherging. Leichte, randständige Artefakte konnten bei allen Datensätzen beobachtet werden. Für die PTA wurden drei interaktive Gefäßmodelle aus Polyvinylchlorid (l: 100 mm, ID: 8 mm) mit zu- und abführendem Schlauchsystem entwickelt, welche mittels Kabelband von außen hochgradig eingeengt werden konnten. Analog zu einer konventionellen PTA mittels röntgenbasierter digitaler Subtraktionsangiographie (DSA), wurden alle erforder­lichen Arbeitsschritte (Gefäßdarstellung, Drahtpassage, Ballonplatzierung, Angioplastie, Erfolgskontrolle) unter (TW)MPI-Echtzeit-Bildgebung (Framerate: 2 - 4 FPS, Latenz: ca. 100 ms) abgebildet bzw. durchgeführt. Im Rahmen der PTA war eine Echtzeit-Visualisierung der Stenose im Gefäßmodell durch Tracer-Bolusgabe sowie die Führung des markierten Instrumentariums zum Zielort möglich. Die Markierung der Instrumente hielt der Beanspruchung während der Prozedur stand und ermöglichte eine genaue Platzierung des Ballonkatheters. Die Stenose konnte mittels Angioplastie-Ballons unter Echtzeit-Darstellung gesprengt werden und der Interventionserfolg im Anschluss durch erneute Visualisierung des Lumens validiert werden. Insgesamt zeigt sich MPI somit als adäquate Bildgebungstechnik für die beiden in der Fragestellung bzw. Zielsetzung definierten experimentellen Anwendungen. Stenosen im Gefäßmodell konnten erfolgreich in Echtzeit visualisiert und bildmorphologisch nach NASCET-Kriterien quantifiziert werden. Ebenso war eine PTA im Gefäßmodell unter TWMPI-Echtzeit-Bildgebung machbar. Diese Ergebnisse unter­streichen das grundlegende Potenzial von MPI für medizinische Zwecke. Um zu den bereits etablierten Bildgebungsmethoden aufzuschließen, ist jedoch weitere Forschung im Bereich der Scanner-Hard- und -Software sowie bezüglich SPION-Tracern nötig. / Magnetic Particle Imaging (MPI) is an innovative tomographic imaging method with which tracer particles can be depicted multidimensionally quickly and extremely sensitively. The method is based on the nonlinear magnetization response of superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPION) in a measuring point that runs through a measurement volume. In the present work, the so-called Traveling Wave MPI (TWMPI) method was used, whereby a larger Field of View (FOV) and a lower latency from measurement to image display could be achieved compared to conventional MPI scanners. TWMPI has some promising properties for medical purposes: it delivers two- and three-dimensional image reconstructions in real time with high temporal and spatial resolution. The imaging is background-free by default and does not require any ionizing radiation. In addition, the technology is extremely sensitive and can detect SPION tracers in micromolar concentrations. The aim of this work was therefore to investigate to what extent it is possible to use TWMPI to graphically visualize and quantitatively assess artificial stenoses in a phantom model in real time and furthermore to perform a percutaneous transluminal angioplasty (PTA) in a phantom model under TWMPI real-time imaging. All experiments were carried out in a specially manufactured TWMPI scanner (JMU Würzburg, Experimental Physics V (Biophysics), FOV: 65 x 29 x 29 mm³, resolution: approx. 1.5 - 2 mm). Lumen visualization was achieved by use of the SPION tracer Ferucarbotran in a dilution of 1 : 50 (corresponding to 10 mmol [Fe] / l). The PTA instruments were marked with specially produced ferucarbotran-containing lacquer (100 mmol [Fe]/l). For the different sub-experiments, several vessel phantoms were custom-made according to the respective specific requirements. For visual stenosis quantification, five rigid stenosis phantoms of different grade of stenosis (0%, 25%, 50%, 75%, 100%) were built from polyoxymethylene (l: 40 mm, ID: 8 mm). The vessel phantoms were placed centrally in the FOV several times and the stenotic lumen was depicted as two-dimensional quasi-projections using a so-called slice scanning mode (SSM, single recording incl. averaging 10‑fold: 200 ms, frame rate: 5 frames per second, latency: approx. 100 ms). A uniform gray scaling was applied to these images (n = 80, 16 per phantom) before they were visually evaluated according to the NASCET criteria. Due to the uniform gray scaling, display settings and constant scanner parameters, all eighty images were well comparable with each other, regardless of the degree of stenosis. Overall, low-grade stenoses could be depicted more accurately than higher-grade ones, which, in addition to the subjective image quality, was also reflected in lower standard deviations (0%: 3.70 % ± 2.71, 25%: 18.64 % ± 1.84, 50%: 52.82 % ± 3.66, 75%: 77.84 % ± 14.77, 100%: 100 % ± 0). With increasing­ degree of stenosis, geometric distortions in the center increased, so that within the 75% stenoses a wider spread of the measured values led to a higher standard deviation of 14.77%. Faint, marginal artifacts could be observed over all data sets. For PTA, three interactive vessel phantoms made of polyvinyl chloride (l: 100 mm, ID: 8 mm) were developed with additional tubing to and from the phantom. These vessel phantoms could be highly constricted from the outside by use of cable ties. Analogous to a conventional PTA using X-ray-based digital subtraction angiography (DSA), all necessary steps (vascular visualization, wire passage, balloon placement, angioplasty, control imaging) were depicted by resp. carried out under (TW)MPI real-time imaging (frame rate: 2 – 4 FPS, latency: approx. 100 ms). During the PTA, real-time visualization of the stenosis in the vascular phantom by tracer bolus administration as well as guidance of the marked instruments to the destination was possible. The marking of the instruments withstood the stress during the procedure and allowed an accurate placement of the balloon catheter. The stenosis could be dilated with an angioplasty balloon under real-time imaging and the intervention success could then be validated by re-visualization of the lumen. Overall, MPI thus proves to be an adequate imaging technique in regard of the two experimental applications defined in the questions and aims of this study. Stenoses in a vascular phantom could be successfully visualized in real time and quantified visually according to NASCET criteria. Furthermore, a PTA in a vascular phantom guided by TWMPI real-time imaging was feasible. These findings underscore the fundamental potential of MPI for medical purposes. In order to catch up with the already established imaging methods, however, further research is needed in the field of scanner hard- and software as well as regarding SPION tracers.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse d'exercice : Médecine. Médecine générale : Paris 12 : 2005. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 81-93.

L’athérosclérose et ses complications demeurent une des causes majeures de décès dans les pays industrialisés. L’angioplastie coronarienne n’a pas cessé de progresser et atteint de hauts niveaux de réussite technique. Toutefois, des obstacles majeurs au succès à long terme de l'angioplastie persistent (Davies et Hagen, 1994). C’est le cas de la resténose. Plus de 30 à 60% des artères coronariennes ayant subies une angioplastie sont des cas de resténose, survenant durant la première année de la procédure (Kitazume et al, 1995). Plusieurs facteurs de risques menant vers la resténose post-angioplastie ont été relevés (Lau et Sigwart, 1993). L’hyperplasie intimale et le remodelage artériel sont identifiés comme les deux causes responsables de ce processus multifactoriel (Geary et al., 1998). Hypothèse de recherche : Des évidences suggèrent une implication de divers médiateurs vasoactifs et facteurs de croissances dans le processus resténotique. L’angiotensine II et les endothélines se présentent comme des éléments clés dans la prévention et l'atténuation de l'hyperplasie intimale dans les modèles expérimentaux. Objectif : Investiguer les rôles de ces deux familles de médiateurs dans l’hyperplasie intimale afin de mieux comprendre leurs mécanismes d’actions lors de la resténose post-angioplastie. Buts: 1) Vérifier les effets des bloqueurs de l'angiotensine II (antagonistes et inhibiteurs de l'enzyme de conversion de l’angiotensine II) dans le modèle de la carotide de rat; 2) Vérifier les effets des bloqueurs des endothélines (antagonistes et inhibiteurs de l'enzyme de conversion de l'endothéline) dans le modèle de la carotide de rat; 3) Tester les approches ayant montré une efficacité significative dans un nouveau modèle animal d’angioplastie: le modèle de la carotide de furet; 4) Développer de nouveaux outils et de nouvelles approches pharmacologiques (nouveaux composes, combinaisons, et formulations de microsphères); 5) Mettre au point un modèle intégré d’analyse pharmacotoxicologique chronique de moyenne durée chez le rat. Résultats: Les résultats révèlent un rôle des antagonistes du récepteur AT[indice inférieur 1], mais non ceux du récepteur AT[indice inférieur 2], de l'angiotensine II contre l'hyperplasie intimale dans le modèle d’angioplastie par ballonnet chez le rat mais pas chez le furet. L’inhibition limitée à 50% n’est pas améliorée, à dose égale, par une approche locale que procure l’utilisation des microsphères. Quant aux bloqueurs du système des endothélines, ils démontrent une efficacité similaire à atténuer l’hyperplasie intimale à celles des antagonistes de l’angiotensine II, dans le même modèle du rat. Le développement de la méthode d’administration continue a, de plus, permis de valider le prélèvement sanguin et les mesures hémodynamiques de façon chronique. Conclusions : Au moins deux systèmes sont impliqués dans l’hyperplasie intimale chez le rat. L’angiotensine II ne semble pas avoir un rôle dans l’hyperplasie intimale du furet même si ce modèle démontre une hyperplasie intimale bien évidente suite à la dilatation artérielle, telle qu’observée par d’autres équipes chez le porc. Le rat demeure un modèle utile mais limitée quant à l'interprétation et l'extrapolation que l'on peut en faire vers une application clinique, puisqu’une même approche thérapeutique est inefficace chez le furet. Une formulation permettant une action localisée, telle que l'application de microsphères contenant le médicament, n’a pas démontré une efficacité supérieure. Les effets anti-prolifératifs de bloqueurs des endothélines, dissociables de ceux relies aux bloqueurs de I’angiotensine II, suggèrent qu’une approche combinée pourrait mener à une efficacité supérieure contre l’hyperplasie intimale.

Konsekutive Untersuchung bei therapiebedürftiger ungeschützer linker Hauptstammstenose. Vergleich Bypass-Operation versus interventioneller Versorgung (PCI) des linken Hauptstamms mit beschichteten Stents unter besonderer Berücksichtigung des Lebensalters und der Lebensqualität. Einschluss von 300 Patienten (95 PCI, 205 OP) im Zeitraum April 2004 - Dezember 2007. Vergleich von Patienten älter und jünger als 75 Jahre. Einschlusskriterien: ungeschütze Hauptstammstenose > 50%, Angina pectoris CCS II-III, Lebenserwartung > 1 Jahr, Notwendigkeit der Versorgung. Ausschlusskriterien: intakter Bypass auf linke Kranzarterie, Notwendigkeit der kombinierten Bypass- und Klappenoperation, ST-Hebungsinfarkt, klinische Instabilität. PCI mit beschichteten Stents (Sirolimus, Tacrolimus). Bypassoperation mit Herzlungenmaschine und am schlagenden Herzen. Primäre Endpunkte: Tod kardial und nicht kardial, Apoplex, Myokardinfarkt, Revaskularisation der Zielläsion (TLR). Sekundärer Endpunkt: Lebensqualität nach 6 Monaten. Höherer Euroscore und Parosnnet-Score in Gruppe > 75 Jahre. 100 % Erfolgrate bei der Indexprozedur (OP oder PCI). 12-Monats-Ergebisse: Keine Unterschiede Tod oder Myokardinfarkt. Nicht signifikante Erhöhung von Apoplexen in OP-Gruppe (6% versus 1 %). Signifikant höhere TLR-Rate in PCI-Gruppe (10,5% versus 1,5%). Ältere Patienten hatten in beiden Armen eine reduzierte körperliche Lebensqualität, sonst keine Unterschiede in beiden Altersgruppen und Therapiearmen. Die PCI des linken Hauptstamms ist eine Alternative bei sorgfältig selektierten Patienten, insbesondere älteren Patienten mit Komorbititäten. / Consecutive analysis of patients with unprotected left main stenosis in need of treatment either with coronary bypass graft or coronary intervention with drug eluting stents taking into consideration the age of the patients and their quality of life. We included 300 patients (95 PCI, 205 OP) from April 2004 - December 2007. Comparison of patients under 75 and over 75 years. Inclusion criteria: unprotected left main stenosis > 50%, angina pectoris CCS II-III, life expectation > 1 year, need of treatment. Exclusion criteria: intact bypass graft on left coronary artery, neccessity of combined bypass and valve operation, ST-elevation infarction, clinical instability.PCI with drug eluting stents (Sirolimus, Tacrolimus). Bypass operation with heart-lung machine and off-pump operation. Primary end points: non-cardiac and cardiac death, stroke, myocardial infarction, target lesion revascularisation. Secondary end point: quality of life at 6 months. Higher Euroscore and Parsonett Score in patient group > 75 years. 100 % success with index procedure (CABG or PCI). 12 month results: no difference at death rates or myocardial infarction. No significant increase of stroke in bypass-graft group (6% versus 1%). Significant higher TLR-rate in PCI-group (10.5% versus 1.5%). Older patients suffered from reduced physical heatlth in both therapy groups. No other difference in the two age groups and therapy groups. PCI of unprotected left main is a therapy option in selected patients, especially those with comorbitities.

Thesis (doctoral)--Universiẗat, Frankfurt (Main), 2002.

Techn. Universiẗat, Diss., 2005--München.

Nous avons montré que la molécule recombinante humaine CD146 soluble (rh-sCD146) a un effet chimiotactique et angiogénique sur les cellules dérivées de progéniteurs endothéliaux (PEC) en augmentant leur capacité à migrer, à proliférer et à former des pseudo-capillaires. Des expériences réalisées in vivo sur un modèle d'ischémie de la patte chez le rat ont montré que des injections locales répétées de rh-sCD146 permettent une diminution significative du taux d'auto-amputation des animaux et une augmentation du taux de perfusion sanguin de la patte et de la densité capillaire. Dans une 2ème partie du travail, nous avons montré que l'angioplastie coronaire induit une hausse significative du nombre de cellules endothéliales circulantes (CEC) 6h après l'intervention (H6). Les lésions endothéliales, évaluées par la mesure de la variation du nombre de CEC (H6-H0), sont plus élevées chez les non-répondeurs par rapport aux bons répondeurs au Clopidogrel et sont corrélées à l'index VASP / We showed that the recombinant human soluble CD146 (rh-sCD146) has a chemotactic and angiogenic effect on endothelial progenitor derived cells (EPC) by increasing their ability to migrate, to proliferate and to form pseudo- capillaries. In an in vivo experiments model of ischemia in the rat by femoral artery ligation we showed that repeated local injections of rh-sCD146 for 12 days allows a significant reduction in the rate of animals self-amputation and an increase in the rate of blood perfusion of the leg and in the capillary density. In a second part of the work, we have shown that percutaneous coronary intervention induced a significant rise in circulating endothelial cells (CEC) levels 6h after the procedure (H6). The endothelial injury, assessed by CEC delta-change between H6 and H0, was significantly higher in the high on-treatment platelet reactivity group compared with the good responders to Clopidogrel and correlated with the Vasodilatator-Stimulated Phosphoprotein index