Es wurde der Einsatz der Mehrschicht-Spiral-CT (MS-CT) zur zerebralen Perfusionsbildgebung und zur zerviko-zerebralen Angiographie bei Schlaganfallpatienten evaluiert. Bei 52 Patienten mit klinischen Zeichen einer akuten Ischämie wurde im Mittel 3,4 Stunden nach Symptombeginn an einem MS-CT Gerät eine CT-Perfusion (CTP) durchgeführt. Parameterbilder der zerebralen Blutperfusion (CBP), des zerebralen Blutvolumens (CBV) und der mittleren Transitzeit (MTT) wurden generiert, Perfusionsstörungen ermittelt und mit bildgebenden sowie klinischen Verlaufskontrollen korreliert. Eine CT-Angiographie (CTA) wurde initial bei 12 Patienten angewandt, um die Eignung des Untersuchungsprotokolls zu prüfen. Darüber hinaus wurden bei 45 Patienten mit Zeichen einer akuten zerebrovaskulären Insuffizienz die Ergebnisse der CTA mit denen anderer bildgebender Modalitäten (Magnetresonanz-Angiographie, digitale Subtraktionsangiographie, Dopplerultraschall) verglichen. Perfusionsbilder konnten von 44 Patienten generiert werden, hiervon entwickelten 22 Patienten einen im Verlauf gesicherten Infarkt. An Hand der MTT-Bilder konnten ischämische Veränderungen mit einer Sensitivität von 95 % erfasst werden, die Spezifität war mit 100 % für die CBV-Bilder am höchsten. Patienten mit Infarkt zeigten seitenvergleichend eine signifikante Reduktion der CBP in ischämischen Arealen. Die Ausdehnung der CBV Reduktion ergab die beste Korrelation mit dem endgültigen partiellen Infarktvolumen. Mit der CTA konnte anfänglich bei 12 / 12 Patienten, später bei 43 / 45 (96 %) eine umfassende Darstellung des zerviko-zerebralen Gefäßsystems erreicht werden, wobei in 22 Infarktpatienten die zu Grunde liegende Gefäßpathologie erkannt werden konnte. Das evaluierte Protokoll zur Perfusionsbildgebung mittels Mehrschicht-Spiral-CT ist zur frühzeitigen Erkennung und Quantifizierung einer akuten zerebralen Ischämie geeignet und bietet zusammen mit der CTA, welche das gesamte zerviko-zerebrale Gefäßsystem verlässlich visualisieren kann, die Möglichkeit einer umfassenden Bildgebung mittels MS-CT bei Schlaganfallpatienten. / The application of multi-slice spiral computed tomography (MS-CT) in the diagnostic assessment of stroke patients using cerebral perfusion imaging and cervicocerebral angiography was evaluated. Fifty-two patients with clinically suspected acute ischemia underwent CT perfusion (CTP), performed 3.4 hours, on average, after the onset of symptoms, by using MS-CT. Perfusion images of the cerebral blood perfusion (CBP), cerebral blood volume (CBV) and mean transit time (MTT) were calculated. The amount and extension of perfusion disturbances were measured and correlated with the outcome. CT angiography (CTA) was initially performed on twelve patients to verify the suitability of the examination protocol. In addition, forty-five patients with signs of acute cerebrovascular insufficiency underwent CTA. CTA findings were compared with those of other imaging modalities (magnetic resonance imaging, digital subtraction angiography, doppler ultrasonography). Of 44 patients in whom perfusion maps could be generated, 22 developed infarction confirmed at follow-up. On MTT-maps ischemic changes could be detected with the highest sensitivity (95%). Specificity was highest (100%) for CBV-maps. Patients with infarction showed significant reduction of CBP in ischemic tissue compared to the contra lateral hemisphere. Extension of CBV reduction showed the best correlation with final infarct volume. Initially in twelve out of twelve patients, later in 43 out of 45 (96%), the cervicocranial vascular system could be comprehensively visualized using CTA. In 22 stroke patients the underlying vascular pathology could be detected. CT perfusion using multi-slice CT is a suitable tool for the early identification and quantification of acute cerebral ischemia. Multi-slice CT angiography permits reliable visualization of the cervicocranial vascular system. Together these tools offer comprehensive assessment of stroke patients by means of multi-slice CT.

EINLEITUNG: Die CT- Angiographie (CTA) ist eine neue Methode zum anatomischen Nachweis pathologischer Veränderungen am Gefäßsystem. Die Wertigkeit der an unserem Institut durchgeführten CT- Angiographien bezüglich der Diagnostik von Nierenarterienstenosen sollte untersucht werden. Außerdem sollten die einzelne Rekonstruktionsarten auf ihren Nutzen geprüft werden. MATERIAL UND METHODEN: Die Nierenarterien von 23 Patienten wurden sowohl angiograpisch als auch mit CTA untersucht. Aus dem Datensatz jeder Untersuchung wurden Axiale Schnittbilder (AS), axiale und coronale multiplanare Reformationen (cMPRa, cMPRc), 3D- Oberflächenrekonstruktion (SSD) und Maximum- Intensitäts- Projektion (MIP) angefertigt. Ohne Kenntnis des Angiographie- Befundes wurden in der ersten Befundungssitzung alle CTA- Rekonstruktionen einzeln beurteilt. Dabei kam eine fünfteilige Stenosengraduierung zum Einsatz. In der zweiten Befundungssitzung wurde die Diagnose anhand aller CTA- Rekonstruktionen eines Falles gestellt. Sensitivität, Spezifität und Kappa ergaben sich aus dem Vergleich mit den Angiographie- Befunden. ERGEBNISSE: Die CTA konnte relevante Nierenarterienstenosen (Lumeneinengung >50%) mit einer Sensitivität von 92,9 % und einer Spezifität von 86,7 % nachweisen. Der CTA- Stenosegrad stimmte bei Anwendung einer Unterteilung in fünf Kategorien in 65,9 % der Fälle mit dem der Angiographie überein (kappa = 0,468). Bei der Beurteilung der einzelnen Rekonstruktion lieferten die AS (Sensitivität 78,6 %, Spezifität 90,0 %, kappa 0,692) und die MIP (Sensitivität 71,4 %, Spezifität 96,7 %, kappa 0,726) die besten Resultate. Die cMPRa und cMPRc besaßen durch die ausschließliche Filmbefundung eine deutlich niedrigere diagnostische Qualität. Tendenziell wurde der Stenosegad mittels CTA unterschätzt. SCHLUSSFOLGERUNG: Die CTA besitzt eine hohe Wertigkeit bei der Diagnostik von Nierenarterienstenosen. Unsere Ergebnisse decken sich mit denen anderer Studien. Der Einsatz der CTA bei Verdacht auf eine Nierenarterienstenose kann die Zahl unnötiger Angiographien deutlich reduzieren. Zur Befunderhebung sollten die AS und die MIP regelmäßig genutzt werden. / PURPOSE: To evaluate the accuracy of Computed Tomographic Angiography (CTA) in the detection of renal artery stenosis in our department and to investigate the role of the different reformattings in making the right diagnosis. MATERIALS AND METHODS: CTA and conventional Arteriography were performed on 23 Patients and axial slices (AS), curved axial multiplanar reformatting (cMPRa), curved coronal multiplanar reformatting (cMPRc), shaded surface display (SSD) and maximum intensity projections (MIP) were performed. During the first reading- session all blinded images were reviewed seperately, while all reformattings of one patient were analysed in the second reading session by one experienced radiologist, using a five- point- scale to determine the grade of the stenosis. RESULTS: Stenoses greater than 50% could be depicted by CTA with a sensitivity of 92,9 % and a specifity of 86,7 %. Applying a 5 five- point- scale, 65,9% of the diagnoses met the ones made by angiography (kappa= 0,468). MIP and AS were the most usefull reformattings with sensitivity, specifity and kappa reaching 71,4 %, 96,7 %, 0,726 and 78,6 %, 90 %, 0,692respectively. A tendency for underestimating the degree of the stenoses was notable. CONCLUSIONS: CTA has a high accuracy in diagnosing renal artery stenoses. Our results do not differ much from other studies on this technique. Applying CTA in suspected renal artery stenosis can reduce the amount of unnessecary arteriographies. For best results, MIP and AS should always be reviewed.

Abdominal aortic aneurysm (AAA) is defined as a dilatation of the abdominal aorta exceeding the normal diameter by more than 50%. The standard and widely used approach to assess AAA size is by measuring the maximal diameter (Dmax). Currently, the main predictors of rupture risk are the Dmax, sex, and the expansion rate of the aneurysm. Yet, Dmax has some limitations. AAAs of vastly different shapes may have the same maximal diameter. Dmax lacks sensitivity for rupture risk, especially among smaller AAAs. Thus, there is a need to evaluate the susceptibility of a given AAA to rupture on a patient-specific basis. We present the design concept and workflow of the AAA segmentation software developed at our institution. We describe the previous validation steps in which we evaluated the reproducibility of manual Dmax, compared software Dmax against manual Dmax, validated reproducibility of software Dmax and volume in cross-sectional and longitudinal studies for detection of AAA growth, and evaluated the reproducibility of software measurements in unenhanced computed tomographic angiography (CTA) and in the presence of stent-graft. In order to define new geometric features associated with rupture, we performed a case-control study in which we compared 63 cases with ruptured or symptomatic AAA and 94 controls with asymptomatic AAA. Univariate logistic regression analysis revealed 14 geometric indices associated with AAA rupture. In the multivariate logistic regression analysis, adjusting for Dmax and sex, the AAA with a higher bulge location and higher mean averaged surface area were associated with AAA rupture. Our preliminary results suggest that incorporating geometrical indices obtained by segmentation of CT shows a trend toward improvement of the classification accuracy of AAA with high rupture risk at CT over a traditional model based on Dmax and sex alone. Larger longitudinal studies are needed to verify the validity of the proposed model. Addition of flow and biomechanical simulations should be investigated to improve rupture risk prediction based on AAA modeling. / Un anévrysme de l'aorte abdominale (AAA) est défini par une dilatation de plus de 50% par rapport au diamètre normal. La méthode standard et largement répandue pour mesurer la dimension d'un AAA consiste à mesurer le diamètre maximal (Dmax). Présentement, les principaux prédicteurs de risque de rupture sont le Dmax, le sexe et le taux d'expansion d'un anévrysme. Toutefois, le Dmax a certaines limitations. Des AAAs de formes très différentes peuvent avoir le même diamètre maximal. Le Dmax manque de sensibilité pour détecter le risque de rupture, en particulier pour les petits anévrysmes. Par conséquent, il y a un besoin d'évaluer de manière spécifique et individuelle la susceptibilité de rupture d'un AAA. Nous présentons le concept et le flux de travail d'un logiciel de segmentation des AAAs développé à notre institution. Nous décrivons les étapes antérieures de validation: évaluation de la reproductibilité du Dmax manuel, comparaison de Dmax par logiciel avec Dmax manuel, validation de la reproductibilité du Dmax et volume par logiciel dans des études transversale et longitudinale pour la détection de croissance et évaluation de la reproductibilité de mesures sur angiographie par tomodensitométrie et en présence d'endoprothèse. En vue d’identifier de nouveaux paramètres géométrique associés avec le risque de rupture, nous avons réalisé une étude cas-témoin comparant 63 cas avec AAA rompu ou symptomatique et 94 contrôles avec AAA asymptomatique. Une analyse de régression logistique univariée a identifié 14 indices géométriques associés avec une rupture de AAA. Dans l'analyse de régression logistique multivariée, en ajustant pour le Dmax et le sexe, les AAA avec un bombement plus haut situé et une surface moyenne plus élevée étaient associés à une rupture. Nos résultats préliminaires suggèrent que l'inclusion d'indices géométriques obtenus par segmentation de tomodensitométrie tend à améliorer la classification de AAA avec un risque de rupture par rapport à un modèle traditionnel seulement basé sur le Dmax et le sexe. De plus larges études longitudinales sont requises pour vérifier la validité du modèle proposé. Des simulations de flux et biomécaniques devraient être envisagées pour améliorer la prédiction du risque de rupture basée sur la modélisation d'anévrysmes. / This thesis was created in Word and converted to PDF using Mac OS X 10.7.5 Quartz PDFContext.

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Zielsetzung In den Industrieländern stellt der Schlaganfall nach kardiovaskulären und Krebs – erkrankungen die dritthäufigste Krankheitsgruppe dar. Im Hinblick auf die Therapie des akuten Schlaganfalls muss die bildgebende Diagnostik schnell und einfach das Ausmaß der zerebralen Ischämie beschreiben können. Ziel dieser Studie war die Einführung und die Validierung eines CT – Protokolls, welches die Diagnostik des akuten Schlaganfalls verbessern soll. Zu diesem CT – Protokoll gehören ein Nativ – CT des Schädels, eine CT – Perfusionsuntersuchung und eine CT – Angiographie. Zusätzlich wollte diese Arbeit herausfinden, ob es physiologische Unterschiede zwischen der grauen Substanz und der weißen Substanz gibt, deren Kenntnis entscheidend für die Auswertung von computertomographischen Perfusionsuntersuchungen sind. Material und Methoden Insgesamt wurden 101 Patienten (Alter von 14 – 94 Jahre, mittleres Alter 69 Jahre) mit einem 8 – bzw. 16 – Zeilen – MSCT (Light Speed Ultra oder Light Speed pro 16, GE Healthcare), die zur Abklärung einer zerebralen Ischämie zum CT vorgestellt wurden, untersucht. Zuerst wurde eine native CT – Serie akquiriert. In der Untersuchung der zerebralen Perfusion wurde eine 2 cm breite Schicht über 60 sec mit 20 intermittierenden Aufnahmen während einer Injektion von 40 ml Kontrastmittel (Iopromid, Jodgehalt von 370 mg) aufgezeichnet. Daran an schloss sich eine CT – Angiographie Untersuchung. Zur Bestimmung des regionalen zerebralen Blutflusses, des regionalen zerebralen Blutvolumens und der mittleren Verweildauer wurden definierte Messfelder (Regions of Interests, ROIs) bestimmt und mit der kontralateralen Hemisphäre verglichen. Ergebnisse Es konnte gezeigt werden, dass der regionale zerebrale Blutfluss und das Blutvolumen im Bereich der Hirnrinde höher sind als im Hirnmark. Insgesamt wurden 66 Patienten mit einer zerebralen Ischämie wurden gefunden. Bei 22 dieser Patienten konnte ein Infarktgeschehen in der Nativ – CT diagnostiziert werden. Diese Ischämien ließen sich auch in der CT – Perfusion mit reduziertem regionalem zerebralem Blutfluss und verlängerter mittlerer Verweildauer nachweisen. Zusätzlich fanden sich 44 Patienten von 101 Untersuchten, die in der CT – Perfusion ein Perfusionsdefizit aufwiesen. Bei diesen Patienten ließ sich kein entsprechendes Korrelat in der Nativ – CT nachweisen. Für 38 dieser 44 Patienten konnte eine CTA durchgeführt werden, wovon für 35 Patienten ein Korrelat zwischen der CT – Perfusion und der CTA gefunden werden konnte. Schlussfolgerung Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass es physiologische Unterschiede zwischen der Hirnrinde und dem Hirnmark gibt, deren Kenntnis für die Bewertung computertomographischer Perfusionsuntersuchungen eine wesentliche Interpretationshilfe darstellt. In Bezug auf die Diagnostik des akuten Schlaganfalls mit der Nativ – CT konnte diese Arbeit zeigen, dass der Nachweis von Infarktfrühzeichen eingeschränkt ist. Mit Hilfe der CT – Perfusion ist es möglich, anhand von zerebralen Perfusionswerten den Schweregrad und die Ausdehnung der zerebralen Ischämie zu bestimmen. Die CT – Angiographie zeigt eine gute Korrelation zur CT – Perfusion, es lassen sich zuverlässig Gefäßverschlüsse darstellen. Im Hinblick auf das weitere Therapievorgehen geben diese Methoden eine wichtige Hilfestellung, etwa zur Überlegung, ob man eine Lysetherapie durchführen sollte oder nicht. / Purpose Stroke is the third – leading cause of death in developed countries, following cardiovascular disease and cancer. There is a need for an easily and rapidly performed technique to detect cerebral ischemia in the first hours after its occurrence. The purpose of this study was the introduction and validation of a Stroke protocol which includes an unenhanced CT scan, a CT Perfusion and a CT Angiography. Furthermore, the purpose of this study was to determine if there is a difference between Perfusion parameters in gray and white matter, which are necessary to know while performing perfusion maps. Data and Methodology A total of 101 patients (age range 14 – 94, average age 69 years) were examined using multiple row CT (8 / 16 row multiple detector, light ultra speed or light speed 16, GE medical systems) for diagnosing cerebral ischemia. First a series of native images was acquired. During the examination of cerebral perfusion a 2 cm wide slab was recorded for 60 sec with 20 intermittent scans following injection of 40 ml of contrast medium with an iodine content of 370 mg / ml. By defining Regions of Interests (ROIs) regional cerebral blood flow (CBF), regional cerebral blood volume (CBV) and mean transit time (MTT) were calculated. Results Physiological regional cerebral blood flow and cerebral blood volume in gray matter were higher than in white matter. In total 66 patients with a cerebral ischemia were found. The unenhanced CT detected 22 patients with cerebral ischemia, which were confirmed by CT Perfusion in all cases. These ischemic areas revealed reduced regional CBF and extended MTT. Furthermore an ischemia correlative was discovered by perfusion analysis for 44 patients (out of 101 investigated) where the extent of the cerebral ischemia had not been visible by unenhanced CT. For 38 out of 44 patients with cerebral ischemia we were able to perform a CTA. For 35 out of these 38 patients, we found a sizable correlation between perfusion maps and CTA. Conclusion There are physiological differences for CT Perfusion parameters between gray and white matter, which are necessary to know for the interpretation of perfusion maps. However, this examination was able to show that unenhanced CT is not always capable of showing early CT signs. With the help of CT perfusion it is possible to detect the extent of acute cerebral ischemia. Furthermore, CT Angiography shows a sizable correlation compared to CT Perfusion. In conjunction, these methods give important Information for the early diagnosis and the therapeutic strategy of ischemic brain injury.