Retard de croissance intra-utérin (RCIU) et prééclampsie (PE) sont des complications majeures de la grossesse humaine et sont le plus souvent due à une insuffisance de vascularisation utéro-placentaire. Notre objectif était d'évaluer l’angiographie Doppler énergie tridimensionnelle (PDA) comme nouvel outil de dépistage de la PE et du RCIU et d’étude de la fonction placentaire et du RCIU sur modèles animaux. La corrélation entre les indices Doppler 3D et l'écoulement de sang réel au sein de l'unité utéro-placentaires a d'abord été évaluée sur modèle de brebis gravide, ainsi que l'impact des réglages de la machine. Un degré de corrélation plus élevé a été observé pour VI et VFI (r = 0,86 et 0,82 respectivement, p <0,0001) que pour FI (r = 0,64, p <0,0001).L'intérêt de la technique a été ensuite démontré dans un modèle de RCIU chez le lapin (femelles traitées par du L-NAME).Troisièmement, la valeur prédictive du PDA comme test de dépistage du RCIU et de la PE a été démontrée par la réalisation d'une étude prospective multicentrique chez 70 femmes enceintes à bas risque (AUC 0,95, 100% VAN avec une spécificité de 85% pour un seuil de 36.784 FI placentaire). / Intra-uterine growth retardation (IUGR) and preeclampsia (PE) are major complications of human pregnancy & are most often due to an insufficient utero-placental vascularization. Our aim was to evaluate the three-dimensional power Doppler angiography (PDA) as a new tool for the screening IUGR & PE & for the study placental function and IUGR in animal models. The correlation between 3D Doppler indices and the real blood flow within the utero-placental unit was first evaluated in the pregnant sheep model, as well as the impact of machine settings. A higher correlation degree was observed for VI and VFI (r = 0.86 and 0.82 respectively p<0.0001) than for FI (r = 0.64; p<0.0001).The interest of the technique was secondly demonstrated in a rabbit IUGR model (females treated with L-NAME).Thirdly, the predictive value of PDA as a screening test for IUGR & PE was demonstrated by conducting a prospective multicentric study in 70 low risk pregnant women (AUC 0.95, 100% NPV with a specificity of 85% for a 36.784 placental FI threshold).

Das bildgebende Prinzip des B-Flow® beruht nicht auf dem Dopplereffekt und hat dadurch Vorteile gegenüber den Dopplerverfahren bezüglich Winkelabhängigkeit, Orts- und Zeitauflösung. Das Verfahren zeichnet sich vor allem durch eine sehr wirklichkeitsgetreue überlagerungsfreie Echtzeitdarstellung von Blutfluss aus (WESKOTT 2000). Veterinärmedizinische Untersuchungen zum B-Flow® gibt es nur wenige (KIEFER et al. 2002) (KIEFER et al. 2004). Um Möglichkeiten und Grenzen dieses neuen Flussdetektionsverfahrens zu evaluieren, wurde folgende Untersuchung durchgeführt. Material und Methoden An verschiedenen Flussphantomen wird die Darstellbarkeit und Genauigkeit der Flussdarstellung vergleichend für den Farbdoppler, Powerdoppler und für B-Flow® untersucht. Der Einfluss von Untersuchungstiefe, Gefäßdurchmesser, Fluss-geschwindigkeit, Einfallswinkel der Schallwellen und Hämatokritwert auf Darstellbarkeit und Genauigkeit aller drei Verfahren wurde unter standardisierten Bedingungen analysiert. Die Flussphantome bestehen aus Plastikgefäßen, die mit Gewebeimitat aus Stärke, Gelatine und Wasser befüllt wurden und deren Innenraum mit jeweils einem Silikonschlauch des Innendurchmessers 1 mm, 2 mm beziehungsweise 5 mm in einem Winkel von 30°, 60° oder 90° durchzogen wurden. Durch die Schläuche wurde mit Hilfe einer Flusspumpe porcines Blut der Hämatokritstufen 10 %, 30 % und 60 % in vier verschiedenen Flussgeschwindigkeiten (0,4 m/s, 0,8 m/s, 1,2 m/s und 1,4 m/s) ge¬pumpt. Die Kombinationen dieser Parameter wurden jeweils in einer Tiefe von 3 cm, 5 cm und 7 cm untersucht. Die Darstellung erfolgte mit einem in seiner Position fixierten ML12 Matrixlinearschallkopf an einem Logiq 9 der Firma General Electrics. Aus den für jede Einstellungskombination erstellten Videosequenzen wurden Standbilder erstellt, im DICOM-Format gespeichert und mit einer für diesen Versuch entwickelten Software nachvermessen. Für die Beurteilung der Darstellbarkeit wurde ein Scoresystem eingeführt. Für die Beurteilung der Genauigkeit der Darstellung wurde aus der Differenz des gemessenen Lumens mit dem tatsächlichen Gefäßinnendurchmesser die absolute Abweichung in mm berechnet und bezüglich der Einflussgrößen ausgewertet. Ergebnisse Die Darstellbarkeit des B-Flow® war den Dopplerverfahren bei 5 mm Gefäßdurchmesser in 3 cm Tiefe überlegen. In Tiefen ab 5 cm ist die Aussagekraft des Verfahrens stark eingeschränkt. In 7 cm Tiefe ist B-Flow® nicht sinnvoll einsetzbar. Es konnte ein Einfluss des Einfallswinkels der Schallwellen sowohl für die Darstellbarkeit als auch für die Genauigkeit der Messung auf alle drei Verfahren festgestellt werden. Nur in 3 cm Tiefe bei einem Gefäßdurchmesser von 5 mm konnte bezüglich der Darstellbarkeit für den B-Flow® eine Winkelunabhängigkeit bestätigt werden. Der Hämatokritwert hatte bei allen drei Verfahren weder auf die Darstellbarkeit noch auf die Genauigkeit einen signifikanten Einfluss. Der Einfluss der Flussgeschwindigkeit auf die Darstellbarkeit war für alle drei Verfahren nicht signifikant. Auf die Genauigkeit konnte ein signifikanter Einfluss nachgewiesen werden. Je schneller der Fluss, desto größer werden die Werte für die absolute Abweichung. Für die Darstellung oberflächennaher Blutflüsse eignet sich B-Flow® sehr gut. Durch die weniger aufwändigen Einstellungsmodalitäten und die sehr detailgetreue Darstellung von Flussmustern ergänzt die Methode mit wesentlichen Zusatzinformationen die Dopplerverfahren.

Les pathologies vasculaires placentaires (PVP), prééclampsie (PE) et retard de croissance intra-utérin (RCIU), sont une des causes majeures de morbidité et mortalité maternelles et périnatales dans les pays développés. Un défaut de vascularisation utéro-placentaire est présent dans ces deux pathologies. Le Doppler énergie 3D (3DPD) est un outil facile à utiliser en clinique, les indices quantitatifs calculés à partir de volume utéro-placentaire semblent prometteurs pour dépistage de la PE. Le but principal de cette thèse est d’évaluer cette technique sur le plan de sa valeur discriminative entre situation physiologique et pathologique, ainsi que sur le plan de ses limites techniques en clinique et sur modèles animaux. La performance des indices 3DPD au 1er trimestre pour dépister la PE et/ou RCIU a été étudiée dans une étude prospective multicentrique. Une évaluation de la corrélation entre les indices 3DPD et les indices morphométrique a été ensuite réalisée chez les femmes enceintes à la fin de grossesse. Une corrélation entre le phénotype des villosités placentaire et la qualité de la perfusion placentaire a été mise en évidence. À la fin, l’intérêt de la technique a été démontré dans un modèle de RCIU chez brebis gestante. / Placental vascular pathologies (PVP), preeclampsia (PE) and intra uterine growth restriction (IUGR), are a major cause of maternal and perinatal morbidity and mortality in developed countries. A default of utero-placental vascularization is present in these two pathologies. 3D Power Doppler (3DPD) is an easy tool to use in clinic, its quantitative indices calculated from obtained utero-placental volume seem promising for PE prediction. The major objective of this thesis was to evaluate the discriminative value of this technique between physiological and pathological situations, as well as its limitations in clinical and animal models. The screening performance of PE and/or IUGR by 3DPD indices in the first trimester was studied in a prospective multicenter study. An evaluation of the correlation between 3DPD indices and morphometric indices was then carried out among pregnant women at term. At the end, the interest of the technique was demonstrated in an ewe model of IUGR (treated with testosterone).

Ziel dieser Studie war es, die intraovarielle Durchblutung unter physiologischen Verhältnissen bei normozyklischen Stuten zu untersuchen. Dies erfolgte unter Anwendung zweier Methoden, der Auswertung von Power-Doppler-Sonographie-Aufnahmen mit Hilfe computerassistierter Pixelanalyse und, erstmalig in diesen Untersuchungen, durch Bestimmung der Doppler-Indizes (Resistance Index, RI und Pulsatility Index, PI) mittels direkter Messungen der Frequenzdifferenz (Doppler Shift) in intraovariellen Arterien. Die Aussagekraft der Doppler-Indizes wurde durch Vergleich mit Ergebnissen klinischer und hormonanalytischer Zyklusuntersuchungen sowie histologischer Untersuchungen am Endometrium sowie bakteriologische Untersuchungen von Uterustupferproben geprüft. Korrelationen zwischen den Ergebnissen wurden berechnet und abschließend die zwei Methoden zur Darstellung der intraovariellen Perfusion miteinander auf ihre Anwendbarkeit verglichen. / The aim of this study was to achieve more detailed information about the intraovarian blood supply under physiological conditions in normal cycling mares. This was achieved by evaluating the blood supply by the means of computer assisted analysis of Power-Doppler-Ultrasound pictures and, for the first time, by direct measurement of the Doppler shift in intraovarian arteries. The Doppler shift results were then used to calculate the resistance index (RI) and pulsatility (PI) index. Additionally the significance of these results was evaluated by comparing them with results of clinical examinations and laboratory investigations. The correlation between results of the measurement of the intra ovarian perfusion was statistically analyzed.

Ziel dieser Studie war es, die intraovarielle Durchblutung unter physiologischen Verhältnissen bei normozyklischen Stuten zu untersuchen. Dies erfolgte unter Anwendung zweier Methoden, der Auswertung von Power-Doppler-Sonographie-Aufnahmen mit Hilfe computerassistierter Pixelanalyse und, erstmalig in diesen Untersuchungen, durch Bestimmung der Doppler-Indizes (Resistance Index, RI und Pulsatility Index, PI) mittels direkter Messungen der Frequenzdifferenz (Doppler Shift) in intraovariellen Arterien. Die Aussagekraft der Doppler-Indizes wurde durch Vergleich mit Ergebnissen klinischer und hormonanalytischer Zyklusuntersuchungen sowie histologischer Untersuchungen am Endometrium sowie bakteriologische Untersuchungen von Uterustupferproben geprüft. Korrelationen zwischen den Ergebnissen wurden berechnet und abschließend die zwei Methoden zur Darstellung der intraovariellen Perfusion miteinander auf ihre Anwendbarkeit verglichen. / The aim of this study was to achieve more detailed information about the intraovarian blood supply under physiological conditions in normal cycling mares. This was achieved by evaluating the blood supply by the means of computer assisted analysis of Power-Doppler-Ultrasound pictures and, for the first time, by direct measurement of the Doppler shift in intraovarian arteries. The Doppler shift results were then used to calculate the resistance index (RI) and pulsatility (PI) index. Additionally the significance of these results was evaluated by comparing them with results of clinical examinations and laboratory investigations. The correlation between results of the measurement of the intra ovarian perfusion was statistically analyzed.

Das bildgebende Prinzip des B-Flow® beruht nicht auf dem Dopplereffekt und hat dadurch Vorteile gegenüber den Dopplerverfahren bezüglich Winkelabhängigkeit, Orts- und Zeitauflösung. Das Verfahren zeichnet sich vor allem durch eine sehr wirklichkeitsgetreue überlagerungsfreie Echtzeitdarstellung von Blutfluss aus (WESKOTT 2000). Veterinärmedizinische Untersuchungen zum B-Flow® gibt es nur wenige (KIEFER et al. 2002) (KIEFER et al. 2004). Um Möglichkeiten und Grenzen dieses neuen Flussdetektionsverfahrens zu evaluieren, wurde folgende Untersuchung durchgeführt. Material und Methoden An verschiedenen Flussphantomen wird die Darstellbarkeit und Genauigkeit der Flussdarstellung vergleichend für den Farbdoppler, Powerdoppler und für B-Flow® untersucht. Der Einfluss von Untersuchungstiefe, Gefäßdurchmesser, Fluss-geschwindigkeit, Einfallswinkel der Schallwellen und Hämatokritwert auf Darstellbarkeit und Genauigkeit aller drei Verfahren wurde unter standardisierten Bedingungen analysiert. Die Flussphantome bestehen aus Plastikgefäßen, die mit Gewebeimitat aus Stärke, Gelatine und Wasser befüllt wurden und deren Innenraum mit jeweils einem Silikonschlauch des Innendurchmessers 1 mm, 2 mm beziehungsweise 5 mm in einem Winkel von 30°, 60° oder 90° durchzogen wurden. Durch die Schläuche wurde mit Hilfe einer Flusspumpe porcines Blut der Hämatokritstufen 10 %, 30 % und 60 % in vier verschiedenen Flussgeschwindigkeiten (0,4 m/s, 0,8 m/s, 1,2 m/s und 1,4 m/s) ge¬pumpt. Die Kombinationen dieser Parameter wurden jeweils in einer Tiefe von 3 cm, 5 cm und 7 cm untersucht. Die Darstellung erfolgte mit einem in seiner Position fixierten ML12 Matrixlinearschallkopf an einem Logiq 9 der Firma General Electrics. Aus den für jede Einstellungskombination erstellten Videosequenzen wurden Standbilder erstellt, im DICOM-Format gespeichert und mit einer für diesen Versuch entwickelten Software nachvermessen. Für die Beurteilung der Darstellbarkeit wurde ein Scoresystem eingeführt. Für die Beurteilung der Genauigkeit der Darstellung wurde aus der Differenz des gemessenen Lumens mit dem tatsächlichen Gefäßinnendurchmesser die absolute Abweichung in mm berechnet und bezüglich der Einflussgrößen ausgewertet. Ergebnisse Die Darstellbarkeit des B-Flow® war den Dopplerverfahren bei 5 mm Gefäßdurchmesser in 3 cm Tiefe überlegen. In Tiefen ab 5 cm ist die Aussagekraft des Verfahrens stark eingeschränkt. In 7 cm Tiefe ist B-Flow® nicht sinnvoll einsetzbar. Es konnte ein Einfluss des Einfallswinkels der Schallwellen sowohl für die Darstellbarkeit als auch für die Genauigkeit der Messung auf alle drei Verfahren festgestellt werden. Nur in 3 cm Tiefe bei einem Gefäßdurchmesser von 5 mm konnte bezüglich der Darstellbarkeit für den B-Flow® eine Winkelunabhängigkeit bestätigt werden. Der Hämatokritwert hatte bei allen drei Verfahren weder auf die Darstellbarkeit noch auf die Genauigkeit einen signifikanten Einfluss. Der Einfluss der Flussgeschwindigkeit auf die Darstellbarkeit war für alle drei Verfahren nicht signifikant. Auf die Genauigkeit konnte ein signifikanter Einfluss nachgewiesen werden. Je schneller der Fluss, desto größer werden die Werte für die absolute Abweichung. Für die Darstellung oberflächennaher Blutflüsse eignet sich B-Flow® sehr gut. Durch die weniger aufwändigen Einstellungsmodalitäten und die sehr detailgetreue Darstellung von Flussmustern ergänzt die Methode mit wesentlichen Zusatzinformationen die Dopplerverfahren.:1 Einleitung und Fragestellung 1 2 Literaturübersicht 3 2.1 Geschichtlicher Überblick der Ultraschalldiagnostik 3 2.1.1 Die Ultraschalldiagnostik in der Tiermedizin 3 2.2 Allgemeine Grundlagen der Sonographie 3 2.3 Dopplersonographie 5 2.3.1 Doppler-Spektralanalyse-Verfahren 6 2.3.2 Farbkodierte Duplexsonographie, FKDS 9 2.3.3 Amplitudenkodierter Doppler, Power Doppler, PDI 12 2.4 B-Flow® 13 2.4.1 Prinzip 14 2.4.2 Vergleich der Eigenschaften von B-Flow® , FKDS und PDI 16 2.4.3 Vorteile des B-Flow® gegenüber anderen Verfahren 16 2.4.4 Nachteile des B-Flow® 18 2.4.5 Einsatz in der Humanmedizin 19 2.4.6 Einsatz in der Veterinärmedizin 20 2.5 Eigenschaften des Blutflusses 21 2.6 Hämatokrit 23 2.7 Blutflussgeschwindigkeiten beim Hund 24 3 Material und Methoden 25 3.1 Technische Ausstattung 25 3.1.1 Ultraschallgerät 25 3.1.2 Schallkopf 25 3.2 Flussphantome 25 3.3 Blut 28 3.4 Verfahren 31 3.5 Geräteeinstellung 32 3.5.1 Messfenster 32 3.5.2 Fokuszone 33 3.5.3 Verstärkung 33 3.5.4 Pulswiederholungsfrequenz (PRF) 34 3.5.5 Farbverstärkung 34 3.6 Untersuchungsablauf 35 3.7 Datenerhebung 36 3.7.1 Darstellbarkeit – Score 36 3.7.2 Messung des dargestellten Lumens 38 3.8 Statistische Methodik 39 4 Ergebnisse 40 4.1 Darstellbarkeit 40 4.1.1 Allgemeiner Vergleich der Darstellbarkeit der drei Verfahren 40 4.1.2 Einfluss der Untersuchungstiefe auf die Darstellbarkeit 41 4.1.3 Einfluss des tatsächlichen Gefäßdurchmessers auf die Darstellbarkeit 45 4.1.4 Einfluss der Flussgeschwindigkeit auf die Darstellbarkeit 48 4.1.5 Einfluss des Einfallswinkels auf die Darstellbarkeit 49 4.1.6 Einfluss des Hämatokrit auf die Darstellbarkeit 51 4.2 Genauigkeit der Darstellung 53 4.2.1 Allgemeiner Vergleich der absoluten Abweichung der drei Verfahren 53 4.2.2 Einfluss der Untersuchungstiefe auf die Genauigkeit der Messung 54 4.2.3 Einfluss des tatsächlichen Gefäßdurchmessers auf die Genauigkeit 57 4.2.4 Einfluss der Flussgeschwindigkeit auf die Genauigkeit 61 4.2.5 Einfluss des Einfallswinkels auf die Genauigkeit der Messung 64 4.2.6 Einfluss des Hämatokritwertes auf die Genauigkeit der Messung 70 5 Diskussion 73 5.1 Diskussion der Methoden 73 5.1.1 Ultraschallgerät 73 5.1.2 Schallkopf 73 5.1.3 Geräteeinstellung 74 5.1.4 Flussphantome 75 5.1.5 Verwendung von porcinem Blut 76 5.1.6 Hämatokrit 77 5.1.7 Flussgeschwindigkeit 78 5.1.8 Pulsatiler Fluss 79 5.1.9 Datenerhebung 80 5.2 Diskussion der Ergebnisse 80 5.2.1 Darstellbarkeit allgemein 80 5.2.2 Darstellbarkeit in Abhängigkeit von der Untersuchungstiefe 81 5.2.3 Darstellbarkeit in Abhängigkeit vom tatsächlichen Gefäßdurchmesser 82 5.2.4 Darstellbarkeit in Abhängigkeit von der Flussgeschwindigkeit 82 5.2.5 Darstellbarkeit in Abhängigkeit vom Einfallswinkel der Schallwellen 83 5.2.6 Darstellbarkeit in Abhängigkeit vom Hämatokrit 84 5.2.7 Messgenauigkeit allgemein 85 5.2.8 Einfluss der Untersuchungstiefe auf die Messgenauigkeit 85 5.2.9 Einfluss des tatsächlichen Durchmessers auf die Messgenauigkeit 86 5.2.10 Einfluss der Flussgeschwindigkeit auf die Messgenauigkeit 86 5.2.11 Einfluss des Einfallswinkels auf die Messgenauigkeit 87 5.2.12 Einfluss des Hämatokrit auf die Messgenauigkeit 88 6 Klinische Schlussfolgerungen 90 7 Zusammenfassung 91 8 Summary 93 9 Literaturverzeichnis 95 10 Anhang 103 10.1 Verzeichnis der Abbildungen 103 10.2 Verzeichnis der Tabellen 110