Thesis (doctoral)--Köln, 1987.

Ziel der Arbeit Die vorliegende Arbeit spiegelt Erfahrungen bezüglich des Einsatzes von Cutting Balloon Kathetern in stenosierten Hämodialyseshunts im Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie der Universitätsklinik Würzburg wider. Ziel war vor allem die Erfassung der technischen und klinischen Erfolgsrate sowie die Untersuchung der primären Offenheitsraten unter verschiedenen Gesichtspunkten und der Komplikationsrate. Patienten, Material, Methoden Zwischen Mai 2006 und Oktober 2010 wurden 44 Interventionen an chronisch niereninsuffizienten Patienten mit stenosierten Dialyseshunts mittels Cutting Balloon Kathetern durchgeführt. Diese wurden retrospektiv ausgewertet. 26 Patienten waren männlich, 18 weiblich. Das Durchschnittsalter zum Zeitpunkt der PTA betrug 66,2 Jahre (±13,3 Jahre). 38 der 44 Patienten erreichten das Follow Up von 450 Tagen. Bei den Interventionen kamen neben den Peripheral Cutting Balloons® (Boston Scientific Corporation, Natick, MA, USA) (n=45) auch konventionelle Ballonkatheter (n=77) und Hochdruckballonkatheter (n=2) zum Einsatz. Betrachtet wurden der technische, klinische und hämodynamische Erfolg, die primären Offenheitsraten nach 30, 60 und 180 Tagen unter verschiedenen Gesichtspunkten sowie die Komplikationsrate. Ergebnisse In neun Fällen konnte durch die DSA der Nachweis von mehr als einer Stenose ausgemacht werden. Insgesamt wurden 62 Stenosen diagnostiziert, wovon 52 mittels Cutting Balloons behandelt wurden. Die Stenosen, welche mittels Cutting Balloons behandelt wurden, wiesen im Mittel eine Länge von 2,6 cm (±2,1 cm) auf. Der technische Erfolg lag bei 100%. Die klinische Erfolgsrate lag bei 92,9%. Hämodynamischer Erfolg konnte in 65,9% der Fälle erzielt werden. Die primäre Offenheitsrate betrug im Mittel 178,2 Tage (±22,8). Sie betrug nach 30 Tagen 88,6%, nach 90 Tagen 68,2% und nach 180 Tagen 36,4%. Bei den Patienten mit autologen Shunts betrug die primäre Offenheitsrate im Mittel 215,0 Tage (±27,3). Sie betrug in diesem Patientenkollektiv nach 30 Tagen 90,9%, nach 90 Tagen 78,8% und nach 180 Tagen 48,5%. Bei den Patienten mit alloplastischen Shunts lag die primäre Offenheitsrate im Schnitt bei 67,8 Tagen (±12,0). Sie betrug hier nach 30 Tagen 81,8%, nach 90 Tagen 36,4% und nach 180 Tagen 0%. Der Unterschied der primären Offenheitsraten war für autologe vs. alloplastische Shunts statistisch signifikant (p=0,002). Die primäre Offenheitsrate betrug im Mittel bei Patienten mit Diabetes mellitus 248,5 Tage (±42,2). Sie betrug in diesem Patientenkollektiv nach 30 Tagen 88,2%, nach 90 Tagen 76,5% und nach 180 Tagen 52,9%. Bei Patienten ohne Diabetes mellitus lag die primäre Offenheitsrate im Schnitt bei 133,9 Tagen (±22,7). Sie betrug hier nach 30 Tagen 85,2%, nach 90 Tagen 63,0% und nach 180 Tagen 25,9%. Der Unterschied der primären Offenheitsraten war bei Diabetikern vs. Nicht-Diabetikern statistisch nicht signifikant. Die primäre Offenheitsrate betrug im Mittel bei den Patienten mit Dyslipoproteinämie 153,6 Tage (±36,9). Sie betrug in diesem Patientenkollektiv nach 30 Tagen 78,9%, nach 90 Tagen 47,4% und nach 180 Tagen 31,6%. Bei den Patienten ohne Dyslipoproteinämie lag die primäre Offenheitsrate im Schnitt bei 196,9 Tagen (±28,8). Sie betrug hier nach 30 Tagen 96,0%, nach 90 Tagen 84,0% und nach 180 Tagen 40,0%. Der Unterschied der primären Offenheitsraten war bei Patienten mit vs. Patienten ohne Dyslipoproteinämie statistisch signifikant (p=0,009). 90,9% der Interventionen (n=40) verliefen komplikationslos. In 9,1% der Fälle (n=4) traten Komplikationen auf, die gemäß den SIR Reporting Standards (62) zu den Minor-Komplikationen zählen. Fazit Die PTA mittels Cutting Balloon Katheter stellt bei hohem technischem und klinischem Erfolg sowie niedriger Komplikationsrate eine effektive Behandlungsmethode stenosierter Hämodialyseshunts dar. Weitere Studien werden benötigt, um im Hinblick auf die Kosten-Nutzen-Relation eindeutige Indikationsstellungen für den Einsatz des Cutting Balloons in dysfunktionellen Hämodialyseshunts zu etablieren. / The study is about a retrospective analysis of 44 interventions on patients with chronic renal failure, having had a percutaneous transluminal angioplasty with a cutting balloon catheter in the Institute of Diagnostic and Interventional Radiology of the University of Wuerzburg in the period of May 2006 to October 2010. In total 26 men and 18 women were treated. The average age of the patients at the time of intervention was 66,2 years (±13,3 years). 38 of 44 patients reached the follow up of 450 days. Beside the Peripheral Cutting Balloons® (Boston Scientific Corporation, Natick, MA, USA) (n=45) also conventional balloon catheters (n=77) and high pressure balloon catheters (n=2) were used to treat lesions. We retrospectively analyzed the technical, clinical and haemodynamic success as well as primary patency rates after 30, 60 and 180 days from various perspectives and also the rate of complications. Via digital subtraction angiography more than one stenosis was reported in nine cases. In total 62 stenoses were diagnosed, whereof 52 were treated with cutting balloons. Stenoses, treated by cutting balloons, have had an average length of 2,6 cm (±2,1 cm). The technical success was 100%, clinical success rated 92,9% and haemodynamic success could be reached in 65,9% of all cases. The primary patency rate was in average 178,2 days (±22,8), 88,6% after 30 days, 68,2% after 90 days and 36,4% after 180 days. We reported that 90,9% of all interventions (n=40) did not cause any complications. There had been complications in 9,1% of all cases (n=4), which pertain to minor complications in accordance with the SIR Reporting Standards. In conclusion PTA with a cutting balloon catheter is an effective method to treat stenoses in haemodialysis accesses and has high technical and clinical success rates as well as a low rate of complications. Further studies are requested to establish clear indications for the use of a cutting balloon catheter for stenotic lesions in haemodialysis accesses in regards to its costeffectiveness.

Tübingen, Univ., Diss., 2005.

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

Ulm, Univ., Diss., 2007.

Zugl.: Giessen, Universiẗat, Diss., 2007.

Tübingen, Univ., Diss., 2007.

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

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.

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