"Diagnostik vergrößerter Halslymphknoten mit der farbkodierten Dopplersonographie und dem Power-Doppler nativ sowie nach Applikation eines neuen Ultraschallkontrastmittels" Halslymphknotenvergrößerungen kommen bei Patienten mit Malignomen im MKG- und HNO-Bereich einerseits als reaktive Lymphknotenveränderungen im Abflußgebiet des Primärtumors vor, andererseits können sie metastatisch befallen sein und damit die weitere Therapie und die Prognose der Patienten entscheidend beeinflussen. Mit der B-Bild-Sonographie allein wurden bislang keine eindeutigen Malignitätszeichen etabliert; mit der FKDS blieb die Darstellung der intranodalen Gefäßsituation im Verlauf der Lymphknotenmetastasierung unbefriedigend. Wir untersuchten in unserer Studie die Möglichkeiten, die sich mit der FKDS und dem Power-Doppler nativ und nach Applikation eines stabileren und lungengängigen Echosignalverstärkers für die Diagnostik malignitätsverdächtiger Halslymphknoten ergeben. 40 Patienten mit malignitätsverdächtigen Halslymphknoten (34 Patienten mit gesichertem Plattenepithelkarzinom im MKG- oder HNO-Bereich) wurden im B-Bild sowie in der FKDS und im PD vor und nach Applikation von LevovistR (Schering AG, Berlin) untersucht. Metastasen waren signifikant größer und häufiger rundlich als ovalär als reaktiv vergrößerte Lymphknoten. Korrelationen von Echogenität und Binnenstruktur mit der Lymphknotendignität ergaben sich nicht. Der Vaskularisationsgrad kann nicht zur Dignitätsfeststellung genutzt werden. Signifikante Korrelationen zeigten sich für die Vaskularisationsmorphologie und die Lymphknotendignität. FKDS und PD unterschieden sich nach KM signifikant bezüglich der Beurteilung der Vaskularisationsmorphologie. Nach KM konnten im Power-Doppler alle Lymphknoten bezüglich ihres Perfusionsmusters beurteilt werden. Die FKDS zeigte nach Kontrastmittelapplikation weniger gute Ergebnisse. Innerhalb der Diagnostik metastasenverdächtiger Lymphknoten empfehlen wir die Betrachtung von Größe und Form der Lymphknoten im B-Bild und die Beurteilung der Vaskularisationsmorphologie in der FKDS und im PD. Im Fall einer nicht detektierbaren Perfusion oder eines bei Hypovaskularisation nicht beurteilbaren Perfusionsmusters sollte die Applikation eines Echosignalverstärkers und die Darstellung mit dem PD erfolgen. / "Diagnosis of enlarged cervical lymph nodes with color Doppler sonography and power Doppler before and after application of a new ultrasonic contrast agent" Enlargement of cervical lymph nodes of patients with cancer of the head and neck region can be either caused by reactive changings in the region of the primary tumor or by metastasis. It is one of the most important factors for therapy and prognosis of those patients. Up to now definite criteria of malignancy couldn`t be established by B-mode sonography. Description of the intranodal vascular changes during the course of metastatic invasion keeps on being unsatisfactory by color Doppler ultrasound (US). In our study we examined the new perspectives in the diagnosis of suspected metastatic disease by color-coded US and power Doppler US before and after the injection of a stable echo enhancing agent capable of traversing the cardiopulmonary circulation. 40 patients with suspected cervical lymph node metastasis were examined (34 with squamous cell carcinoma) with B-mode US, color Doppler US and power Doppler US before and after the i.v. application of Levovist registered (Schering, Berlin, Germany). Lymph node metastases were significantly larger and more often roundly shaped than reactively enlarged lymph nodes. Significant correlations of echogenicity and morphologic structure could not be demonstrated. The degree of perfusion cannot be used for the differential diagnosis of lymph node enlargement. There was significant correlation between pattern of vascularization and lymph node dignity. Concerning the architecture of vascularization a significant differentiation of color Doppler US and power Doppler US could be observed. In contrast to color Doppler US, by power Doppler US it was possible to assess the perfusion of all lymph nodes after the application of Levovist registered. For the differential diagnosis of suspected cervical lymph node metastases we therefore recommend a sonographic examination of volume and shape by B-mode US and of pattern of vascularization by color Doppler US and power Doppler US. In case of no detectable perfusion or unclear pattern in hypoperfusion we propose echo-enhanced examination with power Doppler US.

Die Diagnostik von angeborenen Herzfehlern, und vor allem die häufig lebenslange postoperative Verlaufskontrolle dieser Patienten, verlangt nach einem möglichst schonenden und dennoch zuverlässigen bildgebenden Verfahren. In der Regel wird hierzu die Echokardiographie eingesetzt, die jedoch insbesondere bei älteren Patienten aufgrund eines unzureichenden Schallfensters Schwierigkeiten bereitet. Für diese Patienten bietet sich die Magnetresonanztomographie (MRT) als alternatives bildgebendes Verfahren an. Ziel dieser Untersuchung war es, nach der Evaluation zweier funktioneller MRT-Methoden, der Flussmessung im Phantomversuch und der Ventrikelfunktionsanalyse im Vergleich zur 3D-Echokardiographie, verschiedene MR-Methoden an 6 verschiedenen Patientenkollektiven mit verschiedenen angeborenen Herzfehlern unkorrigiert und operativ korrigiert anzuwenden. 1. Bei Patienten mit Aortenisthmusstenose zeigte sich, dass neben der guten Korrelation der Abschätzung des Druckgradienten über einer Stenose oder Re-Stenose mit Hilfe der MR-Flussmessung, auch die drei-dimensionale Rekonstruktion aus der MR-Angiographie (MRA) zusätzliche Informationen liefert. 2. In der postoperativen Verlaufskontrolle von Patienten mit Fallott´scher Tetralogie ergab die Analyse der mit der MRT ermittelten Funktionsparameter Regurgitationsfraktion über der Pulmonalklappe und rechtsventrikulärer Volumina eine Korrelation zwischen der QRS-Dauer und dem rechtsventrikulären enddiastolischen Volumen (RV-EDV), was auf eine mechanoelektrische Interaktion bei der Genese ventrikulärer Arrhythmien hinweist. 3. Die MRT war in der Lage bei Patienten mit kongenital korrigierter Transposition der grossen Gefässe alleine aufgrund der Analyse der Morphologie die Diagnose dieser Fehlbildung zu stellen und in der Mehrzahl der Fälle Begleitfehlbildungen aufzudecken. 4. Mit Hilfe der MR-Flussmessung konnten bei Patienten nach arterieller und atrialer switch Operation zur Korrektur einer kompletten Transposition der grossen Gefässe sowohl Stenosen im Vergleich zur invasiven Herzkatheteruntersuchung sicher quantifiziert werden als auch unphysiologische Flussverhältnisse, die möglicherweise das Auftreten von Stenosen in den Pulmonalarterien oder dem venösen "baffle" begünstigen, erkannt werden. 5. Bei der seltenen Ebsteinanomalie erwies sich die MRT als zuverlässige Methode insbesondere die pathologische Anatomie der Trikuspidalklappe zu detektieren, als auch die Ventrikelfunktion zu quantifizieren. 6. Nach Fontanoperation erwies sich die MRT mit der Ventrikelfunktionsanalyse und Flussmessung ebenfalls als geeignete Methode, um pathologische Flussverhältnisse im Operationsgebiet zu detektieren und ihren möglichen Einfluss auf die ventrikuläre Funktion zu analysieren. In der Primärdiagnostik und insbesondere in der postoperativen Verlaufskontrolle von angeborenen Herzfehlern stellt die MRT somit unter Einsatz der MR-Flussmessung und Ventrikelfunktionsanalyse eine zuverlässige nicht-invasive Methode dar, die auch im Vergleich zur Herzkatheteruntersuchung einige Vorteile aufweist. / The diagnostics of congenital heart disease, and especially the need for frequent lifelong postoperative follow-up examinations, require an imaging modality as gentle and reliable as possible. The method commonly used for this purpose ? echocardiography - is associated with some disadvantages, especially in older patients with an insufficient acoustic window. For these patients magnetic resonance imaging (MRI) is an alternative imaging modality. The aim of this study was to evaluate two functional MR methods, flow measurement with a flow phantom and ventricular function analysis in comparison to 3D echocardiography. These methods were performed in 6 different groups of patients with uncorrected or surgically corrected congenital heart diseases. 1. Beside a good correlation between the estimated pressure gradients in the area of stenoses and re-stenoses in patients with coarctation with the aid of MR flow measurements, three-dimensional reconstruction from MR angiography (MRA) data supplies additional information. 2. The analysis of parameters such as regurgitant fraction over the pulmonary valve and right ventricular volumes derived by MRI in the postoperative follow-up of patients with tetralogy of Fallot showed a correlation to QRS duration which indicates a mechanoelectrical interaction as one etiology of arrhythmias in these patients. 3. The diagnosis of a congenitally corrected transposition of the great arteries could be made only by anatomical evaluation of the MR images. In the majority of patients all additional anomalies could be detected by MRI. 4. With the use of MR flow measurements as compared to gradients measured invasively by cardiac catheterization it was possible to reliably quantify stenoses. Furthermore, unphysiologic flow patterns, which could favor the development of pulmonary artery or "baffle" stenoses, could be detected. 5. MRI could be reliably used to detect the abnormal morphology of the tricuspid valve in patients with Ebstein anomaly and to quantify ventricular function in these patients. 6. Furthermore, after Fontan operation MRI was a suitable method to detect pathologic flow patterns at the operation site and to analyze their potential effects on ventricular function. MRI using the techniques of flow measurements and ventricular function analysis is a reliable non-invasive tool in the primary diagnostic procedure and especially in the postoperative follow-up of congenital heart disease. It has advantages even in comparison with the invasive method of cardiac catheterization.

In den dargestellten wissenschaftlichen Arbeiten wurden neue Ansätze und Techniken entwickelt zu folgenden Fragestellungen: - Anwendbarkeit der 31P-MR-Spektroskopie zur Darstellung einer Gewebeischämie - Reproduzierbarkeit der MRT in der Messung linksventrikulärer Parameter zu Masse und Volumina bei dilatativer Kardiomyopathie - Eignung 2-dimensionaler MRT-Messmethoden zur Messung der linksventrikulären Parameter zu Masse und Volumina - Quantifizierung stenosierter Flächen mittels MRT bei hypertrophischer Kardiomyopathie und bei Aortenklappenstenose - Darstellung der entzündlichen Aktivität im Herzmuskel bei Myokarditis - Darstellung der entzündlichen Veränderungen bei kardialer Sarkoidose - Frühzeitige Darstellung des toxischen Myokardschadens nach Anthrazyklin-Therapie. Der Wert der MRT wurde in experimentellen und klinischen Studien im Vergleich zu etablierten Verfahren geprüft. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass sich die physikalischen Möglichkeiten in klinisch anwendbare Untersuchungsprotokolle umsetzen lassen und bereits jetzt in der klinischen Routine eingesetzt werden können. / In the presented scientific works new approaches and techniques were developed for: - Application of 31P-MR spectroscopy in myocardial ischaemia - Reproducibility of MRI for the measurement of left ventricular parameter of mass and volume in dilated cardiomyopathy - Suitability of 2-dimensional MRI techniques for measuring left ventricular parameter of mass and volume in dilated cardiomyopathy - Quantification of stenotic orifices by MRI in hypertrophic cardiomyopathy and aortic valve stenosis - Visualisation of the inflammatory activity of the myocardium in myocarditis - Visualisation of the inflammatory changes in cardiac sarcoidosis - Early visualization of the toxic myocardial injury after anthracycline therapy. The value of MRI was tested in experimental and clinical studies in comparison to established modalities. The results have shown that it is possible to transmit the physical possibilities into clinically applicable protocols and to apply them into clinical routine.

Es wurde die Bedeutung der intravaskulären Ultraschalluntersuchung (IVUS) bei Diagnostik (1) und interventioneller Therapie (2) der koronaren Herzerkrankung am Beispiel der Transplantatvaskulopathie (TVP) untersucht. 1. Bei 321 Patienten post-HTx-Patienten ohne relevante Stenosen im Koronarangiogramm wurde eine dreidimensionale Rekonstruktion des Ramus interventricularis anterior (LAD) und des linkskoronaren Hauptstammes aus den mittles manueller Katheterrückzugstechnik aquirierten IVUS-Bildern durchgeführt und die intrakoronare Plaqueverteilung und die mittlere Plaquelast der einzelnen Koronarsegmente analysiert. Bei 296 Patienten (92%) fanden angiographisch nicht sichtbare frühe Plaquebildung. 48% dieser Patienten zeigten ein fokal,polyfokale, 52% ein diffuses Plaqueverteilungsmuster. Unabhängige Prädiktoren für das Auftreten einer diffusen TVP waren männliches Geschlecht des Empfängers, das Zeitintervall zwischen HTx und IVUS-Untersuchung (Transplantationszeit) und das Spenderalter. In beiden morphologischen Untergruppen war ein häufigere und stärkere Plaquebildung in den proximalen Koronarsegmenten nachweisbar. Ein distaler Gefäßbefall war bei diffuser Plaquebildung signifikant häufiger und zeigte eine steigende Inzidenz mit zunehmender Transplantationszeit. Somit stellt das longitudinale Plaqueverteilungsmuster und der distale Gefäßbefall einen zusätzlichen morphologischen Marker für den Schweregrad einer beginnenden Transplantatvaskulopathie dar. 2. Bei 36 post-HTx Patienten wurden 62 Stenosen prospektiv mit einer IVUS-gesteuerten, gefäßgrößen-adaptierten Stentimplantation erfolgreich versorgt. Die Stentgröße wurde dem Mittelwert aus Lumen- und Gefäßdurchmessers im proximalen Referenzsegment angepaßt. Nach Vordilatation fand sich ein Lumengewinn von 1.26± 0.16 auf 1.95 ± 0.27mm, nach abschließender Stentimplantation auf 2.94 ± 0.37mm. Nach 6 Monaten betrug die binäre In-Stent-Restenosierungsrate 21.8%, eine Re-PTCA wurde bei 10.9 % durchgeführt. / The role of intravascular ultrasound imaging in diagnosis of coronary disease (1) and guiding percutaneous coronary intervention (2) was evaluated in patients with transplant vasculopathy. 1. In 321 post-HTx-patients without angiographic evidence of coronary disease, three-dimensional intravascular ultrasound imaging of the left anterior descending coronary artery (LAD) and the left main coronary artery was performed. Intracoronary plaque distribution and plaque burden was evaluated for each coronary segment. In 296 patients (92%) angiographically silent plaque was detected by IVUS. 48% of these patients showed a focal,polyfocal and 52% a diffuse plaque distribution pattern. Independent predictors of diffuse plaque formation were male gender of the recipient, transplantation time and donor age. In both morphological subgroups of plaque distribution the incidence and magnitude of plaque formation was highest in the proximal LAD segment. Plaque formation in the distal LAD was more frequent in diffuse plaque formation and increased significantly with time after transplantation. Therefore longitudinal plaque distribution pattern and distal vessel involvment are useful additional morphological markers for staging of beginning transplant vasculopathy. 2. In 36 post-HTx-patients 62 coronary stenosis were successfully treated by vessel-size adapted stenting by use of intravascular ultrasound guidance. The stent size was adapted to the proximal reference segment´s mean of lumen/vessel diameter. After pre-dilatataion the minimal lumen diameter increased from 1.26± 0.16 to 1.95 ± 0.27mm and to 2.94 ± 0.37mm after final stent implantation. After 6 months, binary in-stent-restenosis rate was 21.8% and target vessel revascularization rate 10.9%, respectively.

Die vorzeitige Reifung der Zervix steht im engen Zusammenhang mit den komplexen Mechanismen der Frühgeburtlichkeit. Die transvaginalsonographische Evaluation der Zervix ermöglicht im Gegensatz zur digitalen Tastuntersuchung eine objektive Dokumentation des Befundes nach Visualisierung der Zervix. Dies gilt insbesondere für die exakte Messung der Zervixlänge und die Beurteilung des Os internum. Veränderungen wie eine Trichterbildung, ein Fruchtblasenprolaps oder eine (a)-symptomatische vorzeitige Zervixreifung können sichtbar gemacht und im Trend beurteilt werden. Die transvaginalsonographische Befunderhebung ist leicht erlernbar, objektiv und gut reproduzierbar. In ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, in wieweit bei einem low-Risk Kollektiv vorzeitige Reifungszeichen der Zervix vor anderen Frühgeburtsmarkern zu beobachten sind. Die Zervixbeurteilung mit 22 oder 32 SSW konnte nicht als valider Frühgeburtsmarker für ein Screening im strikten low-Risk Kollektiv festgesetzt werden. Auch die rechtzeitige und sichere Diagnose einer drohenden Frühgeburt bei symptomatischen oder asymptomatischen Schwangeren mit vorzeitiger Zervixreifung ist bislang nicht verlässlich möglich. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde bei einem high-Risk Kollektiv von Patientinnen mit vorzeitigen Wehen und Zervixreifung die Aussagekraft der transvaginalsonographische Zervixbiometrie untersucht. Die Zervixbiometrie begründet sich auf der Tatsache, dass die Reifezeichen der Zervix, wie Verkürzung der Zervixlänge, Öffnung des inneren Muttermundes und Dilatation des Zervikalkanals, bei nahenden Geburtswehen unabhängig von der Schwangerschaftsdauer zunehmen. Nach diesen Ergebnissen kann der Einsatz der TVS zur frühzeitigen Erkennung einer drohenden Frühgeburt empfohlen werden. Ihr Nutzen liegt in der Identifizierung von symptomatischen und asymptomatischen Patientinnen mit hohem Frühgeburtsrisiko. Ihnen sollte eine Maximaltherapie angeboten werden. Auf der anderen Seite können Patientinnen erkannt werden, deren Frühgeburtsrisiko gering ist. Sie können ambulant betreut und engmaschig kontrolliert werden. Insbesondere bei Patientinnen mit blandem sonographischen Zervixbefund, die bereits ein höheres Gestationsalter erreicht haben, rechtfertigen die guten negativ prädiktiven Werte eine großzügigere ambulante und abwartetende Betreuung. Damit können die Ergebnisse der Studie zu allgemeingültigen Standards zur besseren Risikobeurteilung der symptomatischen Patientinnen beitragen. / The premature cervical ripening has a close connection with the complex mechanism of premature delivery. The transvaginal sonographic evaluation of the cervix enables, unlike the digital examination, an objective documentation of the evidence after visualisation of the cervix. This goes especially for the exact measurement of cervical length and the assessment of the internal os. Changes like funneling, prolapse of the amniotic sac or an (a-)symptomatic premature cervical ripening can be visualised and assessed. The transvaginal sonographic evaluation is easily learned, objective and well reproducible. In the first part of the paper it was examined how far in a low risk group premature ripening signs of the cervix can be observed before other premature delivery markers. The cervix assessment with 22 or 32 weeks of gestation could not be fixed as valid premature delivery marker for a screening in the strict low risk group. Also the timely and sure diagnosis of an imminent premature delivery in symptomatic and asymptomatic pregnant women with premature cervix ripening is not reliably possible until now. In the second part of this paper the meaningfulness of the transvaginal sonographic cervix biometry was examined in a high risk group of patients with premature labour pains and cervix ripening. The cervix biometry is based on the fact that the signs of cervix ripening as shortening of cervix length, opening of the internal os and dilatation of the cervix canal increase when delivery pains are approaching, regardless of the duration of pregnancy. According to these results the use of transvaginal sonography for the early detection of an imminent premature delivery can be recommended. Its benefit lies in the identification of symptomatic and asymptomatic patients with a high risk of premature delivery. A maximum therapy should be offered them. On the other side, patients with a low premature delivery risk can be recognized. They can be treated as an outpatient and controlled closely. Especially in patients with a moderate sonographic cervix result, who have already reached a higher gestational age the good negative predictive values justify a more generous ambulant and expectant care. Because of that, the results of the study can contribute to generally applicable standards for a better risk assessment of symptomatic patients.

Die Grundlage der modernen funktionellen Bildgebung des Gehirns mit der BOLD-fMRT ist die neurovaskuläre Kopplung. Sie ist in ihren Mechanismen wenig verstanden und führt zu einem komplexen Zusammenspiel von Blutfluß, Blutvolumen und Oxygenierung. Die Aufklärung der Blutflußantwort mit ihren Auswirkungen auf die Meßsignale ist für eine genaue Interpretation des BOLD-Signals kritisch. Zudem stellt sich seit einigen Jahren die Frage, ob es bei funktioneller Aktivierung aufgrund eines vermehrten neuronalen Sauerstoffverbrauchs zu einer frühen Deoxygenierung kommt. Diese könnte sich als initialer BOLD-Abfall für eine hochauflösende Bildgebung eignen. Ein Vergleich von optischen Methoden und funktioneller Magnetresonanztomographie am gleichen Stimulationsmodell kann diesen Fragen nachgehen. Wir haben die kortikale Blutflußantwort auf somatosensorische Stimulation der Ratte mit den optischen Methoden Optical Imaging und Imaging Spectroscopy sowie mit BOLD-fMRT und blutvolumengewichteter MION-fMRT gemessen. Bei der Stimulation eines einzelnen Whisker-Haares grenzte sich die entsprechende kortikale Kolumne über eine optische Abschwächung ab. Spektroskopisch zeigte sich, daß diesem Signal eine initiale Blutvolumenzunahme zugrundeliegt. Eine Lambert-Beer-Analyse, die die differentiellen Pfadlängen des Lichtes im streuenden Gewebe vernachlässigt, konnte die gemessenen Spektren nicht linear anpassen. Mit einer Annäherung errechnete sie einen artifiziellen Anstieg des Deoxy-Hb in der frühen Antwort. Die quantifizierte Lambert-Beer-Analyse unter Einschluß der differentiellen Pfadlängen konnte die gemessenen Spektren linear anpassen. Im berechneten Konzentrationsverlauf stieg Oxy-Hb zum Stimulationsbeginn an, Deoxy-Hb blieb zunächst auf dem Ruhewert und fiel dann ab. Diese Verzögerung lag im Bereich der kapillären Transitzeit. Die spektroskopisch gemessene frühe Antwort fand sich auch in der Messung der Antwort auf Vorderpfotenstimulation. Zum Vergleich wurden fMRT-Messungen an diesem Stimulationsmodell herangezogen. Die MION-fMRT erfaßte einen initialen Anstieg des plasmatischen Blutvolumens (pCBV), das BOLD-Signal delta-R2* eine verzögerte Hyperoxygenierung. Die Hyperoxygenierung im weiteren Verlauf der Blutflußantwort zeigte in Imaging Spectroscopy und fMRT einen linearen Zusammenhang mit der Dauer der Stimulation. Dabei korrelierte die delta-R2* stark mit der spektroskopisch gemessenen Deoxy-Hb-Konzentration. Auch die Antwort auf das Stimulationsende stellte sich als von der Stimulationsdauer abhängig heraus und wurde als vaskuläres Speicherphänomen interpretiert. BOLD und Deoxy-Hb zeigten beide eine Hypooxygenierung nach dem Stimulationsende. pCBV und das spektroskopisch gemessene korpuskuläre Blutvolumen, cCBV, verhielten sich nach dem Stimulationsende spiegelbildlich. Die pCBV-Zunahme bildete sich nur allmählich zurück, während das cCBV steil unter seinen Ruhewert abfiel. Im Laufe der Messung nahm das cCBV wieder zu und erreichte seinen Ruhewert zeitgleich mit dem pCBV. Eine vermehrte Volumenspeicherung als Folge venöser Streßrelaxation und eine Verschiebung des Hämatokrits aufgrund des Fahraeus-Lindquist-Effekts werden als Grund für diese Veränderungen in Betracht gezogen. Die experimentellen Daten belegen, daß optische und magnetresonanztomographische Methoden korrespondierende Signale von Oxygenierung und Blutvolumen messen. Eine frühe Deoxygenierung wurde nicht gemessen. Allerdings zeigte sich die frühe Komponente der Blutvolumenzunahme an die initiale Kapillarnetzfüllung einer kortikalen Kolumne gebunden. Ihre Detektion mit der fMRT bietet eine Perspektive auf dem Weg zu einer hochauflösenden funktionellen Bildgebung des Gehirns. / Neurovascular coupling forms the basis of modern functional brain imaging with BOLD-fMRI. Its mechanisms are poorly understood as it leads to a complex interaction of blood flow, blood volume and oxygenation. The investigation of the blood flow response with its influences on measured signals is critical for the exact interpretation of the BOLD-Signal. In addition to that, the question on whether or not an increase in oxygen consumption during functional activation leads to an early deoxygenation is not resolved yet. This early deoxygenation could cause an initial BOLD decrease suitable for high resolution imaging. A comparison of optical methods and functional magnetic resonance imaging on the same stimulation model can help to answer these questions. We have measured the cortical blood flow response on somatosensory stimulation of the rat with the optical methods Optical Imaging and Imaging Spectroscopy and with BOLD-fMRI and blood volume weighted MION-fMRI. During stimulation of a single whisker vibrissa the corresponding cortical column delineated itself as an area of increased optical attenuation. A spectroscopical analysis showed an initial blood volume increase responsible for this signal. A Lambert-Beer-Analysis that ignored the differential pathlength of light in scattering tissue could not fit the measured spectra. The result of its closest approximation showed an artificial increase of deoxy-Hb during the early response. The quantified Lambert-Beer-Analysis with inclusion of differential pathlengths succeeded in fitting the measured spectra. The calculated concentration time course showed an increase of oxy-Hb at stimulus onset with deoxy-Hb staying at baseline values and then decreasing. This delay was as long as the capillary mean transit time. The spectroscopically measured early response was also found when measuring the response to forepaw stimulation. For comparison, fMRI measurements on this stimulation model were done. MION-fMRI detected an early increase of plasmatic blood volume (pCBV), the BOLD-Signal delta-R2* a delayed hyperoxygenation. The time course of the hyperoxygenation during the blood flow response showed a linear relationship with the stimulus duration in Imaging Spectroscopy and fMRI. The delta-R2* correlated strongly with spectroscopically measured concentration changes of deoxy-Hb. In addition to that, the response on the stimulus offset was dependent on the stimulus duration. It was interpreted as a vascular storage phenomenon. Both BOLD and deoxy-Hb showed a hypooxygenation after stimulus offset. pCBV and the spectroscopically measured corpuscular blood volume, cCBV, showed mirroring signals after stimulus offset. While pCBV returned to baseline values gradually, cCBV fell below baseline values immediately. During the further measurement cCBV increased and returned to baseline values at the same time as pCBV. To explain this, an increased volume storage due to venous stress relaxation and a hematocrit shift due to the Fahraeus-Lindquist effect are taken into consideration. The experimental data proves that optical and fMRI methods measure corresponding signals of oxygenation and blood volume. An early deoxygenation was not seen. However, the early component of the blood volume increase seems to be restricted to the initial filling of the capillary net supplying a cortical column. Its detection with fMRI offers a perspective on the way to high resolution functional imaging of the brain.

Thermoablationsverfahren werden in der klinischen Routine zur Therapie bei Patienten mit primären Lebertumoren und Lebermetastasen eingesetzt, bei denen von einer Operation abgesehen wird. Die laserinduzierte Thermotherapie (LITT) ist ein minimal invasives radiologisches Verfahren zur perkutanen Tumorablation. Mit der Magnetresonanztomographie (MRT) am Hochfeldtomographen (1.5 Tesla) steht eine radiologische Methode mit der Option einer präzisen Prozesskontrolle der Thermoablation und einer suffizienten Erfolgskontrolle zur Verfügung. Ziel dieser Arbeit war es, im Tierexperiment die Anwendung der LITT zur Ablation von Pankreasgewebe zu erproben, das Potenzial der MRT für die Prozesskontrolle der LITT am Pankreas zu bestimmen und neue MRT-Sequenzen mit neuen Kontrastmitteln für die Optimierung der Erfolgskontrolle zu erforschen. Die LITT am Pankreas im Rahmen einer Pilotstudie an 15 Läuferschweinen war perkutan komplikationsarm durchführbar, generalisierte Pankreatitiden oder Blutungen traten nicht auf. Die qualitative Prozessbeobachtung mittels thermosensitiver Sequenzen zeigte eine hohe Übereinstimmung zwischen magnetresonanztomographisch dokumentierten Thermoeffekten und histopathologisch verifizierten thermisch induzierten Nekrosen. Die Untersuchung und invasive Kalibrierung verschiedener Messmethoden in vivo zur quantitativen MRT-Thermometrie ergab Vorteile für den Einsatz der Protonenresonanzfrequenz-Methode. Zur Optimierung der Erfolgskontrolle nach LITT von Lebergewebe im Tierexperiment sowie klinisch bei Lebermetastasen wurden die MRT-Kontrastmittel Gadomesoporphyrin, Eisenoxid und Gadobutrol erprobt. Mittels Spätaufnahmen 6 - 18 h post injectionem wurden mit Gadobutrol thermisch induzierte Nekrosen präzise visualisiert. / Thermoablation of primary liver tumors and liver metastases is widely used in patients without surgical options. The laser-induced thermotherapy (LITT) is a minimal invasive radiologic procedure for percutaneous tumor ablation. With high field magnetic resonance imaging at 1.5, monitoring of thermoablation and visualization of thermal induced ablation zones can be performed precisely. Aim of this work was to investigate the feasibility of MR-guided LITT of pancreatic tissue and to optimise the contrast between thermal induced lesions, residual tumor and normal tissue after LITT procedure. MR-guided LITT was feasible in 15 female pigs, generalized pancreatitis or bleeding did not occur. MR monitoring by thermosensitive sequences precisely visualized thermal induced ablation zones verified by histopathologic examination. Best results of MR thermometry (thermo-mapping) were obtained by proton resonance frequency method. Gadolinum- mesoporphyrine, superparamagnetic iron oxides (SPIO) and gadobutrol were used to optimise ablation control. Late enhanced imaging 6 - 18 hours after injection of gadobutrol precisely visualized thermal induced necrosis. In conclusion, percutaneous MR guided LITT of pancreatic tissue of female pigs was feasible and monitoring of thermoablation could be performed accurately. In contrast to other imaging methods, MR using new contrast agents enables accurate visualization of thermal induced necrosis.

Die magnetische Blutbolusmarkierung (Spin-Labeling) ermöglicht die nichtinvasive quantitative Messung des Blutflusses im Gewebe. Beim Spin-Labeling wird arterielles Blut durch Radiofrequenzpulse magnetisch markiert und der Transport der Markierung MR-tomographisch gemessen. Am Modell einer unter physiologischen Bedingungen perfundierten extrakorporalen Schweineniere konnte die Quantifizierbarkeit der Messmethode nachgewiesen werden. In einer Studie an 36 Hirntumorpatienten wurde das Verfahren mit der kontrastmittelbasierten First-Pass-Bolus-Methode zur nicht-quantitativen Perfusionsmessung verglichen. Es zeigte sich eine sehr gute Übereinstimmung zwischen beiden Methoden, der lineare Korrelationskoeffizient des relativen Blutflusses in der Tumorregion lag bei R=0,83. Die mittels Spin-Labeling ermittelten Absolutwerte des Blutflusses spielen bei der Beurteilung des Tumorgrades eine untergeordnete Rolle, da die mittlere Perfusion individuell sehr verschieden ist. Ein zweiter Anwendungsbereich für das Spin-Labeling ist die Darstellung großer Arterien. Spin-Labeling ermöglicht die nichtinvasive dynamische Angiographie (Dynamische Spin-Labeling-Angiographie - DSLA). Analog zur digitalen Subtraktionsangiographie kann damit der Einstromvorgang des Blutes in den Gefäßbaum zeitaufgelöst gemessen werden, jedoch mit wesentlich höherer zeitlicher Auflösung und frei wählbarer Projektionsrichtung. In einer Studie an 18 Patienten mit einseitigen Carotisstenosen wurden die Zeitdifferenzen der Anflutung der zerebralen Gefäße zwischen der betroffenen und der nicht stenosierten Seite bestimmt. Die im Carotis-Siphon gemessenen Zeitdifferenzen korrelieren signifikant mit dem Stenosegrad, steigen aber erst ab einer Lumeneinengung oberhalb von 80 Prozent deutlich an. Im Vergleich zu den etablierten Methoden werden die Möglichkeiten und Grenzen der DSLA dargestellt. / Arterial spin labeling methods allow to determine quantitative tissue blood flow values noninvasively. Arterial blood is labelled by an inversion pulse and the distribution of this intrinsic tracer is measured using magnetic resonance imaging. Experiments using an extra corporal in-vitro porcine kidney in a MR compatible set-up were carried out to determine the accuracy of blood flow values calculated from arterial spin labeling measurements. In a study of 36 brain tumor patients, spin labeling was compared to non-quantitative contrast-enhanced dynamic susceptibility-weighted perfusion imaging. Relative blood flow values determined with both methods were in good agreement, the linear regression coefficient in the tumor region was R=0.83. Due to the variable individual perfusion state, quantitative blood flow values determined using spin labeling play a minor role in the assessment of tumor grade. Application of spin labeling to angiography of major arteries was investigated. Dynamic spin labeling angiography (DSLA) sequences were implemented and tested on a clinical scanner. This technique allows time-resolved depiction of blood flow in large vessels with very high temporal resolution. As opposed to digital subtraction angiography, the method allows arbitrary projection directions. In a study, 18 patients with one-sided carotid stenoses were examined. In these patients the time differences of blood bolus arrival at both hemispheres were determined. Time differences measured in the carotid siphon show a significant correlation with the degree of stenosis. However, a clear increase is not seen until 80% narrowing of a carotid. Possibilities and limitations of the DSLA method are discussed in comparison to established techniques.

Für die Therapie chronisch entzündlicher Darmerkrankungen (CED) ist die Diagnostik befallener Darmabschnitte und enteraler Komplikationen ebenso von Bedeutung, wie die Einschätzung der klinischen und endoskopischen Entzündungsaktivität. In einer Studie soll die Wertigkeit der Magnetresonanztomographie (MRT) untersucht werden, die Entzündungsaktivität CED anhand visueller Befunde und Komplikationen einzuschätzen. Außerdem soll überprüft werden, ob auf eine Kontrastierung des Darmes zugunsten eines höheren Patientenkomforts und einer schnelleren Untersuchung verzichtet werden kann. 64 Patienten mit bekannter oder vermuteter CED wurden vor und nach intravenöser Gd-DTPA-Injektion mit dem MR-Tomographen untersucht. Während 35 Patienten eine orale und rektale Kontrastierung mit Endoskopielösung erhielten, wurden 31 nicht enteral kontrastiert. 53 der untersuchten Patienten wurden zeitnah koloskopiert. Ein neu entwickelter MR-Aktivitätsindex (MRAI), die Kontrastmittelanreicherung in der Darmwand sowie die gemessenen Darmwanddicken wurden mit klinischen Indizes (CAI, CDAI) und dem Endoskopie-Aktivitätsindex (EAI) korreliert. Weiterhin wurden koronare Bilder aller Patienten bezüglich der Distension des Darmes und der Abgrenzbarkeit der Darmwand begutachtet. Im Vergleich mit dem EAI konnten signifikante Unterschiede für die Verteilung des Darmwand-Enhancements und der gemessenen Darmdicken nachgewiesen werden. Der MRAI zeigte eine Korrelation von Eta = 0,43 mit der klinischen Aktivität. Für Colitis ulcerosa-Patienten konnte ein Eta = 0,64 erstellt werden. Untersuchte, die eine Kontrastierung des Darmes erhielten, wiesen eine exzellente Korrelation (Eta = 0,76) zwischen MRAI und CAI / CDAI auf, während dieser Zusammenhang für Patienten ohne enterale Auffüllung fehlte. Weiterhin konnten signifikante Zusammenhänge zwischen enteraler Kontrastierung und der Distension des Darmes sowie der Abgrenzbarkeit der Darmwand gezeigt werden. Die Arbeit macht deutlich, daß es möglich ist, CED mittels MRT zuverlässig zu diagnostizieren und mit Hilfe des MRAI in ihrer klinischen und endoskopischen Entzündungsaktivität einzuschätzen. Dabei sollte auf die Anwendung eines enteralen Kontrastmittels nicht verzichtet werden. Ein Einsatz der MRT ist somit nicht nur bei der Diagnostik sondern auch zur Verlaufskontrolle der CED sinnvoll. / For the therapy of Inflammatory Bowel Diseases (IBD), not only the diagnosis of affected bowel segments and enteral complications but also the assessment of the clinical and endoscopic activity is important. The value of Magnetic Resonance Imaging (MRI) to asses the activity of IBD by visual findings and complications shall be determined by a clinical study. Furthermore shall be tested how the application of enteral contrast media affects patient comfort and examination time. 64 patients with known or supposed IBD were examined by MRI before and after intravenous injection of Gd-DTPA. 35 patients received oral and rectal contrast medium (2,5% mannitol solution) while 31 patients remaining without enteral replenishment. 53 patients underwent colonoscopy.A newly developed MR Activity Index (MRAI), based on visual findings, contrast-enhancement of the bowel wall and measured wall thickness were correlated with clinical (Crohn�s Disease Activity Index, CDAI; Colitis Activity Index, CAI) and endoscopic (Endoscopy Activity Index, EAI) activity. Coronal images of all patients were evaluated referring to bowel distension and demarcation of the bowel wall. The comparision with EAI shows significant differences in the distribution for wall contrast-enhancement and wall thickness. A good correlation is determined between the MRAI and the clinical activity (Eta = 0,43). Considering only patients with Ulcerative Colitis the correlation between MRAI and CAI shows Eta = 0,64. An excellent correlation of Eta = 0,76 between MRAI and CDAI / CAI for all patients with oral and enteral replenishment was found, while there was no correlation in the group, which did not receive mannitol solution. Significant correlations were also seen between the enteral mannitol solution replenishment and bowel distension and demarcation of the bowel wall. MRI shows good accuracy in detecting the changes the of IBD. The new developed MRAI allows an assessment of the activity of IBD. The results demonstrate that oral and enteral contrast media should be applied for MR examination of the abdomen. The utilization of MRI is furthermore useful in the follow up of IBD.