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.

Die Quantifizierung bei nuklearmedizinischen Untersuchungen bedeutet die Ermittlung der Aktivitätskonzentration im Gewebe und gegebenenfalls in einem weiteren Schritt die Bestimmung parametrischer Größen zur physiologischen Quantifizierung. Unter der Voraussetzung der korrekten Funktion des Gerätes (Qualitätskontrolle, Normalisierung, Kalibrierung) ist für die Quantifizierung die Anwendung folgender Korrekturen notwendig: Totzeit-, Absorptions-, Streustrahlungs- und ggf. Recovery-Korrektur wie auch Korrektur von zufälligen Koinzidenzen. Aus messtechnischer Sicht basiert die Überlegenheit der PET gegenüber der SPECT auf den Vorteilen des Einsatzes des Koinzidenznachweises (elektronische Kollimierung) anstelle der mechanischen Kollimierung in entsprechend konstruierten ringförmigen Systemen, welche sich in überlegenen physikalischen Abbildungseigenschaften niederschlägt. Der primäre Vorteil der elektronischen Kollimierung ist eine bessere und mehr stationäre räumliche Auflösung, gepaart mit einer höheren Meßempfindlichkeit, welche zu statistisch aussagefähigerer Bildqualität führt, und die Möglichkeit einer geradlinigen, aber präzisen Form der Absorptionskorrektur auf der Basis gemessener Transmissionsdaten. Weitere Vorteile sind ein deutlich verringerter Streustrahlungsanteil, welcher in Verbindung mit den vorstehend genannten Eigenschaften zu kontrast- und detailreicheren Bildern führt, sowie eine deutliche Steigerung der Zählratenkapazität, die durch eine Steigerung der Anzahl der voneinander unabhängigen Zählkanäle bei Verwendung der üblichen Blockdetektoren erreicht wird und die es erlaubt, die gesteigerte Ausbeute ohne einen Zwang zur Aktivitätsreduktion in statistische Bildqualität umzusetzen. Die dargestellten Eigenschaften gestatten dann in Verbindung mit gut entwickelten Korrekturverfahren eine Kalibrierung des PET-Systems und damit die quantitative Analyse von in vivo gemessenen Aktivitätskonzentrationen. Berücksichtigt man die Problematik der Absorptions- und Streustrahlungskorrektur bei der SPECT, so ergibt sich als Folgerung, dass bei der Tomographie mit der Gammakamera eine Quantifizierung nicht möglich ist. Aufgrund der Entwicklungen auf dem Gebiet der Rekonstruktions- und Korrekturverfahren kann damit gerechnet werden, dass die Abbildungseigenschaften von SPECT-Systemen verbessert werden, so dass viele Limitationen der SPECT-Technik zumindest abgemildert werden dürften, die Leistung der PET-Geräte aus physikalischen Gründen jedoch nicht erreicht werden kann. / Quantifying in nuclear medicine examinations is equivalent to the determination of local activity concentrations in human tissue and, if appropriate, in an additional step the determination of quantitative physiological parameters. Provided that the instrument is in proper working conditions (quality control, normalization, calibration) quantification requires the application of the following corrections for: dead time, attenuation, scatter and, if applicable, recovery as well as random coincidences. From the physical point of view the superiority of PET over SPECT is based on the advantages offered by coincidence detection (electronic collimation) as compared to mechanical collimation. For ring-type systems of the appropriate design these advantages result in superior imaging quality. The main advantage of the aforementioned electronic collimation is given by a better and more stationary spatial resolution, accompanied by a higher sensitivity resulting in an improved statistical image quality, and an attenuation correction method based on measured transmission data, which is straightforward and accurate. Further advantages are a markedly reduced scatter fraction, leading in combination with the aforementioned properties to images of high contrast and high detail, and a pronounced improvement in count rate performance, caused by an increased number of independent counting channels when using state-of-the-art block detectors. This higher count rate performance allows to transform increased sensitivity without being obliged to reduce administered activity into improved statistical image quality. In conjunction with well established correction methods the physical properties of PET described allow for a calibration of the system and, therefore, for a quantitative analysis of activity concentrations in vivo. Realizing the problems associated with attenuation and scatter correction in gamma camera based tomography leads to the conclusion that quantification in SPECT is not feasible. Taking into account further progress in reconstruction algorithms and correction methods, improvements in SPECT imaging quality may be anticipated thereby diminishing current limitations of the SPECT technique. Nevertheless, by physical arguments the performance of PET cannot be achieved.

Mit dieser Arbeit ist es erstmalig gelungen, funktionelle MRT und Dipol-Quellenlokalisation in einer Weise zu kombinieren, die es erlaubt, ein und dieselbe kortikale Aktivität simultan mit beiden Verfahren zu erfassen. Insbesondere wurde dies durch (a) Korrektur eines vom Tomographen induzierten Artefaks in den EKPs und (b) durch eine deutliche Verbesserung des experimentellen Designs, und damit einer wesentlich effektiveren Nutzung von EEG und fMRT-Messzeit erreicht. So wurde es dadurch möglich, mit beiden Methoden die kortikale Aktivität einer Einzelpulsstimulation noch aufzulösen. Eine wesentliche Voraussetzung für die simultane Kombination beider Verfahren: Aufgrund der sehr verschiedenen Latenzen von elektrophysiologischer (< 1ms) und vaskulärer (SII->ant. Inseln und medialeWand) in Übereinstimmung mit der Literatur (Forss et al., 1996; Mauguiere et al., 1997b) blieb. So ergab die Quellenlokalisation für die Wahlreaktionsaufgabe fünf Dipole innerhalb des Gehirns, welche mittels Koregistrierung den Aktivierungen des primären somatosensorschen Kortex (20 - 140ms), des sekundären somatosensorischen Kortex (50 - 150ms), der beiden anterioren Inseln (80 - 140ms) und des supplementär-motorischen Region (90 - 140ms, 220 - 270ms) aus der funktionellen MRT zugeordnet wurden. Durch einen Vergleich der Aktivierungsmuster von Wahl- und Einfachreaktionsaufgabe jeweils in der Dipol-Quellenanalyse und in der funktionellen MRT konnten weitere Belege dafür gefunden werden, daß, wie in der Literatur postuliert (Romo and Salinas, 2001), der kontralaterale sekundäre somatosensorische Kortex an der Kategorisierung somatosensorischer Stimulusattribute beteiligt ist. So ergab ein Vergleich der Dipolzeitverläufe für Wahl- und Einfachreaktionsaufgabe lediglich für den Dipol im kontralateral somatosensorischen Kortex im Intervall 57-62 ms nach Stimulusapplikation einen signifikant unterschiedlichen Aktivierungsverlauf (p < 0,001). Übereinstimmend zeigte die funktionelle MRT für die Wahlreaktionsaufgabe neben einer stärkeren Aktivierung der SMA eine hochsignifikant stärkere Aktivierung im Areal des kontralateralen sekundären somatosensorischen Kortex (p-cluster < 0,001). / In this study, we have shown that it is feasible to perform dipole source analysis and fMRI based on the same neuronal activity associated with somatosensory categorization. This was possible by reduction of scanner-induced baseline artifact interfering with the ERPs as well as an optimized experimental protocol for interleaved EEG and fMRI acquisition. We consider this study to be a further step toward imaging brain activity simultaneously at high spatial and temporal resolution. Since an event-related protocol with a single brief pulse stimulation paradigm was successfully employed, this approach seems to be suitable for the investigation of cognitive tasks. By further technical improvements also the exploration of brain activity in single subjects might become possible, opening the field of clinical applications. In particular for the characterization of irregular and nonreproducible events, a substantial contribution of combined EEG–fMRI studies toward a more detailed understanding of physiological processes underlying cerebral activations is expected.