La connaissance de l’anatomie des muscles paravertébraux lombaires et la compréhension de leur mode d’action représentent un enjeu majeur de la prise en charge des lombalgies. L’expérience chirurgicale montre que les muscles paravertébraux constituent une volumineuse masse musculaire dépourvue de gros tendons et engainée dans un fascia inextensible. En biomécanique, la force maximale d’un muscle est positivement corrélée à la surface de section des tendons et du corps charnu. Il existe probablement, au niveau lombaire, une étonnante discordance entre le volume musculaire, qui suggère une force élevé, et celui des tendons dont la résistance mécanique est très limitée. Les modèles biomécaniques classiques semblent inappropriées pour décrire le mode d’action des muscles paravertébraux. Selon certains modèles biomécaniques dérivés de la théorie des poutres, l’augmentation de la dureté ou élasticité au sein du compartiment paravertébral serait le mécanisme principal de la stabilisation de la colonne vertébrale.Ces travaux se sont articulés autour de deux grands axes. L’axe anatomique avait pour objectif de vérifier l’hypothèse de la discordance morphologique tendon/muscle des principaux muscles paravertébraux lombaires. L’axe radiologique avait pour objectif la mise en place de protocoles d’élastographie par résonance magnétique et ultrasonore pour l’exploration de l’élasticité des différents muscles paravertébraux lombaires au repos et dans plusieurs postures différentes.Les résultats des travaux anatomiques montrent un ratio de surface tendon/muscle du multifudus et de l’iliocostalis extrêmement bas et une petite surface de section du multifidus suggérant que muscles ne sont pas capables de générer l’extension dorsale de la colonne lors de la contraction musculaire. Ils semblent plutôt stabiliser la colonne vertébrale en lui assurant une certaine rigidité assurée par un volume musculaire conséquent confiné dans une loge inextensible. Au moyen de l’élastographie, nous montrons que l’élasticité des muscles paravertébraux est la plus basse au repos, en décubitus et qu’elle n’est pas influencée par la flexion ou l’extension passive de la colonne, ni par l’étirement du fascia thoracolombaire. L’élasticité augmente lors des positions : assise, debout, penchée en avant et en arrière. Le comportement biomécanique de chaque muscle est différent selon les postures. Ces travaux confirment qu’il existe des modifications significatives de l’élasticité lors de la mise en charge de la colonne. Les lombalgies sont associées à des modifications d’élasticité de la colonne et des muscles paravertébraux observées lors de l’examen clinique, l’élastographie pourrait permettre de les explorer et de les caractériser de façon objective et non invasive. / Knowledge about the anatomy and the mode of action of the lumbar paraspinal muscles is major importance for the management of low back pain. Surgical experience shows that the paraspinal muscles constitute a voluminous muscle mass without large tendons and enclosed in an inextensible fascia. In biomechanics, the maximum strength of a muscle is positively correlated to the cross-sectional area of tendons and the muscle belly. Therefore, there is a paradox between the presumed high strength of the voluminous muscle belly and the low strength of the tendons. Traditional biomechanical models seem inappropriate for describing the mode of action of the paraspinal muscles. According to the beam theory, increasing elasticity within the paraspinal compartment would allow the stabilization of the spine.The work has two broad objectives. The first objective was to assess the assumption that there is an inconsistency betwenn the cross-sectional area of the tendon and of the belly of the main paraspinal muscles, i.e. the multifidus, the longissius and the iliocostalis. The second objective was to establish elastography protocols with magnetic resonance imaging and ultrasonography for the exploration of the elasticity of the paraspinal muscles at rest and in several different postures. Results of the anatomical studies show that the tendon-to-muscle area ratios of the longissimis and the iliocostalis were extremely small, as well as cross-sectional area of the belly of the multifidus. That suggests that paraspinal muscles are not able to provide the dorsal extension of the spine during muscle contraction. Rather, they seem to stabilize the spine by providing it with a certain rigidity ensured by a substantial muscle volume contained in an inextensible compartment. Through elastography, we have shown that the elasticity of the paraspinal muscles was the lowest at rest, in decubitus. Elasticity was not influenced by passive flexion or extension of the spine, nor by the stretching of the thoracolumbar fascia. Elasticity increased during sitting, standing, bending forward and bending backward the compared to decubitus. The biomechanical behaviour of the longissimus, the iliocostalis and multifidus differed according to the postures. This work confirms that there are significant changes in elasticity during standing postures. Low back pain is associated with stiffness changes of the spine and of the paraspinal muscles that have been observed through clinical examination. In the future, elastography could allow exploring low back pain.

Die vorliegende medizinische Dissertation untersucht nicht-invasive bildgebende Verfahren wie die konventionelle Sonographie, die Acoustic radiation force impulse (ARFI)-Elastographie sowie die Transiente Elastographie (TE) zur Detektion von Komplikationen in der Frühphase nach allogener Stammzelltransplantation. Dem kurativen Therapieansatz der Stammzelltransplantation steht ein hohes Komplikationspotential gegenüber. Besonders hepatobiliär treten Graft-versus-host Erkrankungen (GvHD) sowie Gefäßkomplikationen (VOD) auf. Der bisherige diagnostische Goldstandard, die Leberbiopsie, ist als invasives Verfahren mit einer hohen Intra- und Inter-Untersucher-Variabilität sowie der geringen Repräsentativität als Screeningmethode ungeeignet. Die Elastographieverfahren ARFI und TE als nicht-invasive Alternativen ermitteln die Lebergewebesteifigkeit als Surrogatparameter fibrotischer Veränderungen und wurden bereits in zahlreichen Studien als geeignete Diagnoseverfahren für Leberfibrose und -zirrhose unterschiedlicher Ätiologie definiert. Ziel dieser prospektiven Pilotstudie war die Evaluation der genannten Methoden zur Detektion von Frühkomplikationen nach allogener Stammzelltransplantation. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass sowohl die konventionelle Sonographie als auch die Transiente Elastographie pathologische Organveränderungen vor allem des hepatobiliären Systems detektieren können. Allerdings erscheinen diese Veränderungen unspezifisch. Es bestehen keine signifikanten Unterschiede zwischen Patienten mit und ohne Komplikationen. Anders bei der ARFI-Elastographie. Hier zeigten die Messwerte im linken Leberlappen signifikant höhere Werte bei Patienten mit Komplikationen. Zusammenfassend ist die ARFI-Elastographie zur Prädiktion möglicher Komplikationen nach allogener Stammzelltransplantation geeignet, sollte allerdings mit anderen diagnostischen Verfahren ergänzt werden.:III. Inhaltsverzeichnis I. Vorbemerkungen 2 II. Bibliographische Beschreibung 3 III. Inhaltsverzeichnis 4 IV. Abkürzungsverzeichnis 5 1. Einleitung 1.1. Hämatopoetische Stammzelltransplantation 6 2. Komplikationen nach allogener Stammzelltransplantation und deren Diagnostik 2.1. Akute Komplikationen 8 2.2. Akute und chronische Graft-versus-host Erkrankung 9 2.3. Hepatobiliäre Komplikationen 12 2.3.1. Veno-occlusive disease 12 2.3.2. Drug-induced liver injury 14 2.3.3. Problematik der Diagnostik 16 3. Risikostratifizierung bei Stammzelltransplantation 16 3.1. Karnovsky Index und Eastern Cooperative Oncology Group Index 16 3.2. Hematopoietic cell transplantation comorbidity index 17 3.3. Leberspezifisches Risikoassessment 18 4. Nicht-invasive Leberdiagnostik 19 4.1. Konventionelle Sonographie 19 4.2. Elastographie 20 4.2.1. Transiente Elastographie 21 4.2.2. Acoustic radiation force impulse imaging 22 5. Prospektive Studie: Sonographische Evaluation von Komplikationen in der Frühphase nach allogener Stammzelltransplantation 23 5.1. Methodik 24 5.2. Eigener Arbeitsanteil 24 6. Publikationsmanuskript 25 7. Zusammenfassung 32 8. Literaturverzeichnis 36 9. Selbständigkeitserklärung 44 10. Lebenslauf 45 11. Danksagung 46

To compare ultrasound-based acoustic structure quantification (ASQ) with established non-invasive techniques for grading and staging fatty liver disease.

Le travail mené dans cette thèse s’inscrit dans la continuité des recherches sur l’élastographie par onde de cisaillement. Après un rappel bibliographique, la présentation d’une étude expérimentale montre que la résolution en élastographie par ultrasons est du même ordre de grandeur que la résolution en échographie et que sa limite dépasse la longueur d’onde de cisaillement. L’originalité de ce travail repose sur l’utilisation d’un réseau de sources mécaniques pour la génération et le contrôle des ondes de cisaillement. Un miroir à retournement temporel de six vibreurs est d’abord mis en place. Ce dispositif montre un contrôle spatio-temporel du champ élastique dans un gel gélatine-graphite. Comparé à l’utilisation d’un seul vibreur, le réseau de sources, proposé dans ce travail, améliore de 10dB le rapport signal sur bruit. L’application de cette méthode sur un modèle du crâne humain montre la possibilité de délivrer et contrôler les ondes de cisaillement dans le cerveau par conduction osseuse. Enfin, l’application de cette méthode à l’élastographie des couches abdominales est présentée par une étude sur un modèle synthétique et in vivo sur un volontaire sain / This thesis is in line with shear-wave elastography research. After, a bibliographic review, an experimental study shows that the resolution on ultrasound elastography is of the same order of magnitude of the echography resolution and its limit exceeds the shear-wavelength. The original aspect of this work is the use of a phased array of mechanical sources to generate and control shear waves. A time reversal mirror of six shakers is set up. This device shows a space-time control of shear-wave field in gelatin-graphite phantom. Compared to the use of a single source, this phased array of shear-wave improves by 10dB the signal to noise ratio. Using this method on human skull model shows the possibility to deliver and control shear waves in brain using bone conduction. Finally, the application of this method on shear-wave elastography of abdominal layers is shown by a study on synthetic model and in vivo on a healthy volunteer

L'interaction onde-matière a toujours été un sujet d'étude en Physique, c'est le cas de la propagation des ondes élastiques dans le corps humain qu'a conduit à plusieurs modalités d'imagerie. En particulier, les techniques d'elastographie reposent sur l'utilisation des ondes de cisaillement pour obtenir une image élastique des tissus mous. Dans ce contexte, cette thèse présente une étude des différentes techniques d'élastographie, en prêtant particulier attention aux aspects plus fondamentaux comme à ces potentielles applications.Tout d'abord, cette thèse montre que l'élastographie impulsionnelle unidimensionnelle (1D) peut être utilisée pour évaluer l'élasticité des couches de tissue d'épaisseur inférieure à la longueur d'onde utilisée. A cet effet, des simulations et des expériences ont été réalisées avec différents fantômes formés par une couche mince immergée dans un milieu d'élasticité différente. La concordance entre expériences et simulations, ainsi que le valeur de l'élasticité obtenue par élastographie 1D et le valeur de l'élasticité intrinsèque de la couche permettent de valider cette technique. Au même temps ces résultats ont été comparés avec ceux obtenus par la technique de Supersonic Shear Imaging (SSI), où l'onde est guidée le long de la plaque. On ajustant la courbe de dispersion expérimentale obtenue par SSI avec un modèle de Lamb, l'élasticité intrinsèque de chaque plaque est estimée. Les résultats obtenus par élastographie 1D et SSI montrent un bon accord entre eux. Le principal avantage de l'élastographie 1D est qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser un modèle pour estimer l'élasticité de la plaque. Deuxièmement, deux nouvelles modalités d'imagerie quantitative pour l'extraction de élasticité des tissus mou à partir d'un champ élastique complexe sont approfondies: l'Elastographie par Retournement Temporel et le filtre inverse passif. Le but de ces deux techniques est d'estimer localement l'élasticité des tissus, par la mesure de la taille de la tâche focale dans une expérience virtuelle de retournement temporel avec des ondes de cisaillement. A partir de l'étude du processus de retournement temporel dans les solides mous, la faisabilité de ces deux techniques est démontrée in vitro dans des échantillons "bi-couche" et in vivo dans le foie et les muscles, en utilisant le bruit physiologique naturel crée par l'activité cardiaque et musculaire. L'efficacité de l'élastographie par retournement temporel diminue dans le cas d'un champ diffus non isotrope. L'emploie du filtre inverse adaptée à une configuration de source de bruit, permet de rétablir l'isotropie du champ et d'améliorer la résolution pour la détection de petites inclusions. Le filtre inverse passif permet, de surcroît, de contrôler la fréquence qui domine le champ de retournement temporel. Ceci est exploité, dans la dernière partie du manuscrit, pour mener la première expérience de spectroscopie passive en volume. Deux situations sont envisagées: la dispersion due à la propagation d'ondes guidées dans des plaques minces et la dispersion des ondes due à la viscosité.

Ces travaux de thèse portent sur le développement d’outils et de méthodologies innovantes permettant la caractérisation de la paroi artérielle coronarienne. Ce développement est nécessaire pour aider au diagnostic des maladies cardiovasculaires. L’approche mécanique a été utilisée pour mettre en place des méthodes de résolution inverse restituant des informations clés sur les propriétés mécaniques des tissus. La résolution du problème inverse en mécanique utilise entre autres des champs de déformation dont l’estimation est réalisée à l’aide d’algorithmes d’élastographie de déformation. Deux outils de caractérisation ont été étudiés : l’un visant à faciliter la détection par une palpation virtuelle et l’autre l’identification par la reconstruction de cartographies locales du module de Young. Ces outils de palpographie et de modulographie peuvent faciliter la caractérisation in vivo des plaques d’athérosclérose. Les contributions apportées portent successivement sur l’élastographie, la palpographie et la modulographie.Nous avons tout d’abord amélioré l’outil de modulographie iMOD (application existante de reconstruction du module de Young) en l’adaptant aux nouvelles contraintes liées aux modalités IVUS dites de haute définition (HD-IVUS). Les performances de ce nouvel outil perfectionné nommé E-iMOD (Extended iMOD) ont été évaluées en l’appliquant sur des données d’élastographie simulées.Ensuite, nous avons développé une nouvelle version de l’algorithme d’élastographie de déformation. En effet, l’estimation des déformations est un point critique conditionnant la bonne résolution du problème inverse en mécanique. Il a été montré que les améliorations introduites permettent l’amélioration des estimations sur des données simulées et sur des données expérimentales de fantôme.Dans un troisième temps, une analyse de l’apport de la technologie HD-IVUS vis-à-vis de l’imagerie IVUS actuelle a été menée sur données simulées et expérimentales. Elle a montré que les résultats peuvent être prometteurs mais que des efforts de développement sur l’élastographie sont encore nécessaires afin d’exploiter pleinement les avancées techniques de la HD.Une dernière partie traite de l’outil de palpographie relatif à la détection des lésions. Tout d’abord, ce volet est l’occasion de mettre en œuvre une phase expérimentale sur des acquisitions d’artères animales. Le traitement de ces données participe à une phase de validation d’une technique de palpographie développée dans l’équipe. Dans un second volet, une revue de littérature de différentes techniques de palpographie nous permet de mettre en avant les points forts et les faiblesses de ces techniques sur des données simulées. Nous introduisons également un nouvel indice de palpation adapté aux milieux anisotropes. Enfin, une méthode théorique originale repensant les résultats de la palpographie a été proposée. Cette approche permet le calcul d’un premier modulogramme pouvant améliorer le pré-conditionnement des processus d’optimisation de type E-iMOD / This work focuses on the development of innovative tools and methodologies for coronary artery wall characterization. These tools are required to support the diagnosis of cardiovascular disease. A mechanical approach was used to implement inverse resolution methods that provide key data about the mechanical properties of tissues. Resolution of inverse problems in mechanics uses strain fields, which are computed thanks to elastography algorithms. Two main characterization tools were used: one aimed to allow lesions detection by applying a virtual palpation technique and the other aimed to identify a reconstructed distribution of the Young's modulus. Palpography and Modulography tools can facilitate in vivo atherosclerotic plaques characterization. The current dissertation brings contribution in the elastography, palpography and modulography fields.We started by improving the iMOD Modulography tool (previously developed application to compute the Young's modulus map). We adapted iMOD to the new constraints related to high definition IVUS modality (HD-IVUS). This new advanced tool was named E-iMOD (Extended iMOD) and its performances were was evaluated with simulated elastography data.In next step, we developed a new version of the strain elastography algorithm. Indeed, strains estimations are critical to solve of the inverse problem in mechanics. It was shown that the introduced enhancements improved estimation for both vessel simulations and phantom experimental data.In a third stage, an analysis was lead to access the contribution of HD-IVUS technology to current IVUS imaging on simulated and experimental data. Even though hopeful results were showed, further efforts in the elastography algorithm are required in order to fully exploit the HD improvements.The last part of this work deals with the palpography tool that allows the detection of lesions. First, experimental ultrasound acquisitions from animal arteries were processed. These data were involved in a validation prototcol of palpography technique developed in our team. In a second part, a review of several palpography techniques allowed us to highlight their strengths and weaknesses on simulated data. A new palpation index adapted to anisotropic material was also introduced. Finally, an original theoretical method rethinking the results of palpography was proposed. This approach computes a first modulogram to improve the prior preconditioning of optimization processes, such as the optimization process of E-iMOD

Ce travail de thèse s'articule autour de deux axes principaux : l'aide à la détection et l'aide à la caractérisation de la plaque d'athérosclérose. Il s'inscrit dans un programme de recherche qui vise à développer de nouveaux moyens de diagnostic des plaques d'athérome coronariennes et de prédiction du risque de rupture. La première partie de ce manuscrit présente l'athérosclérose, ses conséquences sur la santé des patients et les enjeux de modélisation auxquels nous sommes confrontés, notamment d'un point de vue Mécanique et Mathématique. Ce travail s'inscrit dans la lignée des problèmes inverses en mécanique des milieux continus et plus précisément en élasticité. La deuxième partie présente une méthode de détection de plaque basée sur le principe de palpographie. Cette nouvelle approche permet la prise en compte de toutes les composantes du tenseur des déformations mesurées à l'aide d'une technique intravasculaire ultrasonore (IVUS). La troisième partie est consacrée à l'élaboration d'outils de caractérisation de la plaque d'athérome et la reconstruction des propriétés mécaniques de ses différents constituants. Une nouvelle approche (I-FEM) basée sur la méthode des éléments finis est élaborée pour la résolution des problèmes inverses en élasticité linéaire. On présente le développement de ce nouveau code de calculs éléments finis qui a permis de reconstruire avec succès les cartographies d'élasticité des plaques d'athérome. De façon intéressante, I-FEM est basée sur la discrétisation des propriétés mécaniques (i.e. module d'Young et coefficient de Poisson) aux nœuds de l'élément fini. De plus, une deuxième méthode moins sensible au bruit (appelée "Fast-Modulography") est aussi proposée dans cette recherche doctorale. Elle s'inspire de la technique revisitée de palpographie développée au sein de notre laboratoire et a aussi pour but de fournir la cartographie de module d'Young (i.e. le modulogramme) de la lésion athéromateuse explorée par IVUS. Les méthodes proposées ont toutes été validées sur des données simulées, basées sur des géométries de plaques réelles acquises in-vivo à l'hôpital Cardiologique de Lyon. Une analyse de la sensibilité au bruit issu du signal ultrasonore, ainsi qu'une étude sur la stabilité et la convergence de la solution pour chacune de ces méthodes a été effectuée. L'ensemble des outils proposés semblent prometteurs. Leur utilisation pourrait aider à la compréhension des mécanismes biologiques liés au développement de la plaque d'athérome. En effet, ils pourraient permettre d'analyser les variations des propriétés mécaniques des constituants de la plaque lors de son évolution. De plus, ces mêmes outils cliniques nous permettrons de mieux diagnostiquer le degré de vulnérabilité à la rupture de la plaque explorée in vivo. / This thesis is structured around two main axes: 1) Atherosclerotic plaque detection, and 2) Atherosclerotic plaque characterization. It is a part of a research program which aims to develop new clinical tools to detect coronary atherosclerotic lesions and to predict the risk of rupture. The first part of this manuscript presents the atherosclerosis, its impact on patients' health and introduces modeling challenges we are facing, in particular in applied mechanics and mathematics. This work deals with the resolution of inverse problem in elasticity knowing the strain distributions (i.e. the elastograms). The second part of my manuscript presents a new detection method based on palpography technique. This original technique allows us, by considering all strain components, to quantify accurately the circumferential arterial wall compliance based on intravascular ultrasound (IVUS) sequence. The third part is devoted to the development of an elasticity reconstruction tool for atherosclerotic plaques. An original approach (named I-FEM), based on finite element method, is proposed for the resolution of inverse problem in linear elasticity. We detail the mathematical development of this new code, which was successfully used to reconstruct the Young's modulus maps (i.e. modulograms) of atherosclerotic plaques. Interestingly, I-FEM is based on the discretization of mechanical properties (Young Modulus and Poisson's ratio) at the finite element's nodes. Finally, in the last chapter of this part, I proposed a more robust (with regard to noise) reconstruction elasticity algorithm (called Fast-Modulography). This method was directly inspired by our previous study developed on palpography technique. It also aims to give a Young's modulus map of the atherosclerotic plaque explored by IVUS.All the proposed methods have been validated on simulated data, based on real geometries recorded in-vivo at the Cardiological hospital of Lyon. Analyzes of the noise sensitivity for IVUS data, and a study of the stability and the convergence of the solution have been conducted for all approaches.All these novel techniques appear to be promising. Using them could help for a better understood of the biological mechanisms involved in the atherosclerotic plaque development. Indeed, they could provide information about changes of mechanical properties during the plaque evolution. Furthermore, such clinical tools may be used to diagnose the risk of rupture of a vulnerable atherosclerotic plaque.

Les ablations thermiques percutanées guidées par IRM sont actuellement contrôlées en temps réel grâce à la thermométrie IRM. Cependant, aucune information directement associée aux changement de propriétés intrinsèques du tissu n’est disponible pendant la procédure. Ces travaux offrent la possibilité d’un monitorage plus complet des ablations thermiques grâce à l’Elastographie par Résonance Magnétique (ERM) combinée à la thermométrie IRM. Le système proposé est composé d’un excitateur à aiguille, d’une séquence d’encodage du mouvement synchronisée sur la respiration et d’une méthode de reconstruction en temps réel de carte d’élasticité et de température. Les changements d’élasticité et de température se produisant lors d’ablations thermiques par laser ont été mesurés in vivo en temps réel avec succès grâce à ce système. Une nouvelle méthode de traitement des données ERM sans reconstruction d’images de phase est aussi proposée afin de s'affranchir d'étapes conventionnelles fastidieuses. / MR-guided percutaneous thermal ablations are currently monitored by MR thermometry. However, no information related to intrinsic property changes of the tissue is available during the procedure. The feasibility of monitoring in vivo thermal ablations by simultaneous Magnetic Resonance Elastography (MRE) and MR-thermometry is demonstrated in this work. The interventional MRE system includes a needle MRE driver, a respiratory triggered gradient-echo sequence with motion encoding, and an online reconstruction method that provides elasticity and temperature measurements in real-time. Changes in elasticity and temperature occurring during laser thermal ablations were successfully measured in vivo thanks to this interventional MRE system. An innovative method for MRE data processing without phase image reconstruction is also proposed in order to avoid challenging steps of the conventional process.

Die vorliegende medizinische Dissertation beschäftigt sich mit der Evaluation nicht-invasiver Diagnostikverfahren zur Detektion einer Leberfibrose bei Patienten mit Morbus Wilson. Untersucht wurden die Transiente Elastographie (TE), die Acoustic Radiation Force Impulse (ARFI)-Elastographie sowie verschiedene laborbasierte Fibrose-Indices bezüglich der Anwendbarkeit und ihres diagnostischen Nutzens. Der Morbus Wilson ist eine seltene hereditäre Kupferspeicherkrankheit, die über Kupferakkumulation im Leberparenchym zur Ausbildung einer Zirrhose führen kann. Die Kenntnis des Leberfibrosegrades ist unabdingbar für therapeutische Entscheidungen und prognostische Einschätzungen. Dafür sind regelmäßige Kontrollen der Leber im Krankheitsverlauf notwendig, wobei die Leberbiopsie den diagnostischen Goldstandard darstellt. Die Invasivität sowie das Komplikationspotential limitieren jedoch deren wiederholte Anwendbarkeit. TE sowie ARFI bieten hierzu eine moderne Alternative, deren Nutzen anhand großer Studien bei Patienten mit verschiedenen chronischen Lebererkrankungen bereits aufgezeigt werden konnte. Die Verfahren beurteilen die Parenchymsteifigkeit als Surrogatparameter der Leberfibrose, wobei mit steigendem Fibrosegrad die Gewebesteifigkeit zunimmt. Die Grenzwerte zur Definition des Fibrosegrades sowie die Anwendbarkeit beider Verfahren variieren in Abhängigkeit von der Grunderkrankung. Ziel dieser Studie war es, Grenzwerte und diagnostischen Nutzen der Elastographieverfahren bei M. Wilson zu definieren. Beide Verfahren können eine Leberbeteiligung des M. Wilson nachweisen und das Vorliegen einer Leberzirrhose detektieren. Die potentiell bessere diagnostische Treffsicherheit der TE wird durch Einschränkungen in der Anwendbarkeit limitiert.

In der vorliegenden medizinischen Promotionsschrift werden verschiedene nicht-invasive Untersuchungsverfahren bei erwachsenen Patienten mit Zystischer Fibrose (CF) zur Detektion einer Leberbeteiligung (CFLD) evaluiert. Das diagnostische Standard-verfahren bei vielen Hepatopathien, die Leberbiopsie, ist auf Grund der fokalen Manifestation der CFLD und der häufigen pulmonalen Begleiterkrankung bei CF nicht Bestandteil der Routinediagnostik. CF- Patienten werden daher im Rahmen der vorliegenden Studie mittels konventionellen Ultraschalls, Acoustic Radiation Force Impulse (ARFI) - Imagings, Transienter Elastographie (TE) und verschiedener Fibrosescores untersucht. Ferner wird die Eignung der elastographischen Methoden als Verlaufsparameter bei einem Teil der Studienkohorte evaluiert. Ziel ist die Bewertung des diagnostischen Nutzens der angewandten Untersuchungsmethoden bezüglich der Differenzierung zwischen CF-Patienten ohne Leberbeteiligung, CFLD und CFLD-induzierter Zirrhose. Lebergesunde Probanden und Patienten mit ethyltoxischer Leberzirrhose dienen als Kontrollgruppen. Die Ergebnisse dieser wissenschaftlichen Arbeit zeigen, dass die elastographische Untersuchung der Leber bei erwachsenen CF- Patienten, als nicht-invasives Verfahren im Rahmen der Routinediagnostik zur Detektion einer CFLD-induzierten Zirrhose, ergänzend genutzt werden kann. Für die Beurteilung des klinischen Nutzens als Verlaufsparameter sind weitere Studien notwendig.:A Abkürzungsverzeichnis B Promotionsschrift 1 Bibliographische Beschreibung 2 Einführung 2.1 Zystische Fibrose 2.2 Cystic Fibrosis related Liver Disease – CFLD 2.3 CFLD-Diagnostik 2.3.1 Leberhistologie 2.3.2 Konventioneller Ultraschall 2.3.3 Neue diagnostische Ansätze 2.3.3.1 Elastographieverfahren 2.3.3.1.1 Transiente Elastographie (TE) 2.3.3.1.2 Acoustic Radiation Force Impulse (ARFI) – Imaging 2.3.3.2 Serummarker und Fibrosescores 2.3.3.2.1 AST-to-platelet-ratio-index (APRI) -Score 2.3.3.2.2 Forns-Score 2.4 Rationale der vorliegenden Studie 3 Eigener Beitrag zu der Publikation 4 Publikationen 4.1 Publikation 1 4.1.1 Skizzierung der 1. Publikation 4.1.2 Originalpublikation 1 4.2 Publikation 2 4.2.1 Skizzierung der 2. Publikation 4.2.2 Originalpublikation 2 5 Zusammenfassung der Arbeit 5.1 Grundlagen und Durchführung 5.2 Ergebnisse und Auswertung C Literaturverzeichnis D Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit E Curriculum vitae F Publikationen G Danksagung