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Magnetresonanz (MR)-tomographische Erfassung der fortgeleiteten zentralvenösen Pulskurve in den duralen venösen Sinus mittels zeitlich hoch aufgelöster Echo-Planar-Imaging (EPI)-Technik

Acquisition of the transmitted central venous pulse curve in the dural venous sinuses by magnetic resonance imaging using a highly time-resolved echo planar imaging technique

by Gunther Schütze
Doctoral thesis
Date of Examination:2012-10-29
Date of issue:2012-10-26
Advisor:Prof. Dr. Michael Knauth
Referee:Prof. Dr. Michael Knauth
Referee:PD Dr. Dorothee Wachter
crossref-logoPersistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-1631

 

 

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Abstract

English

The present work deals with the phenomenon of rhythmic signal oscillations in the dural sinuses which was occasionally observed by repetitive imaging of the neurocranium in one layer using ultrafast functional MRI techniques. It was investigated whether this phenomenon reflects the dynamic presentation of the venous pulse. In a first step, 13 young and healthy test persons were examined with a standard protocol of MRI sequences aiming at the presentation of the above mentioned phenomenon in several reproducible projections of the different sinuses. In a second step, the achieved data were evaluated using both a subjective visual and an objective graphical approach. A specially developed score was applied allowing to assess quality and usability of the data and to compare the evaluation modes. A high inter-rater-reliabilty approved the applicability of the score. The frequency of the rhythmic signal oscillations in the dural sinuses determined with the graphical evalulation mode was correlated with the oxymetric pulse rate. The high correlation of these parameters confirmed the hypothesis that the rhythmic signal oscillations represent the real venous pulse. Therefore, this MRI technique allows to display venous perfusion. The applicability and the benefit of this method for the clinical diagnostic were evaluated in two cases of sinus obliteration by meningeoma and thrombosis. In these cases, a lack of venous pulsations in the affected sinus segments could be confirmed. In principle, the applicability of the method as a diagnostic tool could be demonstrated. However, taking into account the low sensitivity of this method in comparison to established examination techniques, e.g., MRI and CT, its implementation into the clinical diagnostic seems to be unreasonable.
Keywords: MRI; EPI; venous pulse; thrombosis; dural sinus

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Die vorliegende Studie befasst sich mit dem zufällig beobachteten Phänomen, dass bei der repetitiven Abbildung des Neurokraniums in einer Schichtebene mittels einer ultraschnellen funktionellen MR-Bildgebung auffallend rhythmische Signalschwankungen in den duralen Sinus wahrzunehmen sind. Unter Zugrundelegung der These, dass es sich hierbei um eine dynamische Darstellung des Venenpulses handelt, wurde eine Methodik erarbeitet, die diese These sowohl praktisch als auch theoretisch schlüssig zu belegen vermag. In einem ersten Schritt erfolgte mittels eines standardisierten Protokolls die MR-tomographische Untersuchung an einem Kollektiv junger gesunder Probanden. Dabei wurde die Abbildung des Phänomens in mehreren reproduzierbaren Projektionen und in den unterschiedlichen duralen Sinus angestrebt. In einem weiteren Schritt wurden die so gewonnenen Daten sowohl einer rein subjektiv visuellen als auch einer partiell graphisch objektivierten Bewertung unterzogen. Hierbei kamen speziell zu diesem Zweck entworfene Scores zur Anwendung, die neben der Beurteilung der Güte und Verwendbarkeit der Paradigmen in Hinsicht auf die Fragestellung einen Vergleich beider Bewertungsmodi erlauben. Die gute bis sehr gute Inter-Rater-Reliabilität belegte dabei sowohl die Anwendbarkeit der Auswertekriterien als auch der zugrunde liegenden Methode als solche. Die erhobenen Daten wurden mit der verifizierten physiologischen Messgröße, der oxymetrisch bestimmten Pulsfrequenz, korreliert und zeigten eine hohe Korrelation. Dieser Umstand kann unter dem faktischen Ausschluss anderer Einflussgrößen auf das untersuchte Paradigma als Beleg für die Richtigkeit der aufgestellten These gelten, dass die beobachteten Signalschwankungen in den duralen Sinus den tatsächlichen Venenpuls abbilden. Die sich dadurch ergebende Darstellungsmöglichkeit der venösen Perfusion wurde weiterführend bezüglich ihrer Anwendbarkeit und ihres Nutzens in der klinischen Diagnostik überprüft. Von besonderem Interesse war hierbei neben der fehlenden Invasivität des Verfahrens das Einfließen einer dynamischen Komponente, nämlich des unmittelbar zu beobachtenden Pulsierens in den Gefäßen, in die Beurteilung der Perfusionsverhältnisse. An beispielhaften klinischen Fällen konnte demonstriert werden, dass die angewandte Methode geeignet ist, den fehlenden Blutfluss in den betroffenen Gefäßsegmenten nachzuvollziehen. Einschränkend muss jedoch bezüglich einer möglichen klinischen Anwendung und Wertigkeit die geringe Sensitivität der Methode berücksichtigt werden, die deutlich unter der Nachweisgrenze einer Sinusvenenthrombose mit den etablierten diagnostischen Methoden liegt. Auch werden inzwischen nicht invasive angiographische Darstellungsmethoden vorgehalten, mit denen die Perfusionsverhältnisse in einem dynamischen Modus mit erfasst werden können. Eine klinische Implementierung der Methode erscheint vor diesem Hintergrund zumindest in der hier angewandten Form nicht gerechtfertigt, wenngleich die grundsätzliche Anwendbarkeit des beobachteten Phänomens als diagnostisches Werkzeug demonstriert werden konnte.
Schlagwörter: MRT; EPI; Venenpuls; Thrombose; Sinus
 

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