Pathophysiologisch-serologische, bildgebende und klinische Charakteristika der Neuromyelitis Optica

Hintergrund: Neuromyelitis optica-Spektrum-Erkrankungen (NMOSD) stellen eine Gruppe neuroinflammatorischer Erkrankungen dar, die mit dem klinischen Auftreten von Myelitiden und/oder Optikusneuritiden (ON) einhergeht. Aufgrund zahlreicher überlappender klinischer und paraklinischer Eigenschaften beim Nachweis verschiedener Antikörper, vor allem auch in Abgrenzung zur Multiplen Sklerose (MS), besteht weiterhin der Bedarf nach neuen Biomarkern. Methodik: In zwei Studien wurden NMOSD-Patienten mit positivem Nachweis für Aquaporin-4-Antikörper (AQP-4-Ak) mittels 7 Tesla (T) Magnetresonanztomografie (MRT) hinsichtlich der I) periventrikulären Venendichte (PVA) in T2*-gewichteten Aufnahmen und II) der Phasenverschiebung in suszeptibilitätsgewichteten Sequenzen untersucht. Als Vergleich dienten die Ergebnisse von Patienten mit MS und gesunden Kontrollen (HC). In einer dritten Arbeit (III) erfolgte eine retrospektive Auswertung visueller Parameter im Vergleich von AQP-4-Ak-positiven Patienten und Patienten mit Antikörpern gegen das Myelin-Oligodendrozyten-Glykoprotein (MOG) mittels Optischer Kohärenztomografie (OCT), Visuell Evozierter Potenziale (VEP) und der Fernvisus-Messung. Ergebnisse: Bildmorphologisch zeigte sich in den 7T-T2* gewichteten Aufnahmen bei Patienten mit AQP-4-Ak-positiver NMOSD eine normal große PVA (AQP-4-Ak: PVA = 133 mm2; MS: PVA = 117 mm2; HC: PVA =144 mm2) und überwiegend fehlende paramagnetische Phasenverschiebungen (107 von 112 Läsionen, 96%) in den SWI-Sequenzen. Hinsichtlich des Vergleichs von MOG-Ak- gegenüber von AQP4-Ak-positiven Patienten fiel eine größere absolute Schubrate (Mittelwert, Spannweite, MOG-Ak: 4.5, 1 - 13; APQ4-Ak: 2, 1 -4; p = 0.012), bei insgesamt ähnlichem Verlust der im OCT gemessenen peripapillären retinalen Nervenfaserschicht (pRNFL) der AQP-4-Ak-positiven NMOSD im Vergleich zu den MOG-Ak-positiven Patienten auf (Mittelwert Standardabweichung, MOG-Ak: 59 ± 23 µm, AQP-4-Ak: 59 ± 21 µm). Jedoch waren die Werte der pRNFL nach dem Erstereignis einer ON bei den Patienten mit AQP-4-Ak deutlich stärker reduziert, als bei den MOG-Ak-positiven Patienten (AQP-4-Ak: pRNFL-Verlust = 32.8 μm (p<0.001); MOG-Ak: pRNFL-Verlust = 12.8 μm (p=0.001)). Schlussfolgerung: Mit Hilfe von modernen diagnostischen Verfahren, wie dem Ultrahochfeld-MRT und dem OCT wird die bessere Charakterisierung von phänotypisch ähnlichen neuroinflammatorischen Krankheitsentitäten ermöglicht. Die hierfür zugrundeliegenden unterschiedlichen Pathomechanismen sind bisher nicht vollständig verstanden und bedürfen weiterer Untersuchungen.Introduction: Different neuroinflammatory entities define the group of Neuromyelitis optica spectrum disorders (NMOSD) and are usually associated with the presentation of myelitis and/or optic neuritis. Although various antibodies were verified, there is still the challenge of overlapping clinical and paraclinical phenotypes which ask for further new diagnostic parameters. Methods: By using 7 Tesla (T) magnetic resonance imaging (MRI) patients with aquaporin-4-antibodies (AQP-4-ab) were investigated concerning a) the periventricular venous area (PVA) at T2*-weighted images and b) the phase changes within brain lesions at susceptibility-weighted (SWI)-images. The findings were compared to patients with Multiple Sclerosis (MS) and healthy controls (HC). Further patients with AQP-4-ab and antibodies against myelin oligodendrocyte glycoprotein (MOG-ab) were faced by using retrospective data of retinal optical coherence tomography (OCT), visual acuity and visual evoked potentials (VEP). Results: Patients with AQP-4-ab presented equal results like HC concerning the PVA (AQP-4-ab: PVA = 133 mm2; MS: PVA = 117 mm2; HC: PVA =144 mm2) and predominantly missing phase changes in brain lesions at SWI-images (107 of 112 lesions, 96%). Both, AQP-4-ab- and MOGab-positive patients, presented a loss in peripapillary nerve fiber layer (pRNFL) thickness at the same extend (mean ± standard deviation, MOG-ab: 59 ± 23 ±m, AQP4-ab: 59 ± 21 ±m), while the number of episodes of optic neuritis (ON) was lower in AQP4-ab-positive patients (mean, range, MOG-ab: 4.5, 1 - 13; APQ4-ab: 2, 1 -4; p = 0.012). However, the loss of pRNFL thickness after the first episode of ON was greater in patients with AQP-4-ab (AQP-4-ab: pRNFL-loss = 32.8 µm (p<0.001); MOG-ab pRNFL-loss = 12.8 µm (p=0.001). Conclusion: With the help of novel diagnostic tools, like the ultrahighfield-MRI and OCT, it is possible to distinguish between neuroinflammatory entities with similar phenotypes. For a better understanding of the underlying pathomechanisms further investigations are still needed

Postoperative Befunde an der Wirbelsäule

Zusammenfassung: Die postoperative Bildgebung wird klassischerweise herangezogen zur Dokumentation der korrekten Implantatlage oder um Komplikationen auszuschließen, wenn der Patient postoperativ weiterhin Beschwerden angibt. In Abhängigkeit von der Fragestellung können verschiedene Modalitäten verwendet werden - alle mit Vor- und Nachteilen. Die konventionelle Röntgenuntersuchung wird zur Dokumentation der Implantatlage, Beurteilung der Stabilität oder im Follow-up zur Frage der Instabilität oder einer Implantatfraktur verwendet, wogegen Weichteilveränderungen nicht komplett beurteilt werden können. Neben diesen Indikationen wird eine Bildgebung bei persistierenden Beschwerden (meist Schmerzen) des Patienten veranlasst. Residuelles oder rezidiviertes Bandscheibengewebe, ein Hämatom oder eine Entzündung können am besten mit der MRT beurteilt werden. Die MRT sollte unmittelbar postoperativ durchgeführt werden, um eine physiologische Granulation im Zugangsgebiet von entzündlichen Veränderungen unterscheiden zu können. Oft kann die Bildgebung allein dies nicht unterscheiden, daher ist die Bildgebung nur ein weiteres Puzzelstück. Die Computertomographie ist die Modalität der Wahl zur Beurteilung von Knochen und eine Ergänzung bei neuen Verfahren wie der bildgestützten Kypho- oder Vertebroplasti

Funktionelle Magnetresonanzbildgebung des Verdauungstrakts: Klinische Anwendungsmöglichkeiten?

Zusammenfassung: Die Magnetresonanztomographie (MRT) stellt eine vielseitige bildgebende Methode in der Medizin dar, für welche ein Spektrum neuer diagnostischer Optionen entwickelt wurde. Neben der in der klinischen Praxis etablierten Darstellung von Organstrukturen, wird die MRT zunehmend zur Bildgebung humaner Organfunktionen wie zum Beispiel des Herzen und des zentralen Nervensystems herangezogen. Der Einsatz zur funktionellen Bildgebung des Verdauungstrakts ist neuartig und erfolgt an wenigen Zentren im Bereich der Grundlagen- und klinischen Forschung. Die hochauflösende kontrastreiche schnelle Bildgebung, die fehlende Belastung durch ionisierende Strahlung und die Untersucherunabhängigkeit in der Bildakquisition und Analyse machen die MRT zu einer idealen Methode der Funktionsdiagnostik des Verdauungstrakts. In dieser Übersicht werden gegenwärtige Anwendungen der MRT in der gastroenterolgischen Funktionsdiagnostik vorgestellt und mit herkömmlichen diagnostischen Methoden vergliche

Implementierung des "Bresenhams-Algorithmus" für die Benutzung in einem Rekonstruktionsalgorithmus

In der Medizin nimmt die medizinische Bildgebung eine wichtige Rolle ein. Die Reaktionszeit chemischer Reaktionen im menschlichen Körper kann sehr kurz sein, so dass man diese Reaktionen nur schwer beobachten kann. Somit kann die Geschwindigkeit der bildgebender Verfahren in der Diagnostik eine ausschlaggebende Funktion haben. Des Weiteren sind bei der Bildgebung eingesetzte Strahlen potentiell gefährlich. Je länger die Aufnahme dauert, desto mehr Schaden kann angerichtet werden. Im Hinblick auf die Geschwindigkeit der bildgebenden Verfahren haben die unterschiedlichen Bildrekonstruktionsmethoden eine zentrale Bedeutung. Für die Benutzung in einem tomographischen Rekonstruktionsalgorithmus und somit für die Verbesserung der Geschwindigkeit und die Verringerung der eingesetzte Strahlen der Bildgebung, soll in dieser Arbeit der Bresenham-­&#8208;Algorithmus in Matlab implementiert werden. Mit Hilfe des Algorithmus werden alle Voxel eines Objektes ermittelt, die innerhalb des bestrahlten Bereichs liegen. Das Ergebnis des Algorithmus, sprich die Menge und die Koordinaten der bestrahlten Voxel, kann dann als Input für die Berechnung des relativen Volumenanteils oder für die Berechnung der Strahllänge im Voxel verwendet werden

Arbeiten zur Optischen Kohärenztomographie, Magnetresonanzspektroskopie und Ultrahochfeld-Magnetresonanztomographie

Abstrakt (Deutsch) Hintergrund: Die Multiple Sklerose ist eine der häufigsten neurologischen Erkrankungen, die zu Behinderung bereits im jungen Erwachsenenalter führen kann. Hierzu tragen im Krankheitsprozess sowohl neuroinflammatorische wie auch neurodegenerative Komponenten bei. Moderne bildgebende Verfahren wie die Ultrahochfeld-Magnetresonanztomographie (UHF-MRT), die Optische Kohärenztomographie (OCT) und die Magnetresonanzspektroskopie (MRS) können benutzt werden, um diese neurodegenerativen Prozesse näher zu charakterisieren und im zeitlichen Verlauf zu beobachten. Zielsetzung: Ziel ist es, die genannten Verfahren zur Charakterisierung von Kohorten von MS-Patienten einzusetzen und die Verfahren zueinander, sowie mit klinischen Parametern in Beziehung zu setzen oder diagnostisch zu nutzen. Methodik: Patienten mit Multipler Sklerose oder Neuromyelitis optica wurden klinisch-neurologisch, mit Optischer Kohärenztomographie, Sehprüfungen, Untersuchungen der visuell evozierten Potentiale (VEP), (Ultrahochfeld-) Magnetresonanztomographie und Magnetresonanzspektroskopie untersucht. Ergebnisse: Die in der Studie eingesetzten bildgebenden Verfahren konnten dazu beitragen, Neuroinflammation und Neurodegeneration bei an Multiple Sklerose erkrankten Patienten näher zu charakterisieren. So steht eine mittels OCT messbare Verdünnung retinaler Nervenfaserschichten (RNFL) in Zusammenhang mit dem per MRT gemessenen Hirnparenchymvolumen und Neurodegeneration anzeigenden Parametern, die mithilfe der Magnetresonanzspektroskopie untersucht wurden. Mithilfe der UHF-MRT konnte ein Zusammenhang zwischen dem Volumen und der entzündlichen Läsionslast der Sehstrahlung, der RNFL-Dicke, VEP-Latenzen und Einschränkungen des Sehvermögens dargestellt werden. Außerdem ließen sich mit der UHF-MRT auch neurogenerative Aspekte im Sinne von bleibenden Parenchymdefekten innerhalb entzündlicher Läsionen und einer Verschmächtigung der Sehstrahlung nachweisen und die Detektion insbesondere kortikaler MS-Läsionen wurde im Vergleich zur konventionellen MRT verbessert. Zusammenfassung: OCT, MRS und UHF-MRT sind Verfahren, die eine genauere Beschreibung von Neuroinflammation und Neurodegeneration bei MS-Patienten ermöglichen, wie hier vor allem für die Sehbahn gezeigt wurde. Sie sind nichtinvasiv und lassen sich zur näheren Charakterisierung des aktuellen Zustandes und zur Beobachtung des Krankheitsverlaufs von MS-Patienten benutzen.Abstract (English) Background: Multiple sclerosis (MS) is the most common disabling neurologic disease, that causes impairment in younger people. Both neuroinflammatory and neurodegenerative processes contribute to the pathogenesis of multiple sclerosis. Innovative imaging methods, such as ultra-high field magnetic resonance tomography (UHF-MRI), optic coherence tomography (OCT) and magnetic resonance spectroscopy (MRS) can be used for characterizing these neurodegenerative processes in detail and over time course. Objective: To use the imaging methods mentioned above to further characterize cohorts of MS patients and to correlate the parameters with themselves as well as with clinical parameters and to evaluate their prognostic and diagnostic relevance. Methods: Patients with multiple sclerosis were examined clinically, by OCT, visual acuity testing, examination of visually evoked potentials, ultra high field magnetic resonance tomography and magnetic resonance spectroscopy. Results: The imaging methods used in these studies contributed to further characterize neuroinflammation und neurodegeneration in multiple sclerosis patients. A thinning of the retinal nerve fiber layer (RNFL) is correlated with brain parenchyma volume measured by MRI, and markers indicating ongoing neurodegenerative processes as detected by MRS. Using UHF-MRI, a correlation between optic radiation properties (such as inflammatory lesion load and its volume) and RNFL thickness, VEP latencies and visual impairment could be demonstrated. Furthermore, UHF-MRI demonstrated neurodegenerative aspects such as parenchymal defects within inflammatory lesions, an optic radiation thinning and allowed a more precise detection of MS lesions than conventional MRI, in particular cortical grey matter lesions. Summary: OCT, MRS and UHF-MRI are feasible methods to provide a more detailed description of neuroinflammation and neurodegeneration in MS patients, as demonstrated in these studies particularly for the visual pathway. They are non-invasive and can be utilized for clinical to study the disease course and also in differential diagnostic procedures

Bildgebende Diagnostik von Nervenkompressionssyndromen

Zusammenfassung: Kompressionsbedingte Schädigungen peripherer Nerven können die Ursache hartnäckiger Schmerzen im Bereich des Sprunggelenks und Fußes sein. Eine frühzeitige Diagnose ist entscheidend, um den Patienten der richtigen Therapie zuzuführen und potenzielle Schädigungen zu vermeiden oder zu verringern. Obschon die klinische Untersuchung und die elektrophysiologische Abklärungen die wichtigsten Elemente der Diagnostik peripherer Nervenkompressionssyndrome sind, kann die Bildgebung entscheidend sein, wenn es darum geht, die Höhe des Nervenschadens festzulegen oder die Differenzialdiagnose einzugrenzen. In gewissen Fällen kann durch Bildgebung sogar die Ursache der Nervenkompression gefunden werden. In anderen Fällen ist die Bildgebung wichtig bei der Therapieplanung, insbesondere dann, wenn die Läsion chirurgisch angegangen wird. Magnetresonanztomographie (MRT) und Sonographie ermöglichen eine direkte Visualisierung der Nerven und ihrer umgebenden Strukturen. Knöcherne Läsionen, die zu einem Nervenkompressionssyndrom führen können, werden am besten mittels konventionellem Röntgenbild und/oder Computertomographie (CT) dargestellt. Die Kenntnis der anatomischen Gegebenheiten, Ursachen und klinischen Befunde sowie der Bildbefunde ist für die richtige Diagnose entscheiden

Untersuchungen zur trägerarmen Radiofluorierung nicht-aktivierter Aromaten mit n.c.a. [18F]Fluorid

In vivo imaging with positron emission tomography generally demands radiotracers with a high specific activity. In case of fluorine-18 the required no-carrier-added (n.c.a.) starting material is only available in form of fluoride. This and the short half-life of 109.7 minutes of the radionuclide lead to the demand of special methods for radiosyntheses. The only practical procedure for manufacturing n.c.a. [$^{18}$F]fluoro-compounds is therefore nucleophilic substitution. There is, however, still a lack of effective procedures for the labelling of electron rich aromatic molecules starting from n.c.a. [$^{18}$F]fluoride. A process for n.c.a. radiofluorination of these compounds is offered by the reaction of iodonium compounds as starting materials. In this study modern procedures for the synthesis of iodoniumsalts and -ylides were investigated. Several precursor molecules for the versatile synthetic building block 4-[$^{18}$F]fluoroiodobenzene were synthesised. In this course, a new one- pot procedure for the synthesis of iodoniumylides was developed. Further on, the syntheses of suitable iodonium precursors for two fluorophenoxy-derivatives, which are possible antidepressants, were investigated. Due to their binding profile these compounds can be considered as ligands for the serotonin reuptake transporter (SERT) and the norepinephrin reuptake transporter (NET), respectively. The preparation of appropriate iodonium salts proved to be too problematic, while the synthesis of suitable iodoniumylides could be accomplished with satisfactory yields of about 30 % and 40 %, respectively. Both compounds were labelled with n.c.a. [$^{18}$F]fluoride and deprotected to the desired targetcompounds 4-((3-[$^{18}$F]fluorophenoxy)(phenyl)methyl)piperidine and 4-((4-[$^{18}$F]fluorophenoxy)(phenyl)methyl)piperidine in radiochemical yields of about 40 % and 25 %, respectively. Those are now available for preclinical evaluation studies. Furthermore, a process for the palladium catalysed synthesis of $^{18}$F-labelled aromatic molecules was investigated. Initially a suitable reaction protocol was developed for further examination of the dependence of the radiochemical yield on the amount of added carrier. It turned out, however, that the reaction did not proceed without the addition of fluoride-carrier. For the identification of the radioactive products and the determination of the radiochemical yields suitable Chromatographic conditions for the identification of all radioactive products and the determination of their radiochemical yields via HPLC were developed. Furthermore chromatographic conditions for the isolation of the pharmacological relevant n.c.a. [$^{18}$F]fluorophenoxy-derivatives in highest purity were developed

Stellenwert der intraoperativen 3D-Bildgebung bei der Versorgung intraartikulärer Frakturen an OSG und USG

Meeting Abstract : Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie ; 73. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie ; 95. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie ; 50. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie ; 21. - 24.10.2009, Berlin Fragestellung: Evaluierung der intraoperativen Bildgebung mit einem motorgesteuerten 3D-Bildwandlersystem hinsichtlich des klinischen Zusatznutzens sowie der Praktikabilität bei der Versorgung intraartikulärer Frakturen im Bereich des OSG und USG. Methodik: In einer prospektiven klinischen Studie wurde bei 36 Patienten mit intraartikulärer Fraktur im Bereich von OSG und USG die intraoperative Bildgebung mit einem 3D-Bildwandler der neuesten Generation (Siemens® Arcadis Orbic 3D) im Rahmen der indizierten operativen Versorgung durchgeführt. Die Frakturen wurden unfallchirurgisch durch erfahrene Operateure mit Hilfe konventioneller 2D-Bildgebung reponiert und osteosynthetisch versorgt. Anschließend erfolgte vor Wundverschluss die Generierung des hochauflösenden multiplanaren 3D-Bilddatensatzes aus 100 Einzeldurchleuchtungen, welche im Rahmen einer einminütigen Rotation um das Untersuchungsgebiet akquiriert wurden. Die Bildanalyse hinsichtlich Reposition und Implantatlage erfolgte durch den Operateur. Sofern aufgrund der gewonnenen Informationen die Revisionsindikation bestand, erfolgte diese unmittelbar im Anschluss. Neben der Korrekturrate wurde die subjektive Wertigkeit der 3D-Bildgebung durch den Operateur ferner anhand des benötigten Zeitbedarfs, der Beurteilung des klinischen Nutzens (VAS 1–10) und der Benutzerfreundlichkeit (VAS 1–10) beurteilt. Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Insgesamt wurde die 3D-Bildgebung bei der operativen Versorgung von 36 Frakturen eingesetzt (Pilon tibiale: n=10, bi-/trimalleoläre OSG-Luxationsfrakturen: n=8, Talus: n=4, Calcaneus: n=14). In 9 von 36 Fällen (25%) wurde auf Basis der Bildgebungsinformationen durch den Operateur die Indikation zur Revision der Reposition oder Implantatlage gestellt. Weitere osteosynthesebedingte Revisionen waren im postoperativen Verlauf nicht indiziert. Mit einer Ausnahme zeigte sich das Bildwandlersystem stets stabil und ohne technische Probleme. Die zusätzliche OP-Zeit lag im Mittel bei 9 Minuten (6,5–15 Minuten). Die erforderliche Untersuchungszeit sank tendenziell mit zunehmender Anwendung, eine entsprechend steile Lernkurve war ableitbar. Die 3D-Bilgebung wurde bei allen Eingriffen als sehr hilfreich betrachtet, der Mittelwert auf der VAS bezüglich des klinischen Zusatznutzens lag bei 8,3 (6–10), bezüglich der Benutzerfreundlichkeit bei 8,7 (7–10). Die 3D-Bildgebung stellt ein sicheres und zuverlässiges Verfahren zur intraoperativen Evaluierung der osteosynthetischen Versorgung im Bereich des OSG und USG dar und kann ein etwaig indiziertes strahlenintensiveres CT postoperativ ersetzen. Die sichere Identifikation von Fehlstellungen und Implantatfehllagen ermöglicht noch im OP die sofortige Revision. Die Anwendung ist einfach zu erlernen und verlängert die OP-Dauer lediglich in überschaubarem Umfang. Den hohen Investitionskosten steht somit bei regelmäßiger Anwendung ein bedeutsames Kosteneinsparpotenzial gegenüber

pH-Bildgebung am Gehirn von polaren Fischen: eine TauCEST Anwendung

Chemical exchange saturation transfer (CEST) ist ein Bildkontrast, der die indirekte Detektion von Änderungen im pH ermöglicht. CEST bietet daher die Möglichkeit, die Säure-Basen-Regulation im Fischgehirn unter CO2-Konzentrationen, wie sie durch den Klimawandel bewirkt werden, zu verfolgen. Ziel dieser Studie war es, einen geeigneten Metaboliten zu finden, um Änderungen im intrazellulären pH-Wert mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung im Fischgehirn bei 1.5°C zu detektieren. Der TauCEST-Effekt erwies sich als geeignet und wurde zum ersten Mal in vivo angewendet