Das exokrine Pankreas: Non-invasive Evaluation der Funktion mittels MRT zur Frühdiagnose der Abstossung nach Transplantation

In dieser Arbeit wurde die Quantifizierung von Flüssigkeiten in einem klinischen 1,0 Tesla Ganzkörper-MR-Tomographen sowohl im Phantomexperiment als auch in vivo in Probanden und Patienten implementiert. Quantifizierung von Flüssigkeiten ist ein in der NMR bekanntes Verfahren [RENOU JP et al 87; Schmidt, S. J. et al 96]. Diese Untersuchungen beschränkten sich allerdings auf in vitro Untersuchungen. Spektroskopische Techniken in der MRT erlauben zwar theoretisch eine vergleichbare Quantifizierung, sind aber aufgrund der langen Untersuchungszeiten und beschränkten räumlichen Auflösung für den klinischen Einsatz nutzlos. Die vorliegende Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit der Klinik für Strahlendiagnostik und der Klinik für Innere Medizin, Schwerpunkt Gastroenterologie/Endokrinologie und Stoffwechsel des Klinikums der Philipps Universität Marburg durchgeführt. In den Phantomuntersuchungen wurde gezeigt, dass ein linearer Zusammenhang zwischen der Signalintensität schneller (single-shot) stark T2-gewichteter MR-Sequenzen und der im Untersuchungsvolumen vorhandenen Flüssigkeitsmenge besteht. Damit ist es möglich, Flüssigkeiten nicht nur abzubilden, sondern auch an Hand der gemessenen Signalintensität zu quantifizieren. Des Weiteren wurde in den Phantomuntersuchungen gezeigt, dass diese Messungen reproduzierbar und unabhängig von der gewählten Schichtdicke bzw. Pixelgrösse sind. Der Einfluss der Vorsättigung durch vorausgegangene Messungen kann eliminiert werden, wenn der Abstand zwischen den beiden Messungen mindestens 11 Sekunden beträgt. Sowohl die tierexperimentellen als auch die Probandenuntersuchungen bestätigten den linearen Zusammenhang zwischen Signalintensität und Flüssigkeitsmenge im Untersuchungsvolumen. An Hand der Probandenuntersuchungen wurden die Messungen geeicht, so dass eine Signalintensitätsänderung in ein Flüssigkeitsvolumen umgerechnet werden konnte. Die Patientenuntersuchungen gliederten sich in drei Teile: 1. Diagnose der chronischen Pankreatitis mit Hilfe der MRH im Vergleich zur endoskopischen retrograden Cholangiopankreatikographie. 2. Vergleich der MRH Ergebnisse mit den Ergebnissen des Secretin-Caerulein-Sondentests. 3. Diagnose von Funktionsstörungen von Pankreastransplantaten. Die Ergebnisse der Patientenuntersuchungen zeigten, dass die MRH-Ergebnisse signifikant mit den Ergebnissen des Sekretin-Caerulein-Sondentests korrelieren. Trotzdem gab es einige Unterschiede, welche sich aber auf die unterschiedlichen Testbedingungen zurückführen liessen. So war das gemessene Volumen im Sondentest immer höher als in der MRH. Dies lag vor allem daran, dass die MRH nur über einen Zeitraum von 10 Minuten mass, während der Sondentest 60 Minuten dauerte. Des Weiteren war das Duodenum während der MRH nicht durch Ballons blockiert, so dass Flüssigkeit aus dem Untersuchungsvolumen heraus transportiert werden konnte. Insgesamt konnten die Patienten-Untersuchungen allerdings zeigen, dass die MRH in der Lage ist, fortgeschrittene chronische Pankreatitis zu diagnostizieren, während in frühen Stadien immer noch Probleme bestehen. Insbesondere die Einführung eines MRH Scores, bestehend aus dem sezernierten Volumen und der Dauer der Sekretion, verbesserte die Diagnosestellung. In Zukunft sollte eine weitere Verbesserung der Spezifität des Verfahrens mit Hilfe von MR-Spektroskopie möglich sein. Die Untersuchungen der Patienten nach Pankreastransplantation zeigten, dass die MRH durchaus in der Lage ist, Patienten mit einer Funktionsstörung des Pankreastransplantats von solchen mit normaler Funktion zu unterscheiden. Die MRH zeigte ebenfalls Unterschiede zwischen verschiedenen Funktionsstörungen. So sezernierte ein Patient mit einer chronischen Abstossungsreaktion noch eine geringe Menge an Pankreassekret, während beide Patienten mit nekrotisierender Pankreastitis so gut wie keine Sekretion mehr aufwiesen

Das exokrine Pankreas: Non-invasive Evaluation der Funktion mittels MRT zur Frühdiagnose der Abstossung nach Transplantation

In dieser Arbeit wurde die Quantifizierung von Flüssigkeiten in einem klinischen 1,0 Tesla Ganzkörper-MR-Tomographen sowohl im Phantomexperiment als auch in vivo in Probanden und Patienten implementiert. Quantifizierung von Flüssigkeiten ist ein in der NMR bekanntes Verfahren [RENOU JP et al 87; Schmidt, S. J. et al 96]. Diese Untersuchungen beschränkten sich allerdings auf in vitro Untersuchungen. Spektroskopische Techniken in der MRT erlauben zwar theoretisch eine vergleichbare Quantifizierung, sind aber aufgrund der langen Untersuchungszeiten und beschränkten räumlichen Auflösung für den klinischen Einsatz nutzlos. Die vorliegende Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit der Klinik für Strahlendiagnostik und der Klinik für Innere Medizin, Schwerpunkt Gastroenterologie/Endokrinologie und Stoffwechsel des Klinikums der Philipps Universität Marburg durchgeführt. In den Phantomuntersuchungen wurde gezeigt, dass ein linearer Zusammenhang zwischen der Signalintensität schneller (single-shot) stark T2-gewichteter MR-Sequenzen und der im Untersuchungsvolumen vorhandenen Flüssigkeitsmenge besteht. Damit ist es möglich, Flüssigkeiten nicht nur abzubilden, sondern auch an Hand der gemessenen Signalintensität zu quantifizieren. Des Weiteren wurde in den Phantomuntersuchungen gezeigt, dass diese Messungen reproduzierbar und unabhängig von der gewählten Schichtdicke bzw. Pixelgrösse sind. Der Einfluss der Vorsättigung durch vorausgegangene Messungen kann eliminiert werden, wenn der Abstand zwischen den beiden Messungen mindestens 11 Sekunden beträgt. Sowohl die tierexperimentellen als auch die Probandenuntersuchungen bestätigten den linearen Zusammenhang zwischen Signalintensität und Flüssigkeitsmenge im Untersuchungsvolumen. An Hand der Probandenuntersuchungen wurden die Messungen geeicht, so dass eine Signalintensitätsänderung in ein Flüssigkeitsvolumen umgerechnet werden konnte. Die Patientenuntersuchungen gliederten sich in drei Teile: 1. Diagnose der chronischen Pankreatitis mit Hilfe der MRH im Vergleich zur endoskopischen retrograden Cholangiopankreatikographie. 2. Vergleich der MRH Ergebnisse mit den Ergebnissen des Secretin-Caerulein-Sondentests. 3. Diagnose von Funktionsstörungen von Pankreastransplantaten. Die Ergebnisse der Patientenuntersuchungen zeigten, dass die MRH-Ergebnisse signifikant mit den Ergebnissen des Sekretin-Caerulein-Sondentests korrelieren. Trotzdem gab es einige Unterschiede, welche sich aber auf die unterschiedlichen Testbedingungen zurückführen liessen. So war das gemessene Volumen im Sondentest immer höher als in der MRH. Dies lag vor allem daran, dass die MRH nur über einen Zeitraum von 10 Minuten mass, während der Sondentest 60 Minuten dauerte. Des Weiteren war das Duodenum während der MRH nicht durch Ballons blockiert, so dass Flüssigkeit aus dem Untersuchungsvolumen heraus transportiert werden konnte. Insgesamt konnten die Patienten-Untersuchungen allerdings zeigen, dass die MRH in der Lage ist, fortgeschrittene chronische Pankreatitis zu diagnostizieren, während in frühen Stadien immer noch Probleme bestehen. Insbesondere die Einführung eines MRH Scores, bestehend aus dem sezernierten Volumen und der Dauer der Sekretion, verbesserte die Diagnosestellung. In Zukunft sollte eine weitere Verbesserung der Spezifität des Verfahrens mit Hilfe von MR-Spektroskopie möglich sein. Die Untersuchungen der Patienten nach Pankreastransplantation zeigten, dass die MRH durchaus in der Lage ist, Patienten mit einer Funktionsstörung des Pankreastransplantats von solchen mit normaler Funktion zu unterscheiden. Die MRH zeigte ebenfalls Unterschiede zwischen verschiedenen Funktionsstörungen. So sezernierte ein Patient mit einer chronischen Abstossungsreaktion noch eine geringe Menge an Pankreassekret, während beide Patienten mit nekrotisierender Pankreastitis so gut wie keine Sekretion mehr aufwiesen

Minor head trauma in infants - how accurate is cranial ultrasound performed by trained radiologists?

Correct management of infants after minor head trauma is crucial to minimize the risk to miss clinically important traumatic brain injury (ciTBI). Current practices typically involve CT or in-hospital surveillance. Cranial ultrasound (CUS) provides a radiation-free and fast alternative. This study examines the accuracy of radiologist-performed CUS to detect skull fracture (SF) and/or intracranial hemorrhage (ICH). An inconspicuous CUS followed by an uneventful clinical course would allow exclusion of ciTBI with a great certainty. This monocentric, retrospective, observational study analyzed CUS in infants (< 12 months) after minor head trauma at Bern University Children's Hospital, between 7/2013 and 8/2020. The primary outcome was the sensitivity and specificity of CUS in detecting SF and/or ICH by comparison to the clinical course and to additional neuroimaging. Out of a total of 325 patients, 73% (n = 241) had a normal CUS, 17% (n = 54) were found with SF, and ICH was diagnosed in 2.2% patients (n = 7). Two patients needed neurosurgery and three patients deteriorated clinically during surveillance. Additional imaging was performed in 35 patients. The sensitivity of CUS was 93% ([0.83, 0.97] 95% CI) and the specificity 98% ([0.95, 0.99] 95% CI). All false-negative cases originated in missed SF without clinical deterioration; no ICH was missed.  Conclusion: This study shows high accuracy of CUS in exclusion of SF and ICH, which can cause ciTBI. Therefore, CUS offers a reliable method of neuroimaging in infants after minor head trauma and gives reassurance to reduce the duration of in-hospital surveillance. What is Known: • Minor head trauma can cause clinically important traumatic brain injury in infants, and the management of these cases is a challenge for the treating physician. • Cranial ultrasound (CUS) is regularly used in neonatology, but its accuracy after head trauma in infants is controversial. What is New: • CUS performed by a trained radiologist can exclude findings related to clinically important traumatic brain injury (ciTBI) with high sensitivity and specificity. It therefore offers reassurance in the management of infants after minor head trauma

Obstetrical and Fertility Outcomes Following Transcatheter Pelvic Arterial Embolization for Postpartum Hemorrhage: A Cohort Follow-Up Study.

Objectives: Management of severe postpartum hemorrhage (PPH) includes transcatheter pelvic arterial embolization (TAE). Data regarding subsequent fertility and obstetrical outcomes is limited, as most fertility outcomes derive from TAE in uterine fibroma. The purpose of our study was to evaluate the long-term outcomes of patients undergoing TAE, particularly concerning subsequent fertility and following pregnancies. Material and methods: We included 28 patients who underwent TAE for PPH at our institution between 2009 and 2018 in a retrospective cohort study. Data were assessed by reviewing patients' charts and by contacting the patients. Results: Ten patients had prophylactic balloon occlusion before cesarean section because of anticipated PPH, with planned hysterectomy by placenta increta/percreta. All these patients were excluded from the analysis regarding fertility. 16 (73%) patients reported having regular menstruation after TAE. In total, 11 women had no desire for subsequent pregnancy. Seven of the remaining 11 patients (63.6%) had a total of 13 spontaneous pregnancies, nine of these resulted in miscarriages. Four patients delivered a live baby (36.4%). Two of these (50%) had recurrent PPH and treatment was conservative. Of the patients with infertility (n = 4, 36.4%), two (18.1%) underwent assisted infertility treatment without success. Conclusion: Our study suggests that the fertility of patients undergoing TAE due to PPH is limited. In women who conceive, the risk for first trimester miscarriage as well as recurrent PPH seems to be increased. If this is a consequence of the underlying cause of PPH or the TAE remains unknown. Larger follow-up cohorts are needed. In the meantime, patients who desire pregnancy after TAE should be counseled accordingly

T1 reduction rate with Gd-EOB-DTPA determines liver function on both 1.5 T and 3 T MRI.

Magnetic resonance T1 mapping before and after Gd-EOB-DTPA administration allows quantification of the T1 reduction rate as a non-invasive surrogate marker of liver function. A major limitation of T1 relaxation time measurement is its dependency on MRI field strengths. Since T1 reduction rate is calculated as the relative shortening of T1 relaxation time before and after contrast administration, we hypothesized that the T1 reduction rate is comparable between 1.5 and 3 T. We thus compared liver T1 relaxation times between 1.5 and 3 T in a total of 243 consecutive patients (124, 1.5 T and 119, 3 T) between 09/2018 and 07/2019. T1 reduction rates were compared between patients with no cirrhosis and patients with cirrhosis Child-Pugh A-C. There was no significant difference of T1 reduction rate between 1.5 and 3 T in any patient group (p-value 0.126-0.861). On both 1.5 T and 3 T, T1 reduction rate allowed to differentiate between patients with no cirrhosis and patients with liver cirrhosis Child A-C (p < 0.001). T1 reduction rate showed a good performance to predict liver cirrhosis Child A (AUC = 0.83, p < 0.001), Child B (AUC = 0.83, p < 0.001) and Child C (AUC = 0.92, p < 0.001). In conclusion, T1 reduction rate allows to determine liver function on Gd-EOB-DTPA MRI with comparable values on 1.5 T and 3 T

Uptake of Gadolinium-Based Contrast Agents by Blood Cells During Contrast-Enhanced MRI Examination.

OBJECTIVES Gadolinium-based contrast agents (GBCAs) are routinely used in magnetic resonance imaging (MRI) examinations. However, there is limited knowledge about the interaction with and distribution of the drug in human cells. This lack of knowledge is surprising, given that the first interaction of the drug occurs with blood cells. Moreover, recent studies reported gadolinium (Gd) deposition within organs, such as the brain. Hence, this study is aiming to determine the uptake of GBCA in blood cells of patients undergoing contrast-enhanced MRI (ce-MRI) examination. MATERIALS AND METHODS Human blood was exposed to either gadoterate meglumine (Gd-DOTA) or Eu-DOTA in vitro or was collected from patients undergoing ce-MRI with Gd-DOTA. Uptake of contrast agents (CAs) by blood cells was quantified by Gd measurements using single-cell inductively coupled plasma mass spectrometry (SC-ICP-MS) or, to confirm Gd-DOTA uptake, by a complementary method using Eu-DOTA by time-resolved fluorescence spectroscopy, respectively. RESULTS Uptake of Gd-DOTA or Eu-DOTA into white blood cells (WBCs) ex vivo was detectable by SC-ICP-MS and time-resolved fluorescence spectroscopy. The intracellular concentrations were estimated to be in the range of 1-3 μM. However, no CA uptake into erythrocytes was detected with either method. In total, 42 patients between 30 and 84 years old (24 men, 18 women) were enrolled. White blood cells' uptake of Gd was measured by SC-ICP-MS. Isolated WBCs from patients who underwent ce-MRI examination showed substantial Gd uptake; however, the studied patient group showed an inhomogeneous distribution of Gd uptake. Measurements immediately after MRI examination indicated 21-444 attogram/WBC, corresponding to an intracellular Gd concentration in the range from 0.2 to 5.5 μM. CONCLUSIONS This study confirms the ex vivo uptake of GBCA by WBCs and provides the first evidence that GBCA is indeed taken up by WBCs in vivo by patients undergoing ce-MRI examination. However, the observed Gd uptake in WBCs does not follow a log-normal distribution commonly observed in the fields of environmental studies, biology, and medicine. Whether cellular uptake of GBCA is linked to the observed deposition of Gd remains unclear. Therefore, studying the interaction between GBCA and human cells may clarify crucial questions about the effects of Gd on patients after MRI examinations

Prospective randomised comparison of diagnostic confidence and image quality with normal-dose and low-dose CT pulmonary angiography at various body weights

Objectives: To find a threshold body weight (BW) below 100kg above which computed tomography pulmonary angiography (CTPA) using reduced radiation and a reduced contrast material (CM) dose provides significantly impaired quality and diagnostic confidence compared with standard-dose CTPA. Methods: In this prospectively randomised study of 501 patients with suspected pulmonary embolism and BW <100kg, 246 were allocated into the low-dose group (80kVp, 75ml CM) and 255 into the normal-dose group (100kVp, 100ml CM). Contrast-to-noise ratio (CNR) in the pulmonary trunk was calculated. Two blinded chest radiologists independently evaluated subjective image quality and diagnostic confidence. Data were compared between the normal-dose and low-dose groups in five BW subgroups. Results: Vessel attenuation did not differ between the normal-dose and low-dose groups within each BW subgroup (P = 1.0). The CNR was higher with the normal-dose compared with the low-dose protocol (P < 0.006) in all BW subgroups except for the 90-99kg subgroup (P = 0.812). Subjective image quality and diagnostic confidence did not differ between CT protocols in all subgroups (P between 0.960 and 1.0). Conclusions: Subjective image quality and diagnostic confidence with 80kVp CTPA is not different from normal-dose protocol in any BW group up to 100kg. Key Points : • 80kVp CTPA is safe in patients weighing <100kg • Reduced radiation and iodine dose still provide high vessel attenuation • Image quality and diagnostic confidence with low-dose CTPA is good • Diagnostic confidence does not deteriorate in obese patients weighing <100k

Beyond Single-Cell Analysis of Metallodrugs by ICP-MS: Targeting Cellular Substructures.

Platinum compounds such as cisplatin (cisPt) embody the backbone of combination chemotherapy protocols against advanced lung cancer. However, their efficacy is primarily limited by inherent or acquired platinum resistance, the origin of which has not been fully elucidated yet, although of paramount interest. Using single cell inductively coupled plasma mass spectrometry (SC-ICP-MS), this study quantifies cisPt in single cancer cells and for the first time in isolated nuclei. A comparison of cisPt uptake was performed between a wild type (wt) cancer cell line and related resistant sublines. In both, resistant cells, wt cells, and their nuclei, cisPt uptake was measured at different incubation times. A lower amount of cisPt was found in resistant cell lines and their nuclei compared to wt cells. Moreover, the abundance of internalized cisPt decreased with increasing resistance. Interestingly, concentrations of cisPt found within the nuclei were higher than compared to cellular concentrations. Here, we show, that SC-ICP-MS allows precise and accurate quantification of metallodrugs in both single cells and cell organelles such as nuclei. These findings pave the way for future applications investigating the potency and efficacy of novel metallodrugs developed for cancer treatment