On the role of the corpus callosum in interhemispheric functional connectivity in humans

Resting state functional connectivity is defined in terms of temporal correlations between physiologic signals, most commonly studied using functional magnetic resonance imaging. Major features of functional connectivity correspond to structural (axonal) connectivity. However, this relation is not one-to-one. Interhemispheric functional connectivity in relation to the corpus callosum presents a case in point. Specifically, several reports have documented nearly intact interhemispheric functional connectivity in individuals in whom the corpus callosum (the major commissure between the hemispheres) never develops. To investigate this question, we assessed functional connectivity before and after surgical section of the corpus callosum in 22 patients with medically refractory epilepsy. Section of the corpus callosum markedly reduced interhemispheric functional connectivity. This effect was more profound in multimodal associative areas in the frontal and parietal lobe than primary regions of sensorimotor and visual function. Moreover, no evidence of recovery was observed in a limited sample in which multiyear, longitudinal follow-up was obtained. Comparison of partial vs. complete callosotomy revealed several effects implying the existence of polysynaptic functional connectivity between remote brain regions. Thus, our results demonstrate that callosal as well as extracallosal anatomical connections play a role in the maintenance of interhemispheric functional connectivity

Generation of phase-controlled ultraviolet pulses and characterization by a simple autocorrelator setup

A versatile femtosecond ultraviolet (UV) pulse generation, a phase modulation, and a characterization setup for coherent control applications are demonstrated. For high-performance phase control of ultrashort pulses direct in the UV a microelectromechanical-system-based 2D mirror array is applied. Multiple examples for successful phase control of ultrashort UV pulses are given, such as arbitrarily phase tailoring and pulse recompression in open and closed loop schemes. For simple and effective characterization of the generated pulses, a UV autocorrelator based on two-photon absorption in a solar blind photomultiplier is constructed. The effects of space-time coupling on split mirror autocorrelation measurements are addressed and minimized. © 2009 Optical Society of America

[18F]FE@SNAP—a specific PET tracer for melanin-concentrating hormone receptor 1 imaging?

BACKGROUND: The melanin-concentrating hormone receptor 1 (MCHR1), which is highly expressed in the lateral hypothalamus, plays a key role in energy homeostasis, obesity and other endocrine diseases. Hence, there is a major interest in in vivo imaging of this receptor. A PET tracer would allow non-invasive in vivo visualization and quantification of the MCHR1. The aim of the study was the ex vivo evaluation of the MCHR1 ligand [(18)F]FE@SNAP as a potential PET tracer for the MCHR1. METHODS: [(18)F]FE@SNAP was injected directly into the jugular vein of awake naïve rats for ex vivo brain autoradiography, biodistribution and additional blood metabolite analysis. Blocking experiments were conducted using the unlabeled MCHR1 ligand SNAP-7941. RESULTS: A high uptake of [(18)F]FE@SNAP was observed in the lateral hypothalamus and the ventricular system. Both regions were significantly blocked by SNAP-7941. Biodistribution evinced the highest uptake in the kidneys, adrenals, lung and duodenum. Specific blocking with SNAP-7941 led to a significant tracer reduction in the heart and adrenals. In plasma samples, 47.73 ± 6.1 % of a hydrophilic radioactive metabolite was found 45 min after tracer injection. CONCLUSIONS: Since [(18)F]FE@SNAP uptake was significantly blocked in the lateral hypothalamus, there is strong evidence that [(18)F]FE@SNAP is a highly suitable agent for specific MCHR1 imaging in the central nervous system. Additionally, this finding is supported by the specific blocking in the ventricular system, where the MCHR1 is expressed in the ependymal cells. These findings suggest that [(18)F]FE@SNAP could serve as a useful imaging and therapy monitoring tool for MCHR1-related pathologies

Klinischer Stellenwert der Myokardperfusionsszintigraphie und der First-Pass Radionuklidventrikulographie für die Diagnostik der Transplantatvaskulopathie bei Patienten nach orthotoper Herztransplantation

Das Langzeitüberleben für Patienten nach Herztransplantation wird wesentlich durch die sogenannte Transplantatvaskulopathie (TVP) limitiert. Die Pathogenese dieser oftmals rapide fortschreitenden Gefäßerkrankung ist multifaktoriell, neben klassischen Risikofaktoren der koronaren Herzerkrankung (KHE) sind insbesondere immunologische Faktoren ausschlaggebend. Die Diagnostik der TVP gestaltet sich insofern schwierig, als die Patienten wegen der Denervierung des Herzens im Rahmen des chirurgischen Eingriffes meist keine typischen pektanginösen Beschwerden als Vorboten kardialer Ereignisse verspüren. Erstmanifestationen der Erkrankung sind oft fatal und zeigen sich als kardiale Dekompensation, Myokardinfarkt oder gar als plötzlicher Herztod. Da mit der perkutanen transluminalen Koronarangioplastie, der koronaren Bypass-OP oder der Retransplantation therapeutische Optionen vorhanden sind, ist die Diagnostik der TVP genauso unverzichtbarer Bestandteil in der Nachsorge herztransplantierter Patienten wie die Risikoabschätzung für betroffene Patienten, kardiale Ereignisse zu entwickeln. Als unverzichtbarer diagnostischer Standard wird in vielen Zentren die jährlich oder halbjährlich durchgeführte selektive Koronarangiographie angesehen. In den letzten Jahren wurden jedoch mehr und mehr nicht-invasive Methoden wie Dobutaminstreßechokardiographie, Myokard-Perfusions-Szintigraphie (MPS) oder First-Pass Radionuklidventrikulographie (FP-RNV) in den TVP-Screeningalgorythmus integriert. Studien, die bisher den Stellenwert der MPS in der Nachsorge herztransplantierter Patienten untersucht haben, taten dies, indem sie die MPS mit der Koronarangiographie verglichen, was als zumindest problematisch anzusehen ist, wenn man bedenkt, daß dieses invasive Verfahren selbst Limitationen insbesondere in der Diagnostik komplexer mikroangiopathischer und intramuraler Gefäßveränderungen, die das Krankheitsbild der TVP hervorrufen kann, aufweist. Unbefriedigende Ergebnisse für die diagnostische Treffischerheit der MPS waren die Folge, weitere Gründe für das schlechte Abschneiden der MPS in der TVP-Diagnostik waren in den variablen Studienprotokollen dieser Arbeiten zu finden. Die Art der Myokardbelastung, ein entscheidender methodischer Faktor um eine hämodynamisch relevante Koronarstenose mit der MPS identifizieren zu können, oder die Wahl des Radiopharmakons sind als suboptimal einzustufen, neuere technische Möglichkeiten wie die patientenspezifische Schwächungskorrektur wurden nicht zur Beurteilung der Myokardszintigramme herangezogen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Myokard-Perfusions-SPECT und First-Pass Radionuklidventrikulographie einerseits mit den Ergebnissen der Koronarangiographie zu vergleichen, andererseits deren Potenz in der Prädiktion kardialer Ereignisse während eines typischen Nachsorgeintervalls von 12 Monaten zu testen. Dafür stand ein Patientenkollektiv zur Verfügung, das sich aus 77 Patienten (60 Männer und 17 Frauen), zum Zeitpunkt der Untersuchung im Mittel 53 ± 11,4 Jahre alt, zusammensetzte. Der Untersuchungszeitpunkt betrug durchschnittlich 7,4 ± 3,5 Jahre nach HTX, im Beobachtungszeitraum von 34 Monaten traten insgesamt 16 kardiale Ereignisse, definiert als Tod kardialer Ursache, Myokardinfarkt, kardiale Dekompensation und Intervention, bei 10 Patienten auf. Die Myokard-Perfusions-Szintigraphie mit Dobutamin als Belastungsagens zeigte bei rein visueller Auswertung im Hinblick auf das Eintreten eines kardialen Ereignisses eine Sensitivität von 90% und einen negativ prädiktiven Wert von 98%. Unter Zuhilfenahme semiquantitativ-visueller Parameter konnte bei gleicher Sensitivität die Spezifität von 72% auf 84% gesteigert werden. Hier erwies sich der sogenannte Summed Stress Score (SSS), welcher die Schwere und das Ausmaß von Perfusionsdefekten der einzelnen Myokardsegmente unter Belastung repräsentiert, in der ROC-Analyse als besonders nützlich. Als geeigneter Schwellenwert zur Selektion von Patienten, die gefährdet waren, in den folgenden 12 Monaten ein kardiales Ereignis zu entwickeln, konnte mittels ROC-Analyse ein SSS ≥ 4 ermittelt werden. Dieser Wert liegt in der gleichen Größenordnung wie der von Hachamovitch et al. an einem großen Kollektiv von KHE-Patienten bestimmten SSS ≥ 5. Eine Korrelation von patientenspezifischen Parametern wie Alter der Patienten und Zeitpunkt nach Herztransplantation wurde nicht gefunden, wohl aber signifikant höhere SSS-Werte bei weiblichen im Vergleich zu männlichen Patienten (p=0,03). Weitere untersuchte Parameter wie Summed Rest Score oder Summed Difference Score erbrachten keinen diagnostischen Zugewinn. Sowohl die qualitative als auch die semiquantitativ-visuelle Auswertemethode zeigten eine geringe Interobserver-Variabilität mit Kappawerten von 0,66 respektive 0,74, so daß man von gut reproduzierbaren Ergebnissen auch verschiedener Befunder ausgehen kann. Der Vergleich der Myokard-Perfusions-Szintigraphie mit den Ergebnissen der Koronarangiographie in der Detektion von epikardialen Gefäßstenosen erbrachte für Koronarstenosen ≥ 50% eine Sensitivität von 82% und eine Spezifität von 87%, für Koronarstenosen ≥ 75% eine Sensitivität von 100% bei einer Spezifität von 78%. Neben der Myokardperfusion ließ sich auch die linksventrikuläre Ejektionsfraktion (LVEF), in der vorliegenden Arbeit bestimmt durch die First-Pass Radionuklidventrikulographie, für wichtige prognostische Aussagen hinsichtlich des Auftretens kardialer Ereignisse heranziehen. Die Ergebnisse von 60 First-Pass Radionuklidventrikulographien – eine Untersuchung pro Patient – wurden mit den Ergebnissen der Koronarangiographie verglichen und mit den kardialen Ereignissen (bei den 60 Patienten, die diese Untersuchung erhielten, waren es nur vier) korreliert. Dabei zeigte sich sowohl die Belastungs- als auch die Ruhe-Untersuchung bei einem Schwellenwert für die LVEF von 55% mit jeweils 100% sehr sensitiv, eine höhere Spezifität erreichte mit 93% jedoch die Belastungsuntersuchung gegenüber der Ruhestudie mit 82%. Die geringe Zahl an kardialen Ereignissen kann jedoch lediglich Trends und keine statistisch validen Aussagen liefern. Auch im Vergleich der First-Pass Radionuklidventrikulographie mit der Koronarangiographie konnten sowohl für Koronarstenosen ≥ 50% als auch ≥ 75% Maximalwerte für Belastungs- und Ruhe-LVEF von 100% für die Sensitivität des Verfahrens gefunden werden. Die Spezifitäten ergaben bei Belastung Werte von 63% und 56% in Ruhe sowie von 88% und 78% bei Belastung. Aufgrund der besseren Spezifität sollte daher der Bestimmung der LVEF unter Belastungsbedingungen der Vorzug gegeben werden. Im Rahmen dieser Studie wurde auch die Koronarangiographie auf ihr Potential bezüglich der Prädiktion kardialer Ereignisse geprüft und erzielte bei einem Schwellenwert für Koronarstenosen ≥ 50% mit MPS und FP-RNV vergleichbare Werte, 90% für die Sensitivität, 98% für die Spezifität sowie 98% für den negativ prädiktiven Wert. Sowohl Myokard-Perfusions-Szintigraphie als auch First-Pass Radionuklidventrikulographie erwiesen sich in der vorliegenden Arbeit als geeignete Screeningverfahren, um kardiale Komplikationen im Rahmen der TVP durch präventiv-therapeutische Eingriffe zu vermeiden. Semiquantitativ-visuelle Auswertemethoden zeigen sich gegenüber der qualitativen Diagnostik bei gleicher Sensitivität spezifischer, optional könnten semiquantitative, computergestützte Auswertealgorhythmen in Zukunft für eine weitere Verbesserung der Ergebnisse hilfreich sein. Dobutamin als Agens für die Myokard-belastung scheint bei herztransplantierten Patienten der ergometrischen oder anderen medikamentösen Belastungsformen überlegen zu sein und zeigte eine geringe Komplikationsrate. Für die Zukunft müssen Nachsorgeschemata herztransplantierter Patienten gefunden werden, die zum einen ein hohes Maß an prognostischer Sicherheit liefern, zum anderen aber auch – ohne Einbuße an Qualität – als kostengünstig und wenig invasiv anzusehen sind. Die Koronarangiographie und damit auch der intravaskuläre Ultraschall zeigen sich hier aufgrund ihrer Invasivität und ihres begrenzt möglichen Einsatzes bei den oftmals niereninsuffizienten herztransplantierten Patienten nachteilig gegenüber nicht-invasiven Verfahren wie Myokard-Perfusions-Szintigraphie, First-Pass Radionuklidventrikulographie oder Dobutamin-Stressechokardiographie. Ob moderne Untersuchungsverfahren wie die EKG-getriggerte Myokard-SPECT, welche sowohl Aussagen über die Myokardperfusion als auch zu LVEF und Wandbewegung des linken Ventrikels liefern kann, oder die funktionelle Kernspintomographie einen Beitrag leisten können, wird sich in den nächsten Jehren erweisen. Welches Nachsorgekonzept an den einzelnen Transplantationszentren letztlich angewandt wird, ist von der jeweiligen Verfügbarkeit der Methoden abhängig. Die prognostische Wertigkeit gerade auch der nicht-invasiven Verfahren sollte jedoch in künftige Überlegungen einfließen, um den herztransplantierten Patienten ein sicheres Nachsorgekonzept bei möglichst hoher Lebensqualität bieten zu können

Determination of Pericardial Adipose Tissue Increases the Prognostic Accuracy of Coronary Artery Calcification for Future Cardiovascular Events

Objectives: Pericardial adipose tissue (PAT) is associated with coronary artery plaque accumulation and the incidence of coronary heart disease. We evaluated the possible incremental prognostic value of PAT for future cardiovascular events. Methods: 145 patients (94 males, age 60 10 years) with stable coronary artery disease underwent coronary artery calcification (CAC) scanning in a multislice CT scanner, and the volume of pericardial fat was measured. Mean observation time was 5.4 years. Results: 34 patients experienced a severe cardiac event. They had a significantly higher CAC score (1,708 +/- 2,269 vs. 538 +/- 1,150, p 400, 3.5 (1.9-5.4; p = 0.007) for scores > 800 and 5.9 (3.7-7.8; p = 0.005) for scores > 1,600. When additionally a PAT volume > 200 cm(3) was determined, there was a significant increase in the event rate and relative risk. We calculated a relative risk of 2.9 (1.9-4.2; p = 0.01) for scores > 400, 4.0 (2.1-5.0; p = 0.006) for scores > 800 and 7.1 (4.1-10.2; p = 0.005) for scores > 1,600. Conclusions:The additional determination of PAT increases the predictive power of CAC for future cardiovascular events. PAT might therefore be used as a further parameter for risk stratification. Copyright (C) 2012 S. Karger AG, Base

Constitutivism

A brief explanation and overview of constitutivism

Automated biological target volume delineation for radiotherapy treatment planning using FDG-PET/CT

Background: This study compared manually delineated gross tumour volume (GTV) and automatically generated biological tumour volume (BTV) based on fluoro-deoxy-glucose (FDG) positron emission tomography (PET)/CT to assess the robustness of predefined PET algorithms for radiotherapy (RT) planning in routine clinical practice. Methods: RT-planning data from 20 consecutive patients (lung-(40\%), oesophageal-(25\%), gynaecological-(25\%) and colorectal (10\%) cancer) who had undergone FDG-PET/CT planning between 08/2010 and 09/2011 were retrospectively analysed, five of them underwent neoadjuvant chemotherapy before radiotherapy. In addition to manual GTV contouring, automated segmentation algorithms were applied-among these 38\%, 42\%, 47\% and 50\% SUVmax as well as the PERCIST total lesion glycolysis (TLG) algorithm. Different ratios were calculated to assess the overlap of GTV and BTV including the conformity index and the ratio GTV included within the BTV. Results: Median age of the patients was 66 years and median tumour SUVmax 9.2. Median size of the GTVs defined by the radiation oncologist was 43.7 ml. Median conformity indices were between 30.0-37.8\%. The highest amount of BTV within GTV was seen with the 38\% SUVmax algorithm (49.0\%), the lowest with 50\% SUVmax (36.0\%). Best agreement was obtained for oesophageal cancer patients with a conformity index of 56.4\% and BTV within GTV ratio of 71.1\%. Conclusions: At present there is only low concordance between manually derived GTVs and automatically segmented FDG-PET/CT based BTVs indicating the need for further research in order to achieve higher volumetric conformity and therefore to get access to the full potential of FDG-PET/CT for optimization of radiotherapy planning

Reporting nuclear cardiology: a joint position paper by the European Association of Nuclear Medicine (EANM) and the European Association of Cardiovascular Imaging (EACVI)

The report of an imaging procedure is a critical component of an examination, being the final and often the only communication from the interpreting physician to the referring or treating physician. Very limited evidence and few recommendations or guidelines on reporting imaging studies are available; therefore, an European position statement on how to report nuclear cardiology might be useful. The current paper combines the limited existing evidence with expert consensus, previously published recommendations as well as current clinical practices. For all the applications discussed in this paper (myocardial perfusion, viability, innervation, and function as acquired by single photon emission computed tomography and positron emission tomography or hybrid imaging), headings cover laboratory and patient demographics, clinical indication, tracer administration and image acquisition, findings, and conclusion of the report. The statement also discusses recommended terminology in nuclear cardiology, image display, and preliminary reports. It is hoped that this statement may lead to more attention to create well-written and standardized nuclear cardiology reports and eventually lead to improved clinical outcom