Röntgenuntersuchungen von Frühgeborenen in modernen Inkubatoren : Eine dosimetrische und qualitative Evaluation

In der vorliegenden Arbeit wurden die zwei Standardaufnahmesituationen beim Röntgen von Frühgeborenen in vier modernen Inkubatoren unter technischen, dosimetrischen und bildqualitativen Aspekten untersucht und miteinander verglichen und die jeweiligen Vor- oder Nachteile evaluiert. Für die Bewertung des Einflusses der Aufnahmegeometrie (Kassette unterhalb des Patienten / Kassette in der Röntgenschublade des Inkubators) auf die Bildgebung wurde der Dosisverlust durch die verschiedenen Materialschichten der Inkubatoren gemessen. Der Patient wurde durch einen Dummy repräsentiert. Die dosimetrischen Messungen zeigten insbesondere bei Aufnahmen in der Röntgenschublade den Einfluss der je Inkubatormodell unterschiedlichen Materialdicken und damit korrelierenden Dosisabnahme auf der Bildempfängerebene. Die Untersuchung der Bildqualität zeigte ein deutlich besseres Signal-zu-Rauschverhältnis (SNR), wenn statt der in den Inkubatoren integrierten Röntgenschublade die Kassette unmittelbar unterhalb des Dummys verwendet wurde. Die Schichten unterhalb des Dummys hatten dabei in besonderem Maße Einfluss auf die Bildgebung. Die gewonnen Erkenntnisse wurden durch eine angeschlossene Monte-Carlo-Simulation bestätigt und ergänzt. Hierzu wurden die Inkubatoren maßgenau in ein Computermodell übertragen und der Einfluss der unterschiedlichen Geometrien auf das SNR berechnet. Die Ergebnisse aus der Monte-Carlo-Simulation zeigten, dass mit einer Zunahme der verwendeten Materialdicken nicht nur die Dosis auf der Bildempfängerebene sank, sondern auch die Bildqualität (SNR) durch einen Anstieg an Sekundärstrahlung negativ beeinflusst wurde. Bei einer Aufnahme in der Röntgenschublade bewirkten die absorbierenden und streuenden Schichten unterhalb der Patienten, im Vergleich zu einer Aufnahme mit der Kassette direkt unterhalb des Patienten, einen Dosis- und Primärstrahlenverlust verbunden mit einem qualitativen Nachteil. Je nach Inkubatormodell fiel das SNR um 40-58 Prozent schlechter aus bei Verwendung der Röntgenschublade. Ein weiterer Nachteil ergab sich bei Aufnahmen in der Röntgenschublade durch den größeren Abstand zwischen Patient und Filmkassette und der damit einhergehenden geometrischen Vergrößerung. Da der klinische Alltag erfahrungsgemäß komplex ist, sollte die Aufnahmemethode je Patient individuell abgewogen werden. Die deutlich eingeschränkte Belastbarkeit von Frühgeborenen, das Prinzip des Minimal-Handling sowie der Infektionsschutz durch Inkubatoren sollte dabei berücksichtigt werden. Regelm äÿige Schulungen des medizinisch - radiologischen Personals hinsichtlich der besonderen Bedürfnisse der Frühgeborenen und der speziellen Aufnahmesituation können zu einer weiteren Qualitätsverbesserung führen. [29] Wünschenswert wäre, wenn die Hersteller von Inkubatoren diese Erkenntnisse in die Gestaltung ihrer Produkte mit einbeziehen würden. Dies könnte beispielsweise durch eine Verringerung des Abstandes zwischen Patient und Röntgenschublade sowie Minimierung der verwendeten Schichtdicken im Boden des Inkubators erfolgen. Es ist anzunehmen, dass durch eine solche Reduktion der Schichtdicken, beispielsweise durch Verwendung moderner Kunststoffe oder Verbundwerkstoffe eine niedrigere Strahlendosis bei gleichbleibender oder besserer Bildqualität erreicht werden könnte. Da bei strahlensensiblen Frühgeborenen überdurchschnittlich häufig auf eine radiologische Diagnostik zurückgegriffen wird, könnte eine solche Entwicklung zu einer zusätzlichen Strahlenhygiene im klinischen Alltag deutlich beitragen. [2

Mathematische Analyse des Dopplersignals zur quantitativen Bestimmung des Blutflusses.

Radiologische Bildgebungsmethoden haben heute den Anspruch, neben einer morphologischen Darstellung auch über funktionelle quantitative Parameter, wie z. B. die Durchblutung, Aussagen zu treffen. Die Dopplersonographie ermöglichte bislang nur die Messung von Blutflussgeschwindigkeiten. Hierbei wurde entweder das Geschwindigkeitsspektrum nach einer Fast Fouriertransformation (FFT) als fortlaufende xy-Grafikhelligkeitskodiert auf dem Bildschirm des Ultraschallgerätes dargestellt oder beim farbkodierten Dopplerultraschall (FKDS) als Farbbild dem B-Bild überlagert. Beide Methoden ließen bestenfalls nur einen semiquantitativen Rückschluss auf den tatsächlichen Blutfluss zu. Kann durch eine spezielle Analyse des Dopplersignals eine Aussage über den Blutfluss gewonnen werden, sodass der Untersucher nichtinvasiv quantitative Informationen über die Durchblutung des Gewebes bekommt im Gegensatz zu den geräteeigenen semiquantitativen Parametern? Im Blut reflektieren hauptsächlich die Erythrozyten das Ultraschallsignal. In dieser Arbeit wird untersucht, in wieweit die gemessene Gesamtintensität vom Blutfluss als auch vom Hämatokrit abhängig ist. Durch die Kenntnis dieser Korrelationen sollte es auch umgekehrt möglich sein, von der gemessenen Gesamtintensität bei bekanntem Hämatokrit auf den Bruttofluss zu schließen. Dies sollte auch bei unterschiedlichen Flussprofilen möglich sein. Zunächst wurde ein Flussmodell entwickelt, das physiologische und pathophysiologische Flussprofile reproduzierbar generieren konnte. Bruttofluss und Flussprofil waren unabhängig voneinander frei einstellbar. Ein Katheter (Innendurchmesser 0,7mm) wurde in einem Bassin mit entgastem Butandiol positioniert. Butandiol hat eine dem menschlichen Gewebe ähnliche Impedanz. Als Flussmedium wurde erst der Signalkontrastverstärker SonoVue® und später Blut in unterschiedlichen Verdünnungsserien eingesetzt. Mit einer Perfusionspumpe wurde ein konstanter Fluss aufgebaut und dahinter der mikroprozessorgesteuerte Flussmodulator geschaltet. Mit diesem Flussmodell war es möglich, zuverlässige und reproduzierbare Flussprofile zu erstellen. Die Dopplersignale des Ultraschallgerätes wurden als RF-Rohdaten gespeichert und mittels des Ultrasound Research Interface® direkt hinter dem Beamformer auf einen externen Computer übertragen. Die Datenanalyse erfolgte ausschließlich in der Frequenzdomäne und wurde in der Softwareentwicklungsumgebung MATLAB® programmiert. Für die Auswertung der RF-Dateien wurde das von der UC Davis entwickelte URI-OPT® Paket für MATLAB® verwendet. Die darin enthalten Algorithmen mussten wesentlich modifiziert und weiterentwickelt werden. Auf einem PC wurde das RF-Signal offline mit einer Fast Fouriertransformation in seine spektralen Bestandteile quantitativ zerlegt und dreidimensional dargestellt. Das Dopplerspektrum wurde sowohl über den Frequenzbereich als auch über die Zeit integriert, wodurch die durchschnittliche Gesamtintensität pro Sekunde berechnet werden konnte. Diese Gesamtintensität wurde anschließend in Abhängigkeit des Hämatokrits und des Flusses gesetzt und die Signifikanz der Korrelationen bewertet. Weiter konnten Algorithmen entwickelt werden, durch die die Signale der noch vorhandenen Luftbläschen mathematisch eliminiert wurden. Diese Luftbläschen, deren Entstehen in der gesamten Kette von der Blutentnahme bis zur Messstrecke nicht vollständig verhindert werden konnten, hatten auf Grund ihrer hohen Echogenität zunächst zu einer Verfälschung der Messergebnisse geführt. Für die gemessenen Gesamtintensitäten pro Sekunde wurde die Abhängigkeit zum Hämatokrit und zum voreingestellten Bruttofluss des Modells berechnet. Hierbei zeigten sich eindeutige Korrelationen bezüglich des voreingestellten Bruttoflusses. Auf Grund der Rollenbildung der Erythrozyten ist jedoch die Intensität nicht linear korreliert zum Hämatokrit. Die Intensität des Dopplersignals ist bei einem Hämatokrit von ca. 0,15 maximal. Da der Hämatokrit bei nativen Blut zwischen 0,3 und 0,5 liegt wurde verdeutlicht, dass die Ergebnisse aus den Verdünnungsserien nicht auf physiologische Situationen zu übertragen sind. Auf Grund des Auflösens der Rollenbildung verlaufen die Regressionsgeraden der Intensität bei nativem Blut deutlich flacher als bei verdünnten Blut. Auch konnte gezeigt werden, dass das Flussprofil und die damit verbundenen Turbulenzen in der Suspension einen erheblichen Einfluss auf die gemessene Signalintensität hat. Sind jedoch Flussprofil und Hämatokrit bekannt, so ist es anhand der Erfahrungswerte trotzdem möglich, das Bruttoflussvolumen zu bestimmen. Zusammenfassend wurde im Rahmen dieser Arbeit ein kostengünstiges und verlässliches Flussmodell entwickelt, das es ermöglicht, unterschiedliche Effekte singulär auszublenden. Hierdurch ist es auch bei unterschiedlichsten Fragestellungen einsetzbar. Schließlich wurde es durch die hier gezeigten Korrelationen möglich, unter Kenntnis des Flussprofils und des Hämatokrits den Bruttodurchfluss anhand der gemessenen Intensität zu bestimmen. Aus den Ergebnissen wird gefolgert, dass die quantitative Bestimmung des Blutflusses mittels Ultraschall auf Basis der entwickelten Algorithmen durchführbar ist und es konnten Konstanten zur Berechnung abgeleitet werden. Die im Modell gemessenen Ergebnisse können nun für den klinischen Gebrauch umgesetzt werden

Economical sponge phantom for teaching, understanding, and researching A- and B-Line reverberation artifacts in lung ultrasound

This project evaluated a low-cost sponge phantom setup for its capability to teach and study A- and B-line reverberation artifacts known from lung ultrasound and to numerically simulate sound wave interaction with the phantom using a finite-difference time-domain (FDTD) model. Both A- and B-line artifacts were reproducible on B-mode ultrasound imaging as well as in the FDTD-based simulation. The phantom was found to be an easy-to-set up and economical tool for understanding, teaching, and researching A- and B-line artifacts occurring in lung ultrasound. The FDTD method-based simulation was able to reproduce the artifacts and provides intuitive insight into the underlying physics

Ultrasound needle visibility in contrast mode imaging: an in vitro and ex vivo study

PURPOSE: To evaluate needle visibility in ultrasound under contrast mode conditions. MATERIALS AND METHODS: Needle visibility was evaluated for bevel, EchoTip (®) and shaft of 18G Chiba biopsy needle with a 9 MHz linear probe (GE Logiq E9). Insertion angles varied between 30°(steep) and 90°(parallel to the probe surface). The acoustic output varied from 5-28%. 2 different contrast mode presets with either 'Amplitude Modulation' (Penetration) or 'Phase Inversion Harmonics' (High Resolution) were assessed. All other imaging parameters were kept constant. The visibility of bevel, EchoTip (®) and shaft was assessed for grayscale and color-coded images with a 3-point Likert-like scale (not, poorly, well visible) by 2 independent readers. The echogenicity of the needle bevel, EchoTip (®) and shaft was assessed in deciBel (dB) on the color-coded images. RESULTS: With the parallel insertion angle, all needle areas were well visible. With steep insertion the EchoTip (®) was the only visible area. High Resolution was superior to Penetration (p<0.001). The visibility and echogenicity of the needle bevel ( rgrayscale =0.109, p grayscale =0.178; rcolor-coded =0.236, p color-coded =0.266; rdB =0.956, p dB =0.001), EchoTip (®) ( rgrayscale += 0.477, p grayscale += 0.018; rcolor-coded =0.540, p color-coded += 0.006; rdB =0.911, p dB =0.001) and shaft ( rgrayscale =0.124, p grayscale =0.563; rcolor-coded =0.061, p color-coded += 0.775; rdB += 0.926, p dB =0.001) increased with increasing acoustic output. Grayscale images were superior to color-coded images for needle visibility (p=0.004). CONCLUSION: Parallel needle insertion, use of an echogenic tip, adequate choice of presets, increased acoustic output, and dual view of grayscale and color-coded images improve needle visibility in ultrasound under contrast mode conditions

Influencing Factors of 2D Shear Wave Elastography of the Muscle - An Ex Vivo Animal Study

Objective: To evaluate measurement confounders on 2D shear wave elastography (2D-SWE) elastography of muscle. Materials and Methods: Ex vivo , porcine muscle was examined with a GE LOGIQ E9 ultrasound machine with a 9 L linear (9 MHz) and C1-6 convex probe (operating at 2.5 or 6 MHz). The influence of different confounders on mean shear wave velocity (SWVmean) was analyzed: probes, pressure applied by probe, muscle orientation, together with the impact of different machine settings such as frequency, placement depth and size of region of interest (ROI). The mean of twelve repeated SWVmean measurements (m/s) and coefficient of variation (CV; standard deviation/mean in %) were assessed for each test configuration. Results: Reproducibility (CV) and maximum possible tissue depth of the linear probe were inferior to the convex probe. With the linear probe, there was a linear decrease of SWVmean with placement depth from 4.56 m/s to 1.81 m/s. A significant increase of SWVmean (p<0.001) was observed for larger ROI widths (range 3.96 m/s to 6.8 m/s). A change in the machine operation mode ('penetration' instead of 'general') led to a significant increase of SWVmean (p=0.04). SWVmean in the longitudinal direction of muscle was significantly higher than in cross section (p<0.001) (e. g. 4.56 m/s versus 3.42 m/s). An increase of linear probe pressure significantly increased muscle SWVmean from 5.29 m/s to 7.21 m/s (p<0.001). Conclusions: 2D-SWE of muscle is influenced by a wealth of parameters. Therefore, standardization of measurement is advisable before application in clinical research studies and routine patient assessment

Which Confounders Have the Largest Impact in Shear Wave Elastography of Muscle and How Can They be Minimized? An Elasticity Phantom, Ex Vivo Porcine Muscle and Volunteer Study Using a Commercially Available System

The goal of the study was to investigate the quantitative impact of region of interest (ROI), software choice, muscle fiber orientation and preload tension on shear wave velocity (SWV). First, SWV was assessed in an isotropic elasticity phantom and ex vivo porcine muscle using a commercially available clinical ultrasound system. Secondly, SWV was acquired in relaxed and stretched calf muscles of healthy volunteers (dorsal extension of the talocrural joint), for both parallel and transverse probe direction to the fibers, as well as for different ROIs and software versions. The effect of intermediate probe-fiber alignments was also analyzed. Finally, the impact of confounding factors on SWV reproducibility was minimized with a second force-controlled volunteer study, in which the calf was isometrically loaded, and fiber orientation and ROI were well-defined. 2046 in vivoSWE images were acquired to analyze SWV reproducibility with different confounder settings. In healthy volunteers, the main variance-contributing factors were in order of importance muscle tension, fiber orientation, horizontal ROI size and insertion depth. Regression analysis showed significantly reduced SWV with increasing insertion depth for each study material. Parallel probe-fiber orientation, muscle stretch and increasing horizontal ROI size led to significantly higher SWV. Based on the results of the study, we provide recommendations to minimize the impact of confounders in musculoskeletal elastography and discuss the main confounding mechanisms and trade-offs between confounding variables. Coefficients of variation can be significantly reduced with a controlled protocol, if the confounders are clinically taken into account

Les capitaux de l’islam

L’islam, qui entend embrasser la totalité des comportements, intervient de manière directe dans le domaine économique en particulier par la proscription du taux d’intérêt fixe. Depuis une quinzaine d’années, dans des pays à dominante musulmane, la référence croissante à l’islam a entraîné l’apparition d’institutions et de modes de fonctionnement nouveaux. Après avoir décrit la cadre religieux et juridique de l’islamisation de l’économie, l’ouvrage analyse les problèmes complexes que pose au système bancaire l’interdiction de l’intérêt, derrière lesquels se profilent parfois les luttes d’influence entre États, clergé musulman et société civile. À travers des exemples spécifiques sont successivement envisagés l’investissement, la mobilisation de l’épargne, le prélèvement de l’impôt, les dépensés publiques, le financement du déficit… Une confrontation entre les systèmes occidentaux et islamiques de régulation de l’économie devient dès lors possible. Certains théoriciens du FMI ne voient-ils pas dans ces derniers une solution de rechange face aux impasses que rencontre aujourd’hui l’Occident, confronté à l’instabilité monétaire et au chômage