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Habilitationsschrift

Autor(en): Ralf-Jürgen Schröder
Titel: Hochauflösende farbkodierte Duplexsonographie von Hauttumoren In-vitro-, tierexperimentelle und klinische Studien zur Signalverstärkung durch d-galaktosehaltige Ultraschallkontrastmittel
Erscheinungsdatum: 07.03.2000
Volltext: html (urn:nbn:de:kobv:11-10021390)
pdf (urn:nbn:de:kobv:11-10021409)
Fachgebiet(e): Medizin
Schlagwörter (ger): Farbdopplersonographie, d-Galaktose, Hauttumoren
Schlagwörter (eng): Colour Doppler sonography, d-galactose, skin tumours
Einrichtung: Humboldt-Universität zu Berlin, Medizinische Fakultät - Universitätsklinikum Charité
Zitationshinweis: Schröder, Ralf-Jürgen: Hochauflösende farbkodierte Duplexsonographie von Hauttumoren In-vitro-, tierexperimentelle und klinische Studien zur Signalverstärkung durch d-galaktosehaltige Ultraschallkontrastmittel; Habilitationsschrift, Humboldt-Universität zu Berlin, Medizinische Fakultät - Universitätsklinikum Charité , publiziert am 07.03.2000, urn:nbn:de:kobv:11-10021409
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Abstract (ger):
Zunächst wurden mit Hilfe eines neuen Injektionssystems die Vorteile der Bolusgabe und der kontinuierlichen Applikation d-galaktosehaltiger Ultraschallsignalverstärker kombiniert und an einem klein- (Æ 0,86mm) und einem großlumigen (Æ 16 mm) Gefäßmodell die optimale Basis- und Bolusflußratenkombination für die Powerdopplersonographie evaluiert. Der Powerdopplersignalintensitätsverlauf verschiedener Infusionsprotokolle wurde subjektiv von drei Beobachtern einer sechsstufigen Skala zugeordnet. Objektive Intensitätsmeßdaten wurden mit einer CW-Dopplersonde und einem Computersystem gewonnen. Die 1 ml/min.-Basisinfusionsrate kam dem Optimalzustand am nächsten (Großlumenmodell: 70 %, Kleinlumenmodell: 100 % Grad-4-Plateau trotz geringer Standardabweichung der mittleren Spektraldopplerverstärkungsmeßwerte im Plateaubereich). Sie ermöglichte eine annähernd optimale Gefäßdarstellung mit ausreichendem Spielraum für mehrfache, optisch gut wahrnehmbare Bolusgaben (Optimalbolus: 300mg/ml, 2 ml/s, 1 s Injektionsdauer). Diese Ergebnisse lassen eine medizinische und ökonomische Optimierung des Signalverstärkereinsatzes in der Powerdopplersonographie erwarten. Anhand von tierexperimentellen Untersuchungen wurde die Zuverlässigkeit der nativen und der signalverstärkten Farbdopplersonographie bei der Visualisierung der intratumorösen Angioneogenese im Vergleich zur histologischen Vaskularisationsquantifizierung evaluiert. Zu diesem Zweck wurden Melanomzellen des Typs B16-F1 Mäusen intra- bzw. subkutan imjiziert und nach einer Wachstumsperiode in 54 Fällen sonographisch im B-Modus bezüglich Größe, Homogenität, Echogenität und Grenzechoschärfe und in der Farbdopplersonographie bezüglich intratumorös erkennbarer Gefäßzahl, Gefäßarchtektur und Gefäßanteil an der Tumorquerschnittsfläche (= percentage vessel area, PVA) analysiert. Die anschließende histologische Aufarbeitung erbrachte Vergleichsdaten hinsichtlich Größe, Nekrotisierung und Vaskularisation der Tumoren. Es fand sich eine signifikante Korrelation (p < 0,01) zwischen den makroskopisch und den sonographisch ermittelten Tumordurchmessern, jedoch zwischen Histologie und Sonographie bezüglich sonographisch erkannter Nekrosen nur, wenn diese mehr als 40 % des Tumors erfaßten. Nach Signalverstärkerapplikation stiegen die sonographisch erkennbare Tumorgefäßzahl, -architektur und die PVA signifikant an (p < 0,01), letztere bei den intrakutanen Tumoren um 483 % und bei den subkutanen um 373 %. Der histologische Vaskularisationsgrad korrelierte am stärksten (r = 0,686) von allen Farbdopplerparametern mit der signalverstärkten PVA (p < 0,01). Somit trug die Signalverstärkergabe zur Verbesserung der Korrelation der Ergebnisse der sonographischen und histologischen Vaskularisations- und Angioneogenesebeurteilung bei. Im klinisch-experimentellen Teil wurde prospektiv bei 83 malignitätssuspekten, kutan oder subkutan lokalisierten Raumforderungen unterschiedlichen, meist epithelialen Ursprungsgewebes mittels nativer und signalverstärkter Farbduplexsonographie eine Dignitätseinschätzung vorgenommen. Als Einstufungskriterien wurden diverse B-Modus- und Farbdopplerkriterien, u.a. intratumorös erkennbare Gefäßzahl und PVA, verwendet. Die Diagnosesicherung erfolgte durch Histologie oder Verlaufskontrolle. Während weder die B-Modus-Kriterien noch die Dopplerspektralanalyse für die Dignitätseinschätzung geeignet erschienen, trugen die Farbdopplerparameter und besonders die PVA nach Signalverstärkergabe zur Dignitätsbestimmung bei, wobei die erkennbare Gefäßzahl nach Signalverstärkergabe signifikant (p < 0,01) zunahm. Als ungeeignet erwiesen sich diese Kriterien jedoch bei entzündlichen und angiomatösen Raumforderungen und epithelialen Rezidivtumoren. Insgesamt liefert die signalverstärkte Farbdopplersonographie wesentliche zusätzliche Informationen bezüglich Angioneogenese und Dignität von Raumforderungen der Haut und ihrer Anhangsgebilde, insbesondere die signalverstärkte semiquantitative Vaskularisationsanalyse. Sie ist der B-Modus-Sonographie und der Spektraldoppleranalyse überlegen. Die Signalverstärkergabe führt zu einer deutlichen Sensitivitätserhöhung.
Abstract (eng):
A new injection system combines the advantages of bolus and of continuous application of ultrasound contrast agents. This study evaluated the optimal combination of basic and bolus flow rates in power Doppler sonography using two different types of vitro vessel models. The flow of an in vitro circulation model consisting of a wide or small lumen vessels was visualized by power Doppler ultrasound. The intensity of colour Doppler signal was assessed subjectively by three observers using a six step scale (optimal: degree 5). The objective signal intensity was measured by a CW-Doppler probe and a computed sytem. Using a basic flow rate of 1 ml/min., approximately optimal results were reached. This basic flow rate enabled an almost optimal visualization of the vessel lumen with sufficient free range for repeated, well visible bolus injections. Thus, the use of the new injection system combining bolus and continous injection of contrast agent improves medical and economic use of signal enhancing agents in power Doppler sonography. The aim of the next study was to evaluate the reliability of plain and enhanced colour Doppler sonography in visualization of intratumoral vascularization as a sign of malignant angioneogenesis. Therefore, malignant melanomas of the histological type B16-F1 which had been implanted in mice were examined by sonography. The majority of these tumours was localized intracutaneously, the minority subcutaneously. Various B-mode aspects, colour Doppler criteria, and spectral Doppler parameter were evaluated before and after i.v.-application of an ultrasound signal enhancer. After sonographic examination, all tumors were analyzed histologically with semiquantitative grading of tumoral vascularization. Despite the higher mean volume of the subcutaneous tumours, the percentage of tumors with visible intratumoral vessels was not higher than in intracutaneous tumors on plain images. Enhanced, the sonographical vascularization of subcutaneous tumors seemed to be superior to this of the intracutaneous. The signal enhanced mode was definitely superior to plain Doppler in showing the intratumoral vessels as a sign of angioneogenesis. The intratumoral vascular structure could be sufficiently analyzed the minority of all tumors by plain Doppler, but in more than 90 % after application of the signal enhancing agent. Intracutaneous tumors had a more compact vascular structure than subcutaneous. Despite the missing direct correlation between the sonographically and the histologically determined degree of tumour vascularization the correlation was improved after application of the signal enhancer. Only the enhanced colour Doppler sonography provides valuable noninvasive information about angioneogenetic hypervascularization in experimental melanomas. The third study evaluated colour Doppler criteria to differentiate between malignant and benign skin tumors determining the extent of the intratumorous vascularization. The B-mode sonomorphology and the extent of the vascularization in color Doppler of clinically potentially malignant tumours of the cutaneous and subcutaneous structures were analyzed and quantified by different methods. After application of the signal enhancing agent, counting the intratumoral vessels visible on one ultrasound slice led to the highest sensitivity of all used criteria but the specificity was poor. The highest specificity and diagnostic accuracy of all used criteria were obtained using the criterion "percentage vessel area > 5,0 %" after excluding all inflamed lesions by clinical aspects. Plain colour Doppler increased the specificity but the sensitivity decreased to a not acceptable level. The analysis of the B-mode morphology and spectral Doppler parameter of intratumoral vessels did not contribute to differential diagnosis. Signal enhanced colour Doppler sonography is a valuable tool in pretherapeutic assessment of cutaneous lesions. This method can be relevant for therapy and prognosis. The application of the signal enhancing agent increases significantly (p < 0.01) the sensitivity. This method is not useful in assessing benignity or malignancy of inflamed lesions and angiomas.
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Generiert am 27.11.2014, 05:21:10