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3.  Zusammenfassung

Bildgebung des Mittelohrs

Gegenstand der vorliegenden Untersuchungen waren die Optimierung etablierter und die Evaluierung neuer Verfahren der Akquisition hochauflösender Schnittbilddaten in der otologischen Bildgebung sowie die Standardisierung und Evaluierung darauf basierender dreidimensionaler Visualisierungstechniken.

Im Rahmen der Felsenbeinbildgebung (Mittelohr und knöchernes Labyrinth) wurde unter Nutzung der 1999 eingeführten Mehrschicht-Spiral-CT (MS-CT) anhand von Kadaverstudien ein Akquisitionsprotokoll entwickelt, das eine hohe, isotrope Detailauflösung (ca. 0,3x 0,3 x 0,3 mm Voxelgröße) mit einer vergleichsweise niedrigen Strahlenexposition verband und übliche Maßnahmen der Bilddatenoptimierung incl. zusätzlicher Schichtungen erübrigte. Das Protokoll wurde in der Folge über einen Zeitraum von 21 Monaten bei insgesamt 200 Patienten eingesetzt und in Anwendungsstudien durch radiologische Diagnostiker vergleichend zur herkömmlichen Akquisitionstechnik bezüglich der Bildqualität, der diagnostischen Wertigkeit, der Beurteilbarkeit Submillimeter-feiner kritischer Bildelemente sowie hinsichtlich der Eignung zur präoperativen Bildgebung (u.a. vor Ohrmuschel-Epithese, Tympanoplastik und Cochlear Implant-Versorgung) evaluiert. Die Bilddaten der MS-CT wiesen signifikant höhere Bewertungen (p<0,001) bezüglich der Bildqualität und diagnostischen Wertigkeit sowohl hinsichtlich der zweidimensionalen Quelldaten als auch daraus abgeleiteter dreidimensionaler Bildrekonstruktionen auf, bei überlegener Abgrenzbarkeit der Stapes-Suprastruktur (p<0,005) im Vergleich zur Inkremental-CT. Verschiedenartige, teilweise syndromale Dysplasien des Schläfen- und Felsenbeins wurden in 16,7% der Patienten detektiert und mittels der MS-CT-Daten umfassend charakterisiert. In Zusammenarbeit mit Otochirurgen wurde ein Protokoll zur virtuell-endoskopischen tympanalen Bildgebung (sog. virtuelle Otoskopie) auf der Basis der Volume Rendering-Technik entwickelt, zunächst anhand von Kadaverstudien hinsichtlich methodischer Limitationen evaluiert und nachfolgend bei 126 Patienten mit fraglich oder sicher pathologischen Befunden eingesetzt. Die virtuelle Otoskopie erwies sich als wichtige komplementäre Bildgebungstechnik zur zweidimensionalen Bildgebung bei verschiedenartigen ossikulären Pathologien, in der Bildgebung des postoperativen Status sowie zur [Seite 106↓]Darstellung der tympanalen Kompartimente bei intrakavitären Raumforderungen. Wichtige methodische Limitationen, neben der Beschränkung auf die Oberflächendarstellung, zeigten sich in der Abbildung weichteildichter Strukturen geringen Kalibers, der Erfassung otosklerotischer Läsionen im Bereich der Stapes-Fußplatte sowie der Beurteilung der Funktionalität der Ossikelkette inclusive tympanoplastischer Prothesen. Das vorgestellte Protokoll zur Bilddatennachverarbeitung erwies sich als geeignet für den Einsatz in der Bildgebungsroutine, da durch die Wahl eines Schwellenwert-gesteuerten Rekonstruktions-Algorithmus, den Einsatz semiautomatisierter Nachverarbeitungsprotokolle, sowie die Standardisierung der Kamerapositionen die virtuelle Otoskopie unilateral innerhalb von ca. 10 Minuten durchgeführt werden konnte. Die Kombination aus Datenakquisition mittels MS-CT und der virtuellen Otoskopie ermöglichte die Erfassung aller intraoperativ beschriebenen ossikulären Pathologien ohne falsch positive Befunde, wobei sich die o.a. methodischen Limitationen der VO vorwiegend in widersprüchlichen Ergebnissen zwischen Morphologie und Funktionsstatus der Ossikelkette dokumentierten. Der Korrelationskoeffizient nach Spearman zur Bestimmung des Zusammenhanges zwischen dem aus der Bildgebung abgeleitetem Status der Schalleitung und einer zeitnah durchgeführten Audiometrie betrug 0,89.

Bildgebung des Innenohrs, MAI und KHBW

Im Rahmen der Bildgebung des Innenohrs, inneren Gehörgangs und Kleinhirn-Brückenwinkels wurde zunächst anhand von Probanden-Messungen eine stark T2-gewichtete MRT-Sequenz (3DFT CISS) dahingehend optimiert, daß die Akquisition sehr hoch auflösender Datensätze mit isotropen Voxeln (0,5 x 0,5 x 0,5 mm) unter Einsatz der Kopfspule innerhalb einer klinisch-radiologisch akzeptablen Messzeit (< 15 Min.) möglich wurde. Dieses Protokoll wurde in der Folge über einen Zeitraum von 24 Monaten bei insgesamt 347 konsekutiven Patienten eingesetzt, die mehrheitlich (ca. 68%) zur Bildgebung wegen Schallempfindungs-Schwerhörigkeit, Tinnitus und/oder Vertigo zugewiesen worden waren. Die Bildqualität der Primär-Datensätze ermöglichte die regelhafte, scharfe Abgrenzbarkeit der kritischen Bildelemente (u.a. des interskalaren Septums und der intrameatalen Hirnnerven), wobei Artefakte vorwiegend durch Gefäß-Pulsationen sowie petrosale Sekretverhalte entstanden. Die dreidimensionale Nachverarbeitung der HR Datensätze erfolgte mittels der Volume Rendering-Technik, die es erlaubte durch zwei oberflächenschattierte Ansichten alle [Seite 107↓]Labyrinth-Segmente abzubilden und zusätzlich durch Parametervariationen (Schwellenwert, Depth Cueing) typische Bildartefakte zu unterdrücken. Diese Technik der Nachverarbeitung (NV) wurde in Anwendungsstudien vergleichend zur verbreiteten NV-Technik der Maximum Intensity Projection anhand von insgesamt 2400 Einzelbewertungen der labyrinthären Segmente evaluiert und wies bei vergleichbarer NV-Dauer eine höhere Bildqualität und diagnostische Wertigkeit auf (p<0,001), bei verbesserter Abgrenzbarkeit der labyrinthären Segmente (p<0,001) und verkürzter Dauer der Bildanalyse (p<0,001). Da Innenohr-Dysplasien aufgrund der komplexen labyrinthären Architektur, der Vielfalt und phänotypischen Variabilität sowie des syndromalen Auftretens besondere Anforderungen an die Bildgebung stellen, wurde die Eignung des Volume Rendering zur Bilddaten-NV bei labyrinthären Dysplasien im Rahmen einer retrospektiven Studie bei insgesamt 158 konsekutiven Patienten mit Schallempfindungs-Schwerhörigkeit evaluiert. Auf der Basis der Anamnese, klinischen Befunde und anhand von OP-Berichten konnten bei 5,7% der Patienten verschiedenartige labyrinthäre Dysplasien visualisiert und von andersartigen labyrinthären Pathologien (postentzündlich, postoperativ) abgegrenzt werden. Bei allen vor CI-Versorgung mittels HR MRT evaluierten Patienten, die einen unauffälligen Befund hatten, konnte die Elektrodeninsertion erfolgreich durchgeführt, ebenso wie bei einem Patienten mit dem bildgebenden Verdacht auf eine Labyrinthfibrose (falsch positiver Befund). In der Korrelation von 56 computertomographisch gesicherten Obliterationen des labyrinthären Lumens mit den VR-Rekonstruktionen des Innenohrs zeigte sich eine vollständige Übereinstimmung hinsichtlich Anzahl und Verteilung der Läsionen.

Bezüglich der Bildgebung des Kleinhirn-Brückenwinkels wurde die Technik der endoluminalen Visualisierung der basalen Zisternen sowie des inneren Gehörgangs auf der Basis der o.a. 3DFT-CISS-Sequenz gewählt, im Sinne einer sog. virtuellen Zisternoskopie. Die Datensätze wurden unter Variation der Volume Rendering-Parameter derart nachverarbeitet, daß sowohl der intrazisternale Verlauf als auch die Wurzeleintrittszone der Hirnnerven V-VIII überlagerungsfrei zur Darstellung kamen. Die virtuell-zisternoskopischen Ansichten waren in der Lage die komplexen räumlichen Beziehungen der neurovaskulären, intrazisternalen Strukturen in wenigen 3D-Ansichten zusammenfassen. Zur zweifelsfreien Zuordnung der neurovaskulären Strukturen jedoch war, ebenso wie zum Verständnis der 3D-Ansichten, die Durchmusterung der axialen Schnittbilddaten bzw. daraus abgeleiteter multiplanarer Reformationen unerläßlich. Es wurden standardisierte NV-Protokolle zur [Seite 108↓]intrazisternalen Darstellung der Hirnnerven V-VIII definiert und auf die Datensätze von 14 Patienten angewandt, bei denen aufgrund der Anamnese, klinischen Befunde und Schnittbildgebung die Diagnose eines neurovaskulären Konflikts bzw. eines neuralen Kompressionssyndroms anderer Genese erhoben worden war. In 12 Patienten konnten die neuralen Konflikt- bzw. Kompressionsareale dreidimensional mit hoher Detailauflösung visualisiert werden. Bei 7/12 Patienten fand der Bildgebungsbefund Eingang in die Diagnose, Differentialdiagnose und oder Therapie des Patienten. Eine Korrelation mit intraoperativen Befunden konnte nur bei zwei Patienten durchgeführt werden, die wegen kleiner Tumoren im Fundus des inneren Gehörgangs einer präoperativen Bildgebung unterzogen worden waren; hier bestätigte sich in beiden Fällen die bildgebend getroffene Zuordnung des Tumors zum intrameatalen Hirnnerven.

Zusammenfassend führte die Optimierung der Akquisitionstechniken zu einer verbesserten Abgrenzbarkeit klinisch relevanter Bilddetails und war gleichzeitig Voraussetzung für die Erzeugung bildqualitativ hochwertiger dreidimensionaler Bildrekonstruktionen. Die Kombination aus hochauflösenden Akquisitionstechniken und der dreidimensionalen Visualisierung mittels Volume Rendering ermöglichte die nicht-invasive endoluminale Darstellung im Sinne einer virtuellen Oto- bzw. Neuroendoskopie. Trotz weitgehender Übereinstimmung zwischen der realen und virtuell dargestellten Pathomorphologie ossikulärer Strukturen in der Mittelohr-Bildgebung zeigten sich methodische Limitationen in der Erfassung der Pathophysiologie. Die 3D-Bildgebung des Innenohrs gewährleistete eine detaillierte Darstellung pathoanatomisch komplexer Veränderungen und erlaubte dadurch Rückschlüsse auf die Pathogenese. Insbesondere in der Bildgebung des Mittelohrs und Kleinhirn-Brückenwinkels erwiesen sich die virtuell-endoskopischen Ansichten als komplementäre Darstellungstechniken, deren Ergebnisse im Zusammenhang mit den primären Schnittbilddaten und den klinischen Untersuchungsergebnissen zu interpretieren sind.

Prospektiv ist aufgrund neuer Gerätetechnologien in der Bilddaten-Erfassung (z.B. 16-Schicht-Spiral-CT) sowie höheren Rechnerleistungen in der Daten-Nachverarbeitung von einer zunehmenden Verbreitung dreidimensionaler Bildgebungstechniken auszugehen.


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03.02.2005