Dokument: Bewegungskontrolle und Quantifizierung der physiologischen Herz-Lungen-Interaktion mittels Spirometrie-basierter Rekonstruktion kardialer Echtzeit-MRT-Untersuchungen

Titel:	Bewegungskontrolle und Quantifizierung der physiologischen Herz-Lungen-Interaktion mittels Spirometrie-basierter Rekonstruktion kardialer Echtzeit-MRT-Untersuchungen
Weiterer Titel:	Spirometry-Based Reconstruction of Real-time Cardiac MRI: Motion Control and Quantification of Heart-Lung Interactions
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=58717
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20220202-111933-3
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Röwer, Lena Maria [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 12,66 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 01.02.2022 / geändert 01.02.2022
Beitragende:	Prof. Dr. Pillekamp, Frank [Gutachter] Prof. Dr. Antoch, Gerald [Gutachter] PD Dr. Voges, Inga [Gutachter]
Stichwörter:	Real-time MRI, cardiac imaging, free-breathing, MR-compatible spirometry
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Die Atmung beeinflusst die kardiale Magnetresonanztomografie (MRT) sowohl durch die mit der Atmung einhergehende Bewegung des Herzens als auch durch die durch die Atmung induzierten Veränderungen der Herz-Kreislauf-Funktion (Herz-Lungen-Interaktion). Ziel dieser Machbarkeitsstudie war es, zu untersuchen, wie die Kombination von schneller MRT-Bildgebung (Echtzeit-MRT), einer MRT-kompatiblen Spirometrie und retrospektiver Sortierung toleriert wird, inwieweit hierdurch eine Bildstabilisierung zu erzielen ist und ob so auch eine quantitative Untersuchung der kardialen Funktion und Herz-Lungen-Interaktion während freier Atmung durchgeführt werden kann. Zu diesem Zweck wurden bei gesunden erwachsenen Probanden (n=4) Echtzeit-MRT-Aufnahmen des Herzens (30 Bilder/s) mit gleichzeitiger MRT-kompatibler Spirometrie durchgeführt. Retrospektiv wurden die MR-Bilder aufgrund der EKG- und Spirometrie-Daten zu neuen Herzzyklen sortiert. Der Patientenkomfort wurde durch einen Fragebogen erfasst. Ausgewertet wurden die Qualität der erzielten Bildstabilisierung, der linksventrikuläre Exzentrizitätsindex als Indikator der Stellung des interventrikulären Septums und die Volumina der beiden Ventrikel der unterschiedlichen Atemphasen zur Beurteilung von Herzfunktion und Herz-Lungen-Interaktion. Die Beeinträchtigung des Wohlbefindens durch die gleichzeitige Spirometrie war gering. Die Bildstabilisierung wurde durch die Sortierung nach der Atemphase deutlich verbessert. Die Volumina beider Ventrikel veränderten sich atemabhängig signifikant. Am stärksten beeinflusst wurde das rechtsventrikuläre enddiastolische Volumen (Beginn der Inspiration: 79 +/- 17 ml/m², endexspiratorisch: 98 +/- 18 ml/m²), begleitet von einem Anstieg des rechtsventrikulären Schlagvolumens von 41 +/- 8 ml/m² auf 59 +/- 11 ml/m² und von korrespondierenden Veränderungen des enddiastolischen linksventrikulären Exzentrizitätsindex. Die aus den atemabhängigen Änderungen von Schlagvolumen und enddiastolischen Volumen ermittelte Steigung der Frank-Starling-Kurve entsprach den aus der Literatur bekannten, mit invasiven Methoden erhobenen Werten. Zusammenfassend verbessert die Kombination aus Echtzeit-MRT, freier Atmung, MRT-kompatibler Spirometrie und retrospektiver, atemabhängiger Sortierung die Bewegungskontrolle und bietet vor allem eine einzigartige, nicht-invasive Möglichkeit der Quantifizierung der Herz-Lungen-Interaktion. Respiration influences cardiac magnetic resonance (MR) imaging both through the heart’s movement associated with respiration and through the respiratory-induced changes of cardiovascular function (heart-lung interactions). The aim of the feasibility study was to investigate how the combination of fast MR imaging (real-time magnetic resonance imaging), MR-compatible spirometry, and retrospective binning is tolerated, to what extent image stabilization can be achieved, and if this also allows quantitative investigation of cardiac function and heart-lung interactions during free- breathing. For this purpose, real-time MR images of the heart (30 frames/s) with simultaneous MR-compatible spirometry were acquired in healthy adult subjects (n=4). Retrospectively, MR images were binned into new cardiac cycles based on ECG and spirometry data. Patient comfort was assessed by a questionnaire. The quality of image stabilization, the left ventricular eccentricity index as an indicator of the position of the interventricular septum, and the ventricular volumes of different respiratory phases were evaluated to assess cardiac function and heart-lung interactions. The impairment of comfort by simultaneously measured spirometry was low. Image stabilization was significantly improved by respiratory-based binning. Volumes of both ventricles changed significantly in the different respiratory classes. The right ventricular end-diastolic volume was influenced most strongly (onset of inspiration: 79 +/- 17 ml/m², end-expiratory: 98 +/- 18 ml/m²), paralleled by an increase of the right ventricular stroke volume from 41 +/- 8 ml/m² to 59 +/- 11 ml/m², and accompanied by corresponding changes of the end-diastolic left ventricular eccentricity index. The slope of the Frank-Starling curve determined from the respiratory-dependent changes in stroke volume and end-diastolic volume was consistent with values known from the literature that were obtained primarily by invasive methods. In conclusion, the combination of real-time MRI, free-breathing, MR-compatible spirometry, and retrospective respiratory binning improves motion control and, most importantly, provides a unique, noninvasive possibility to quantify heart-lung interactions.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Bezug:	Juni 2019 bis Januar 2022
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	02.02.2022
Dateien geändert am:	02.02.2022
Promotionsantrag am:	13.09.2021
Datum der Promotion:	27.01.2022