Rofo 2011; 183 - WI_PO4
DOI: 10.1055/s-0031-1279556

Schätzung der Gewebeperfusion aus dynamischen CT-Daten: Simulationsbasierte Evaluierung der Methode des „steilsten Gradienten“

G Brix 1, S Zwick 2, F Kiessling 3, J Griebel 1
  • 1Bundesamt für Strahlenschutz, Medizinischer und beruflicher Strahlenschutz, Oberschleißheim
  • 2Radiologische Klinik, Medizinische Physik, Freiburg
  • 3Institut für Biomedizinische Technologien, Experimentelle Molekulare Bildgebung, Aachen

Ziele: Die Gewebeperfusion kann mit der Methode des steilsten Gradienten (MSG) aus dynamischen kontrastverstärkten CT-Daten berechnet werden. Dieser Ansatz beruht auf der Annahme, dass bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Steigung (der Gradient) der Gewebekurve ihr Maximum erreicht, der Abstrom des applizierten Kontrastmittels (KM) aus der terminalen Strombahn vernachlässigt werden kann. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, so wird die Perfusion unterschätzt. Ziel dieser Arbeit war es, die Genauigkeit der MSG anhand von simulierten Datensätzen systematisch zu untersuchen. Methode: Hierzu wurden unter Verwendung einer gemessenen arteriellen Inputfunktion (AIF) 9600 Gewebekurven für 4 Rauschniveaus, 6 Abtaststrategien und 40 Kombinationen der relevanten physiologischen Gewebeparameter (Perfusion, kapillare Permeabilität und relative Verteilungsvolumina des intravasalen und interstitiellen Raums) mittels eines etablierten Simulationsprogramm (MMID4) berechnet. Für jeden Datensatz wurde die Perfusion ermittelt als maximale Steigung der Gewebekurve dividiert durch den Maximalwert der AIF. Ergebnis: Wie erwartet lieferte die MSG systematisch zu niedrige Perfusionswerte, wobei der Fehler mit zunehmender Perfusion und abnehmendem Intravasalvolumen anstieg. Gefäßpermeabilität und interstitielles Volumen hatten dagegen keinen Einfluss auf die Ergebnisse. Bei einer zeitlichen Auflösung von 0,72s war der Fehler kleiner als 23%, wenn die mittlere Transitzeit der KM-Moleküle, d.h. der Quotient aus relativem Plasmavolumen und Perfusion, größer war als 6s. Eine Vergrößerung des Abtastintervalls und des Rauschniveaus resultierte in einer deutlichen Abnahme der Genauigkeit (systematischer Fehler) bzw. der Präzision (Streuung) der Schätzwerte. Schlussfolgerung: Die MSG ermöglicht eine einfache und robuste Schätzung der Gewebeperfusion. Die erreichbare Genauigkeit und Präzision ist für viele klinische Fragestellungen ausreichend, da die mittlere Transitzeit in den meisten Geweben, insbesondere in Tumoren, hinreichend lang ist.

Keywords: Dynamische CT, Tracerkinetik, Perfusion

Korrespondierender Autor: Brix G

Bundesamt für Strahlenschutz, Medizinischer und beruflicher Strahlenschutz, Ingolstädter Landstr. 1, 85764 Oberschleißheim

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