Modelle zur sonografischen Analyse der Hirnperfusion mit der Kontrastdestruktionskinetik in einem Flussphantom

Einleitung: Ultraschall bewirkt eine Zerstörung von Ultraschallkontrastmittel-(UKM)-mikrobläschen, die als Signalverlust detektierbar ist. Die Geschwindigkeit der Wiederauffüllung von UKM in das Messvolumen zwischen zwei Ultraschallpulsen ist von der Hirndurchblutung abhängig. Somit ist die Kinetik der Kontrastabschwächung nach gepulster Ultraschallapplikation theoretisch für die Perfusionsmessung geeignet.

Methoden: Wir führten eine In-vitro-Studie an einem Flussphantom mit kontinuierlicher SonoVue®-Infusion durch, um die Kontrastdestruktionskinetik nach gepulster Ultraschallapplikation zu analysieren (Harmonic Imaging, SONOS 5500, 1.8/3.6MHz, MI: 1.6, drei Pulsintervalle: 2, 4 und 6,67Hz). Sieben Flussraten von 4,5 bis 36ml/min wurden untersucht. Wir verglichen drei mathematische Modelle zur Beschreibung der Kontrastdestruktionskinetik (linearer Signalverlust, exponentieller Zerfall und ein exponentielles Destruktions-Reperfusionsmodell).

Ergebnisse: In 113 von 126 Versuchen (89,7%), führte die Ultraschallapplikation zu einer Signalabschwächung. Die Fälle mit fehlendem Signalverlust traten alle bei hohen Flussraten auf (18–36ml/min). Der lineare Signalverlust war signifikant von der Flussrate abhängig (p<0,005, n=7). Ein logistisches Wachstumsmodell, definierte die Steigung und die Dynamische Breite der (linearen) Abhängigkeit für die verschiedenen Pulsintervalle: Je kürzer das Pulsintervall, desto höher war die Flussrate am Wendepunkt der Kurve. Das exponentielle Zerfallsmodell zeigte nur für das kürzeste Pulsintervall (6,67Hz) eine Abhängigkeit von der Flussrate (r=0,95, p=0,03, n=6). Bei 2 bzw. 4Hz gelang kein Kurvenfit. Der Perfusionskoeffizient, der aus dem exponentiellen Destruktions-Reperfusionsmodell abgeleitet wurde, war nicht von der Flussrate abhängig.

Schlussfolgerung: Das lineare Modell korreliert mit der Flussrate und definiert darüberhinaus optimale Pulsintervalle für unterschiedliche Flussraten. Die exponentiellen Modelle, die ein computerisiertes Kurvenfitting benötigen, waren in unserem Modell nicht für die Flussmessung geeignet.

Förderung: Teilprojekt des UMEDS-Konsortiums (Ultrasonographic Monitoring and Early Diagnosis of Stroke) der Europäischen Kommission (QLG1-CT-2002–01518).