Automatisierte Analyse von Parameterbildern der Hirnperfusion

Zusammenfassung

Ziel: Entwicklung eines automatisierten Verfahrens, das einen unmittelbaren quantitativen Vergleich von Perfusionsparametern erlaubt. Alle Parameter sollen im direkten Vergleich der Gefäßterritorien und im zeitlichen Verlauf übersichtlich dargestellt werden. Die Analyse soll Grundlage für eine weitergehende Untersuchung des zerebralen Vasospasmus nach Subarachnoidalblutung (SAB) sein. Das Verfahren soll eine frühzeitige Diagnose des Vasospasmus ermöglichen. Material und Methoden: In Zusammenarbeit von Informatikern und Medizinern wurde das Programm Angiotux 2D-ECCET entwickelt, das ausgehend von Perfusionsparameterbildern den Kortex automatisch erfasst, in Segmente einteilt und diese Gefäßterritorien zuordnet. Die den Parameterbildern zugrunde liegenden Zahlenwerte werden innerhalb dieser kortikalen Segmente gemittelt und in einer Tabelle und als Übersichtsgrafik ausgegeben. Liegen Verlaufsuntersuchungen vor, so werden die Mittelwerte der Perfusionsparameter automatisch im zeitlichen Verlauf dargestellt. Die Methode wird am Beispiel der CT-Perfusion entwickelt, ist aber auf andere Perfusionsmessungen übertragbar. Ergebnisse: Die automatisierte Analyse der Parameterbilder von Hirnperfusionsuntersuchungen ermöglicht den unmittelbaren Vergleich und die Verlaufsdarstellung der Perfusionsparameter in einer übersichtlichen Darstellung. Es werden sowohl Hemisphärenmittelwerte als auch anatomiebezogene Werte ausgegeben. Die Ausgabe erfolgt automatisiert in tabellarischer wie auch in grafischer Darstellung. Die tabellarische Ausgabe ermöglicht weitere statistische Analysen. Die automatisierte Analyse ist exakt reproduzierbar, d. h. ein erneutes Starten des Programms liefert exakt das gleiche Ergebnis. Schlussfolgerungen: Die automatisierte Analyse von Hirnperfusionsuntersuchungen mit dem ECCET-Program führt zu reproduzierbaren Ergebnissen, die einen objektiven Vergleich der Perfusionsparameter gegeneinander und eine Darstellung im zeitlichen Verlauf bieten. Die beschriebene Analysemethode ist die Grundlage und die Voraussetzung für die Untersuchung subtiler Perfusionsveränderungen wie sie z. B. im Rahmen des zerebralen Vasosapmus nach SAB auftreten.

Abstract

Purpose: The development of a computerized method which allows a direct quantitative comparison of perfusion parameters. The display should allow a clear direct comparison of brain perfusion parameters in different vascular territories and over the course of time. The analysis is intended to be the basis for further evaluation of cerebral vasospasm after subarachnoid hemorrhage (SAH). The method should permit early diagnosis of cerebral vasospasm. Materials and Methods: The Angiotux 2D-ECCET software was developed with a close cooperation between computer scientists and clinicians. Starting from parameter images of brain perfusion, the cortex was marked, segmented and assigned to definite vascular territories. The underlying values were averages for each segment and were displayed in a graph. If a follow-up was available, the mean values of the perfusion parameters were displayed in relation to time. The method was developed under consideration of CT perfusion values but is applicable for other methods of perfusion imaging. Results: Computerized analysis of brain perfusion parameter images allows an immediate comparison of these parameters and follow-up of mean values in a clear and concise manner. Values are related to definite vascular territories. The tabular output facilitates further statistic evaluations. The computerized analysis is precisely reproducible, i. e., repetitions result in exactly the same output. Conclusion: Computerized analysis of brain perfusion parameters with Angiotux 2D-ECCET is objective and ensures reproducible results. It may become the basis and a requirement for the analysis of minimal changes in brain perfusion prior to irreversible damage from posthemorrhagic vasospasm.

Key words

hemorrhage - brain - CT

Literatur

• 1 Galvez M, York G, Eastwood J D. CT Perfusion Parameter Values in Regions of Diffusion Abnormalities.  AJNR. 2004;  25 1205-1210
• 2 Kirchof K, Schramm P, Klotz E. et al . Zur Rolle der Mehrschicht-CT in der Frühdiagnostik der fokalen zerebralen Ischämie.  Fortschr Röntgenstr. 2002;  174 1089-1095
• 3 Bohner G, Förschler A, Hamm B. et al . Quantitative Perfusionsbildgebung mittels Mehrschicht-Spiral-CT bei Patienten mit akuter zerebraler Ischämie.  Fortschr Röntgenstr. 2003;  175 806-813
• 4 Grieser C, Knollmann F, Seidel M. et al . Vergleich von computertomographischen Perfusionsmustern mit CT-Angiographien des Circulus arteriosus Willisii bei Patienten mit zerebraler Ischämie.  Fortschr Röntgenstr. 2005;  177 S1
• 5 König M, Klotz E, Heuser L. Zerebrale Perfsuions-CT - Theoretische Grundlagen, methodische Realisierung und praktische Erfahrung in der Diagnostik des ischämischen Hirninfarktes.  Fortschr Röntgenstr. 2000;  172 210-218
• 6 König M, Banach-Planchamp R, Kraus M. et al . CT-Perfusionsbildgebung beim akuten ischämischen Hirninfarkt: Vergleich von Parameterbildern der zerebralen Perfusion und Nativ-CT-Befunden.  Fortschr Röntgenstr. 2000;  172 219-226
• 7 Imielinska C, Liu X, Rosiene J. et al . Toward Objective Quantification of Perfusionweighted Computed Tomography in Subarachnoid Hemorrhage: Quantification of Symmetry and Automated Delineation of Vascular Territories.  Acad Radiol. 2005;  12 874-887
• 8 Petrik M, Weigel C, Kirsch M. et al . Keine nachweisbare Nephrotoxizität eines dimeren nichtionischen Röntgenkontrastmittels bei der notfallmäßigen kraniellen Perfusions-Computertomographie.  Fortschr Röntgenstr. 2005;  177 1242-1249
• 9 Eastwood J D, Lev M H, Azhari T. et al . CT perfusion scanning with deconvolution analysis: pilot study in patients with acute middle cerebral artery stroke.  Radiology. 2002;  222 227-236
• 10 Ostergaard L, Weisskopf R M, Chesler D A. et al . High resolution measurement of cerebral blood flow using intravasclular tracer bolus passages. Part I: Mathem,atikal approach and statistical analysis.  Magn Reson Med. 1996;  36 715-725
• 11 Wintermark M, Flanders A, Velthuis B. et al . Perfusion-CT Assessment of Infarct core and penumbra Receiver operationg Characteristic Curve Analysis in 130 Patients Suspected of Akute Hemispheric Stroke.  Stroke. 2006;  37 979-985
• 12 Nabavi D G, LeBlanc L M, Lee D H. et al . Monitoring cerebral Perfusion after subarachnoid hemorrhage using CT.  Neuroradiology. 2001;  43 7-16