4D Magnetresonanzangiographie bei zerebralen arteriovenösen Malformationen - Untersuchungen zu Hämodynamik und Gewebemarkern
Zur Planung einer invasiven Therapie für Patienten mit Gefäßfehlbildungen des Gehirns, sog. arteriovenöse Malformationen (Abk.: AVM), ist die Abschätzung des individuellen natürlichen Blutungsrisikos von entscheidender Bedeutung.
In Projektvorarbeiten wurden Techniken zur computergestützten Nachverarbeitung von 3D- und 4D-Bildfolgen der Magnetresonanzangiographie entwickelt und in ein Softwaresystem namens
AnToNIa (Abk. f.: Analysis Tool for Neuro Imaging Data) integriert . Mithilfe der hier verfügbaren Bildanalyse- und Visualisierungsmethoden ist eine Quantifizierung und dreidimensionale Darstellung des Blutflusses bei AVM-Patienten in hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung möglich.
Abbildung 1: Farbcodierte 2D-Darstellung des automatisch detektierten AVM-Kerns (grün) und der, auf Basis von hämodynamischen Charakteristika, automatisch klassifizierten Gefäße in der näheren Umgebung des Kerns (zuleitenden Gefäße (rot), ableitenden Gefäße (blau) sowie "en passage" Gefäße (gelb)).
Abbildung 2: Farbcodierte 3D-Darstellung des automatisch detektierten AVM-Kerns (grün) und der automatisch klassifizierten Gefäße in der näheren Umgebung des Kerns
Im Rahmen des DFG-Projektes sollen im Bereich der computergestützten Bildanalyse sollen neue Verfahren zur quantitativen AVM-Analyse entwickelt werden und als Erweiterung der Visualisierungs- und Analysesoftware AnToNIa integriert werden. Mit Hilfe dieser funktionalen Erweiterungen von AnToNIa sollen Messungen an verschiedenen Lokalisationen der AVM-Anatomie vorgenommen werden, um so mögliche hämodynamische Risikofaktoren zu identifizieren. Insbesondere soll hierbei die Extraktion und Evaluierung von weiteren Parametern zur Charakterisierung des Flusses sowie die Lokalisation und Quantifizierung der Perfusion im Gefäßsystem ermöglicht werden. Zeitgleich sollen Robustheit und Benutzerfreundlichkeit des Softwaretools AnToNIa erhöht werden, wodurch aus dem zurzeit verfügbaren Softwareprototypen ein in klinischen Studien von Medizinern verwendbares Auswertungstool entwickelt werden soll. Das erweiterte Softwaretool AnToNIa wird den beteiligten medizinischen Partnern für die Bilddatenauswertung und -visualisierung im Rahmen einer prospektiven Studie zur Verfügung gestellt, um Messungen an verschiedenen Lokalisationen der AVM-Anatomie vorzunehmen und mögliche Risikofaktoren für eine Blutung zu identifizieren.
Zur Evaluation werden im Rahmen des Projektes immunhistochemisch bestimmte Gewebemarker an AVM-Operationspräparaten mit den präoperativ gemessenen Werten für den Blutfluss an verschiedenen AVM-Bestandteilen räumlich aufgelöst verglichen werden. Die frischen Präparate können hierzu direkt im Labor der Neurochirurgischen Klinik des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf untersucht werden.
Langfristiges Projektziel ist es, ein prädiktives Modell für das natürliche Blutungsrisiko und die Therapieplanung bei einer diagnostizierten AVM zu entwickeln.
Das Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert (Ha2355/10-1).
Ausgewählte Publikationen
- Nils D. Forkert, Dennis Säring, Till Illies, Jens Fiehler, Heinz Handels: Automatische Lokalisation und hämodynamische Charakterisierung von Gefäßstrukturen bei arteriovenösen Malformationen, Bildverarbeitung für die Medizin 2008, BVM 2008, Informatik aktuell, Springer Verlag, Berlin, 2008.
- Dennis Säring, Jens Fiehler, Nils Forkert, Merle Piening, Heinz Handels: Visualization and Analysis of Cerebral Arteriovenous Malformation Combining 3D and 4D MR Image Sequences, International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery, 2, 75-79, 2007.
Projektteam
Nils Forkert
Dennis Säring
Heinz Handels
Kooperationspartner
PD. Dr. med. Jens Fiehler
PD. Dr. med. Ulrich Grzyska
Dr. med. Till Illies
Prof. Dr. med. Hermann Zeumer
Klinik für Neuroradiologische Diagnostik und Intervention, UKE
PD Dr. Katrin Lamszus
Dr. med. Jan Regelsberger
Prof. Dr. med. Manfred Westpfahl
Klinik für Neurochirurgie, UKE
