Institut für Diagnostische Radiologie
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Introduction
The concept of thermal ablation has proven a minimally invasive alternative or accompaniment to conventional tumour therapy. Patients with hepatic primary tumours or metastases are able to profit from it. Several modalities of thermal ablation exist, including radiofrequency ablation, microwave ablation and laser ablation. They differ in regards to their indications and their physical backgrounds, yet they all share the same aim: the hyperthermic ablation of tumorous target tissue.
At this point in time the maximum ablation diameter attained in a singular session using a singular applicator is about 30 mm. The maximum attainable volume is about 23 cm3. However, the mean and median of hepatic lesions exceed that number with about 50 mm. Most hepatic tumours therefore cannot be easily ablated in toto.
One of the main limitations of thermal ablation is the periprocedural transformation of vital tissue into a boundary layer. This boundary layer prevents efficient energy transmission into peripheral tissue and thus limits the potential of thermal ablation. The boundary layer is usually located centrally around the ablation applicator. In laser ablation the formation of this boundary layer is called carbonisation.
A technically simple, yet potentially effective approach to delay or prevent the formation of this boundary layer is the usage of a spacer. This perfused spacer cools the central zone surrounding the applicator. Therefore central temperatures remain beyond the point of carbonisation.
Methods
The development of two spacer prototypes took place in cooperation with the AG “Experimentelle Radiologie” of the University Clinic Charité. The first fully closed prototype featured an internal circulation of cooling fluid without tissue perfusion. The second open prototype perfused into tissue through an opened tip.
The conduct of this study included ex vivo experiments on bovine livers (n = 15) by means of laser ablation. Ablation diameter and ablation volume were recorded through MR-guided volumetry and manual displacement volumetry. The mean values of diameter and volume that were recorded when the stand-alone applicator system was used were then compared to the mean values recorded when using the closed spacer-supported applicator system and the open spacer-supported applicator system. The difference in values between the three applicator types were then examined for statistical significance using SPSS.
To exclude covariates a preliminary experiment was conducted which aimed to maximise power input of the laser and time interval while minimising the chance of carbonisation. For that, one of the variables was increased in intervals and the ablation diameter of all three applicator types was measured until carbonisation occurred.
Results
In the preliminary experiment it was found that following the increase of the pre-set power input of the laser a proportional increase of ablation diameter followed. However when increasing power input above 25 Watt almost instantaneous carbonisation of the central tissue occurred. This was the same for all three applicator types.
When increasing the time interval > 10 minutes the stand-alone applicator system showed central carbonisation, which was not the case when using the closed spacer-supported applicator system or the open spacer-supported applicator system. The two spacer prototypes only experienced carbonisation when a time interval of > 25 minutes was set. Thus the comparison of all three applicator types was conducted at 25 Watt and 10 minutes, whereas the comparison between the closed spacer-supported applicator system and the open spacer-supported applicator system was conducted at 25 Watt and 25 minutes.
During the first experiment the stand-alone applicator system achieved mean values of 37.50 mm ablation diameter and 23.61 cm3 ablation volume. This was a statistically significant (p < 0.001) increase to the values either spacer was able to attain: the closed spacer-supported applicator system recorded a mean value of 28.67 mm ablation diameter and 18.12 cm3 ablation volume, whereas the open spacer-supported applicator system recorded a mean value of 31.00 mm ablation diameter and 18.49 cm3 ablation volume. However, setting a longer time interval was not possible when the stand-alone applicator system was used for ablation. Due to this, a second experiment comparing mean ablation diameter and volume between the two spacer prototypes followed.
During the second experiment with a time interval of 25 minutes the closed spacer-supported applicator system attained a mean value of 52.07 mm ablation diameter and 75.25 cm3 ablation volume. These values showed a statistically significant (p < 0.001) difference in comparison to the open spacer-supported applicator system with mean values of 47.60 mm ablation diameter und 72.20 cm3 ablation volume.
Discussion
Within the framework of this study it was proven that the presence of a spacer between laser applicator and hepatic tissue was able to achieve a significant increase in ablation diameter and ablation volume. By using a closed spacer an increase in volume by a 3.19 factor of change was possible. The open spacer obtained an increase in volume by a 3.06 factor of change. The concept of using a spacer in thermal ablation as a proof of concept study is therefore valid and suitable for further pre-clinical studies.
Klassifikation perirenaler Septenbildung und ihre Korrelation mit potentiellen Einflussfaktoren
(2023)
Zusammenfassung
Ziel: Ziel dieser Arbeit war es, Prävalenz, Ausprägung und Einflussfaktoren von
perirenalen Septen in der Allgemeinbevölkerung zu untersuchen.
Material und Methoden: Von den per Zufallsstichprobe ausgewählten 4420
Probanden der populationsbasierten SHIP-TREND Kohorte wurden die T2-
gewichteten Sequenzen der MRT-Ganzkörperuntersuchungen nach einem
festgelegten Septenklassifikationsschema beurteilt. Eine Durchmesserbestimmung
des Peri- und posterioren Pararenalraumes wurde anhand von T1-gewichteten
Sequenzen vorgenommen. Nach Prüfung von Ausschlusskriterien umfasste die
endgültige Stichprobe 910 Frauen und 842 Männer (N= 1752) im Alter von 21 bis 79
Jahren. Als zu betrachtende Risikofaktoren wurden aus den Erhebungen der SHIPTREND Studie der Raucherstatus, der BMI, die glomeruläre Filtrationsrate und
Vorerkrankungen wie Diabetes mellitus und Hypertonie herangezogen.
Ergebnis: Die Prävalenz eines perirenalen Septenstadiums von ≥ 1 lag unter allen
Studienteilnehmern bei 40,7%. Ein deutlicher Unterschied zwischen den
Geschlechtern war für beide Nieren sichtbar. Die Männer hatten an der linken Niere
(Septensstudium ≥ 1) eine Prävalenz von 66% im Vergleich zu 17% bei den Frauen.
Im Seitenvergleich zeigte sich mit einer Signifikanz von p < 0,001 eine Häufigkeit von
17% für Septenstadium 3 in der linken Niere und von 13% in der rechten Niere. Bei
den Älteren wurde ebenfalls eine höhere Prävalenz deutlich, mit 77% bei den über
70-Jährigen und 3% bei den 20 bis 29 Jährigen (p < 0,001). Als signifikant
unabhängige Risikofaktoren für perirenale Septen der linken Niere zeigten sich
männliches Geschlecht (OR = 13, 2; 95%CI 9,7; 17,9; p<0,001), ein höheres Alter
(OR = 1,09; 95%CI 1,07; 1,10; p<0,001), ein erhöhter BMI (OR = 1,06; 95% CI
1,03; 1,10), aktives Rauchen (OR = 1,89, 95%CI 1,35; 2,64; p<0,001), ein Diabetes
mellitus (OR= 1,79; 95%CI 1,15; 2,78; p<0,001) und eine erhöhte Dicke des
posterioren Pararenalraums (OR = 1,20; 95%CI 1,17; 1,23; p<0,001). Für die rechte
Niere ergaben sich bis auf den Diabetes mellitus die gleichen Risikofaktoren.
Schlussfolgerung: Insgesamt sind perirenale Septen in der Allgemeinbevölkerung
häufig, mit höherer Prävalenz für die linke Niere. Risikofaktoren für eine stärkere
Ausprägung sind männliches Geschlecht, höheres Alter, hoher BMI, aktives Rauchen
und erhöhte Dicke des posterioren Pararenalraums
Zielsetzung: CT-gesteuerte perkutane transthorakale Lungenbiopsien werden zur Charakterisierung von unklaren pulmonalen Läsionen eingesetzt, da diese weniger Komplikationen hervorrufen als operative Explorationen. Die hierbei am häufigsten auftretenden Komplikationen sind Pneumothorax und pulmonalen Blutungen. Um diese zu verringern, konzentrierten sich Studien vermehrt auf mögliche Einflussfaktoren. Hierbei zeigte sich, dass Komplikationen überwiegend von Läsionsgröße, Stich-kanallänge und pleuralem Kontakt des Tumors abhingen. Weitere einflussnehmen-de Faktoren waren das Auftreten von Lungenemphysemen und die Lokalisation des Tumors. Nach unserem Wissen wurde der potentielle Einfluss von Berufserfahrung und Persönlichkeitsmerkmalen von interventionellen Radiologen bei CT-gesteuerten Lungenbiopsien bislang nicht untersucht.
Folglich war die Motivation zur vorliegenden Studie, mithilfe psychologischer Frage-bögen Rückschlüsse auf die Interventionsergebnisse und Ausbildung im Bereich der Interventionellen Radiologie zu ziehen. Konkret wurde untersucht inwiefern Berufserfahrung und Persönlichkeitsmerkmale von interventionellen Radiologen den technischen Erfolg und die Komplikationsrate CT-gesteuerter perkutaner transthorakaler Lungenbiopsien beeinflussen.
Methodisches Vorgehen: Auf Grundlage einer retrospektiven Datenanalyse von 1056 CT-gesteuerten Lungenbiopsien, durchgeführt von 38 interventionellen Radio-logen im Zeitraum 2006 bis 2014, wurden für die vorliegende Studie 445 Eingriffe herangezogen, die von 14 Radiologen durchgeführt wurden (Ausschlusskriterien: Fehlende Zustimmung der Radiologen; < 20 Interventionen pro Interventionalist; Punktionen mit unvollständigen Daten etc., Vgl. Abbildung 1).
Die Interventionen wurden bewertet in Bezug auf die Häufigkeit von auftretenden Komplikationen, technischer Erfolgsrate und interventionsbezogenen Einflussgrößen. Persönlichkeitsmerkmale der interventionellen Radiologen wurden auf Basis der psychologischen Fragebögen NEO-FFI (Big Five) und State-Trait Angst-Inventar beurteilt. Die Ergebnisse der CT-gesteuerten Lungenbiopsien wurden den interventionsbezogenen Einflussgrößen zugeordnet und mit den Persönlichkeitsmerkmalen und der Berufserfahrung der 14 Radiologen abgeglichen.
Resultat: Es wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen den 14 Interventionalisten bezüglich des technischen Erfolgs (Variationsbreite: 75.0 - 95.5%, p = 0.406), Komplikationsrate insgesamt (Variationsbreite: 44.7 - 85.7%, p = 0.088) beziehungsweise Major- (Variationsbreite: 15.6 - 40.9%, p = 0.679) und Minor-Komplikationen (Variationsbreite: 31.6 - 71.4%, p = 0.074) identifiziert. Die Berufserfahrung hatte keine Aus-wirkung auf den technischen Erfolg (p = 0.254) und die Komplikationsrate (p = 0.470). Die Persönlichkeitsmerkmale hatten keinen Einfluss auf den technischen Erfolg. Drei der sechs Persönlichkeitsmerkmale besaßen jedoch einen Einfluss auf die Komplikationsrate.
Fazit: Die Berufserfahrung besitzt keinen Einfluss auf den technischen Erfolg und die Komplikationsrate von CT-gesteuerten transthorakalen Lungenbiopsien. Auch die Persönlichkeitsmerkmale Angstgefühl, Offenheit, Gewissenhaftigkeit, Extraversion, Verträglichkeit und Neurotizismus nehmen keinen signifikanten Einfluss auf den technischen Erfolg. Jedoch haben die drei Persönlichkeitsmerkmale Angstgefühl, Offenheit und Gewissenhaftigkeit einen signifikanten Einfluss auf das Auftreten von Komplikationen.
Es zeigt sich, dass Persönlichkeitsmerkmale zumindest teilweise einen Einfluss auf die Komplikationsrate besitzen und daher eine verbesserte individuelle Weiterbildung helfen kann, individuelle Fehlerquellen zu minimieren und das Leistungsniveau zu erhöhen. Ein verstärktes Augenmerk sollte analog anderer Berufe auch in der Medizin darauf gelegt werden, bereits bei der Kandidatenauswahl stärker persönlichkeitsmerkmalbezogene Aspekte zu integrieren und während der Berufslaufbahn immer wieder zu erheben.
Temporomandibulärer Schmerz ist ein häufiges Symptom bestehend aus Schmerzen lokalisiert um den gelenknahen Anteil des Kiefers mit einer starken Abhängigkeit von Stressoren. Chronische Schmerzen wurden bereits mit Veränderungen des Volumens der grauen Hirnsubstanz (GMV) assoziiert. Frühere Studien zum Thema haben bis jetzt jedoch widersprüchliche Ergebnisse geliefert. Dies könnte unter anderem den unterschiedlichen Zusammensetzungen der Studienpopulationen sowie den zugrundeliegenden Studienmethoden geschuldet sein.
Um die Auswirkungen chronischer Schmerzen auf die Gehirnstruktur mit hohen Fallzahlen zu untersuchen, wurden in der vorliegenden Arbeit drei Gruppen klinischer Patienten, insgesamt 47 Individuen, und eine Studienpopulation, bestehend aus insgesamt 57 Patienten, die Gesichtsschmerzen über die letzten 6 Monate angaben, analysiert. Die Patienten der Studienpopulation wurden aus der Study of Health in Pomerania (SHIP) rekrutiert, die Patienten der klinischen Probandengruppen in Zusammenarbeit mit der Zahnklinik Greifswald. Das Volumen der grauen Hirnsubstanz dieser Patienten wurde jeweils mit dem einer gesunden Kontrollgruppe ohne chronische Schmerzen verglichen.
Die Kontrollgruppe bestand aus 60 Individuen für den Vergleich mit den klinischen Patienten sowie 381 Individuen für den Vergleich mit den Patienten der Studienpopulation. Beide Kontrollgruppen waren jeweils für Alter und Geschlecht entsprechend korrigiert.
Zur Gehirnstrukturanalyse kam Voxelbasierte Morphometrie als populäres In-vivo-Verfahren zum Einsatz. Hiefür erhielten sowohl Patienten als auch die Kontrollpersonen ein MRT. In einer Region of Interest (Bereich von Interesse) Analyse zeigte nur die klinische Patientengruppe ein verringertes Volumen der grauen Substanz in den Bereichen des anteromedialen Gyrus cinguli bis in den medialen präfrontalen Cortex reichend, bei denen aus der Literatur bereits eine besonde Anfälligkeit gegenüber chronischen Schmerzen und einer damit verbundenen Reduktion der grauen Substanz bekannt ist.
Introduction: Patients who are overweight or obese have an increased risk of developing type 2 diabetes mellitus (T2DM). Weight loss can have a positive effect on glycemic control. Objective: We aimed to investigate glycemic control in patients with T2DM and overweight or obesity during a structured weight-loss program. Methods: This was a prospective, interventional study. We recruited 36 patients (14 men and 22 women) with a median age of 58.5 years and median body mass index (BMI) of 34.1, to a 15-week structured weight-loss program with a low-calorie (800 kcal) formula diet for 6 weeks. The primary end point, HbA<sub>1c</sub> level, and secondary end points, anthropometric data, medication, and safety, were assessed weekly. Laboratory values and quality of life were assessed at baseline and after 15 weeks. Results: HbA<sub>1c</sub> decreased from 7.3% at baseline to 6.5% at 15 weeks (p < 0.001), median body weight by 11.9 kg (p < 0.001), median BMI by 4.3 (p < 0.001) and median waist circumference by 11.0 cm (p < 0.001). Two participants discontinued insulin therapy, 4 could reduce their dosage of oral antidiabetic agents, and 6 completely discontinued their antidiabetic medication. Insulin dose decreased from 0.63 (0.38–0.89) to 0.39 (0.15–0.70) units/kg body weight (p < 0.001). No patient experienced hypoglycemic episodes or hospital emergency visits. Triglycerides and total cholesterol decreased as well as surrogate markers of liver function. However, the levels of high-density and low-density lipoprotein cholesterol (HDL-C and LDL-C) as well as uric acid remain unchanged. Regarding quality of life, the median physical health score increased from 44.5 (39.7–51.4) at baseline to 48.0 (43.1–55.3; p = 0.007), and the median mental health score decreased from 42.1 (36.1–46.7) to 37.4 (30.3–43.7; p = 0.004). Conclusions: A structured weight-loss program is effective in the short term in reducing HbA<sub>1c</sub>, weight, and antidiabetic medication in patients with T2DM who are overweight or obese. Levels of HDL-C and LDL-C were not affected by short-term weight loss. The decline in mental health and the long-term effects of improved glycemic control require further trials.
: Background: High-impact trauma frequently leads to injuries of the orbit, but literature
focusing on the viscerocranium rather than the neurocranium is underrepresented. Methods: Retrospective cohort study (2006–2014) at an urban level 1 trauma center assessing the frequency and
typical patterns of orbital injuries on whole-body computed tomography (WBCT) with maxillofacial
multi-slice CT (MSCT) after severe trauma. (1) Screening of consecutive WBCT cases for dedicated
maxillofacial MSCT. (2) Examination by two independent experts’ radiologists for (peri-/)orbital
injuries. (3) Case review for trauma mechanisms. Results: 1061 WBCT were included revealing 250
(23.6%) patients with orbital injuries. Less than one-quarter (23.3%) of patients showed osseous
and 9.5% showed soft tissue injuries. Combined osseous and soft tissue lesions were present in
39.2% of orbital injuries, isolated soft tissue injuries were rare. Single- or two-wall fractures of the
orbit were prevalent, and the orbital floor was affected in 67% of fractures. Dislocated extraocular
muscles (44.6%), deformation of the ocular globe (23.8%), and elongation of the optic nerve (12.9%)
were the most frequently soft tissue findings. Vascular trauma was suspected in 15.8% of patients.
Conclusions: Orbital trauma was confirmed in 23.6% of cases with suspected facial injuries after severe
trauma. Concomitant soft tissue injuries should be excluded explicitly in cases with orbital fractures
to prevent loss of vision or ocular motility.
We, here, provide a personal review article on the development of a functional MRI in the radiology departments of two German university medicine units. Although the international community for human brain mapping has met since 1995, the researchers fascinated by human brain function are still young and innovative. However, the impact of functional magnetic resonance imaging (fMRI) on prognosis and treatment decisions is restricted, even though standardized methods have been developed. The tradeoff between the groundbreaking studies on brain function and the attempt to provide reliable biomarkers for clinical decisions is large. By describing some historical developments in the field of fMRI, from a personal view, the rise of this method in clinical neuroscience during the last 25 years might be understandable. We aim to provide some background for (a) the historical developments of fMRI, (b) the establishment of two research units for fMRI in the departments of radiology in Germany, and (c) a description of some contributions within the selected fields of systems neuroscience, clinical neurology, and behavioral psychology.
Background: The current literature discusses aspects of quality assurance (QA) and sub-specialization. However, the challenges of these topics in a teleradiology network have been less explored. In a project report, we aimed to review the development and enforcement of sub-specialized radiology at Telemedicine Clinic (TMC), one of the largest teleradiology providers in Europe, and to describe each step of its QA. Evaluation: The company-specific background was provided by the co-authors—current and former staff members of TMC. Detailed descriptions of the structures of sub-specialization and QA at TMC are provided. Exemplary quantitative evaluation of caseloads and disagreement rates of secondary reviews are illustrated. Description of Sub-specialization and Quality Assurance at TMC: Sub-specialization at TMC is divided into musculoskeletal radiology, neuroradiology, head and neck, a body, and an emergency section operating at local daytime in Europe and Australia. Quality assurance is based on a strict selection process of radiologists, specific reporting guidelines, feedback through the secondary reading of 100% of all radiology reports for new starters, and a minimum of 5% of radiology reports on a continuous basis for all other radiologists, knowledge sharing activities and ongoing training. The level of sub-specialization of each radiologist is monitored continuously on an individual basis in detail. After prospective secondary readings, the mean disagreement rate at TMC indicating at least possibly clinically relevant findings was 4% in 2021. Conclusion: With continuing and current developments in radiology in mind, the essential features of sub-specialization and innovative QA are relevant for further expansion of teleradiology services and for most radiology departments worldwide to respond to the increasing demand for value-based radiology.
Die hier vorliegende Studie bestätigt die Hypothese, dass die Integration der 3D-
Voxel-basierten morphometrischen Analyse in den klinisch diagnostischen
Algorithmus der Epilepsien und insbesondere bei der Diagnostik der kryptogenen
Epilepsien einen entscheidenden Vorteil bringt. Der diagnostische Mehrwert für KFE
lag dabei in der Detektion von vorher unbekannten FCD bei 3,6% (3 aus 84) und
führte in weiteren 6% (5 aus 84) zur Diagnoseänderung durch teilweise sehr subtile
und teilweise sehr eindeutige Befunde, welche zuvor in der nativen Bildgebung
übersehen wurden. Dabei besitzt diese Analyse eine hohe Sensitivität (1,0) und
leidet unter einer geringen Spezifität (0,23-0,25), welche durch erneute Betrachtung
und Konsensfindung erhöht wird. Über eine erweiterte Diagnostik und die
Epilepsiechirurgie kann das MAP zu einer ökonomischeren und erfolgreicheren
Therapie von kryptogenen Epilepsien und zu einer besseren Anfallskontrolle und
damit Lebensqualität für den Patienten führen. Die Implementierung dieses
Verfahrens in den Diagnostikalgorithmus in einem tertiären Epilepsiezentrum ist
wenig zeit- und kostenintensiv und bietet zusätzlich durch eine Übertragbarkeit in
andere Fachgebiete und durch einen „zweiten diagnostischen Blick“ auf bereits
gesehene Bilder einen Vorteil gegenüber rein nativer Bildgebung. Die
Weiterentwicklung beispielsweise durch künstliche Intelligenz ist Gegenstand
aktueller Studien.
Background: Highly accurate detection of intracranial hemorrhages (ICH) on head computed tomography (HCT) scans can prove challenging at high-volume centers. This study aimed to determine the number of additional ICHs detected by an artificial intelligence (AI) algorithm and to evaluate reasons for erroneous results at a level I trauma center with teleradiology services.
Methods: In a retrospective multi-center cohort study, consecutive emergency non-contrast HCT scans were analyzed by a commercially available ICH detection software (AIDOC, Tel Aviv, Israel). Discrepancies between AI analysis and initial radiology report (RR) were reviewed by a blinded neuroradiologist to determine the number of additional ICHs detected and evaluate reasons leading to errors.
Results: 4946 HCT (05/2020-09/2020) from 18 hospitals were included in the analysis. 205 reports (4.1%) were classified as hemorrhages by both radiology report and AI. Out of a total of 162 (3.3%) discrepant reports, 62 were confirmed as hemorrhages by the reference neuroradiologist. 33 ICHs were identified exclusively via RRs. The AI algorithm detected an additional 29 instances of ICH, missed 12.4% of ICH and overcalled 1.9%; RRs missed 10.9% of ICHs and overcalled 0.2%. Many of the ICHs missed by the AI algorithm were located in the subarachnoid space (42.4%) and under the calvaria (48.5%). 85% of ICHs missed by RRs occurred outside of regular working-hours. Calcifications (39.3%), beam-hardening artifacts (18%), tumors (15.7%), and blood vessels (7.9%) were the most common reasons for AI overcalls. ICH size, image quality, and primary examiner experience were not found to be significantly associated with likelihood of incorrect AI results.
Conclusion: Complementing human expertise with AI resulted in a 12.2% increase in ICH detection. The AI algorithm overcalled 1.9% HCT.
Trial registration: German Clinical Trials Register (DRKS-ID: DRKS00023593).