Dreidimensionale Sonographie der Leber beim Hund

Abstract

Die dreidimensionale Sonographie wird seit Ende der 80iger Jahre des letzten Jahrhunderts in der Humanmedizin in verschiedenen Disziplinen eingesetzt. Während in der Gynäkologie die Oberflächendarstellung zur fetalen Missbildungsdiagnostik genutzt wird, hilft eine exakte Volumetrie mit Sensortechnik bei onkologischen Verlaufskontrollen. In der Veterinärmedizin werden seit einiger Zeit die Einsatzmöglichkeiten ebenfalls bei Groß- und Kleintieren überprüft. Da für das Organ Leber bisher keine genauen Angaben zur Anwendung der 3D-Sonographie vorliegen, ist diese Arbeit als Grundlagenforschung gedacht. Die Ultraschalluntersuchungen für diese Arbeit erfolgten mit dem Gerät LOGIQ 9 der Firma General Electric (GE). Als Aufnahmetechnik wurde die Freihandtechnik mit Positionssensor gewählt, als Bearbeitungsprogramm stand das Tru 3D zur Verfügung. Im Rahmen dieser Studie wurden 49 Hunde mit Leberveränderungen sonographisch untersucht. Das Alter der Patienten lag zwischen 2 und 15 Jahren, bei einem Durchschnittsalter von 10,24 Jahren. Die Geschlechtsverteilung ergab 27 männliche und 22 weibliche Tiere. Bei den Patienten wurden multiple Veränderungen, wie z. B. Tumoren (n=37), Zysten (n=5) und Verkalkungen (n=2) festgestellt. Bei vier Patienten wies die Leber eine hochgradige Inhomogenität auf. Zusätzlich zeigte ein Patient eine Gallenblasenveränderung (Mucocele). Bei 24 Patienten wurden ultraschallgezielte Proben aus den Veränderungen entnommen und anschließend zytologisch oder pathologisch-histologisch untersucht. Erste Untersuchungen wurden an drei euthanasierten Tieren durchgeführt, um den Einfluss des Untersuchers auf die Bildqualität zu überprüfen. Anschließend erfolgte die Erhebung der 3D-Rohdatensätze an 34 wachen und 9 narkotisierten Patienten. Drei Patienten konnten sowohl mit als auch ohne Narkose untersucht werden. Alle erhobenen Datensätze wurden auf die Ausprägung von 3D spezifischen Artefakten z. B. Akquisitionsartefakte und auf vorliegende Bildbearbeitungsqualität (multiplanare Reformation, transparente Darstellung, Volumetrie) hin untersucht. Der Einfluss der Lokalisation der Läsion auf die weitere Bildbearbeitung wurde ebenfalls überprüft. Zusätzlich erfolgte ein Mess-Vergleich zwischen 2D-Berechnung mit Ellipsoidformel und 3D-Volumetrie (Serial-Methode) von fokalen Herden bei 24 Patienten. Bei einem Teil der Patienten (n=10) erfolgte die Messung der Zeit zur Erstellung und weiteren Verarbeitung der Datensätze stichprobenartig. Die Untersuchung der Hunde erfolgte nüchtern, in Rückenlage und mit geschorenem Bauch. Der zur Untersuchung notwendige Magnet wurde in Höhe der Leber platziert. Die Erhebung der Datensätze erfolgte mit einem 4-7 MHz Konvex- oder einem 9-12 MHz Linearschallkopf mit Aufsatz und Sensor. Insgesamt konnten 194 Rohdatensätze erhoben werden, durchschnittlich 3,7 Datensätzen pro Patient. Die Ausprägung der Artefakte und die Bildbearbeitungsqualität wurden in Stufen eins bis sechs eingeteilt. Die Verteilung aller Datensätze ist sowohl für die Artefakte als auch für die Bildbearbeitungsqualität annährend normal. Von den 14 Datensätzen, die nach Euthanasie angefertigt wurden, zeigte kein Datensatz hochgradige Artefakte. Von den 133 Datensätzen, die am wachen Patienten angefertigt wurden, zeigten ca. 20 % der erhobenen Daten keine oder geringgradige Artefakte, während 30,8 % hochgradige Artefakte und damit nicht weiter auswertbare Rohdaten aufwiesen. Von 47 in Narkose erstellten Datensätzen zeigten 12,7 % keine oder geringgradige Artefakte, während bei 2,1 % hochgradige Artefakte auftraten. Bei Auftreten von Artefakten kann die Datensatzerstellung beliebig häufig wiederholt werden. Mit Hilfe der weiteren Bildbearbeitung können fokale Veränderungen in allen Ebenen, vor allem in der sonst nicht sichtbaren coronaren Ebene, eingesehen werden. Durch verschiedene Wahlmöglichkeiten in der transparenten Darstellung ist es möglich, auch weniger deutliche Parenchymveränderungen zu erkennen und hervorzuheben. Durch unvorsichtigen Einsatz der Parameter Threshold und Opacity können so genannte Rendering-Artefakte entstehen. Durch zu starke Nachbearbeitung kann es so zum Verlust von Informationen kommen. Die Volumetrie konnte bei 24 Patienten mit 94 Rohdatensätzen durchgeführt werden. 51 % der Patienten standen aufgrund von hochgradigen Artefakten, zu kleinem Scan oder mangelndem Sensor nicht zur Messung zur Verfügung. Nach Einteilung der Läsionen in drei Formkategorien zeigte sich ein signifikanter Unterschied der Messergebnisse für elliptische Formen. Im Mittel waren diese 2D-Messungen um 24,7 % kleiner als die 3D-Messungen und es konnte mit p=0,0079 ein hoch signifikanter Wert festgestellt werden. Für alle Formen waren die 2D-Messungen im Mittel um 15,6 % kleiner als die 3D-Messungen. Die 3D-Volumetrie ist der 2D-Messung und Berechnung nach der Ellipsoidformel vorzuziehen. Die Erstellungszeit eines Rohdatensatzes betrug ca. 4,5-5 Sekunden, die Berechnung des Datensatzes erforderte ca. 25-30 Sekunden. Für die Nachbearbeitung eines Rohdatensatzes mussten durchschnittlich 8,2 Minuten eingerechnet werden. Die Lage der Läsion im Parenchym hat einen signifikanten Einfluss auf die Ausprägung von Artefaktstufen und Bildbearbeitungsqualität. Die häufigsten Läsionen waren mit 51 % im linken Leberlappen lokalisiert und zeigten eine gute Auswertbarkeit. Dahingegen lag bei zwerchfellnahen Herden eine schlechte Bearbeitungsqualität vor. Durch die dreidimensionale Sonographie war keine Aussage über die Dignität von Läsionen möglich. Mit der 3D-Sonographie bietet sich eine kostengünstige Möglichkeit zur exakten Volumen-bestimmung, z. B. während einer Tumortherapie. Mit relativ geringem Aufwand kann auf diese Weise das Wachstum von fokalen Zubildungen in der Leber oder auch der Erfolg einer Chemotherapie anhand der Regression des Tumors frühzeitig festgestellt werden, da bei kooperativen Patienten und erfahrenem Untersucher eine Narkose nicht unbedingt notwendig ist. Three-dimensional sonography has been used in various disciplines of human medicine since the end of the 80s of the last century. Whereas in gynaecology surface imaging is used for the diagnosis of foetal deformities, an exact volumetry based on sensor technology is helpful in oncological follow-up examinations. In veterinary medicine its possible use in large and small animals has been under investigation for some time. With no exact details available hitherto concerning the use of 3D-sonography of the liver, this paper is meant as pure research. The ultrasound scans for this study were carried out with the LOGIQ 9 equipment of General Electric (GE). As radiographic technique a positional sensor used freehand was chosen, as processing programme the TRU 3D was available. Within the framework of this study 49 dogs with alterations in the liver were sonographically examined. The ages of the patients were between 2 and 15 years, the average being 10.24 years. Distribution according to sex amounted to 27 males and 22 females. Multiple alterations were observed in the patients, e.g. tumours (n=37), cysts (n=5) and calcifications (n=2). 4 patients livers showed an extreme inhomogeneity. In addition, one patient presented an alteration of the gall-bladder (mucoceles). With 24 patients ultrasound-pinpointed samples (biopsies) were taken from the alterations and subjected to follow-up cytological or pathological-histological assessment. First evaluations were carried out with 3 euthanized animals in order to check the researcher s influence on the quality of the image. Afterwards sets of 3D raw data were acquired from 34 patients in the waking state and 9 patients under anaesthetic. 3 patients were able to be examined both under anaesthetic and without anaesthetic. All the acquired data were examined as to the different grades of quality of 3D specific artefacts, e.g. acquisitional artefacts, and as to the available quality of image processing (Multiplanar Reformation, Transparent Representation, Volumetry). The influence of the localization of lesions on further image processing was also checked. In addition, 24 patients were submitted to comparative measurement of 2D-calculation by ellipsoid formula and of 3D-volumetry (Serial Method) with regard to foci. The measurement of the time needed for assembling and processing the data sets of some of the patients (n=10) was effected by means of of a spot survey. The dogs were examined in a fasting state, in dorsal recumbency and with their bellies shaved. The magnet necessary for the examination was placed level with the liver. The data-sets were obtained with the help of a 4-7 MHz convex or a 9-12 MHz linear transducer with attachment and sensor. Altogether, 194 sets of raw data were able to be obtained, 3.7 per patient on average. The quality of the artefacts and of the image processing was divided into six grades. The distribution of all the recorded data is approximately normal with regard to the artefacts as well as to the quality of image processing. Of the 14 sets of data drawn up after euthanasia, none displayed extreme artefacts. 20 % of the 133 data-sets obtained with patients in the waking state showed no or insignificant artefacts, with another 38 % being extreme artefacts, i.e. raw data unable to be further evaluated. 12.7 % of the 47 records obtained under anaesthetic displayed no or insignificant artefacts, with another 2.1 % of them being extreme ones. If artefacts appear, the assembly of data can be repeated as often as desired. With the aid of further image processing, focal alterations at all levels can be observed, especially at the otherwise not visible coronary level. Different setting options of transparent imaging make it possible moreover to recognize and highlight even less distinct parenchymatic alterations. Incautious use of the parameters "Threshold" and "Opacity" may cause the formation of so-called Rendering-Artefacts. Over-enhancement may thus lead to a loss of some pieces of information. 94 sets of raw data were able to be obtained by volumetry in 24 patients. The data of 51 % of the patients were not available for measurement due to extreme artefacts, too small scans or an inadequate sensor. After dividing the lesions into 3 shape-categories, a significant difference in the measurement results of elliptical shapes could be seen. On average, these 2D measurements were 24.7 % smaller than the 3D ones, with p=0,0079 being a highly significant result. For all shapes, the 2D-measurements were 15.6 % smaller than the 3D oneson average. Therfore 3D-volumetry is preferable to 2D-measurement and alculation using the ellipsoid formula. The time needed to obtain a set of raw data amounted to 4.5 5 seconds, the calculation of the data to 25 30 seconds. On average, it took 8.2 minutes to process a set of crude data. The situation of the lesion in the parenchyma influences significantly the grades of quality of artefacts and quality of image processing. Most frequently, lesions were to be found in the lefthepatic lobe (51 %), where they could be easily evaluated. On the other hand, foci situated close to the diaphragm evinced a poor quality of processing. Three dimensional sonography did not permit a judgement on the benignity or malignity of lesions. 3D-sonography offers an inexpensive possibilty of determining volumes exactly, e.g. during the course of tumour therapy. In this way, the additional growth of foci in the liver or the regression of the tumour by successful application of chemotherapy can be ascertained early and without great expenditure of time or money, since with co-operative patients and anexperienced examiner anaesthesia is not absolutely necessary.