Multimodales Phantommodell für die Evaluierung von Stenosen in kleinen Gefässen

Abstract

Heute stehen dem Untersucher eine Reihe von radiologischen bildgebenden Modalitäten zur Verfügung, um den Schweregrad und die Relevanz von Stenosen peripherer Arterien einzuschätzen. Zu diesen bildgebenden Modalitäten zählen die Digitale Subtraktions-Angiographie (DSA), die Spiral-Computer-Tomographie (SCT), die Ultraschallverfahren und die Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT). Mittels spektralem Dopplerverfahren, endovasaler Doppler-Sonde und der Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT) sind darüberhinaus Aussagen über den Schweregrad einer Gefässverengung durch Erfassung der Hämodynamik (Messungen der Flussgeschwindigkeiten) möglich. Die Stenosen werden von den verschiedenen bildgebenden Modalitäten unterschiedlich dargestellt und häufig unterschiedlich quantifiziert. Es sollte die Möglichkeit geschaffen werden, exakt definierte Stenosen und verschiedene Stenosetypen reproduzierbar mit den unterschiedlichen bildgebenden Verfahren zu untersuchen. Ziel unserer Arbeit war die Entwicklung eines multimodalen Phantommodelles zur vergleichenden Untersuchung von simulierten Gefässstenosen unter Standardbedingungen und damit zur Objektivierung der Leistungsfähigkeit der unterschiedlichen Modalitäten bei Stenosedetektion und quantifizierung. Mittels Membranpumpe und doppelseitigem Windkessel wurde ein pulsatiler Fluss erzeugt. Das Pumpenmodul mit der magnetfeldempfindlichen Elektronik wurde abgesetzt, um diese beim Einsatz im MRT ausserhalb der Gantry plazieren zu können. Dazu waren ausreichend lange Zuleitungen notwendig, die zur Erhaltung der Reproduzierbarkeit bei allen Modalitäten zum Einsatz kamen. Als Messstrecke kamen gut sonographierbare Schläuche aus Polyethylen zum Einsatz. Diese wurden mit jeweils drei kurzstreckig-konzentrischen, langstreckig-konzentrischen und plaqueartig-exzentrischen Stenosen unterschiedlicher Ausprägung versehen. Die reproduzierbare Herstellung der konzentrischen Stenosen erfolgte mittels Heissluft und Zug an den Enden der Polyethylenschläuche, die der plaqueartig-exzentrischen Stenosen mit definiertem Restlumen mittels Heissklebers und einem eingebrachten Metallstift. In Aufbau, Grösse und Beschaffenheit ermöglichten die Gefässphantome samt eingearbeiteten Stenosen eine realistische Simulation kleiner Gefässe. Als Referenzparameter kam bei unserem Versuchsaufbau ein identischer Schlauch ohne Stenosierung ( Nullstenose ) zum Einsatz, dieser machte Aussagen zu falsch-positiven Ergebnissen möglich. Das Polyethylen erwies sich als gut geeignetes Phantommaterial, da es stabil war, Stenosen darin relativ einfach reproduzierbar herzustellen waren, der akustische Impedanzsprung mit Wasser akzeptabel klein war und eine optische Kontrolle bei der reproduzierbaren Positionierung der intraluminalen Messkatheter und der externen Scanner möglich war. Eine Kennzeichnung der prä-, intra- und poststenotischen Messpunkte der Gefässphantome durch aussen sichtbare Farbringe erlaubte bei den Flussgeschwindigkeitsmessungen eine reproduzierbare Positionierung sowohl der intraluminalen Messkatheter als auch der externen Scanner. Als Füllungsmedium kam bei unserem Versuchsaufbau je nach bildgebender Modalität Wasser bzw. eine als Blutäquivalent dienende Latexpartikelsuspension (Cellcheck-400â) versetzt mit dem Echokontrastverstärker Levovistâ, dem nichtionischen Röntgenkontrastmittel Ultravist-370â oder dem MR-Kontrastmittel Magnevistâ zum Einsatz. Die Lösungen wurden mit einem Konservierungsmittel haltbar gemacht. Bei der von uns als Blutäquivalent eingesetzten Cellcheck-400-Lösung, handelt es sich um eine stabilisierte Suspension von Latexpartikeln, deren Größe und Konzentration im Bereich von mikrozytären Erythrozyten liegt. Sie erlaubte eine realistische Simulation des menschlichen Blutes. Die Suspension bot hinsichtlich Echogenität und konstanter Viskosität sehr gute Versuchsbedingungen. Die Partikel waren steril, stabil und leicht verfügbar. Die Reinigung der mit Cellcheck-400 verschmutzten Schläuche war unproblematisch. Thromben im System, wie sie bei Anwendung von Blut trotz Heparinisierung auftreten können, wurden vermieden. Das entwickelte Phantommodell war in allen radiologischen Modalitäten, trotz deren unterschiedlicher physikalisch-technischer Voraussetzungen, einsetzbar. Am Modell gelang sowohl die Erhebung der Bildgebung als auch die der Hämodynamik. Der Einsatz in der Ausbildung, insbesondere bei der vom Untersucher abhängigen Duplexsonographie ist empfehlenswert. Dabei hat der Anwender die Möglichkeit seine Einstellgewohnheiten am Phantom zu überprüfen, um Fehlerquellen zu erkennen und zu verringern. Die Entwicklung neuer Techniken ist patientenunabhängig möglich. Darüberhinaus können neu entwickelte Kontrastmittel und Signalverstärker ohne Patientenbeteiligung getestet werden.