dc.contributor.author
Xu, Chao
dc.date.accessioned
2018-06-07T16:39:29Z
dc.date.available
2012-08-23T09:26:10.173Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/2847
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-7048
dc.description.abstract
An important focus of imaging research in the ischemic stroke is the
differentiation of the ischemic penumbra from the infarct core and the normal
tissue. The aim of this work was to develop and study four novel imaging
markers for characterization of the ischemic penumbra by employing two modern
magnetic resonance imaging (MRI) techniques: vessel size imaging and amide
proton transfer (APT) imaging. The estimation of the microvessel density and
the mean vessel size, represented as Q and vessel size index (VSI),
respectively, was available in vessel size imaging to characterize the
morphological properties of microvasculature. As the first study to apply
vessel size imaging in acute stroke patients, our work found the reduced Q and
increased VSI in the ischemic tissue of 75 patients examined within 24 hours
from symptom onset. The Q showed a trend to identify the severity of ischemia
in 23 patients with longitudinal follow-up scans. During the study of vessel
size imaging, we observed that dynamic changes in the transverse relaxation
rates measured by the gradient echo and the spin echo formed a loop, rather
than a reversible line as expected in the modelling for estimating the VSI.
The shape of the loop and the direction of its passage differentiated between
healthy brain and pathological tissue, such as tumour and ischemic tissue. By
simulating the MRI signal in a vascular tree model of microvasculature, the
direction of the loop was found to be influenced mainly by the arterial and
venous blood composition, as well as dispersion of the contrast agent. we
proposed a marker to characterize the direction and shape of the loop. Its
hyperintensities were observed in the ischemic tissue and the tumour. It might
be considered as a novel imaging marker for characterizing the pathology of
cerebrovascular network. The APT imaging provides an in vivo estimation of the
pH value. However, its clinical application has been limited, since it
requires multiple scans with an off-resonance saturation, which leads to a
long measurement time and a high energy exposure to patients. In this work, we
designed a sequence integrated a field-map measurement in the reference scan
and introduced a turbo factor to accelerate the data acquisition during the
pulse off-duty time after the saturation. This technique was applied to two
stroke patients to enable the pH-weighted amide proton transfer ratio (APTR)
mapping for the first time in clinical stroke studies. Preliminary
hypointensities of the APTR in the ischemic tissue and the acute infarction
suggested that the ischemic acidosis in the tissue may indicate the fate of
infarction.
de
dc.description.abstract
Bei der Erforschung des ischämischen Hirninfarktes ist die Differenzierung der
ischämischen Penumbra von Infarktkern und angrenzendem gesunden Gewebe von
besonderer Relevanz. Mit dem Ziel neue Marker für die Charakterisierung der
ischämischen Penumbra zu entwickeln, wurden in dieser Doktorarbeit moderne
Verfahren der Magnetresonanztomographie (MRT) angewandt; Vessel-Size-Imaging
und Amide-Proton-Transfer-Imaging. Vessel-Size-Imaging ermöglicht die
Charakterisierung der Mikrogefäßmorphologie anhand der Mikrogefäßdichte (Q)
und der durchschnittlichen Gefäßgröße (VSI). Diese Methode wurde in der
vorliegenden Arbeit erstmals bei akuten Schlaganfallpatienten angewandt
(n=75). Innerhalb der ersten vierundzwanzig Stunden nach Einsetzen der
Symptome konnte ein reduzierter Q-Wert, sowie wie eine Erhöhung des VSI-Wertes
im ischämischen Gewebe nachgewiesen werden. In einer Längsschnittmessung von
23 Patienten zeigte sich ein deutlicher Trend, der den Q-Wert als potentiellen
Indikator für den Schweregrad der Ischämie ausweist. Des Weiteren wurde
beobachtet, dass die mit Gradienten- und Spinecho gemessenen dynamischen
Änderungen der transversalen Relaxationsrate schleifenförmig statt reversibel
linear verlaufen, wie es aus der Modellierung des VSI zu erwarten war. Die
Schleifenform und die Verlaufsrichtung unterschieden sich zwischen gesundem
und pathologischem, wie z.B. Tumor- oder ischämischem, Gewebe. Anhand einer
Simulation des MRT-Signals in einem Mikroblutgefäßmodel konnte gezeigt werden,
dass die Verlaufsrichtung der Schleife hauptsächlich von arteriellem und
venösem Blutvolumen, sowie der Verteilung des Kontrastmittels beeinflusst
wird. Um Form und Verlauf der Schleife zu bewerten, wurde ein Marker
entwickelt, welcher die erzeugte Hyperintensität in Tumor- und ischämischem
Gewebe ausnutzt. Dieser neuartige Marker kann in bildgebenden Verfahren
verwendet werden, um die Pathologie des zerebrovaskulären Netzwerks zu
beschreiben. Das Amid-Proton-Transfer-Imaging (APT) erlaubt die Abschätzung
des pH-Wertes in vivo. Bislang waren die klinischen Anwendungsmöglichkeiten
auf Grund langer Messzeiten mit hoher Belastung für die Patienten begrenzt. In
dieser Arbeit haben wir eine Sequenz entwickelt, welche eine beschleunigte
Datenerhebung ermöglicht. Somit konnte die Messung des pH-gewichteten Amid-
Proton-Transfer-Verhältniswertes (APTR) erstmals bei Schlaganfallpatienten
angewandt werden. Die gemessenen Hypointensitäten des APTR im ischämischen
Gewebe und dem akuten Infarkt bestätigten, dass die ischämische Azidose dem
finalen Infarkt entspricht.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
Magnetic Resonance Imaging
dc.subject
Vessel Size Imaging
dc.subject
Amide Proton Transfer Imaging
dc.subject
Microvessel Density
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::610 Medizin und Gesundheit
dc.title
Exploring novel magnetic resonance imaging markers for ischemic stroke in the
application of vessel size imaging and amide proton transfer imaging
dc.contributor.firstReferee
PD Dr. med. Jochen B. Fiebach
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. rer. nat. habil. Harald E. Möller
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. rer. nat. Ingolf Sack
dc.date.accepted
2012-09-07
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000037738-8
dc.title.translated
Untersuchung neuer Magnetresonanzmarker für ischämische Schlaganfälle zur
Anwendung bei Vessel-Size-Imaging und Amide-Proton-Transfer-Imaging
de
refubium.affiliation
Charité - Universitätsmedizin Berlin
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000037738
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000011157
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access