Die CT-Thermometrie als Biomarker beim akuten Schlaganfall

Abstract

Die Computertomographie ist in der klinischen Routine das Mittel der Wahl zur Schlaganfalldiagnostik, da sie meist rund um die Uhr verfügbar ist und eine schnelle, sichere Diagnostik ermöglicht. Die CT-Thermometrie ist ein Verfahren, mit dem nicht invasiv eine Temperaturänderung in einer definierten CT-Schicht nachgewiesen werden kann. Die Temperaturmessung erfolgt indirekt über die Beobachtung einer CT-Zahl-Änderung in Abhängigkeit von der Temperatur. Ziel dieser Arbeit ist es einerseits, den Zusammenhang zwischen CT-Zahl und Temperatur darzustellen, und andererseits zu untersuchen, ob die CT-Thermometrie eine geeignete Methode sein kann um ischämische Regionen im Hirnparenchym zu erkennen. Mithilfe eines Wasserphantoms wurde die Abhängigkeit der CT-Zahl von Wasser von der Temperatur untersucht. Beide Kammern des Phantoms wurden mit verschieden warmem Wasser befüllt und während des Abkühlens in unterschiedlichen Zeitabständen mit einem Routine Stroke Protokoll gescannt und mit klinisch genutzten Kernels (HR36 und HR 69) weiterverarbeitet. Die Temperatur wurde hierbei kontinuierlich gemessen. Anschließend wurden mit dem Programm ImageJ (https://imagej.nih.gov/ij/) auf verschiedenen Schichten mit ROI die entsprechenden Hounsfield Units ermittelt. Die in verschiedenen Schichten des Wasserphantoms ermittelten CT-Zahlen (HU) wurden mit den zum Scanzeitpunkt gemessenen Temperaturen ins Verhältnis gesetzt und die Änderung der CT-Zahl (HU) pro Grad C Temperaturänderung errechnet und als Kalibrierungsfaktor für die weiteren Untersuchungen festgelegt. Im Anschluss wurden mit klinischen Stoke Parametern gefahrene Schädel CTs von Schlaganfallpatienten ausgewertet. Mit dem Programm ImageJ (https://imagej.nih.gov/ij/) und ROI wurden die CT-Zahlen (HU) im Ischämiegebiet und auf der gesunden kontralateralen Seite gemessen und die Differenz gebildet. Es erfolgte die Konversion der CT-Zahl Differenz (HU) in Temperaturwerte unter Verwendung des durch die Wasserphantommessung gewonnenen Kalibrierungsfaktors und dem Programm MATLAB. Die Messungen mit dem Wasserphantom ergaben einen linearen Zusammenhang zwischen CT-Zahl und Temperatur. Je höher die Temperatur desto niedriger zeigte sich die CT-Zahl von Wasser. Dieser Zusammenhang stellte sich unabhängig vom gewählten Weiterverarbeitungskernel dar. Es konnte ein Kalibrierungsfaktor von 0,38 HU/C° ermittelt werden. Bei der Auswertung der Schädel-CTs wurden Dichteunterschiede (delta CT) im Bereich von -1,444 HU bis -7,465 HU zwischen krank und gesund gemessen, was einem Temperaturabfall von 0,54 C° bis 2,83 C° im ischämischen Areal entspricht. Es konnte in dieser Arbeit ein linearer Zusammenhang zwischen der CT-Zahl (HU) von Wasser und der Wassertemperatur gezeigt werden. Je höher dabei die Temperatur, desto niedriger ist die CT-Zahl (HU). Dieser Zusammenhang besteht unabhängig vom verwendeten Rekonstruktionskernel. Ein Kalibrierungsfaktor von 0, HU/C° konnte ermittelt werden und wurde anschließend für die Konversion von Dichtewerten (HU) einiger Schädel-CTs in Temperaturprofile verwendet. Dabei zeigte sich ein Temperaturabfall in ischämischen Regionen des Hirnparenchyms.