Sequentielle Analyse der frühpostmortalen Darstellung großer thorakaler Blutgefäße in der menschlichen Leiche in der postmortalen Computertomographie

Abstract

Bei der vorliegenden CT-Studie wurden 41 Verstorbene post mortem im Institut für Rechtsmedizin des Universitätsklinikums Hamburg Eppendorf (UKE) von Mai 2013 bis Januar 2014 gescannt. Ausgeschlossen wurden hierbei Suizid-, Mord- und Tot-schlagfälle sowie Fäulnisleichen und potenzielle Gewebespender. Das Alter der Verstorbenen besaß eine Spannbreite von 29 bis 91 Lebensjahren. Es wurden CT-Aufnahmen in festen Intervallen von 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 9 – 12 – 18 – 24 – 48 – 72 – 96 Stunden p.m. angefertigt. Ziel dieser Studie war die Untersuchung von frühpostmortaler Blutsedimentation im postmortalen CT-Bild, zu der weltweit kaum Untersuchungen vorliegen. Die Fragestellung lautete: 1) Ist Zeit ein klärender Faktor bei der postmortalen Blutsedimentation im CT-Bild? 2) Ist die hier verwendete qualitative Untersuchungsmethode geeignet, die quanti-tative abzulösen? Dazu wurden zwei Methoden erwählt, um eine morphologische Beurteilung der Blutsedimentation in den großen herznahen Blutgefäßen inklusive im Herzen selbst im PMCT zu ermöglichen. Die eine Methode ist qualitativer Art, welche selbst er-stellt wurde. Sie beurteilt die Blutsedimentationsgrenze nach Ihrer Erkennbarkeit, indem die Opazität numerisch in einer Skala von 0-4 eingeordnet wird: nicht (0) – schwach(1) – mäßig(2) – deutlich sichtbar(3) – Luftansammlung(4). Die zweite Methode ist quantitativer Art und wird mithilfe der Hounsfield Unit ange-wendet. Sie gibt einen Dichtewert des sedimentierten Blutes in einer Skala von ca. 20-112 an. Sie stellt eine objektive Untersuchungsmethodik dar, während die quali-tative Methodik als subjektiv zu betrachten ist. Statistische Erhebung erfolgte mit dem Programm SPSS und wurde mittels des Ver-fahrens ,,Mixed Model‘‘ erstellt. Das Signifikanzniveau wurde bei  = 0,05 festge-legt. Es zeigten sich Signifikanzen bei den Variablen Zeit, Zeit und Messpunkt so-wie Messpunkt selbst. Es besteht zudem eine Signifikanz bei der Variablen Inten-sivpatient. Diese Ergebnisse müssen mit Vorsicht betrachtet werden, da sie bei der geringen Anzahl an Fällen nicht als repräsentativ anzunehmen sind. Die bisherigen Ergebnisse stehen teilweise im Einklang mit der aktuellen Wissen-schaftslage. Es bedarf hierbei mehr Studien von postmortalem Blut bei bildgeben-dem Verfahren wie u.a. mittels PMCT. Ergänzend wurden 16 Fälle mit einer per Sektion gesicherten Lungenembolie als Todesursache im PMCT per Kriterienkatalog aus der Dissertation „Todesursache Lungenembolie - Lungenembolie: Nachweis im PMCT und MPMCTA (Multiphasi-sche Postmortale Computertomographie Angiographie)“ von Shaghayegh Sharafat (2016) befundet. Von den 16 Fällen waren 15 Fälle befundbar, wobei vier Fälle nicht ganz eindeutig in der benötigten Bildqualität waren. Bei zwei Fällen waren der Bildbefund mit einer Diagnose Lungenembolie vereinbar bzw. klar diagnostizierbar. Dies ergibt eine Sensitivität von 13,33% (2/15 x 100%). Umgekehrt wiesen von den in dieser Dissertation verwendeten 17 Fällen vier nach Anwendung der Kriterien im PMCT irreguläre Hypodensitäten auf, welche mit einer Lungenembolie vereinbar wären. In zwei Fällen wäre nach dem PMCT-Befund eine Lungenembolie wahrscheinlich, in einem Fall hätte sogar ein klares Indiz vorgele-gen. Allerdings waren bei diesen Todesfällen andere Diagnosen für den Todesein-tritt ursächlich. Diese Beobachtungen weisen auf die Komplexität für das Befunden einer Lungenembolie im PMCT hin.

Research Question: In postmortem computed tomography (CT) of the human body, which has increasingly been used in forensic medicine over the past two decades, the differentiation of postmortem artifacts is of high practical importance. Uncertainties persist in the diagnosis of thromboembolic events from native images, especially in the territory of the pulmonary artery, as postmortem angiography is often not feasible. Thus, intravascular contours caused by differences in X-ray density need to be interpreted in native images. The aim of the present study was to investigate the development of early postmortem blood sedimentation as a typical postmortem artifact in the heart and major vessels near the heart over the course of postmortem CT reconstruction, for which few published studies exist to date. In the present study, 17 cases were selected from a cohort of 41 deceased individuals who underwent postmortem CT examinations at the Institute of Legal Medicine, University Medical Center Hamburg-Eppendorf (UKE), between May 2013 and January 2014. Excluded from the study were suicides, homicides, cases of decomposition, and potential tissue donors. Among the 17 cases, the age range was 29 to 91 years; 12 deceased individuals were male, 5 female, and 2 cases were autopsied. CT scans of the thorax (120 kV, 500 mAs, pitch factor 0.6, slice collimation 51.2 mm, slice thickness 0.8 mm, slice interval 0.4 mm, filter/kernel B) were performed at fixed intervals of 2/3/4/5/6/9/12/18/24/48/72/96 hours postmortem.

The following questions were investigated at a total of 22 measurement points in the vascular system, with a special focus on the pulmonary artery compared to other central vascular compartments:

1) Does the postmortem interval correlate with postmortem blood sedimentation in CT reconstruction? During which time period does sedimentation occur, and does it remain stable? 2) With regard to the rate of manifestation, vessel localization with demonstrable sedimentation, and the intensity of the maximum degree of sedimentation, are influencing parameters such as cause of death, premortem medical therapy (intensive care patients), ambient temperature, or body position relevant?

Method: Two methods were selected for the morphological assessment of blood sedimentation. Firstly, sedimentation was qualitatively assessed on a four-point scale based on subjective ratings of contrast formation at the density gradient. Secondly, quantitative HU (Hounsfield Units) measurements were performed in defined vascular areas. Statistical analysis was conducted using the SPSS program with a mixed model approach. The significance level was set at α = 0.05.

Results: Significant findings were observed for the following independent variables: time, measurement point, time in combination with measurement point, and intensive care status yes/no. However, these results should be interpreted with caution due to the small sample size, as they are not considered to be reliably representative.

Additionally, a criteria catalog described by Sharafat (2018) for the presence of pulmonary embolism in PMCT was applied to the case series where pulmonary embolism was not presumed. Furthermore, this instrument was evaluated for comparison in an additional n = 15 cases with autopsy-confirmed pulmonary embolism as the cause of death in PMCT. Out of the 15 autopsy cases, 14 were detectable, with four cases not meeting the required image quality criteria. Only in two of these cases was the finding at least compatible with a diagnosis of pulmonary embolism, and in one of the two cases, it was clearly diagnosable. Thus, the sensitivity was 14.3% (2/14).

Conversely, out of the 17 cases used as a control group in this dissertation, where pulmonary embolism was not presumed, six exhibited irregular hypodensities upon application of the criteria in PMCT, which would have been compatible with pulmonary embolism. The specificity here is 65% (11/17).

These observations indicate that reliable criteria for the diagnosis of pulmonary embolism in PMCT still need to be identified, as postmortem sedimentation, possibly in combination with postmortem coagulation, can regularly produce artifacts.

The current findings largely align with the state of published science. However, further studies are needed on the factors influencing sedimentation and, if applicable, coagulation of postmortem blood, as well as their representation in imaging techniques such as PMCT.