Charakterisierung des Zustandes von pathologischem Lebergewebe durch Ultraschallgewebeparameter / Ultraschallspektroskopie

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1 Aus der Universitätsklinik für Anästhesiologie und Operative Intensivmedizin der Medizinischen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Direktor: Prof. Dr. med. Joachim Radke Charakterisierung des Zustandes von pathologischem Lebergewebe durch Ultraschallgewebeparameter / Ultraschallspektroskopie Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Dr. med. vorgelegt der Medizinischen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg von Lars Köthe, geb. am in Merseburg Gutachter: 1. Prof. Dr. med. Joachim Radke 2. Prof. Dr. med. Hans Heynemann 3. Prof. Dr. med. Peter Pohl (Linz) Halle (Saale), den urn:nbn:de:gbv: [

2 Ziel dieser Arbeit war es, Informationen über die Nutzbarkeit von Ultraschallgewebeparametern zur qualitativen und quantitativen Gewebedifferenzierung zu erhalten. Dazu wurden 35 durch Tetrachlorkohlenstoff toxisch geschädigte und 16 gesunde Rattenlebern histologisch, ultraschallspektroskopisch und deren Blut laborchemisch untersucht. Beispielhaft für die akustischen Gewebeparameter erfolgte die Bestimmung der frequenzabhängigen Dämpfung durch die Schmalband- und eine modifizierte Spektrum-Differenz-Methode bei jeweils unterschiedlichem Wandler-Phantom-Abstand, des Frequenzanstieges des Dämpfungskoeffizienten und des relativen Rückstreukoeffizienten. Die gewonnenen Ergebnisse der jeweiligen Untersuchungsmethoden und ihre Möglichkeiten einer qualitativen und quantitativen Beurteilung von Gewebeveränderungen werden diskutiert. Köthe, Lars: Charakterisierung des Zustandes von pathologischem Lebergewebe durch Ultraschallgewebeparameter / Ultraschallspektroskopie Univ., Med. Fak., Diss., 79 Seiten, 2006

3 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung und Problemstellung Gewebedifferenzierung mittels Ultraschallverfahren in der medizinischen Diagnostik A- und B-Bildverfahren Ultraschall (US) -Gewebecharakterisierung / Ultraschallspektroskopie Die Leber als Versuchsobjekt Funktion, Morphologie, ausgesuchte allgemeinpathologische Aspekte Unterschiede zwischen der menschlichen und der Rattenleber Tetrachlorkohlenstoff Biochemischer Überblick Histologische Veränderungen Laborchemische Veränderungen Problemstellung Material und Methoden Untersuchungsmaterial und dessen Aufarbeitung Messverfahren Ausbreitung von Ultraschall in biologischem Gewebe / Frequenzabhängige Gewebeparameter Bestimmung der Ultraschall-Dämpfung Bestimmung des relativen Rückstreukoeffizienten Aufbau des Messplatzes Ergebnisse Ergebnisse der histologischen Veränderungen Ergebnisse der laborchemischen Veränderungen Ultraschallmessergebnisse... 41

4 4. Diskussion Diskussion der histologischen Veränderungen Diskussion der laborchemischen Ergebnisse Diskussion der Ultraschallmessergebnisse Die Ultraschalldämpfung Der relative Rückstreukoeffizient Schlussfolgerungen zur Effektivität der jeweiligen Bestimmungsmethoden bei der Gewebedifferenzierung Zusammenfassung Literaturverzeichnis Thesen der Dissertation... 78

5 Verzeichnis häufig verwendeter Formelzeichen und Abkürzungen Abkürzungen A. Arteria ALAT Alaninaminotransferase ASAT Aspartataminotransferase AT III Antithrombin III CAB Chromotrop Anilinblau DSO Digital-Speicher-Oszilloskop HE Hämatoxylin-Eosin HF Hochfrequenz HIFU High Intensity Focused Ultrasound GPIB General Purpose Interface Bus RER Rauhes Endoplasmatisches Retikulum ROI region of interest SGOT Serumglutamat-Oxalacetat-Transaminase SGPT Serumglutamat-Pyruvat-Transaminase US Ultraschall V. Vena VLDL Very-Low-Density-Lipoprotein Vv. Venae Chemische Formelzeichen Ca 2+ CCl 3 CCl 3 O 2 CCl 4 CHCl 3 C OCl Kalziumionen Trichlormethylradikal Trichlormethylperoxidradikal Tetrachlorkohlenstoff (Tetrachlormethan) Chloroform Chlorocarbonylradikal

6 Lateinische Formelzeichen a S f f C I I 0 I BS I BS Gewebe I BS ref log A² log A² Gew log A² Diff log A² Ph0 log A² PhGew R t z Anstieg des Dämpfungskoeffizienten Frequenz Mittenfrequenz des Schallwandlers Ultraschallintensität in das Medium einfallende Ultraschallintensität rückgestreute Ultraschallintensität aus dem Gewebe rückgestreute Ultraschallintensität aus dem Referenzobjekt rückgestreute Ultraschallintensität Abnahme der Signalamplitude Abnahme der aus dem Gewebe rückgestreuten Signalamplitude Differenz der Abnahme der Signalamplitude Abnahme der vom Phantom rückgestreuten Signalamplitude Abnahme der in Summe vom Phantom und Gewebe rückgestreuten Signalamplitude Radius der streuenden Struktur Zeit Wandlerabstand Griechische Formelzeichen α α 0 α A α C α S λ σ BS σ BS Gewebe σ BS ref σ rel BS Dämpfungskoeffizient Dämpfungskoeffizient bei der Frequenz Null Absorptionsanteil des Dämpfungskoeffizienten Dämpfungskoeffizient bei der Mittenfrequenz des Schallwandlers Streuungsanteil des Dämpfungskoeffizienten Wellenlänge Rückstreukoeffizient Rückstreukoeffizient im Gewebe Rückstreukoeffizient im Referenzobjekt Relativer Rückstreukoeffizient