Werkgemeenschap van het Koningin Wilhelmina Fonds voor beeld- en signaalvormende technieken in de geneeskunde

Citeer dit artikel als
Ned Tijdschr Geneeskd. 1988;132:1268-72
Download PDF

Vergadering gehouden op 5 november 1987 te Utrecht

A.A.de Graaf, W.M.M.J.Bovée, N.E.P.Deutz en R.A.F.M. Chamuleau (Delft, Amsterdam), Waarneming in vivo van metabolische processen in de hersenen van de rat met behulp van proton-kernspinresonantie-spectroscopie

Met behulp van in vivo-kernspinresonantie-spectroscopie (MRS) kan men intact levend weefsel analyseren in termen van de erin aanwezige verbindingen en hun concentraties.1 Bij toepassing aan de Technische Universiteit Delft van proton-MRS van de hersenschors van niet-verdoofde ratten2 kunnen momenteel, na onderdrukking van het watersignaal, resonantiepieken van de volgende verbindingen geheel of gedeeltelijk gescheiden worden waargenomen: N-acetyl-aspartaat, (fosfo)creatine, aspartaat, glutamine, glutamaat, alanine, glycine, inositol, taurine, cholineverbindingen, lactaat en lipiden.

Kwantificering van de spectra wordt in een aantal gevallen bemoeilijkt door (1) restsignalen van water die een ondergrond onder de overige pieken geven en (2) brede pieken van lipiden die o.a. het lactaatsignaal maskeren. Met behulp van ‘spectroscopic imaging’-experimenten, waarbij de ruimtelijke verdeling (1- en 2-dimensionaal) van de metabolieten is afgebeeld, werd aangetoond dat het water- en lipidensignaal afkomstig is uit enkele begrensde gebieden dicht bij het schedeldak. Toepassing van gelokaliseerde spectroscopie, waarbij het MRS-spectrum wordt opgenomen uit een gebied met te kiezen afmetingen op een te kiezen plaats in de hersenen, resulteert in spectra waarin de ongewenste signalen vrijwel afwezig zijn. Deze MRS-methoden worden in samenwerking met de afd. Experimentele Genetica van het Academisch Medisch Centrum (Amsterdam) succesvol toegepast in het onderzoek naar de pathogenese van hepatische encefalopathie.3

P.E.Sijens, H.K.Wijrdeman (Utrecht), J.W.A.W.Vermeulen, P.R.Luyten (Best), Kernspinresonantie-spectroscopie van humane tumoren voor en na radiotherapie

Vooruitlopend op het in het Instituut voor nucleaire magnetische resonantie (NMR) van het Academisch Ziekenhuis Utrecht aangevangen spectroscopische NMR-onderzoek werden op een 1,5 T Philips Gyroscan MR-imager drie patiënten met mammatumoren onderzocht. Met gebruikmaking van een oppervlaktespoel van 6 cm doorsnede als radiofrequente zenderontvanger werd via 1H- en 31P-NMR-spectroscopie onderzocht of de uit dierstudies voortgekomen verwachtingen dat tumoren (a) van gezonde weefsels zijn te onderscheiden en (b) na radiotherapie veranderingen in fosfaatmetabolisme vertonen,12 voor bovengenoemde menselijke tumoren waargemaakt kunnen worden.

Onze voorlopige conclusie luidt dat het 31P-NMR-spectrum van de tumor verschilt van dat van het overeenkomstige deel van de normale mamma (figuur 1). Na radiotherapie stijgt het niveau aan creatine-fosfaat, daalt de verhouding tussen fosfomono-ester (PME) en anorganisch fosfaat (Pi), en neemt de afstand tussen ?-adenosine-trifosfaat (ATP) en Pi toe met 0,4 tot 0,6 ppm, tot 13,3 ppm. De stijging tot deze waarde waaruit zich een onwaarschijnlijk hoge pH van meer dan 8 laat berekenen, is naar onze huidige opvatting eerder een gevolg van een toenemende bijdrage van fosfo-mono-esters aan de Pi-piek dan van een verandering in tumor-pH. De boven de 31P-spectra weergegeven 1H-spectra laten zien dat de verhouding watervet in aanwezigheid van tumor aanzienlijk vergroot is. Het is de bedoeling in de toekomst verbanden te leggen tussen de optredende spectrale veranderingen en de (te verwachten) respons van de behandelde tumor.

M.A.Moerland, H.K.Wyrdeman en C.J.G.Bakker (Utrecht), Onderzoek naar tumorrespons na radiotherapie met behulp van kernspinresonantietomografie

Een van de toepassingsmogelijkheden van kernspinresonantietomografie (NMR) is onderzoek naar tumorrespons. Het NMR-onderzoek op de afdeling Radiotherapie van het Academisch Ziekenhuis Utrecht richt zich behalve op tumorregressie ook op de waarde van de relaxatietijden T1 en T2 als grootheden om het effect van radiotherapie of radiotherapie in combinatie met hyperthermie te evalueren. T1- en T2-afbeeldingen worden berekend uit een set spin-echo-beelden, die zijn verkregen bij verschillende repetitie- en echotijden. De in de tumor voorkomende T1- en T2-waarden worden weergegeven in histogrammen.

Figuur 2 geeft een voorbeeld van T1- en T2-histogrammen van een rectumtumor voor en na radiotherapie. De grote spreiding in de T1- en T2-waarden is een weerspiegeling van de inhomogeniteit van het tumorweefsel. Mogelijk helpen deze histogrammen bij de differentiatie tussen vitaal en necrotisch tumorweefsel. In dit geval zijn de gemiddelde waarden van de relaxatietijden korter na radiotherapie.

J.W.Berkelbach van der Sprenkel, P.C.van Rijen, P.R.Luyten, J.A.den Hollander en C.A.F.Tulleken (Utrecht, Best), Protonen fosfor-kernspinresonantie-spectroscopie bij hyperventilatie bij proefpersonen

Hyperventilatie wordt in de klinisch neurofysiologische praktijk gebruikt als provocatietest. Bij spontane hyperventilatie daalt de arteriële Pco2 van 40 tot 15 mmHg, hetgeen leidt tot een respiratoire alkalose en een stijging van de arteriële pH van 7,4 naar 7,65. Recente ontwikkelingen in de toepassing van gelokaliseerde kernspinresonantie-spectroscopie (MRS) op ‘whole body’-systemen heeft het mogelijk gemaakt om het effect van hyperventilatie op het cerebrale metabolisme te bestuderen bij proefpersonen.

Voor een protonspectrum wordt met behulp van gestimuleerde echo's een volume geselecteerd van 50 ml. Voor watersuppressie worden Dante-pulsen gebruikt in combinatie met een 1331-sequentie. De echotijd was 272 ms. Lactaat wordt onderscheiden van eiwitten en lipiden op basis van J-modulatie-effecten. Fosforspectra werden verkregen uit een volume van 200 ml met behulp van de image selected in vivo spectroscopy (ISIS)-techniek. Bij 6 van de 7 proefpersonen werd tijdens 10 minuten hyperventilatie in het protonspectrum een stijging van het lactaatgehalte waargenomen van 0,6 tot 1,3 mmol (SD 0,05), dat in 15 minuten na beëindiging geleidelijk weer normaal werd. De intracellulaire pH, berekend uit het fosforspectrum, liet bij 2 van de 3 een stijging zien van 7,0 tot 7,1 (SD 0,03) tijdens hyperventilatie, terwijl de concentraties van fosformetabolieten niet veranderden. Er was een goede correlatie tussen de aanvang van de symptomen van hypocapnie en de veranderingen in pH en lactaatconcentratie.

Uit deze studie blijkt dat proton-MRS gevoeliger is dan fosfor-MRS bij de bestudering van marginale veranderingen in het cerebrale metabolisme. Verondersteld wordt dat proton-MRS ook bij gelokaliseerde afwijkingen zoals ischemie gevoeliger is dan fosfor-MRS.

M.J.P.G.van Kroonenburgh (Leiden), Screening van monoklonale antilichamen met behulp van scintigrafische technieken en een niertumor-perfusiemodel

Monoklonale antilichamen gemerkt met een radioactief isotoop kunnen gebruikt worden voor het opsporen van maligne of benigne aandoeningen bij patiënten (immunoscintigrafie). Om monoklonale antilichamen gericht tegen niercelcarcinoom (NCC) te screenen op hun bruikbaarheid, werden operatief verwijderde nieren van patiënten met een NCC gebruikt in een ex vivo-nier-perfusiemodel. In dit model werden de arteria en de vena renalis verbonden met een extracorporeel circuit en gedurende 16 uur geperfundeerd met Collins-vloeistof. De temperatuur werd constant gehouden tussen 4 en 7°C. Vier monoklonale antilichamen gericht tegen NCC, nl. G250 (IgG1), RC38 (IgG1), RC2 (IgG1) en RC4 (IgM), gemerkt met het isotoop technetium-99m, werden in dit model getest. De immunoreactiviteit van de antilichamen varieerde van 60 tot 70 en de radioactiviteitdosis varieerde van 2,6 tot 4,5 mCi. Met behulp van een boven de nier geplaatste gammacamera werd de activiteitsopname in de nier na- toediening van het met technetium-99m gemerkte monoklonale antilichaam onderzocht. De exacte plaats van de tumor werd onderzocht met immunohistologische technieken. De mate van uptake in de niertumor werd berekend aan de hand van een ratio (tumornormaal nierweefsel). De gevonden ratio's bedroegen na 16 uur resp. voor G250: 8,6; voor RC38: 2,7; voor RC2: 0,6 en voor RC4: 0,4.

Het model is niet alleen geschikt voor screeningsdoeleinden naar geschikte monoklonale antilichamen, maar ook voor het bestuderen van variabelen zoals keuze van het isotoop, labellingsprocedures en het optimaliseren van de beeldvorming.

C.L.Mulder, P.Hol, J.Hilkens, P.Bruning en C.Hoefnagel (Amsterdam), Immunoscintigrafie van het melanoom

Behandeling van kanker is sterk afhankelijk van goede tumordetectie en stagering. Monoklonale antistoffen gelabeld met radioactieve isotopen maken het in principe mogelijk om tumoren specifiek aan te tonen met een gammacamera. Wij hebben de bruikbaarheid onderzocht van met 99mTc gelabelde F(ab‘)2-fragmenten van de monoklonale antistof 228.25S gericht tegen het ’high molecular weight melanoma associated antigen‘ (HMW-MAA, Tecnemab-Sorin Biomedica, Italië) bij 18 patiënten met gemetastaseerd melanoom. Bij 8 van de 18 patiënten werd opname in een of meer van de tumorlokalisaties waargenomen. Huidmetastasen groter dan 0,6 cm konden worden aangetoond. Daarentegen konden alleen viscerale metastasen groter dan 2 cm worden gedetecteerd. In organen met een hoge niet-specifieke opname zoals lever en milt werden tumorlokalisaties aangetoond doordat een uitsparing in het betreffende orgaan was te zien op het scintigram, als bij een colloïd-scan, en werd geen verhoogde concentratie in de metastasen gezien ten opzichte van het orgaan tot 24 uur na injectie.

Bij twee patiënten werd emissietomografie toegepast; het resultaat was een grotere detectiegevoeligheid. Bij een patiënt kon met behulp van met 131I gelabeld M6.1, een IgG1-monoklonaal antilichaam dat eveneens gericht is tegen HMW-MAA,1 eenzelfde beeld worden verkregen als met het monoklonale antilichaam 228.25S. In de toekomst zullen verschillende monoklonale antilichamen verder worden gebruikt voor verbetering van de gevoeligheid van immunoscintigrafie.

B.J.G.Daemen, Ph.H.Elsinga, A.M.J.Paans en W.Vaalburg (Groningen), Vergelijkingen met 11C gemerkte aminozuren in ratten met behulp van positron-emissietomografie

Wegens een verhoogde eiwitsynthesesnelheid nemen tumoren meer aminozuren op dan gezond weefsel. In vivo kan dit biochemisch pad kwantitatief met positron-emissie-tomografie (PET) gemeten worden. Studies met 14C gemerkte aminozuren ten einde het gepostuleerde kinetisch model te bevestigen zijn nu uitgebreid met hun 11C-analoga. L-(1-11C)tyrosine, L- en D-(1-11C)methionine werden gesynthetiseerd via de isocyanide-route gevolgd door chirale scheiding met ‘high-performance liquid chromatography’ (HPLC). L-(Me-11C)methionine werd bereid uit methyliodide en homocysteïne-thiolacton. In vivo werden dynamische data verkregen met een dubbelkopse stationaire positroncamera.

Na een eerste PET-studie met L-(1-11C)methionine in een rat met een Walker 256-carsinosarcoom werd ter vergelijking in hetzelfde dier een tweede studie met L-(1-11C)tyrosine of D-(1-11C)methionine resp. L-(Me-11C)methionine gedaan. L-(1-11C)methionine accumuleerde het meeste in de lever, gevolgd door nier, tumor, hersenen en dwarsgestreept spierweefsel. L-(1-11C)tyrosine had een vergelijkbaar accumulatie-patroon. D-(1-11C)methionine verdeelde zich identiek als de L-enantiomeer. De reden hiervoor is dat op membraanniveau deze beide aminozuren dezelfde transportcarriers gebruiken. Voor D-(1-11C)-methionine dient een ander kinetisch model onderzocht en opgesteld te worden. L-(Me-11C)methionine accumuleerde meer in de lever en minder in de tumor dan L-(1-11C)methionine. Dit kan verklaard worden uit verschillen in de biotransformaties.

Geconcludeerd kan worden dat de PET- en de 14C-data met elkaar overeenkomen. L-(1-11C)tyrosine is de beste tracer voor het meten van eiwitsynthesesnelheden in tumoren.

B.J.Oosterveld, J.M.Thijssen, P.Hartman en G.Rosenbusch (Nijmegen), Kwantitatieve analyse van verzwakking en textuur in B-mode-echogrammen

Een klinisch oriënterend onderzoek wordt verricht naar de mogelijkheden van kwantitatieve analyse van B-mode-echogrammen ten behoeve van de differentiatie van diffuse leverziekten.1 Tot nu toe hebben wij ons beperkt tot de discriminatie tussen gezonde proefpersonen en patiënten met een door biopsie bewezen levercirrose. Daartoe werd een conventionele realtime sectorscanner aangepast, zodat met een transientrecorder de radiofrequente echosignalen kunnen worden gedigitaliseerd en opgeslagen in een personal computer. Een belangrijke voorwaarde voor kwantitatieve analyse van echosignalen is de correctie voor invloeden van het gebruikte echo-apparaat, zoals ‘time gain compensation’ (TGC), compressie en demodulatie. Tevens is een correctie noodzakelijk voor systematische afwijkingen veroorzaakt door de vorm van de geluidsbundel en door de verzwakking van het ultrageluid in het weefsel. Nadat bovengenoemde apparatuurcorrecties zijn uitgevoerd, wordt de verzwakkingscoëfficiënt bepaald en vervolgens wordt het radiofrequente echogram ook voor deze verzwakking gecorrigeerd. Tenslotte wordt door software demodulatie het B-beeld berekend. Hierop vindt textuuranalyse plaats, waarbij het gemiddelde en de standaarddeviatie van de echo-amplitude, de gemiddelde spatiële afmetingen van de speckle, de verhouding tussen diffuse en structurele verstrooiing en de gemiddelde afstand tussen de structurele verstrooiende inhomogeniteiten in het weefsel worden berekend.

De resultaten worden gemeld van 30 gezonde proefpersonen en 20 patiënten met levercirrose. Alle gegevens werden gebruikt in een discriminantanalyse. De computerdifferentiatie tussen ‘normaal’ en cirrose was mogelijk met een nauwkeurigheid van 72,5 (sensitiviteit 80, specificiteit 50). De groep zonder afwijkingen blijkt niet homogeen te zijn en zal nader worden onderzocht. (Dit project wordt gesubsidieerd door de Stichting voor Technische Wetenschappen, STW.)

R.L.Romijn, B.J.Oosterveld, A.M.Verbeek, J.M.Thijssen (Nijmegen), J.L.van Delft, D.de Wolff-Rouendaal, J.van Best en J.A.Oosterhuis (Leiden), Akoestospectrografische differentiatie van oogtumoren

Bij 20 patiënten werd met behulp van echografische kenmerken onderscheid gemaakt tussen de verschillende typen oogmelanomen. Dit onderscheid blijkt volgens literatuurgegevens met grote betrouwbaarheid gemaakt te kunnen worden tussen metastase, ‘mixed-epitheloid’- en Spindle-cellen. De analyse van radiofrequente (RF) ultrageluidssignalen is in principe afhankelijk van de afstand van de ‘region of interest’ tot de transducent. Een voorbewerking van de data is dus noodzakelijk om dit diffractie-effect te compenseren. Er werd gebruik gemaakt van een fantoom met een bekende reflectiesterkte en frequentie-overdracht om een adequate ijking van de te meten kenmerken vast te stellen. De kenmerken die voor de differentiatie kunnen worden gebruikt, zijn theoretisch af te leiden uit de fysische interactie-verschijnselen van ultrageluid met weefsel. De meetmethoden zijn dan ook deels in de literatuur beschreven. Voor de meting van de frequentie-afhankelijke verzwakking worden verschillende methoden gebruikt. Het grote probleem hierbij is de inhomogeniteit van de meeste oogtumoren, wat varianten op de methoden noodzakelijk maakt. Differentiatie van de melanomen wordt voornamelijk verkregen uit het power-spectrum van het terugverstrooide RF-signaal. Hieruit kan een schatting gemaakt worden van de gemiddelde verstrooiergrootte en -concentratie in het weefsel.

Een oriënterend onderzoek op het Greene-melanoom bij een diermodel (konijn uit Leiden) is hierbij voor twee redenen gebruikt. Enerzijds om de meetbaarheid van de verschillende kenmerken in vivo te testen, anderzijds voor bepaling van de correlatie van de verstrooiergrootte en -concentratie met de histologie. De klinische studie wordt thans uitgebreid met de follow-up van patiënten bij wie de oogtumor lokaal met radioactief ruthenium bestraald werd. (Dit project wordt gesubsidieerd door het Koningin Wilhelmina Fonds.)

J.T.M.Verhoeven, B.J.Oosterveld, J.M.Thijssen (Nijmegen), Apparatuur voor on-line akoestospectrografie

Op het Biofysisch Laboratorium van de afdeling Oogheelkunde van het Sint Radboudziekenhuis te Nijmegen is een systeem ontwikkeld voor on-line-analyse van akoestospectrogrammen. Dit systeem (ultrasoon biopsie-apparaat; UBA) is zodanig van opzet dat het met vrij eenvoudige interface-hardware gekoppeld kan worden aan diverse commercieel verkrijgbare echo-scanners. Het systeem wordt op dit moment gebruikt voor klinische oriënterende onderzoeken waarbij het gekoppeld kan worden aan een echo-scanner voor abdominaal onderzoek (Sonoline 3000, Siemens) en een echo-scanner voor oogheelkundig onderzoek (Triscan, Biophysic Medical).

Het UBA is opgebouwd rond een Professional-380 (Digital Equipment) micro-computer en een BE-256 (Bakker Electronics) transient-recorder. De transient-recorder, die een samplefrequentie heeft van maximaal 50 MHz, zorgt voor de bemonstering van de radiofrequente echosignalen. De microcomputer bestuurt deze transient-recorder en zorgt tevens voor analyse, opslag en weergave van de opgenomen signalen. Voordat objectieve weefselparameters bepaald kunnen worden uit de opgenomen echosignalen dienen deze eerst gecorrigeerd te worden voor invloeden van de apparatuur en afwijkingen veroorzaakt door de vorm van de geluidsbundel. Deze correcties (zgn. pre-processing) en bepaalde delen van de eigenlijke analyse vergen zeer veel rekentijd. Om on-line-analyse mogelijk te maken, waarbij resultaten beschikbaar moeten komen binnen een voor de diagnost acceptabele tijd (

D.van Norren (Utrecht), Analyse van beelden van de oogbodem verkregen met een ‘scanning laser ophthalmoscope’

Met behulp van een ‘scanning laser ophthalmoscope’ (SLO) worden, op TV-snelheid, beelden van de oogbodem gemaakt. Deze beelden worden in digitale of analoge vorm opgeslagen. Het eerste doel van het onderzoek is informatie te verkrijgen over de verdeling van de visuele pigmenten in zieke en gezonde netvliezen. Daartoe moeten opnamen, gemaakt in respectievelijk donkergeadapteerde en gebleekte toestand, op elkaar gedeeld worden. Het verschil van deze twee toestanden geeft informatie over de lokale dichtheid van het visuele pigment. De ontwikkeling van de SLO is zover gevorderd dat we beelden met een oplossend vermogen van 3 X 3 graden verkrijgen. Dit is nog niet voldoende voor klinische toepassingen, waar 1 X 1 graad wenselijk is. Er zal daarom gewerkt worden aan een verbetering van de SLO. Na gereedkoming daarvan is het eerste onderzoeksthema veroudering van het netvlies.

C.J.J.Mulder, L.T.Tio, G.N.J.Tytgat (Amsterdam), Rectosonografie bij rectumtumoren

De endoscopische ultrasonografie biedt een aantal mogelijkheden om (peri)recto-anale afwijkingen af te beelden. Deze techniek is ontwikkeld om de wand van het maag-darmkanaal en naburige organen door middel van ultrasonografie te visualiseren. Omdat de geluidsgolven vanuit het lumen komen, heeft men geen last van storende invloeden die uitgaan van darmgassen, botten of vet. Door de kortere afstand tussen geluidsbron en het te onderzoeken object is het gebruik van geluid met een hogere frequentie mogelijk, waardoor de resolutie van het beeld toeneemt. Door de grote penetratie van de 5 MHz-geluidsgolven zijn de perirectale weefsels goed af te beelden. Naast het rectum worden de bekkenbodem- en kringspieren gezien. Er wordt een drielagige wandopbouw van het rectum gezien. De binnenste, echorijke laag komt overeen met mucosa en submucosa, de echo-arme laag correspondeert met de M. propria en de buitenste, echorijke laag met de serosa.

In tegenstelling tot endoscopie, coloninloopröntgenonderzoek en CT-scan kan de mate van intramurale infiltratie en (of) doorgroei en de betrokkenheid van de rond het rectum gelegen lymfeklieren bij het proces gevisualiseerd worden. Transrectale ultrasonografie is ook van primair belang bij de follow-up van patiënten na chirurgie, laser-fotodestructie of radiotherapie om het effect van de behandeling te beoordelen. De mogelijkheid van punctie tijdens rectosonografie wordt eveneens nader onderzocht. Het gebruik van het flexibele endoscopische instrument met hogere frequentie voor sigmoïdafwijkingen wordt eveneens geëvalueerd.

M.v.Herk en H.Meertens (Amsterdam), Enige fysische aspecten van het matrix-ionisatiekamer-beelddetectorsysteem voor verificatie bij radiotherapie

In ons instituut is een systeem ontwikkeld dat de fotografische film voor verificatieopnamen bij radiotherapie moet vervangen. Het apparaat is gebaseerd op een matrix van 128 x 128 vloeistofgevulde ionisatiekamers. Na het oplossen van een groot aantal praktische problemen bij de constructie van een prototype, zijn we onlangs begonnen met het bestuderen van fysische aspecten van dit apparaat.

We hebben een simpel model ontwikkeld dat het signaal van de vlakke ionisatiekamertjes beschrijft als functie van de dikte van het ionisatiemedium en de hoogspanning. De vloeistofgevulde ionisatiekamertjes danken hun grote gevoeligheid aan de aanwezigheid van vrije elektronen als ladingdragers. De vloeistof wordt dan ook gekarakteriseerd door de mobiliteit en levensduur van deze vrije elektronen. Het blijkt dat er een optimale signaalopbrengst is als de gemiddeld afgelegde weg van de elektronen (levensduur x snelheid) gelijk is aan de dikte van de kamer. De levensduur van de elektronen wordt in hoge mate bepaald door vervuilingen in de vloeistof; voor praktische toepassing dient de vloeistof dan ook zeer zuiver te zijn. Binnenkort zullen we enige andere vloeistoffen testen, buiten het tot dusver door ons gebruikte iso-octaan.

Om een beeld te vormen wordt de matrix van ionisatiekamertjes rij voor rij uitgelezen met behulp van 128 elektrometers. Om te zorgen dat slechts 128 ionisatiekamertjes tegelijkertijd worden uitgelezen, wordt de hoogspanning van de ionisatiekamertjes per rij geschakeld. In plaats van het per rij uitlezen van de kamertjes is het nu ook mogelijk om combinaties van kamertjes in te schakelen zodat men steeds verschillende ‘somsignalen’ meet. Als we voor het schakelpatroon een Hadamard-matrix kiezen geeft dit een sterke reductie in beeldruis. Helaas veroorzaakt het schakelen met vele kamertjes tegelijk artefacten, die de toepassingsmogelijkheid van deze methode tot nu toe beperken.

H.Meertens (Amsterdam), Een methode voor het vergelijken van digitale-simulatorbeelden en megavolt-röntgenbeelden bij radiotherapie

Tijdens de dosisafgifte aan de patiënt worden bij radiotherapie röntgenbeelden gemaakt met het doel de bestralingsinstelling te verifiëren. Hiertoe worden verificatiebeelden vergeleken met simulatiebeelden (referentie). Digitale verificatiebeelden worden verkregen door het digitaliseren van filmbeelden of rechtstreeks met behulp van een elektronische beelddetector. Voor het vergelijken van verificatie- en simulatiebeelden is het noodzakelijk dat de vergroting van de beelden en de oriëntatie in de beeldmatrix identiek zijn. Daartoe wordt eerst een aantal overeenkomstige anatomische punten in de beelden gemarkeerd. Vervolgens worden de waarden van de vergrotings-, rotatie- en translatieparameters bepaald. Als criterium voor een optimale oplossing wordt de kleinste kwadratische som van de verschillen tussen overeenkomstige punten gehanteerd. De transformatie wordt vervolgens op de veldgrenzen van de verificatiebeelden en op de beelden zelf uitgevoerd. Verschillen tussen een geplande veldgrens en de bijbehorende veldgrens tijdens de bestraling kunnen nu vastgesteld worden.

Een videopresentatie van een simulatiebeeld en een serie getransformeerde verificatiebeelden (cine) tonen op zeer illustratieve wijze de variaties in de positie van de veldgrenzen ten opzichte van de patiënt tijdens een bestraling.

A.C.M.Dumay en J.H.C.Reiber (Rotterdam), Driedimensionale reconstructie van de myocardiale contrastmiddelperfusie vanuit biplane röntgenopnamen

In verschillende onderzoekcentra is geruime tijd onderzoek gaande naar de kwantitatieve evaluatie van de ernst van coronaire obstructies in termen van anatomische en functionele afwijkingen op basis van cine- (of video-)coronair-angiogrammen. In de afgelopen drie jaar is de belangstelling voor het meten van de functionele significantie van coronaire vaten, uitgedrukt in de ‘coronary flow reserve’ (CFR), enorm toegenomen. Deze CFR is een maat voor de mogelijke toename in de bloedvoorziening in een bepaald vat onder omstandigheden, waarbij de hartspier een maximale doorbloeding verlangt. Het bepalen van de CFR vindt plaats op basis van metingen van de aankomsttijd van het contrastmiddel en van het lokale volume. Deze metingen worden uitgevoerd in tweedimensionale afbeeldingen van een driedimensionaal doorstraald orgaan. De perfusie van een bepaald geselecteerd gebied in de tweedimensionale beelden kan echter niet eenduidig aan één bepaald coronairsegment worden gerelateerd. Hierdoor wordt de meetnauwkeurigheid sterk beperkt. Het probleem van overprojectie kan worden verholpen door de driedimensionale distributie van het contrastmiddel in de hartspier te bepalen. In de gereconstrueerde dwarsdoorsneden kunnen dan de verzorgingsgebieden van de individuele coronaire takken gedefinieerd worden, zodat in principe de CFR voor ieder vaatsegment bepaald kan worden.

De driedimensionale reconstructie vanuit biplane angiogrammen is een sterk onderbepaald probleem, waardoor het niet mogelijk is de oplossing formeel te bepalen. Er bestaat dus een grote verzameling mogelijke oplossingen, de oplossingsruimte, waarvan elke oplossing voldoet aan de gegeven projecties. In deze oplossingsruimte is het mogelijk voor optimalisering naar een kostencriterium een optimale oplossing als reconstructie aan te wijzen. Het kostencriterium dient derhalve zoveel mogelijk a priori kennis van de te verwachten reconstructie te bevatten. Deze kennis omvat onder andere de geometrie van het epicardium, die is geschat uit de driedimensionale reconstructie van het coronaire stelsel waardoorheen plaksgewijze omhullenden zijn geïnterpoleerd, en de reeds gereconstrueerde aangrenzende plak. Het optimaliseringsalgoritme wordt geformuleerd door het in de lineaire programmering bekend staande transportprobleem. (Dit onderzoek wordt financieel gesteund door de Nederlandse Hartstichting NHS 86.081.)

P.Roos, M.C.A.van Dijke, M.A.Viergever (Delft), Verliesvrije compressie van tweedimensionale beelden

Met behulp van datacompressietechnieken is het mogelijk digitale beelden in een compacte vorm te representeren. Hierdoor zijn efficiënte opslag en snelle transmissie mogelijk. Datacompressie van medische beelden is in te delen in reversibele en irreversibele methoden. Reversibel betekent dat het originele beeld exact gereconstrueerd wordt. Dit heeft als voordeel dat discussie omtrent de mate van degradatie vermeden wordt. We hebben een aantal reversibele, intraframecompressietechnieken onderzocht. Intraframe duidt op compressie binnen een tweedimensionaal beeld. Informatie uit de derde dimensie (interframe) wordt niet gebruikt. Datacompressie is te splitsen in twee achtereenvolgende stappen, decorrelatie en codering. Het doel van het decorrelatie-algoritme is de redundantie in het beeld te verminderen. Verschillende decorrelatie-algoritmen zijn onderzocht en toegepast op angiografische en kernspintomografische beelden. De gebruikte codering is een Huffman-code.

Het is gebleken dat een hiërarchische decorrelatiemethode gebaseerd op interpolatie (HINT) alle beschouwde algoritmen overtreft. De compressieratio voor 8 of 9 bits 512 x 512 angiografische beelden is rond 3, voor 8 bits 256 x 256 kernspintomografische beelden is dit beduidend lager, hetgeen toe te schrijven is aan zowel het kleinere formaat als de grotere hoeveelheid ruis.

Literatuur
  1. Echteld CJA van, Meijler FL. Nucleaire magnetischeresonantie-spectroscopie in de geneeskunde: biochemie van het intacteweefsel. Ned Tijdschr Geneeskd1986; 130; 1595-602.

  2. Graaf AA de, Bovée W, Deutz N, Chamuleau R. Invivo-kernspinresonantie-spectroscopie aan de hersenen in verband metlevercoma bij de rat (Verenigingsverslag).Ned Tijdschr Geneeskd 1987; 131:1247-8.

  3. Deutz NEP, Graaf AA de, Haan JG de, Bovée WMM,Chamuleau RAFM. Advances in ammonia metabolism, 6. Amsterdam: ElsevierScience Publisher, ter perse.

  4. Sijens PE, Bovee WMMJ, Seijkens D, Los G, Rutgers D. Invivo 3IP NMR study of the response of a murine mammary tumor to differentdoses of gamma-radiation. Cancer Res 1986; 46: 1427-32.

  5. Sijens PE, Bovee WMMJ, Seijkens D, Los G, Rijssel RHvan. Murine mammary tumor response to hyperthermia and radiotherapy evaluatedby in vivo 3IP NMR spectroscopy. Cancer Res 1987; 47:6467-73.

  6. Vries JE de, Keizer GD, Velde AA te, et al.Characterization of melanoma-associated surface antigens involved in theadhesion and motility of human melanoma cells. Int J Cancer 1986; 38:465-73.

  7. Oosterveld BJ, Thijssen JM, Hartman P. Analyse van invivo verkregen echografische signalen en beelden (Verenigingsverslag).Ned Tijdschr Geneeskd 1987; 131:1246.

  8. 1Coleman DJ, Lizzi FL. Computerized ultrasonic tissuecharacterization of ocular tumors. Am J Ophthalmol 1983;96:165-75.

Auteursinformatie

KWF-Werkgemeenschap Beeld- en signaalvormende technieken in de geneeskunde, pa Academisch Ziekenhuis, afd. Nucleaire Geneeskunde, Oostersingel 59, 9713 EZ Groningen. Dr.A.M.J.Paans, secretaris.

Gerelateerde artikelen

Reacties