Gerätetechnische und patientenbedingte Einflüsse auf die Darstellbarkeit und Quantifizierung der Plazentadurchblutung in der normalen Schwangerschaft

Zusammenfassung

Fragestellung

Die Darstellung und Quantifizierung der plazentaren Durchblutung war bislang Tierstudien und Laborexperimenten vorbehalten. Durch Verwendung des so genannten „Powerdopplers“ (PD) ist es möglich, einen größeren Teil der Mikrozirkulation parenchymatöser Organe darzustellen. Ein von der RWTH Aachen interdisziplinär entwickeltes Analyseverfahren ermöglicht es, nicht invasiv und in Echtzeit die plazentare Durchblutung darzustellen und zu quantifizieren. Vor einem Einsatz der quantifizierten PD-Signalanalyse zu klinischen Zwecken ist es notwendig, die wesentlichen Störgrößen zu untersuchen, die sich durch die Einstellung des Ultraschallgeräts, durch die Bedingungen der Patientinnen und das Analyseverfahren selbst ergeben.

Methodik

Die Quantifizierung der Farbpixel erfolgt durch eine 8-Bit-Kodierung der Originalbildsequenzen auf einer Linux-Workstation. Die Häufigkeiten der verschiedenen Intensitäten können für eine beliebige Folge von Bildern in Form von 3D-Diagrammen dargestellt werden. Untersucht wurden der Einfluss der Gesamtverstärkung, der Farbverstärkung, des Bereichs der darstellbaren Amplitude bei konstanter Pulswiederholungsrate, der Persistence, des Hochpassfilters, der Tiefe des untersuchten Bereichs (ROI = region of interest) innerhalb der Plazenta, der Größe der ROI, und der Position der ROI innerhalb der Plazenta. Unter Berücksichtigung dieser Parameter erfolgte die Darstellung und Quantifizierung der Mikrozirkulation der Plazenta im dritten Trimenon bei jeweils fünf Schwangeren mit ungestörter Gravidität und unkomplizierter Entbindung.

Ergebnisse

Eine Veränderung von Farbverstärkung, Amplitudenskala und Persistence störten die Ergebnisse in einem solchen Maße, dass eine klinisch verwendbare Aussage nicht möglich war. Alle anderen untersuchten Parameter zeigten keinen störenden Einfluss auf unser Analyseverfahren. Als klinische Ergebnisse erhielten wir die bereits bekannte Verteilung der Intensitäten im 3D-Diagramm mit einem höheren Gipfel im Bereich kleiner und kleinster Blutflüsse (prä- und postkapilläre Zottenblutgefäße/intervillöser Raum) und einen niedrigeren Gipfel im Bereich größerer Blutflüsse (Stammzottenblutgefäße).

Schlussfolgerung

Die Geräteeinstellung muss bei vergleichenden Untersuchungen unterschiedlicher Patientinnen vor allem im Hinblick auf die Farbverstärkung, den Bereich der darstellbaren Amplituden bei konstanter Pulswiederholungsrate und die Persistence konstant gehalten werden. Gegenüber den Bedingungen der Patientinnen bzw. denen des Analyseverfahrens selbst zeigte unsere Quantifizierung der PD-Signale keine relevanten Störanfälligkeiten.

Abstract

Purpose

Data about placental blood flow have up to now been derived from animal as well as laboratory studies. Power Doppler (PD) allows the partial detection of the microcirculation of parenchymatous organs. Using a program that was developed interdisciplinarily by the University of Aachen, we are now able to analyse and quantify placental blood flow in a non-invasive manner in real time. Before using the program in clinical trials, you have to evaluate parameters influencing it, such as parameters from the ultrasound device, from the patient as well as the program itself.

Methods

Quantification of pixels can be realized by 8 bit coding of the original pictures on a Linux workstation. Frequencies of the different intensities can be displayed for a variable number of pictures in 3D-diagrams. We analysed the influence of color gain, displayable amplitude range for a constant pulse repetition frequency, persistence, depth of the region of interest (ROI), the size of the ROI and the position of the ROI inside the placenta. We examined placental microcirculation during the third trimester from five pregnant women with an uncomplicated course and outcome of pregnancy.

Results

Changes in color gain, the range of the amplitude and the persistence showed a substantial change of intensities making them useless for clinical application. All the other parameters examined did not influence the calculation of pixel intensities. In all these cases we found the common 3D-diagram showing a large peak of lower intensities (pre- and postcapillary blood flows/intervillous space) and a small peak of higher intensities (stem villous blood flow).

Conclusion

Especially the parameters from the ultrasound device (colour gain, displayable amplitude range for a constant pulse repetition frequency, persistence) have to remain constant when examining different patients and comparing their results. Parameters from the patient as well as the program itself did not change our results.

Schlüsselwörter

Mikrozirkulation - Powerdoppler - Plazentadurchblutung - Signalanalyse - Störfaktoren

Key words

Microcirculation - power Doppler - placental blood flow - quantification of signals - influencing parameters

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