Verbesserte Darstellung von Hirnnerven und Gefäßen durch Registrierung und Fusion

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2009-12-16
Issue Year
2009
Authors
Sirtl-Dodenhöft, Natalie
Editor
Abstract

Nowadays a neurovascular compression of nerves at their root entry zone or the brainstem itself are accepted as a reason for trigeminal neuralgia, hemifacial spasm, glossopharyngeal neuralgia and some forms of arterial hypertension. The small and capillary vessels in the proximity of the brainstem can be depicted two-dimensionally using high resolution magnetic resonance tomography. Yet it is difficult to asses these sectional images. Modern image processing methods allow generating three-dimensional anatomic presentations out of image data from tomography but various obstacles prevent the direct use of the three-dimensional visualization of neurovascular structures. The quality of the visualization is significantly reduced by pulsation and flow artifacts as well as partial volume effects for vessels in the close proximity of the brainstem. Additionally, the processing of the data requires several hours. The goal of this thesis was to improve the visualization of neurovascular correlations in the posterior cranial fossa by means of registration and fusion of different magnetic resonance images using the example of patients suffering from neurovascular compressionsyndromes. In 80 patients a magnetic resonance angiography and a strongly T2-weighted sequence were acquired and processed. The relevant structures were extracted from the respective datasets and a registration was applied to align the data. Afterwards the data was fused and stored into a new dataset. Finally, the vessels, the nerves and the brainstem were depicted in a three-dimensional image using different colors. Utilizing this process the noise and pulsation artifacts could be reduced, the vessels in the close proximity of the brainstem became enhanced and the processing time was reduced to 2-3 hours. The clinical results showed a compression of the left ventrolateral medulla and the root entry zone of the 9th and 10th brain nerve in 64% of the examined patients with arterial hypertension. In 18% a compression on the right side could be detected. Additionally, a correlation with the lipid and glucose level and with the metabolic syndrome was established.

Abstract

Eine neurovaskuläre Kompression an der Eintrittszone des Nerven zum Hirnstamm oder dem Hirnstamm selbst wird heute als Ursache der Trigeminusneuralgie, des Spasmus hemifacialis, der Glossopharyngeusneuralgie und manchen Formen einer arteriellen Hypertonie angesehen. Mit der hoch auflösenden Hochfeld-Kernspintomografie kann man die feinen Gefäße und Nerven in der Umgebung des Hirnstamms zweidimensional darstellen. Die Schnittbilder sind aber nur schwer beurteilbar. Mit Methoden der modernen graphischen Datenverarbeitung ist es möglich aus tomografischen Bilddaten dreidimensionale anatomische Darstellungen zu generieren. Die dreidimensionale Visualisierung neurovaskulärer Strukturen war jedoch mit einigen Hindernissen verbunden. Die Qualität der visualisierten Bilder wurde durch die Pulsations- und Flussartefakte, sowie Konturfusionen bei hirnstammnahen und randständigen Gefäßen deutlich eingeschränkt. Zudem dauerte die Verarbeitung der Datensätze mehrere Stunden. Die Aufgabe dieser Arbeit bestand in einer verbesserten Darstellung von neurovaskulären Beziehungen in der hinteren Schädelgrube durch Registrierung und Fusion von unterschiedlichen Magnetresonanz-Bilddaten am Beispiel von Patienten mit neurovaskulären Kompressionssyndromen. Bei jedem von insgesamt 80 Patienten wurden MR-Angiografie-Aufnahmen und stark T2-gewichtete MR-Sequenzen aufgenommen und anschließend bearbeitet. Die wesentlichen Strukturen wurden aus beiden Datensätzen entnommen, mittels Registrierung deckungsgleich abgebildet, miteinander fusioniert und in einem neuen Datensatz gespeichert. Die Gefäße, Nerven und der Hirnstamm wurden anschließend dreidimensional mit unterschiedlichen Farben dargestellt. So wurden die Rausch- und Pulsationsartefakte reduziert, die hirnstammnahen und randständigen Gefäße hervorgehoben und die Bildverarbeitungszeit auf 2-3 Stunden gekürzt. Die klinischen Ergebnisse zeigten bei 64% der untersuchten Patienten mit arterieller Hypertonie eine Kompression der linken venterolateralen Medulla und der Wurzeleintrittszone des 9. und 10. Hirnnerven. Bei 18% konnte eine Kompression auf der rechten Seite festgestellt werden. Zusätzlich wurde eine Korrelation mit den Lipid- und Glucosewerten und mit dem metabolischen Syndrom hergestellt.

DOI
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