2D- und 3D-Ultraschall am Bauchaortenaneurysma

 

Chemie  |  Biochemie  |  Medizin

 

Lara Staub, 2004 | Binningen, BL

 

Ein Bauchaortenaneurysma (BAA) ist eine lokale Vergrösserung der Bauchaorta. Im Falle einer Ruptur desselben ist die Mortalität sehr hoch. In der Regel werden BAAs mit einem herkömmlichen 2D-Ultraschall (US) untersucht. Neuerdings gibt es auch einen automatisierten 3D-US. In meiner Arbeit habe ich diese beiden Messmethoden auf deren Genauigkeit hin verglichen. Dazu wurden 6 3D-Modelle der BAAs gedruckt, in Agar-Agar eingelegt und im 2D- sowie im 3D-US ausgemessen. Die Resultate wurden mit einem direkt an den Modellen definierten Goldstandard verglichen. Es zeigte sich, dass die Messungen im 2D-US eine kleinere absolute Differenz zum Goldstandard hatten wie die automatisierten Messungen im 3D-US. Jedoch wurde für eine Messung im 3D-US deutlich weniger Zeit benötigt wie für eine Messung im 2D-US. Da die Abweichungen des 3D-US noch im akzeptablen Bereich liegen, lässt sich sagen, dass der 3D-US sicher gleichwertig ist wie der 2D-US.

Fragestellung

Ist die Messung des maximalen Durchmessers eines Bauchaortenaneurysmas (BAA) an einem Phantom durch eine untrainierte Person mittels automatisierter Messung im 3D US gleich gut wie die standardisierte Messung im 2D US? Aufgrund der automatisierten Messung am 3D-Ultraschall postuliere ich, dass die Messung des Durchmessers eines BAA für einen Laien schneller und möglicherweise auch genauer ist als die Messung im 2D-Ultraschall.

Methodik

Für die Herstellung der BAA-Modelle wurden 6 CT-Untersuchungen von Patienten mit BAA unterschiedlicher Grösse (3-6 cm) ausgewählt und diese in einem 3D-Drucker gedruckt. Um die Phantome zu erstellen, wurden die Modelle in Agar-Agar eingelegt. Die Untersuchungen im 2D-US wurden mit dem C5-1 Schallkopf durchgeführt. Im Querschnitt wurde der AP (Anterior-Posterior) sowie der laterale Durchmesser gemessen und im Längsschnitt nur der AP. Die Gefässwände wurden «outer to outer edge» (OTO) vermessen. Die Untersuchungen im 3D-US wurden mit der automatisierten X6-1 xMatrix Sonde durchgeführt. Automatisiert bedeutete, dass die Sonde nur an die richtige Stelle hingehalten werden musste, und der Computer mass den Durchmesser von allein, indem er die Gefässabgrenzung definierte. Es wurde der AP, LAT (lateral) und MAD (max. Durchmesser irgendeine Richtung) gemessen. Zusätzlich wurde beim 2D- sowie beim 3D-US die Zeit pro Messung notiert. Als Referenzwert für die Messungen wurde an den Modellen mit einer Schieblehre der Durchmesser gemessen (Goldstandard). Alle Messungen wurden 3-mal wiederholt.

Ergebnisse

Über alle Messschnitte hinweg zeigte sich, dass die Messungen im 2D-US eine kleinere absolute Differenz zum Goldstandard hatten als die Messungen im 3D-US. Im 2D-US betrug die durchschnittliche Abweichung im AP (quer) -0.065 cm, im LAT 0.132 cm und AP (längs) -0.121 cm. Bei den meisten Messungen betrug die Standardabweichung

Diskussion

Der Hauptgrund für die grösseren Abweichungen im 3D-US lag vermutlich darin, dass der Computer nicht wie im 2D-US OTO gemessen hat, sondern eher «leading to leading edge», was dann im Vergleich zum Goldstandard zu einem verkleinerten Ergebnis führte. Diese Art von Gefässabgrenzung ist jedoch grundsätzlich auch korrekt. Dass der AP die kleinste Abweichung aufwies, lag vermutlich daran, dass die Gefässwände parallel zur Sonde besser abgrenzbar waren als die teilweise deutlich verzerrten lateralen Gefässwände. Dadurch, dass ich nur an Modellen gearbeitet habe, wurden die Untersuchungen stark vereinfacht, denn es gab kein störendes Gewebe, Lufteinschlüsse oder grosse Fettmassen in den Phantomen. Dies führte jedoch dazu, dass ich die Ultraschallmodalitäten unter Laborbedingungen vergleichen konnte.

Schlussfolgerungen

Die Leitfrage kann bestätigt werden, die Hypothese jedoch nur teilweise. Die Messungen im 3D-US waren zwar schneller, aber nicht genauer. Grundsätzlich lässt sich also sagen, dass Laien gut mit 2D- sowie mit 3D-US Untersuchungen durchführen können, was eventuell zu neuen diagnostischen Möglichkeiten durch Nicht-Spezialisten führen könnte.

 

 

Würdigung durch den Experten

Dr. Maurizio Gullo

3D-Ultraschall ist eine aufkommende Technologie mit zahlreichen Anwendungen. Dass diese Technologie zu schnelleren Diagnosen insbesondere bei einem Bauchaortenaneurysma Verdacht verhelfen kann, hat Frau Staub richtig erkannt. Ihr Projekt zur Auswertung der Messgenauigkeit und Handhabung durch Pflegepersonal ohne spezifische Ausbildung, ist eine brillante Reaktion auf die Problematik. Die Arbeit überzeugt durch ihre Relevanz, technischer Ausführung und nicht zuletzt durch grossen Enthusiasmus.

Prädikat:

sehr gut

Sonderpreis von SimplyScience

 

 

 

Gymnasium Oberwil
Lehrer: Stefan Toth