Die Verwendung von Gamma-Kamera und Vielkanalspeicher zur Messung der gesamten und regionalen Hirndurchblutung

Zusammenfassung

Es wird eine Anlage zur Messung der gesamten und regionalen zerebralen Durchblutung beschrieben, die aus einer Szintillationskamera (Anger-Kamera, Pho/Gamma III, Nuclear Chicago), einem Dual-Analog-Digital-Converter in Verbindung mit einem 1600-Kanalanalysator und einem digitalen Magnetbandspeicher besteht. Die einzelnen Glieder der Anlage werden in ihrer Funktion erklärt, Fragen der Totzeit und Diskrimination werden an Hand eigener experimenteller Untersuchungen erörtert und die Möglichkeiten der Datenmanipulation und -ausgabe besprochen. Die Gammakamera erweist sich dabei Einzelsonden in der Tiefenauflösung als überlegen.

Die praktische Anwendung der Anlage erfolgt entweder in einer Verwendung der Gammakamera als großen Einzeldetektor, mit dem in Verbindung mit Ratemeter und Schreiber Gesamtdurchblutungskurven einer Hemisphäre gewonnen werden können, oder unter Einsatz aller beschriebenen Geräte zur regionalen Durchblutungsmessung. Bei den Ergebnissen wird über insgesamt 67 Durchblutungsmessungen im Bereich der Arteria carotis externa, communis und interna berichtet. Diese letzte Gruppe wird in Untergruppen (Normalfälle und verschiedene Gefäß- und Gehirnerkrankungen) unterteilt. Bei 13 Patienten wurde eine regionale Durchblutungsmessung mit insgesamt 52 Meßarealen von je 11,2 mm Seitenlänge durchgeführt. Eine Hirndurchblutungskarte wurde bisher bei 2 Patienten errechnet. Deren Ergebnisse stimmen mit den Gesamtdurchblutungsmessungen am selben Patienten überein bzw. korrespondieren mit lokalen Hirnläsionen. In der Diskussion wird auf die Vor- und Nachteile der bisherigen Registrierverfahren eingegangen und diese mit den Eigenschaften und Möglichkeiten der beschriebenen Anlage verglichen. Diese bietet gute Auflösung, geringeren Informationsverlust, die Möglichkeit, von vielen, kleinen und variierbaren Arealen zu messen und durch Auswertung des Magnetbandspeicherinhaltes in einer Rechenanlage eine schnelle Gewinnung umfangreicher Resultate. Verbesserungsfähige Punkte der gegenwärtig verfügbaren Anlage, vor allem Fragen der Totzeit und Zählstatistik, werden aufgezeigt. Die Verwendbarkeit der Gammakamera als Registrierinstrument und eines Vielkanal-Analysators als Speicher regionaler Informationen der Gammakamera erscheinen bewiesen und regionale Hirndurchblutungsmessungen sind damit möglich

An equipment for the measurement of the total and regional cerebral blood flow is described which consists of a scintillationcamera (Anger-Camera, Pho/Gamma III, Nuclear Chicago), a Dual Analog-Digital-Converter in connection with a 1600 Word Memory and a Digital Tape Recorder. The mode of operation of the single elements of this setup are explained. Deadtime and discrimination are discussed by means of own experimental investigations and the kinds of data manipulation and data output are described. In respect of depth-resolution the gammacamera is superior to a single probe equigment.

Practically the equipment is used in two kinds: The gammacameras works either as a big single detector in connection with ratemeter and plotter for the registration of total blood flow of one hemisphere or all described devices are employed for regional blood flow measurement. The results are based on a total of 67 blood flow measurements after injection into external, communal and internal carotid artery. The group with proper injection into the internal carotid artery was divided into patients without and with different cerebral disorders. In 13 patients the regional cerebral blood flow was measured from 52 areas of 11,2 mm lateral length. In 2 patients a map of regional blood flow values over the brain has been obtained. The results were in agreament with the the total blood flow of these patients or corresponded to local brain lesions, respectively. Advantages and disadvantages of the previous methods of blood flow measurement are discussed in comparison to the possibilities of the described equipment. In addition to satisfying resolution and only a modest loss of information this setup offers the possibility to registrate from a lot of small variable areas and to obtain fast extensive results evaluating the tape stored informations with a computer. The way of improvements of some parts of the equipment, especially questions of deadtime and countrates, are pointed out. The gammacamera as registration unit and the 1600 channel analyzer as memory for regional informations is applicable. By this measurements of regional cerebral blood flow using this equipment are possible.

Un équipement pour le mesurage du débit sanguin cérébral total et régional a été décrit. Il se compose d’une caméra à scintillations (Anger-Caméra, Pho/Gamma III, Nuclear Chicago), d’un converter analogue digital Dual en jonction avec un analysateur de 1 600 canaux et d’une bande magnétique digitale. La fonction de chacune des parties de cet équipment est expliquée, la question des temps-morts et de la discrimination est discutée sur la base de recherches expérimentales propres, ainsi que la possibilité de la manipulation des résultats et de leur présentation. La caméra à scintillations se montre supérieure aux sondes uniques en ce qui concerne la résolution.

L’application pratique de cet équipement peut être réalisée soit en utilisant la caméra à scintillations comme un grand détecteur unique qui, en jonction avec le compteur et l’enrégistrateur, peut fournir les courbes du débit sanguin dans une hémisphère, soit en utilisant tous les appareils décrits ci-dessus pour étudier les débits sanguines régionaux. Au total on a exposé 67 mesurages de débit sanguin effectués dans la région de la carotide externe, commune et interne. Ce dernier groupe est divisé en sous-groupes (cas normaux, les différentes maladies vasculaires et cérébrales). Chez 13 malades on fit un mesurage du débit sanguin régional sur un total de 52 régions ayant chacune 11,2 mm de longueur de côté. Les résultats obtenus correspondent à ceux obtenus par le mesurage du débit sanguin total chez les mêmes malades, c’ést à dire qu’ils correspondent aux lésions cérébrales locales. Dans la discussion on a abordé les avantages et les inconvénients de la méthode d’enrégistrement utilisée jusqu’à maintenant et on l’a comparée aux caratéristiques et aux possibilités offertes par l’équipement décrit ci-dessus. Ce dernier offre un bonne résolution, une moindre perte d’informations, une possibilité de mesurer plusieurs régions plus petites et plus variées, et, par la manipulation du contenu des bandes magnétiques au moyen d’une machine calculatrice, une obtention rapide des résultats. Les points de l’équipment actuel qui peuvent être améliorés sont indiqués. L’application de la caméra à scintillations comme instrument d’enrégistrement et celle de l’analysateur aux canaux multiples comme instrument d’information obtenue par caméra à scintillations est possible. Le mesurage des débits sanguins cérébraux sont donc possibles avec cet équipement.

• Literatur

• 1 Adam W.E., Lorenz H.J.. Moderne Methoden der Nuclearmedizin. Med. Klin. 11: 401 1968;
• 2 Adam W.E., Lorenz H.J., Scheer K.E.. Quantitative Untersuchungen mit der Szintillationskamera. Radioisotope in der Lokalisationstechnik. F. K. Schattauer-Verlag; Stuttgart: 1967
• 3 Alexander S.C., Wollmann H., Cohen P.J., Chase P.E., Behar M.. Cerebral vascular response to PaCO₂ during halothane anesthesia in man. J. Appl. Physiol. 19: 561 1964;
• 4 Anger H.O.. Scintillation camera. Rev. Sei. Instr. 29: 27 1958;
• 5 Anger H.O.. Radioisotope cameras. In: Hine G.J.. Instrumentation in Nuclear Medicine, Vol. I. 485 New York, London: Academic Press; 1967
• 6 Fünfer E., Neuert H.. Zählrohre und Szintillationszähler. G. Braun; Karlsruhe: 1959
• 7 Heiss W.-D., Prosenz P., Roszuczky A., Tschabitscher H.. A quantitative gamma-camera technique. Scand. J. Lab. and Clin. Invest.. Suppl. 102 1968
• 8 Heiss W.-D., Prosenz P., Tschabitscher H.. Die Auswertung von Gamma-Kamera-Szintigrammen durch Vielkanalspeicher, Computer und Farbfernsehsystem. Fortschr. Röntgenstr.. im Druck 1968
• 9 Hinke G.J., Vetter H.. Evaluation of focusing collimator performance. Nucl. Med. 4: 333 1965;
• 10 Hoedt-Rasmussen K.. Regional Cerebral Blood Flow. The Intra-Arterial Injection Method. Munksgaard; Copenhagen: 1967
• 11 Hoedt-Rasmussen Edda Sveinsdottir K., Lassen N.A.. Regional cerebral blood flow in man determined by intraarterial injection of radioactive inert gas. Circulation Res. 18: 237 1966;
• 12 Ingvar D.H., Lassen N.A.. Quantitative determination of regional cerebral blood flow in man. Lancet 2: 806 1961;
• 13 Ingvar D.H., Lassen N.A.. Regional blood flow of the cerebral cortex determined by Krypton⁸⁵ . Acta Physiol. Scand. 54: 325 1962;
• 14 Ingvar D.H., Cronquist S., Ekberg R., Risberg J., Hoedt-Rasmussen K.. Normal values of regional cerebral blood flow in man, including flow and weight estimates of gray and white matter. Acta Neurol. Scand. Suppl. 14 72 1965;
• 15 Ingvar D.H., Lundmark T., Risberg J., Sabsay E.v., Burklint U., Sundelin S.. Recording of multiple clearance curves by means of a magnetic core memory. Scand. J. Lab. and Clin. Invest.. Suppl. 102: 1968
• 16 Jahns E.. Vergleichende Untersuchungen der Abbildungseigenschaften bewegter und stehender Detektoren für die Szintigraphie. In: Hoffmann G., Scheer E.. (Herausg.): Radioisotope in der Lokalisationsdiagnostik. Schattauer; Stuttgart: 1967
• 17 Jensen K.B., Hoedt-Rasmussen K., Sveinsdottir Edda, Ste-wart B.M., Lassen N.A.. Cerebral blood flow evaluated by inhalation of 133 Xe and extracranial recording: a methodological study. Clin. Sei. 30: 485 1966;
• 18 Kennady J.C., Chin F., Potter R.. Visualization of cerebral blood flow with the scintillation camera in man. Scand. J. Lab. and Clin. Invest.. Suppl. 102: 1968
• 19 Kety S.S., Schmidt C.F.. Determination of cerebral blood flow in man by the use of nitrous oxide in low concentrations. Am. J. Physiol. 143: 53 1945;
• 20 Kety S.S., Schmidt C.F.. Nitrous oxide method for the quantitative determination of cerebral blood flow in man: theory, procedure and normal values. J. Clin. Invest. 27: 476 1948;
• 21 Lassen N.A.. The luxury perfusion syndrome of the brain: A condition of relative cerebral hyperemia, occuring in a variety of acute brain disorders. Lancet 2: 1113 1966;
• 22 Lassen N.A.. Preliminary experience with oscilloscope and polaroid camera as recorder unit in a multichannel scintillation detector instrument. Scand. J. Lab. and Clin. Invest.. Suppl. 102: 1968
• 23 Lassen N.A., Munck O.. Cerebral blood flow in man determined by the use of radioactive krypton. Acta physiol. Scand. 33: 30 1955;
• 24 Lassen N.A., Feinberg I., Lane M.H.. Bilateral studies of cerebral oxygen uptake in young and aged normal subjects and in patients with organic dementia. J. Clin. Invest. 39: 491 1960;
• 25 Lassen N.A., Ingvar D.H.. The blood flow of the cerebral cortex determined by radioactive krypton. Experientia (Basel) 17: 42 1961;
• 26 Lassen N.A., Hoedt-Rasmussen K., Sorensen S.C., Skinhoj E., Croquist S., Bodforss B., Ingvar D.H.. Regional cerebral blood flow in man determined by krypton 85. Neurology 13: 719 1963;
• 27 Loken M.K., Pierce R., Resch J., Lassen N.A., Ingvar D.H.. Regional circulation in the brain using a scintillation (Anger) camera. Minnesota Medicine 50: 497 1967;
• 28 Lorenz W.J., Adam W.E.. Digitale und analoge Auswertung von Aufnahmen mit der Szintillationskamera. Nucl. Med. VI: 367 1967;
• 29 Mallet B.L., Veall N.. Investigation of cerebral blood flow in hypertension, using radioactive xenon inhalation and extracranial recording. Lancet 1: 1081 1963;
• 30 Mallet B.L., Veall N.. Measurement of regional cerebral clearance rates in man using xenon¹³³ inhalation and extracranial recording. Clin. Sei. 29: 179 1965;
• 31 Obrist W.D., Thompson H.K., King C.H., Wang H.S.. Determination of regional cerebral blood flow by inhalation of 133-Xenon. Circulation Res. 20: 124-135 1967;
• 32 Polcyn R.E., Paloyan D., Hendricks H.O., Gottschalk A., Harper P.V.. Use of a 1600 Channel Analyzer with a Gamma Scintillation-Camera. In: Radioaktive Isotope in Klinik und Forschung. Band 8. 32 Ed.: Fellinger K., Höfer R.. Urban & Schwarzenberg; München: 1968
• 33 Potchen E.J., Welch M.. 13N₂O Coincidence counting for rCBF measurementtheoretical considerations. Scand. J. Lab. and Clin. Invest.. Suppl. 102 1968
• 34 Potchen E.J., Bentley R., Gerth W., Hill R.L., Davis D.O.. A means for the scintigraphic imaging of regional brain dynamics — regional cerebral blood flow and regional cerebral blood volume. Symposium on Medical Radioisotope Scintigraphy Salzburg; Austria: 6.—15. August 1968, SM-108/79, im Druck.
• 35 Reivich M.. Arterial PCO, and cerebral hemodynamics. Amer. J. Physiol. 206: 25 1964;
• 36 Sapirstein L.A.. Measurement of cephalic and cerebral blood flow fractions of the cardiac output in man. J. Clin. Invest. 41: 1429 1962;
• 37 Schmidlin P., Kampmann H., Lorenz W.J., Maier-Borst W., Krauss O., Adam W.E., Scheer K.E.. Quantitative Organverteilungsuntersuchungen mit dem digitalen Autofluoroscop. In: Radioaktive Isotope in Klinik und Forschung, Band 8. 11 Ed.: Fellinger K., Höfer R.. Urban und Schwarzenberg; München: 1968
• 38 Severinghaus J.W.. Role of cerebrospinal fluid pH in normalization of cerebral blood flow in chronic hypocapnia. Acta Neurol. Scand. Suppl. 14 116 1965;
• 39 Westerman B.R., Glass H.I.. Physicial specification of a gamma camera. J. Nucl. Med. 9: 24 1968;
• 40 Zierler K.L.. Equations for measuring blood flow by external monitoring radioisotopes. Circulation Res. 16: 309 1965;