Wer viel misst misst Mist oder

Messen und rechnen mit Ultraschall

SGUM Fortbildungskongress 2017

Ulrich Thurnheer, Bern ueli.thurnheer@bluewin.ch

Aus:Banholzer & Banholzer: BASICS Sonographie 1.Auflage 2011 © Elsevier GmbH, Urban & Fischer, München

Normwerte _______________________________________________________________________________ Die angegebenen Normwerte unterliegen zum Teil großen Schwankungen und können nur als Anhaltswerte angesehen werden. Zur Wertigkeit siehe auch die einzelnen Organkapitel in Banholzer & Banholzer: BASICS Sonographie 1. Auflage 2011 © Elsevier GmbH, Urban & Fischer, München). Gefäße Aorta � < 2,5 cm suprarenal, < 2 cm infrarenal � Ektasie: 2,5 - 3 cm � Aneurysma: 1,5- bis 2-fache Normalweite in der

entsprechenden Höhe Vena cava � < 2 cm (< 2,5 cm bei jungen Sportlern) � inspiratorische Lumenabnahme Vena portae � < 13 mm � > 15 mm Verdacht auf portale Hypertension � > 17 mm Verdacht auf Ösophagusvarizen Leber � Länge in der Medioklavikularlinie: < 13 cm � Leberrandwinkel: links< 30°, rechts< 45° � Leber überragt zwei Drittel der Niere im

Flankenschnitt Gallenblase � Länge: 8 - 12 cm, Breite: 4 - 5 cm, große Varianz � Wanddicke nüchtern: < 3 mm Gallenwege � Ductus hepatocholedochus im Schulter-Nabel-Schnitt

(CPC): < 6 - 9 mm � bei funktionsloser Gallenblase, nach

Cholezystektomie und bei älteren Patienten: < 11 mm � intrahepatisch (Leber-H): < 4 mm � intrahepatisch peripher keine sichtbaren Gallenwege

(keine Doppelflinten) Pankreas � Caput: < 3 cm � Korpus: < 2 cm � Kauda: < 3 cm � Ductus pancreaticus: < 2 mm

Niere � Länge: 9 - 14 cm � Breite: 4 - 6 cm � Tiefe: 4 - 6 cm � Volumen: 100 - 170 ml (Länge x Breite x Tiefe) x 0,5.

Pathologisch: > 200 ml � Parenchymbreite: 1,4 - 1,8 cm � Parenchym-Pyelon-Index (PPI): > 1,6 bei < 30-

Jährigen, 1,2 - 1,6 bei 30- bis 60-Jährigen, 1,1 bei > 60-Jährigen

� Schrumpfnieren: < 9 cm, < 80 ml Nebenniere � Länge: 2 - 7 cm � Dicke: 0,5 - 1,2 cm � Breite: 1,5 - 4 cm Milz � Länge: 11 cm � Tiefe: 4 cm � Breite: 7 cm � Merkzahl: 4711 Magen, Darm Magenantrum � Wanddicke: < 8 mm � Antrumfläche: < 4 cm2 Dünndarm � Wanddicke: 2 mm (gedehnt) � Durchmesser: < 25 mm � Verdacht auf Ileus: > 25 mm Kolon � Wand wegen Luftgehalt überstrahlt � nur mit hochfrequenten Schallköpfen 2 mm

(gedehnt) Appendix � Querdurchmesser 6 mm, ovale Form � Wanddicke 2 mm

Was halten Sie davon?

• Resultat auf 1/1000 mm genau • geht das?

• Argumente der Hersteller: • Mittelwert aus zahlreichen Messungen • je mehr Stichproben, desto genauer der

Mittelwert

Was halten Sie davon?

Weshalb der Aufwand für genaue Messgeräte?

Was geschieht im Ultraschallgerät?

• Bild auf dem Monitor, z.B. 800 x 600 Pixel

• Definition der Pixelgrösse

Was geschieht im Ultraschallgerät?

• Bild auf dem Monitor, z.B. 800 x 600 Pixel • Definition der Pixelgrösse

Pixelzählung

Was geschieht im Ultraschallgerät?

• Bild auf dem Monitor, z.B. 800 x 600 Pixel • Definition der Pixelgrösse

Pixelzählung

13 12 12 11 12 11 12 Px

Was geschieht im Ultraschallgerät?• Bild auf dem Monitor, z.B. 800 x 600 Pixel • Definition der Pixelgrösse

Pixelzählung Resultat= Anzahl Pixel x PhysicalDelta Pseudogenau!

Volumenbestimmung mit Ultraschall

Blase

Volumenbestimmung mit Ultraschall

Blase

Volumenbestimmung mit Ultraschall

Blase

Ellipsoid

Rotationsellipsoid

Kugel

Volumen

Ellipsoid

Volumen = 4/3 π ∙ a ∙ b ∙ c (Radius) Volumen = 1/6 π ∙ A ∙ B ∙ C (Durchmesser) Volumen = 0.523 ∙ A ∙ B ∙ C (Durchmesser)

Volumenbestimmung mit Ultraschall

Blase Prostata Schilddrüse Milz

Volumenbestimmung mit Ultraschall

Blase Prostata Schilddrüse Milz

Form: kein Ellipsoid

Messgenauigkeit? ± 20%, ± 25%?

Volumenbestimmung mit Ultraschall

Blase Prostata Schilddrüse Milz

Form: ± Ellipsoid

Kraniokaudale Messung oft unmöglich Messgenauigkeit? ± 10%, ± 20%?

Volumenbestimmung mit Ultraschall

Blase Prostata

Schilddrüse Milz

Form: 2 x ± Ellipsoid, Isthmus nicht gemessen

Messgenauigkeit? ± 10%, ± 20%?

Volumenbestimmung mit Ultraschall

Blase Prostata Schilddrüse

MilzForm: kein Ellipsoid

Messgenauigkeit? ± 10%, ± 20%?

Volumenbestimmung mit Ultraschall

ca.

Auflösungsvermögen

Axiale Auflösung abhängig von Frequenz/ Wellenlänge

10 MHz: 0.1 bis 0.2 mm

4 MHz: ca. 0.4 mm

Genauere Einzelmessungen sind nicht möglich

Auflösungsvermögen

Laterale Auflösung abhängig von Breite des Schallstrahls

optimal im Fokusbereich

schlechter als axiale Auflösung

Genauere Einzelmessungen sind nicht möglich

Wie behilft man sich?Statistik: Je mehr Stichproben, umso näher liegt der Mittelwert dem wahren Mittel Beispiele: Intima- Media - Dicke Elastographie, z.B. ARFI / Fibroscan

Mehrfachmessungen pro Patient Messung gültig, wenn IQR* ≤ 30%

* IQR = Interquartile Range: 25 - 75 Perzentile (=50% der Werte)

Beispiel einer gültigen Messung: 1.5, 2.0, 3.4, 3.8, 3.9, 4.2, 4.4, 4.6, 7.0, 12

Median = 4.05 ➠ IQR 3.5 - 4.55

Miracle!

Wie behilft man sich?Statistik: Je mehr Stichproben, umso näher liegt der Mittelwert dem wahren Mittel Beispiele:

Intima- Media - Dicke Elastographie, z.B. ARFI

Mehrfachmessungen pro PatientMessung gültig, wenn IQR* ≤ 30%

* IQR = Interquartile Range: 25 - 75 Perzentile (=50% der Werte)

Beispiel einer gültigen Messung:1.5, 2.0, 3.4, 3.8, 3.9, 4.2, 4.4, 4.6, 7.0, 12 Median = 4.05 ➠ IQR 3.5 - 4.55

für Publikationen verwertet wird der Median, auf zwei/ drei Stellen genau

4.0 (!)

Messunsicherheit 2 Typen:

Typ A: Nur von Statistik abhängig (z.B. Zählungen, Populationsstatistiken)

Typ B: Verwendung von Messinstrumenten → zahlreiche Einflussgrössen

Messunsicherheit Einflussgrössen (Beiträge zur Gesamtunsicherheit):

• Statistik (s.o.)

• Gerätespezifikation

• Physikalische Grenzen

• Ablesefehler

• Schallleitgeschwindigkeit

• Druck auf Sonde

Messunsicherheit

Standardunsicherheit der Messmethode

= √ ∑ (Standardunsicherheit der einzelnen Beiträge)²

Messunsicherheit

Schätzwert Beitrag zur Unsicherheit

Statistik Standardabw. 0.06 mm

Ablesefehler 0.05 mm 0.03 mm

Auflösung 10 MHz 0.15 mm 0.09 mm

Standard-unsicherheit 0.2 mm

Beispiel: Ultraschall, 10 MHz

Messunsicherheit

Beispiel: Ultraschall, 4 MHz, 5 cm Tiefe

Schätzwert Beitrag zur Unsicherheit

Statistik σ 0.1 mm

Ablesefehler 0.2 mm 0.1 mm

Auflösung 4 MHz 0.4 mm 0.23 mm

Standard-unsicherheit 0.27 mm

Messunsicherheit

Beispiel: Ultraschall, 4 MHz, 5 cm Tiefe

Schätzwert Beitrag zur Unsicherheit

Statistik σ 0.1

Ablesefehler 0.2 mm 0.1

Gerätespezifikation 5% = 2.5 mm 1.4

Standard-unsicherheit 1.4

Messunsicherheit

• Mehrfachmessungen bei Typ B:

• Mittelwertbildungen verringern die Messunsicherheit nicht.

Statistiken

Elastometrie

(Trug-) Schlüsse aus Ultraschalldaten

Falsche statistische Methoden

3.4. Statistical analysis Data were entered into a Microsoft Excel sheet. The analyses were done by SPSS. All the predictors for the stage of fibrosis (TE and ARFI measurements) were numeric variables, so the mean and standard deviation were calculated. Associations between assay results and fibrosis stage according to the Metavir scoring system (range: 0–4, ordinal scale) were described using the

Spearman rank correlation coefficient (ρ).

Sporea Hepat Mon 2011

Messunsicherheit

Ultraschall in der Medizin 1/ 2014

Überinterpretation

Does the measurement of the difference of resistive indices in spleen and kidney (DI-RISK) allow a selective assessment of chronic kidney injury? DI-RISK is specifically associated with estimated glomerular filtration rate.

Abstract vom 3LT 2012

We introduce DI-RISK as new ultrasound marker which more specifically reflects kidney damage.

Die Interpretation basiert auf folgenden statistischen Ergebnissen:

p= 0.001 290 Patienten

r= -0.19

Lasst uns spielen

http://wilderdom.com/301/int/cor-guess.html

GFR

r= -0.2

DI- RISK

Überinterpretation

GFR r= -0.2

DI- RISK

Statistische Signifikanz nur wegen grosser Stichprobe Statistisch signifikant heisst nicht gleich relevant

Überinterpretation

Wie genau können wir die Milz messen?

• Längenmessung? • Volumen?

• Rufe den Statistiker vor der Datenerhebung, beachte Messunsicherheiten. Wir benötigen eine Statistik der Unsicherheiten.

• Computer und Statistikprogramme sind dumm, sie machen, was befohlen wird.

• Statistisch signifikant bedeutet nicht relevant.