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Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) begins with chronic inflammation of the bronchial system and leads to the development of emphysema in many patients. COPD patients are characterized by reduced performance, dyspnea in the context of an obstructive respiratory disorder and increased susceptibility to infections. COPD has a major impact on public health, as it is very common and many patients die from it. The most important preventable cause of COPD is tobacco smoke inhalation, which is why consistent smoking cessation is the most important component of any COPD treatment. There is no causal therapy, but in severely symptomatic patients with advanced emphysema, respiratory mechanics can be improved by lung volume reduction if all conservative treatment options have been exhausted. Diagnostic imaging is of great importance in the care of COPD patients. This article summarizes which indications warrant the performance of computed tomography (CT) and what we should pay special attention to during image analysis in order to provide optimal advice to our clinical partners.Die chronisch-obstruktive Lungenerkrankung (COPD) beginnt mit einer chronischen Entzündung des Bronchialsystems und mündet bei vielen Patienten in der Entwicklung eines Lungenemphysems. COPD-Patienten fallen durch verminderte Leistungsfähigkeit, Dyspnoe im Rahmen einer obstruktiven Ventilationsstörung und Infektneigung auf. COPD hat großen Einfluss auf die Volksgesundheit, da sie sehr häufig vorkommt und viele Patienten an ihr versterben. Der wichtigste vermeidbare Verursacher von COPD ist inhalatives Tabakrauchen, weshalb konsequenter Rauchverzicht der wichtigste Baustein jeder COPD-Behandlung ist. Eine kausale Therapie existiert nicht, bei schwer symptomatischen Patienten mit fortgeschrittenem Lungenemphysem kann die Atemmechanik allerdings durch Lungenvolumenreduktion verbessert werden, sofern alle konservativen Therapieoptionen ausgereizt wurden. In der Betreuung von COPD-Patienten hat die bildgebende Diagnostik einen großen Stellenwert. Dieser Artikel fasst zusammen, welche Fragestellungen die Durchführung einer Computertomographie (CT) rechtfertigen und worauf wir in der Bildanalyse besonderes Augenmerk richten sollten, um unsere klinischen Partner optimal zu beraten.

Lung Cancer Surgery for Severe COPD with Emphysema: Tumor Resection with Improvement of Lung Function

Einleitung: Bei Patienten mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) zeigen sich differente Zusammenhänge zwischen der Ausprägung einer emphysematischen Destruktion und deren Auswirkung auf die Lungenfunktion. Das Ziel ist es, den emphysematischen Parenchymverlust besser zu verstehen und Korrelationen zwischen den Lungenfunktionsparametern einerseits und dem Phänotyp des Lungenemphysems in der Computertomographie (CT) andererseits zu untersuchen. Material und Methoden: In dieser Studie erfolgte eine Analyse von 112 COPD-Patienten im Arbeitsbereich Ambulante Pneumologie der Charité – Universitätsmedizin Berlin. Eine Densitometrie erfolgte softwaregestützt auf Grundlage einer CT des Thorax. Die Querschnittsmenge aus Bildgebung und Lungenfunktionsdaten wurde einer komplexen Analyse unterzogen. Ergebnisse: Der Altersmedian der Patientengruppe lag bei 64 Jahren. Der Body-Mass-Index (BMI) betrug im Median 23,9 kg/m2. Im GOLD-Stadium 3 oder 4 befanden sich 90 % der Patienten. 50 % aller Patienten wiesen ein panlobuläres, 39 % ein zentrilobuläres, 9,6 % eine Mischform und 1,2 % ein paraseptales Lungenemphysem auf. Für FEV1 (P = 0,017), FEV1/FVC (P = 0,049), RV (P = 0,002) und RV/TLC (P = < 0,001) waren signifikante Unterschiede zwischen den Geschlechtern nachweisbar. Patienten mit einem BMI oberhalb des Medians der Untersuchungsgruppe wiesen niedrigere RV- (P < 0,001), TLC- (P = < 0,001) und RV/TLC-Werte (P = 0,011) auf. Ältere Patienten zeigten bei den Lungenfunktionsparametern FEV1 (P = 0,002), FEV1/FVC (P = 0,046), RV (P = 0,004), TLC (P = 0,015), RV/TLC (P =, Introduction: In patients with chronic obstructive pulmonary disorder (COPD), correlations between the degree of emphysema-related lung destruction and its impact on lung function vary. This study aimed to shed light on emphysema-related parenchymal loss and examine correlations between pulmonary function parameters and the phenotype of pulmonary emphysema in computed tomography. Materials and methods: The study analyzed 112 patients with COPD treated at Charité – Universitätsmedizin Berlin’s Department of Outpatient Pneumology. Software-assisted densitometry was conducted based on chest computed tomography (CT). A complex analysis was used to assess the combined CT and pulmonary function test findings. Results The median age of the patients was 64 years. The median body mass index (BMI) was 23.9. Ninety percent of the patients had GOLD stage 3 or 4 COPD. Fifty percent of all patients exhibited panlobular pulmonary emphysema, 39% had centrilobular emphysema, 9.6% had a mixed form and 1.2% had paraseptal pulmonary emphysema. For FEV1 (P = 0.017), FEV1/FVC (P = 0.049), RV (P = 0.002) and RV/TLC, (P =

Interventional treatment of emphysema offers a wide range of surgical and endoscopic options for patientes with advanced disease. Multidsciplinary collaboration of pulmonology, thoracic surgery and imaging disciplines in patient selection, therapy and follow up ensures treatment quality. The present joint statement describes the required structural and quality prerequsites of treatment centres.Die interventionelle Emphysemtherapie bietet ein breites Spektrum an chirurgischen und endoskopischen Optionen zur Behandlung von Patienten mit fortgeschrittenem Lungenemphysem. Zur Sicherstellung der Behandlungsqualität ist eine interdisziplinäre Zusammenarbeit von Pneumologie, Thoraxchirurgie und bildgebenden Disziplinen in der Auswahl, Therapie und Nachsorge von Emphysem-Patienten erforderlich. Das vorliegende Positionspapier beschreibt erforderliche Struktur- und Qualitätsvoraussetzungen von Behandlungszentren.

Bony defects of the orbit with connection to the paranasal sinuses can lead to orbital emphysema. A case of compression of the optic nerve due to orbital emphysema in a 39-year-old man is reported. Visual acuity was hand movements only and intraocular pressure was increased to 32 mm Hg with an exophthalmus of 6 mm in comparison to the unaffected side. A sufficient pressure relief could be achieved by canthotomy with cantholysis and radial peritomy.Knöcherne Defekte der Orbita mit Verbindung zu den Nasennebenhöhlen können zu orbitalen Emphysemen führen. Der Fallbericht beschreibt einen 39 Jahre alten Mann, der eine Kompression des N. opticus durch ein orbitales Emphysem erlitt. Der Visus betrug Handbewegungen. Es bestand eine Steigerung des Intraokulardruckes auf 32 mm Hg bei einem Exophthalmus von 6 mm im Seitenvergleich. Über eine Kanthotomie mit Kantholyse sowie radiären Peritomien konnte eine suffiziente Druckentlastung erreicht werden.

The development of emphysema after intramedullary nailing can represent an easily manageable complication but in the differential diagnostics it could, however, be a life-threatening infection with Clostridium perfringens. This is a report about the case of an extensive subcutaneous and retroperitoneal emphysema, which developed after intramedullary nailing of a pertrochanteric femoral fracture and where such an infection was suspected.

Alpha-1-antitrypsin deficiency is a genetic risk factor for the development of chronic obstructive airway disease (COPD) and liver cirrhosis. The disease is widely underdiagnosed. The hallmarks of therapy are smoking cessation, prevention from environmental dust exposure and augmentation therapy. Findings from the recently published prospective, placebo-controlled and randomized RAPID trial proved effectiveness of AAT augmentation therapy for slowing progression of emphysema, measured by CT lung density. CT lung density may be more sensitive than forced exspiratory volume in one second (FEV

The case example presented shows that an orbital emphysema with exophthalmos can occur as a rare complication of a transconjunctival pars plana vitrectomy. Close monitoring of the patient symptoms, ocular motility, intraocular pressure and the fundus showed no evidence of compressive optic neuropathy or perfusion abnormalities through orbital vessels. The exophthalmos resolved spontaneously within a few days without any consequences.

Emphysematous cystitis is a rare disease with a high mortality rate. Generally elderly women with diabetes mellitus are affected. Diagnosis is made radiologically using plain abdominal X‑ray or computed tomography. The therapy includes urine drainage, antibiotic treatment and hyperglycaemic control to avoid progress of the infection and the development of complications. In the current report we present a case of a 79-year-old woman with uncontrolled diabetes mellitus and an incidental diagnosis of emphysematous cystitis.

COPD-Patienten sind besonders im fortgeschrittenen Krankheitsstadium durch eine Hyperkapnie bis hin zur lebensbedrohlichen CO2-Narkose gefährdet. Ein Anstieg des pCO2 kann dabei vor allem unter Belastung aufgrund der erforderlichen Atmungssteigerung sowie im Schlaf mit geringerer Ventilationstiefe auftreten. Das Verhalten von Kohlenstoffdioxid im Blut (pCO2) unter Belastung wurde bisher nur in sehr wenigen Studien evaluiert. Diaz et al. (2010) untersuchten die CO2-Produktion im 6-Minuten-Gehtest mittels mobiler Spiroergometrie bei COPD-Patienten (FEV1 = 64%Soll). Hierbei stellten sie eine Plateaubildung der CO2-Produktion zwischen der 3. und 6. Minute des Gehtests fest. Es wurden aber keine Faktoren angegeben, die mit einem besonders hohen oder schnellen CO2-Anstieg assoziiert waren. In der vorliegenden Studie wurde zum ersten Mal das pCO2-Verhalten während des 6-Minuten-Gehtests mittels kontinuierlicher, transkutaner pCO2-Bestimmung untersucht. Zudem wurde der Zusammenhang zwischen dem maximalen pCO2-Anstieg unter Belastung und den Hauptzielparametern FEV1 als Obstruktionsgrad und Residualvolumen als Grad des Emphysems evaluiert. Zusätzlich wurden orientierend mögliche Prädiktoren für das pCO2-Verhalten unter Belastung (Fettfreie Masse Index (FFMI) bzw. BMI, Umsatzparameter, weitere Lungenfunktionsparameter, Alter) untersucht. Darüber hinaus wurde der mögliche Zusammenhang zwischen dem pCO2-Verhalten unter Belastung und dem pCO2-Verhalten in Ruhe bzw. in der Nacht evaluiert. Hierfür wurden 32 Patienten des COPD-Stadiums IV (GOLD-Klassifikation) in die Studie eingeschlossen. Nach der Aufnahmediagnostik (Bodyplethysmographie mit Mundverschlussdruckmessung, Ruhe-Blutgasanalyse und Bio-Impedanz-Analyse zur Bestimmung der Körperzusammensetzung) absolvierten die Studienpatienten einen 6-Minuten-Gehtest mit kontinuierlicher transkutaner pCO2-, SpO2- sowie Pulsfrequenzbestimmung sowie mit kapillären Blutgasanalysen direkt vor und nach Gehtests. Zusätzlich wurden transkutane pCO2-Messungen im Schlaf sowie unter Ruhebedingungen durchgeführt. Mit dem SenseWear™-Armband erfolgte eine Aktivitäts- und Umsatzbestimmung. Die Gehtest-, Nacht- und Ruhemessungen sowie SenseWear™-Armband-Messung wurden nach einer Woche wiederholt. In der graphischen Darstellung der tcpCO2-Verlaufskurven des Gehtests zeigte sich eine fächerförmige Verteilung der verschiedenen tcpCO2-Kurven, wobei grob ansteigende, konstante und abfallende tcpCO2-Verläufe unterschieden werden können. Es konnte ein signifikanter Zusammenhang zwischen dem maximalen tcpCO2-Anstieg unter Belastung und den zwei Hauptzielparametern FEV1 (Obstruktionsgrad) und Residualvolumen (Grad des Emphysems) festgestellt werden. Dies lässt sich wahrscheinlich vor allem durch das Ausprägungsausmaß einer Dynamischen Überblähung während des Gehtests erklären, das abhängig ist sowohl von der Atemflusseinschränkung als auch von der Emphysemausprägung. Zudem wäre eine Atempumpschwäche aufgrund der erhöhten Belastung durch Obstruktion bzw. Emphysem denkbar, die unter körperlicher Belastung die erforderliche Atmungssteigerung nicht mehr gewährleisten kann. Darüber hinaus wurden orientierend Zusammenhänge zwischen dem pCO2-Verhalten unter Belastung und weiteren Nebenzielparametern als mögliche Prädiktoren untersucht. Hierbei zeigten sich signifikante Korrelationen mit den Umsatzparametern (v. a. MET Grundumsatz), dem Fettfreie-Masse-Index, dem BMI, dem Alter und weiteren Lungenfunktionsparametern wie Intrathorakales Gasvolumen und MEF25%. Zu der Respiratorischen Kapazität als Zeichen einer Atempumpinsuffizienz bestand keine signifikante Korrelation. Im Gehtest bestanden signifikant negative Korrelationen zwischen dem pCO2- und pO2-Verhalten, was sich am ehesten durch die Ausbildung einer Respiratorischen Globalinsuffizienz im Rahmen einer Dynamischen Überblähung oder einer Atempumperschöpfung (pCO2-Anstieg, pO2-Abfall) bzw. im Rahmen einer Bedarfshyperventilation bei einer Ventilations-Perfusions-Inhomogenität (konstanter pO2, pCO2-Abfall) erklären lässt. Zudem konnte gezeigt werden, dass zwischen dem pCO2-Verhalten unter Belastung und dem pCO2-Verhalten im Schlaf keine signifikante Korrelation besteht. Möglicherweise ist dies auf die unterschiedlichen Pathomechanismen zurückzuführen, die unter Belastung bzw. im Schlaf zu einem pCO2-Anstieg führen. Unter Belastung steht die Dynamischen Überblähung im Vordergrund (Diaz et al., 2000), wobei im Schlaf vor allem ein Ungleichgewicht zwischen der Kapazität und der Last der Atempumpe mit konsekutiver Atempumpinsuffizienz zu einem pCO2-Anstieg führt (Marrone et al., 2006).

Das Ziel der vorliegenden HR-CT Untersuchung war die Detektion und Quantifizierung des Lungenemphysems mithilfe der computerbasierten Analyseparameter Emphysemindex, fraktale Dimension, Lungenvolumen und Lungendichte.In diese Studie gingen die HR-CT-Daten von 51 COPD Patienten und 23 gesunden Probanden ein. Mit Hilfe einer semiautomatischen Software wurden die HR-CT Bildserien segmentiert und analysiert. Für die fraktalen Dimensionen wurden anhand verschiedener Schwellenwerte fünf Analysebereiche festgelegt und mit der Masse-Radius Methode berechnet. Der Grenzwert für den Emphysemindex wurde bei -950 HE festgelegt.Die Ergebnisse zeigen hoch signifikante Korrelationen zwischen den einzelnen Parametern, insbesondere wenn die Gruppe der COPD Patienten separat betrachtet wird. Für die fraktale Dimension erreicht der Schwellenwertbereich von Th [-1000, -900] HE die höchsten Korrelationen. Darüber hinaus können signifikante Unterschiede zwischen den COPD Patienten und den gesunden Probanden für den Emphysemindex, das Lungenvolumen und die Lungendichte gefunden werden. Für das Anfangsstadium der COPD GOLD I resultierten keine signifikanten Ergebnisse. Die Berechnungen für die fraktale Dimension ergaben durchweg keine signifikanten Ergebnisse. Eine differenzierte Betrachtung zeigte, dass der Emphysemindex einen großen Überschneidungsbereich zwischen beiden Gruppen aufweist. Gesunde Probanden und COPD Patienten verfügen über einen Empyhsemindex von bis zu 12,3 %; dieser Bereich scheint somit noch physiologisch zu sein. In einer neuen Gruppeneinteilung wurde der Emphysemindex von 12,3 % als Grenzwert verwendet und anschließend erneut auf Unterschiede hinsichtlich der fraktalen Dimension untersucht. Es resultieren hoch signifikante Ergebnisse.Die Analyseparamter Emphysemindex, Lungenvolumen und -dichte sind geeignet um zwischen COPD Patienten und gesunden Probanden zu differenzieren. Schwierigkeiten bestehen in der reliablen Detektion milder Emphysem- Erscheinungsformen. Die neue Gruppeneinteilung führte auch bei der fraktalen Dimension zu signifikanten Ergebnissen, sodass auch dieser Parameter das Lun- genemphysem erfolgreich zu quantifizieren scheint., The purpose of this HR-CT study was the detection and quantification of pulmonary emphysema with computer-based parameters such as emphysema index, fractal dimension, lung volume and lung density.In this restrospective study, the HR-CT images of 51 COPD Patients and 23 healthy subjects were segmented and analyzed by a semi-automatically operating software. For the fractal dimensions five areas of analysis where defined based on different thresholds. They were calculated with the mass-radius-method. A cut-off threshold of -950 Hounsfield Units was used for the emphysema index.The results show highly significant correlations between the different parameters, especially when COPD patients were considered separately. For the fractal dimen- sion the highest correlation was achieved with a threshold of [-1000, -900] HU. In addition, significant differences were found between COPD patients and healthy subjects regarding emphysema index, lung volume and lung density. No significant results were found for the initial stage of COPD GOLD I. The calculation of the fractal dimension showed no significant results. A detailed analysis displayed a big overlap for the emphysema index between both groups. The emphysema index of the healthy subjects and COPD patients ranged up to 12,3 %;; thus this range can be considered physiological. Within a new group classification the emphysema index of 12,3 % was used as threshold and subsequently analyzed on differences in the fractal dimension. The results were of great significant.The parameters emphysema index, lung volume, and lung density are appropriate to distinguish between COPD patients and healthy subjects. Difficulties occur in the reliable detection of mild emphysema manifestations. The new group classification also led to significant results in the fractal dimension. On this account it seems to be a successful parameter to quantify pulmonary emphysema.

Das Ziel der vorliegenden HR-CT Untersuchung war die Detektion und Quantifizierung des Lungenemphysems mithilfe der computerbasierten Analyseparameter Emphysemindex, fraktale Dimension, Lungenvolumen und Lungendichte. In diese Studie gingen die HR-CT-Daten von 51 COPD Patienten und 23 gesunden Probanden ein. Mit Hilfe einer semiautomatischen Software wurden die HR-CT Bildserien segmentiert und analysiert. Für die fraktalen Dimensionen wurden anhand verschiedener Schwellenwerte fünf Analysebereiche festgelegt und mit der Masse-Radius Methode berechnet. Der Grenzwert für den Emphysemindex wurde bei -950 HE festgelegt. Die Ergebnisse zeigen hoch signifikante Korrelationen zwischen den einzelnen Parametern, insbesondere wenn die Gruppe der COPD Patienten separat betrachtet wird. Für die fraktale Dimension erreicht der Schwellenwertbereich von Th [-1000, -900] HE die höchsten Korrelationen. Darüber hinaus können signifikante Unterschiede zwischen den COPD Patienten und den gesunden Probanden für den Emphysemindex, das Lungenvolumen und die Lungendichte gefunden werden. Für das Anfangsstadium der COPD GOLD I resultierten keine signifikanten Ergebnisse. Die Berechnungen für die fraktale Dimension ergaben durchweg keine signifikanten Ergebnisse. Eine differenzierte Betrachtung zeigte, dass der Emphysemindex einen großen Überschneidungsbereich zwischen beiden Gruppen aufweist. Gesunde Probanden und COPD Patienten verfügen über einen Empyhsemindex von bis zu 12,3 %; dieser Bereich scheint somit noch physiologisch zu sein. In einer neuen Gruppeneinteilung wurde der Emphysemindex von 12,3 % als Grenzwert verwendet und anschließend erneut auf Unterschiede hinsichtlich der fraktalen Dimension untersucht. Es resultieren hoch signifikante Ergebnisse. Die Analyseparamter Emphysemindex, Lungenvolumen und -dichte sind geeignet um zwischen COPD Patienten und gesunden Probanden zu differenzieren. Schwierigkeiten bestehen in der reliablen Detektion milder Emphysem- Erscheinungsformen. Die neue Gruppeneinteilung führte auch bei der fraktalen Dimension zu signifikanten Ergebnissen, sodass auch dieser Parameter das Lun- genemphysem erfolgreich zu quantifizieren scheint. The purpose of this HR-CT study was the detection and quantification of pulmonary emphysema with computer-based parameters such as emphysema index, fractal dimension, lung volume and lung density. In this restrospective study, the HR-CT images of 51 COPD Patients and 23 healthy subjects were segmented and analyzed by a semi-automatically operating software. For the fractal dimensions five areas of analysis where defined based on different thresholds. They were calculated with the mass-radius-method. A cut-off threshold of -950 Hounsfield Units was used for the emphysema index. The results show highly significant correlations between the different parameters, especially when COPD patients were considered separately. For the fractal dimen- sion the highest correlation was achieved with a threshold of [-1000, -900] HU. In addition, significant differences were found between COPD patients and healthy subjects regarding emphysema index, lung volume and lung density. No significant results were found for the initial stage of COPD GOLD I. The calculation of the fractal dimension showed no significant results. A detailed analysis displayed a big overlap for the emphysema index between both groups. The emphysema index of the healthy subjects and COPD patients ranged up to 12,3 %;; thus this range can be considered physiological. Within a new group classification the emphysema index of 12,3 % was used as threshold and subsequently analyzed on differences in the fractal dimension. The results were of great significant. The parameters emphysema index, lung volume, and lung density are appropriate to distinguish between COPD patients and healthy subjects. Difficulties occur in the reliable detection of mild emphysema manifestations. The new group classification also led to significant results in the fractal dimension. On this account it seems to be a successful parameter to quantify pulmonary emphysema.