Verfahren zur bildlichen Darstellung und Diagnose von Thromben mittels Kernspintomographie unter Verwendung partikulärer Kontrastmittel
Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur bildlichen Darstellung und Diagnose von Thromben sowie die Nerwendung von Partikelsuspensionen zur Herstellung von Kontrastmitteln für die Darstellung von Thromben mittels Kernspintomographie.
Ein Thrombus ist eine umschriebene Blutverfestigung, welche in Arterien oder Venen durch intravasale Blutgerinnung entsteht. Eine Thrombose, d.h. ein teilweiser oder vollständiger Verschluß der Arterie oder Vene durch einen Thrombus, kann zu einer Blutarmut und Gewebstod eines Organs (Infarkt) führen. Ein. typisches Beispiel für eine arterielle Thrombose ist die der Herzkranzarterien (Kor narthrombose). Löst sich ein Thrombus von der Gefäßwand, so wird er mit dem Blutstrom fortgespült. Dieser Thrombus kann im Sinne einer Thromboembolie ein nachgeordnetes kleineres Gefäß verschließen. Die hirnversorgenden Arterien sind ein typisches Beispiel für Thromboembolien in Arterien. Die sehr häufigen Thrombosen der Becken- und Beinvenen führen typischerweise zu einer Thromboembolie der Lungenarterien. Die Lungenarterienembolie ist besonders gefürchtet, da sie schwer zu erkennen ist und oft einen tödlichen Ausgang nimmt.
Bisher werden Thromben mit Hilfe verschiedener Verfahren diagnostiziert. Die am häufigsten angewandten Verfahren sind die Katheter-Röntgen-Angiographie, die Röntgen-Phlebographie und verschiedene Ultraschallverfahren.
Die Angiographie wird zunehmend mit Hilfe der Kernspintomographie
(Kernspinangiographie) durchgeführt, wobei der Blutfluß in den Gefäßen dargestellt wird. Ein Beispiel für dieses Verfahren wird von Siewert et al., Fortschr. Röntgenstr. 156 (1992), S. 549 - 554, beschrieben. Dieses Verfahren stellt Thromben als Areale mit fehlendem Fluß in dem Gefäß dar. Fehlermöglichkeiten entstehen in kleinen Venen mit langsamem oder fehlendem Fluß. Solche Gefäße werden nicht abgebildet. Die Kernspinangiographie unter Verwendung von Kontrastmitteln ist eine Verbesserung gegenüber flußabhängigen Verfahren. Ein Beispiel für ein solches Verfahren wird von
Schmitz et al. in Fortschr. Röntgenstr. 170 (1999), S. 316 - 321, beschrieben. Intravenös injizierte Kontrastmittel mischen sich mit dem Blut und stellen selektiv solche Gefäße dar, in denen sich das kontrastmittelvermischte Blut verteilt. Thromben werden als Aussparungen (Füllungsdefekte) in den Gefäßen indirekt sichtbar.
Bei der Röntgen-Phlebographie werden nicht alle Gefäße erreicht. Von den Ultraschallverfahren ist ein häufig angewandtes Verfahren das der Duplex-Sonographie FKDS, welches allerdings nur oberflächliche Venen darstellen kann und im Bereich des Beckens versagt. Alle diese Diagnoseverfahren liefern keine zweifelsfreien Resultate und können zu Fehldiagnosen führen.
In der internationalen Patentanmeldung WO 98/16256 wird ein Verfahren zur Darstellung von Thromben mittels Kernspintomographie vorgeschlagen, bei dem dem Patienten Kontrastmittel appliziert werden, welche aus Chelatoren und daran gekoppelten Integrin-bindenden Molekülen bestehen. Die Chelatoren komplexieren paramagnetische Metallionen, wie z.B. Gadoliniumionen.
Ahnliche Kontrastmittel werden auch in der internationalen Anmeldung WO 95/20603 vorgeschlagen. Die dort beschriebenen Mittel sind Peptide, an die jeweils ein Komplexbildner gekoppelt ist. Der Komplexbildner kann ein Metallion komplexieren, das entweder radioaktive Strahlung abgeben und mit einer Gammakamera detektiert werden kann, oder ein Gadolinium- bzw. anderes paramagnetisches Metallion ist, welches für den Einsatz als Kontrastmittel in der Kernspintomographie geeignet ist.
Diese Patentanmeldungen beschreiben allerdings nur die Synthese der Kontrastmittel und erste in-vitro Versuche. Es werden keine in-vivo Experimente oder Kernspintomogramme gezeigt, mit denen die Wirksamkeit der Mittel zweifelsfrei demonstriert werden könnte. Derartige Kontrastmittel sind bisher auch nicht von Pharmafirmen entwickelt worden oder als gebrauchsfähige Kontrastmittel käuflich zu erwerben.
Es besteht daher weiter ein Bedarf an einem neuen, zweifelsfreien und sicheren Diagnoseverfahren für arterielle und venöse Thromben sowie an den für ein solches Verfahren geeigneten Kontrastmitteln.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein neues Verfahren zur Diagnose arterieller und venöser Thromben zu entwickeln sowie geeignete Kontrastmittel für ein derartiges Verfahren zu finden.
Diese Aufgabe wird mit dem neuen Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie der Verwendung von Partikelsuspensionen zur Herstellung von Kontrastmitteln gemäß Patentanspruch 6 gelöst.
Überraschend wurde gefunden, daß sich MR blood pool-Kontrastmittel, wie superparamagnetisches Eisenoxid (superparamagnetic iron oxide, SPIO), speziell in einer Formulierung mit kleinen Partikeln (ultrasmall superparamagnetic iron oxide, USPIO), in einem Tiermodell in experimentellen Thromben anreichern und nach einem Zeitintervall von mehreren Bluthalbwertszeiten in Kernspintomogrammen sichtbar und diagnostisch verwertbar sind. Es wurde gefunden, daß sich das Kontrastmittel bevorzugt in den Thromben, aber häufig auch in der angrenzenden Gefäßwand und -Umgebung anreichert.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird demnach zunächst dem Patienten ein partikuläres MR-Kontrastmittel verabreicht, und nach der Anreicherung des Kontrastmittels im Thrombus und/oder der angrenzenden Gefäßwand und -Umgebung (d.h. nach einem Zeitintervall von mehreren Bluthalbwertszeiten) wird ein
Kernspintomogramm aufgenommen. Eine besonders gute Darstellung erreicht man mit Tl-gewichteten Kernspintomogrammen. Nach einer intrazellulären Aufnahme des Kontrastmittels in den Makrophagen (Freßzellen) von Thromben kann auch ein Effekt in T2-gewichteten Bildern erzeugt werden.
Die in dem nachfolgend ausführlich beschriebenen Experiment verwendeten ultrakleinen superparamagnetischen Eisenoxidpartikel (USPIO) bestehen aus einem
Eisenoxidkern und einer Carboxydextran-Hülle. Der mittlere Durchmesser der Teilchen liegt vorzugsweise unter 50 um, besonders bevorzugt bei ca. 25 nm. Die Herstellung derartiger Partikel wird z.B. in den Patentschriften EP 656 368 und WO 98/05430 beschrieben. Ein solche Partikel enthaltendes Kontrastmittel wird zur Zeit von der Firma Schering AG entwickelt.
Die eisenhaltigen Kontrastmittel werden beispielsweise in einer Dosierung von 200 μmol Fe/kg KG eingesetzt.
Nach einer Wartezeit von mehreren Bluthalbwertszeiten, in der sich das Kontrastmittel in den Thromben anreichert, werden Bilder mit einem Kernspintomographen aufgenommen. Die Thromben sind in den so erhaltenen Bildern deutlich sichtbar.
Reichert sich das Kontrastmittel extrazellulär an, dann kann es durch seinen Tl-Effekt den Thrombus signalreich auf Tl-gewichteten Bildern sichtbar machen. Wird das Kontrastmittel von Makrophagen (Freßzellen), die im Rahmen des Thrombusabbaus (Thrombusorganisation) regelmäßig in die Gefäßwand oder in den Rand des Thrombus einwandern, aufgenommen, kann der T2-Effekt des Kontrastmittels überwiegen, wodurch das markierte Gewebe Signalarm in T2- oder T2*-gewichteten Bildern erscheint.
Nachfolgend wird detailliert ein Tierexperiment beschrieben, bei dem in 25 Kaninchen Thromben durch Kathetere bolisation und Thrombininjektion in der Vena jugularis externa erzeugt wurden. Nach 1, 3, 5, 7 und 9 Tagen (je n=5) wurden mittels Tlw-MP- RAGE und T2*w-FLASH Kemspintomogramme bei 1,5 Tesla vor und 24 Stunden nach intravenöser Applikation von ultrakleinem superparamagnetischen Eisenoxid (USPIO, Partikelgröße ca. 25 nm) in einer Dosis von 200 μmol Fe/kg KG gemessen. Die Röntgenphlebographie und Histologie dienten als Goldstandard. Die Länge des in SD- Rekonstruktionen der Tlw-MP-RAGE-Sequenz sichtbaren Thrombus wurde im Verhältnis zur wahren Thrombuslänge ausgedrückt. Die Struktur, die Signalintensität und der Kontrastumfang des Thrombus in der T2*w-Technik wurden einer subjektiven
Analyse mit einer definierten Skalierung unterzogen. 25 Kaninchen mit altersentsprechenden Thromben dienten als Kontrollen.
Dieses Experiment soll die Erfindung verdeutlichen, ohne sie auf dieses beschränken zu wollen.
Beispiel für den Nachweis experimenteller Thromben mittels Kernspintomographie nach Injektion partikulärer Kontrastmittel
Material und Methode
Kontrastmittel
Es wurde eine Formulierung von ultrakleinen superparamagnetischen Eisenoxidpartikeln (USPIO) verwendet. Die Partikel bestehen aus einem Eisenoxidkern und einer Carboxydextran-Hülle mit einem Gesamtdurchmesser von 25 nm. In der Ratte beträgt die effektive Plasmahalbwertszeit 56±17 Minuten und die LD50 35 mmol Fe/kg KG. Im Kaninchen beträgt die geschätzte Plasmahalbwertszeit ca. 6 Stunden. Das Kontrastmittel wurde in einer Dosierung von 200 μmol Fe/kg KG in einem Volumen von 2-3 ml in eine Ohrvene der gesunden Seite langsam und gefolgt von 2 ml physiologischer Kochsalzlösung injiziert.
Tiermodell Die Experimente wurden in Übereinstimmung mit dem deutschen Tierschutzgesetz durchgeführt. Eine Zustimmung der zuständigen Landesbehörde lag vor. Es wurden Chinchilla-Bastard-Kaninchen beiderlei Geschlechts (2,6 - 3,8 kg) verwendet. Alle Untersuchungen wurden in tiefer Narkose durch subkutane Injektion von 40 mg/kg Ketamin-HCl (Ketanest-50, Parke-Davis GmbH, Berlin) und 17 mg/kg Xylazin-HCl (Rompun 2%; Bayer, Leverkusen) durchgeführt. Vor der Thrombusinduktion wurden die Halsvenen zunächst mittels Röntgenphlebographie mit Injektion eines Standardkontrastmittels in eine Ohrvene in zwei Ebenen dokumentiert. In Anlehnung an die von Wessler verwendete Methode wurde ein Stagnationsthrombus durch Blutstase und Hyperkoagulabilität erzeugt [Wessler S. Thrombosis in the presence of vascular stasis. Am J Med 1962; 33:648-666.]. Die Stase wurde jedoch nicht durch operative Ligatur der Vene, sondern durch eine Katheterembolisation herbeigeführt. Von einer Ohrvene aus wurde mit Hilfe einer Schleuse und eines Führungsdrahtes ein ca. 20 cm langer Führungskatheter (3 French) in die Vena jugularis externa vorgeschoben. Über den Führungskatheter wurde ein Mikrokatheter mit einem Außendurchmesser von 0,61 Millimetern mit der Katheterspitze auf Höhe des 4. oder 5. Halswirbels positioniert. Das
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Embolisat, eine Mischung eines öligen jodhaltigen Lymphographie- Röntgenkontrastmittels (Lipiodol, Byk Gulden, Konstanz) und eines Butylcyanoacrylat- Gewebsklebstoffes (Histoacryl, B. Braun, Melsungen) im Verhältnis 1:1, wurde so langsam injiziert, daß einerseits eine Haftung des Embolisates an der Gefäßwand und andererseits eine Mischung von Embolisat und Blut erfolgen konnte. Nach dem
Verschluß des Gefäßes wurden über einen zweiten Mirkokatheter 100 Einheiten bovines Thrombin (Sigma-Aldrich, Chemie GmbH, Steinheim) appliziert. Das Embolisat sollte für wenige Tage zu einem passageren Verschluß des Gefäßes fuhren. Das Embolisat sollte wegen des Jodanteils sowohl röntgendicht auf den Röntgenphlebographien als auch wegen der im klebstoffixierten Blutabbauprodukte hyperintens auf Tl-gewichteten MRT-Bildern sichtbar sein.
Experimentelles Design
Fünfzig thrombustragende Versuchstiere wurden zufällig der Kontrastmittelgruppe (D) oder der Kontrollgruppe (K) zugeteilt. Eine weiterfuhrende Unterteilung erfolgte entsprechend dem Thrombusalter zum Zeitpunkt der ersten MRT-Messung (1, 3, 5, 7 oder 9 Tage). Dementsprechend ergab sich eine Zuordnung in jeweils 5 Kontrastmittelgruppen (Dl, D3, D5, D7 und D9) und 5 Kontrollgrappen (Kl, K3, K5, K7 und K9). Jede Untergruppe umfaßte fünf Versuchstiere. Bei allen Versuchtieren wurden vor der Ausgangs-MRT der Thrombus per Röntgenphlebographie dokumentiert. Tiere der Kontrastmittelgruppe (K) erhielten nach dieser Ausgangs-MRT das
Kontrastmittel und nach einem 24-Stunden-Intervall die Verlaufs-MRT. In Gruppe D3 erfolgte z.B. nach Embolisation am Tag 0, eine Ausgangs-MRT am Tag 3 und eine Verlaufs-MRT am Tag 4. Von den Kontrollen erhielten nur Tiere der Gruppen Kl, K3 und K5 eine Verlaufs-MRT, nicht jedoch Tiere der Gruppen K7 und K9, die am Anfang der Experimente gemessen worden waren, als die Länge des Verlaufsintervalls noch nicht feststand.
MRT
Die Untersuchungen wurden in einem 1,5-Tesla-Magneten (Vision, Siemens, Erlangen) mit einer Standard-Kniespule durchgeführt. Die narkotisierten Tiere wurden in Rückenlage in einer U-förmigen Schaumstoffunterlage positioniert. Ein wasserhaltiger
Plastikbeutel wurde auf die ventrale Halsseite gelegt, um die Fettsättigung zu verbessern.
Tl-gewichtete Bilder wurden in koronarer Schichtorientierung mit einer 3D- Magnetization-Prepared Rapid Gradient-Echo Imaging-Sequenz (3D-MP-RAGE) erzeugt [ Mugler JPd, Brookeman JR. Three-dimensional magnetization-prepared rapid gradient-echo imaging (3D MP RAGE). Magn Reson Med 1990; 15:152-7.]. Die verwendete Sequenz unterdrückt das Signal von Fett durch einen sequenzeigenen selektiven Wasserexzitationspuls und das von Blut durch die Wahl der Verzögerangszeit [ Moody AR, Pollock JG, O'Connor AR, Bagnall M. Lower-limb deep venous thrombosis: direct MR imaging of the thrombus. Radiology 1998; 209:349-55.]. Folgende Parameter wurden verwendet: Repetitionszeit 10,3 ms; Echozeit 4,0 ms; Flipwinkel 15°; Inversionszeit 20 ms; Verzögerungszeit 1.000 ms; Zahl der Schichten 100; Akquisitionen 1; Schichtdicke 0,8 mm; Bildfeld 100 x 200 mm; Matrix 128 x 256; Akquisitionszeit 5:30 Minuten; Pixelgröße 0,78 x 0,78 x0,8 mm. Von den 2D-Quellbildern wurden ca. 1,5 cm dicke 3D-Maximum-Intensitäts- Projektionsrekonstruktionen (MIP) angefertigt.
T2*-gewichtete axiale Bilder wurden mit einer 3D-Gradientenechosequenz (Fast Low Angle Shot, FLASH) erzeugt [ Frahm J, Haase A, Matthaei D. Rapid three- dimensional MR imaging using the FLASH technique. J Comput Assist Tomogr 1986; 10:363-8.]. Die Sequenz stellt mittels des sequenzinhärenten Bright-Blood-Effekts das Venenlumen hyperintens zu Fett und Muskelatur dar. Durch die moderate T2*- Wichtung sollen intrazellulär angereicherte Blutabbauprodukte oder SPIOs Signalarm abgebildet werden. Folgende Aufnahmeparameter wurden verwendet: Repetitionszeit 54 ms; Echozeit 18 ms; Flipwinkel 15°; Blockdichtdicke 80 mm, Partitionen 40; Schichtdicke 2 mm; Bildausschmtt 80 x 80 mm; Matrix 256 x 256; Akquisitionszeit 22:08 Minuten; Pixel-Größe 0,31 x 0,31 x 0,2 mm.
Pathologie
Nach der Verlaufs-MRT wurden die Tiere durch eine Überdosis Xylazin getötet. Das kaudale und kraniale Segment der Vena jugularis externa und die Vena facialis wurden präpariert, für 24 Stunden in 10-prozentigem Formalin fixiert und in je fünf
Gefäßzylinder von 3 mm Länge zerteilt. Nach Einbettung in Paraffin wurde das kaudale
Ende eines jeden Zylinders auf 3 μm Dicke geschnitten und mit Berliner-Blau auf Eisen gefärbt.
Bildanalyse
Die histologischen Schnitte, Hardcopies der Phlebographien und der MRTs wurden durch einen Radiologen ausgewertet. Die Länge des Thrombus in der Vena jugularis externa wurden mit Hilfe der Phlebographie gemessen. Die Histologie diente als zweites Nachweisverfahren des Thrombus, speziell bei frischen, okkludierenden Thromben, die nicht von Kontrastmittel umspült werden. Sie ist jedoch wegen der wohlbekannten Schrumpfungsartefakte während der histologischen Aufarbeitung nur begrenzt zur Längenbestimmungen geeignet.
Anschließend wurde die Länge des Thrombus auf den Tl-gewichteten SD- Rekonstruktionen der MP-RAGE-Sequenz bestimmt. Der Thrombus wurde als sichtbar definiert, wenn er hyperintens und klar von der Umgebung abgrenzbar war. Bei einer lückenhaften Darstellung wurden nur die sichtbaren Thrombusanteile gemessen. Um einen Einfluß der individuellen und vom Thrombusalter abhängigen Varianz der Thrombuslänge auszuschalten, wurde die durch den Goldstandard bestimmte Thrombuslänge auf 1,0 normiert und die in der 3D-Rekonstruktion der MP-RAGE- Sequenz gemessene Thrombuslänge in Anteilen von 1,0 angegeben, z.B. 0,4.
Die T2*-gewichteten Gradientenechosequenz-Bilder wurden nur einer qualitativen Analyse unterzogen. Für die Auswertung wurde eine repräsentative Schicht ausgesucht, die eindeutig durch die Referenzmethoden erfaßt wurde und charakteristisch für den individuellen Thrombus war. Bei einer fehlenden Abgrenzbarkeit des Thrombus vom umgebenden Blut wurde auf die Referenzmethoden zurückgegriffen, um den Thrombus zu lokalisieren. Die Struktur des Thrombus wurde als "homogen", "heterogen- ungeordnet" oder "heterogen-konzentrisch" (zentral hyperintens, peripher hypointens) eingeteilt. Die Signalintensität des "homogenen" Thrombus, die führende Signalintensität, d.h. die des größten sichtbaren Thrombusanteils des "heterogen- ungordneten" Thormbus oder die Signalintensiät des Zentrums im Fall eines "heterogenkonzentrischen" Thrombus wurde auf einer 5 -Punkteskala von signalfrei bis signalreich eingestuft:
1 - signalfrei, Signalintensität wie kompakter Knochen oder Hintergrund
2 - Signalarm, zwischen 1 und 3
3 - mittlere Signalintensität, muskelisointens
4 - signalreich, zwischen 3 und 5
5 - sehr signalreich, entsprechend einem "Glühbirneneffekt" Der Kontrastumfang des Thrombus wurde basierend auf den Definitionen der Signalintensität bestimmt als Differenz zwischen der minimalen und maximalen Signalintensität. Es ergibt sich eine 4-Punkteskala.
Um bei thrombustragenden Venen eine Kontrastmittelanreicherung der Wand und Gefaßumgebung zu untersuchen, wurden diese auf einer repräsentativen Schicht der T2*-gewichteten Sequenz in muskelisointens (normal) oder Signalarm eingestuft.
Statistik
Die Daten wurden mit dem Mittelwert und der Standardabweichung separiert nach Gruppen (Kontrollen, Kontrastmittel) und dem Thrombusalter (Tage) zusammengefaßt oder graphisch dargestellt (StatView 4.5, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA). Ein Vergleich der ersten Messung mit der Verlaufsmessung erfolgte mit dem t-Test für Paarvergleiche jeweils getrennt für die Gruppen D und K. Die einzelnen Gruppen, z.B. Dl versus Kl, wurden mit der Varianzanalyse (ANOVA) verglichen, für die eine Signifikanzprüfung mit dem Fischer Test (Fischer's Protected Least Significant Difference, PLSD) durchgeführt wurde. Das Signifikanzniveau betrug in allen Fällen ρ<0.05.
Ergebnisse
Tiermodell
Sieben Tiere verstarben während oder nach der Katheter-Embolisation durch eine Schockreaktion vermutlich durch mechanische Reizung von Blutdruckregulatoren, durch Fortspülen des Embolisates in die Lunge oder aus ungeklärter Ursache. Diese Tiere wurden aus dem Experiment ausgeschlossen. In den übrigen Tieren ließen sich in allen Fällen Thromben erzeugen. Das Embolisat konnte aufgrund des Lipiodolanteils in allen Fällen in der Röntgen-Phlebographie erkannt werden (Abbildung 1 und 2). In 44 der 50 Fälle war es auch auf der 3D-MIP-Rekonstruktion der MP-RAGE-Sequenz
signalreich sichtbar. In den übrigen sechs Fällen konnte es zumindest auf den 2D- Quellbildern der MP-RAGE-Sequenz ausgemacht werden.
Röntgen-phlebographisch betrug die Länge des Thrombus in der Vena jugularis externa der Gruppe Kl der Kontrollen 43±8 und in der Gruppe Dl der Kontrastmitteltiere 36±10 mm. Die Länge nahm im Untersuchungszeitraum deutlich ab und betrug bei den Gruppen K9 und D923±10 bzw. 11±8 mm (Abbildung 3). Eine signifikant unterschiedliche Länge zwischen Kontroll- und Kontrastmittel-Gruppen gleichen Thrombenalters bestand zu keinem Zeitpunkt.
Histologisch fand sich in den Gruppen Kl und Dl ein frischer Thrombus bestehend aus dicht gepackten Erythrozyten (Hämostase) durchsetzt mit Fibrinbälkchen; in den Gruppen K3 und D3 eine dicht gepackte Hämostase mit zentraler Auflösung der Erythrozyten bei einzelnen Tieren; in den Gruppen K5 und D5 eine Auflösung der Erythozyten im Thrombuszentrum in allen Fällen (Homogenisierung) sowie die marginale Einwanderung von mononukleären Zellen; in den Gruppen K7 und D7 die zunehmende Durchsetzung des Thrombus durch mononukleäre Zellen und die beginnende Endothelialisierung mit vereinzelnd einsprossenden Kapillaren; und in den Gruppen K9 und D9 die fast vollständige Durchsetzung des Thrombus durch mononukleäre Zellen und Kapillaren mit einer beginnenden Bindgewebsbildung.
MRT Thromben waren auf den 3D-Rekonstruktionen der T 1 -gewichteten MP-RAGE-Sequenz als wurmformige hyperintense Strukturen sichtbar (Abbildung 1 und 2). Vereinzelt fand sich in der Verlaufsmessung bei Kontrastmitteltieren auch ein leicht erhöhtes Signal in größeren Halsgefäßen im Sinne eines residuellen Angiographieeffektes. Ohne Berücksichtigung des Thrombusalters fand sich bei der Gruppe K eine Übereinstimmung der relativen Thrombuslänge der 3D-MP-RAGE-Sequenz der
Ausgangs-MRT und Phlebographie von 0,2±0,3 und bei D von 0,1±0,3. Bei den Tieren der Gruppe D (n=25) fand sich im 24-Stunden- Verlauf eine signifikante Zunahme der übereinstimmenden relativen Thrombuslänge von 0,1 ±0,3 vor Kontrastmittelgabe auf 0,5±0,5 24 Stunden danach, p=0,001 (Abbildung 1, 2 und 4); nicht jedoch bei Kontrollen (nur Gruppe Kl, K3 und K5), p=0,34. Die Analyse der einzelnen
Tagesgruppen zeigt eine Abhängigkeit des in der MP-RAGE-Sequenz sichtbaren
Thrombusanteils vom Thrombusalter (Abbildung 4). Dieser war bei geringem Thrombusalter in den Gruppen Kl, K3 und K5 0,2±0,3 bis 0,4±0,5, bzw. bei höherem Alter in den Gruppen K7 und K9 0,1±0,1 und 0. Nach Kontrastmittelgabe zeigte sich eine signifikante Zunahme des sichtbaren Thrombusanteils bei folgenden Gruppen: D3, von 0,6±4 auf 0,8±0,4, D5, von 0, 1±0, 1 auf 1±0, 1 , und D7 von 0 auf 0,6±0,4. Kein signifikanter Unterschied fand sich bei bei Kontrastmitteltieren der Gruppen Dl und D9.
Die moderat T2*-gewichtete FLASh-Sequenz zeigte eine erhebliche thrombusalter- abhängige Variabilität der Struktur, der Signalintensiät und des Kontrastumfanges. Ein einzelnes Beispiel findet sich in Abbildung 5. Bei Kontrollen überwogen bis zum 7. Tag die "heterogen-ungeordnete" und "heterogen-konzentrische" Thrombusstruktur (Abbildung 6). Ab dem 7. Tag dominiert bei den Kontrollen eine "homogene" Thrombusstruktur. Die führende Signalintensität des Thrombus war bei den Kontrolltieren Kl die "mittlere", d.h.isointens zur Muskulatur, jedoch mit einer deutlichen Streuung (Abbildung 1). Bis zum dritten 3. Tag nahm die Signalintensität des Thrombus bei den Kontrolltieren tendentiell auf "signalreich" zu, um bis zum 9. Tag auf eine als "signalarm" definierte Intensität abzufallen. Der Kontrastumfang von frischen Thromben betrug in der Gruppe Kl im Mittel 1,6 und bei K9 0,4 (Abbildung 8). Insgesamt fand sich nur bei vier Tieren der Guppe K nach Kontrastmittelgabe eine Signalreduktion des Thrombus in der moderat T2*-gewichteten FLASH-Sequenz die als möglicher Kontrastmitteleffekt gewertet wurde (Abbildung 5). Ein Vergleich der Ausgangs- und der Verlaufsmessung zeigte in der Gesamtheit oder getrennt nach Thrombusalter keine signifikante Änderung der Thrombusstruktur (Abbildung 6), des Thrombussignals (Abbildung 7) oder des Kontrastumfangs des Thrombus (Abbildung 8). Auf repräsentativen Schichten der T2*-gewichteten Sequenz fand sich bei 6 von 50 Tieren bereits nativ eine partielle (n=4) oder zirkuläre (n=2) Signalarmut der Wand und der unmittelbaren Gefäßumgebung. Nach der Kontrastmittelgabe bestand bei allen 6 Tieren die Signalarmut fort. Bei 11 weiteren Tieren fand sich eine Signalarmut der Wand und unmittelbaren Gefäßumgebung nur in der Verlaufskontrolle; bei 2 Tieren in der zirkulären und bei 9 in der partiellen Ausprägung. Von diesen 11 Tieren war eines eine Kontrolle. Die übrigen 10 hatten Kontrastmittel erhalten. Von diesen 10 kontrastverstärkten Untersuchungen waren 4 von Gruppe Dl und 4 von D3, d.h. die
Kontrastmittelanreicherung der Venenwand und unmittelbaren Gefaßumgebung fand sich vorzugsweise bei jungen Thrombusstadien in je 4 von 5 Fällen.
Detaillierte Beschreibung der Abbildungen
Abbildung 1
In der Röntgen-Phlebographie (a) zeigt sich ein inkompletter Verschluß der linken Vena jugularis externa drei Tage nach Thrombusinduktion. Die Vena jugularis externa erhält einen weiteren Zufluß von medial, die Vena facialis. Der Abstrom des Kontrastmittels erfolgt z.T. über die Gegenseite. Das Embolisat (Pfeil) ist in Phlebographie röntgendicht (a). In 3D-Rekonstruktionen der MP-RAGE-Sequenz ist Position des Embolisates vor (b) und 24 Stunden nach Gabe von superparamagnetischem Eisenoxid (c) durch einen Pfeil markiert. Das kraniale Ende des sichtbaren Thrombusanteils wurde jeweils durch einen Pfeilkopf markiert (b und c). Nach Kontrastmittelgabe (c) sind in der MP-RAGE- Sequenz zusätzliche kraniale Thrombusanteile im Vergleich zur Ausgangs-MRT (b) sichtbar. Nach Kontrastmittelgabe lag eine vollständige Übereinstimmung der Thrombuslänge in der MP-RAGE-Sequenz und dem Goldstandard vor. Es findet sich auch ein residueller Angiographieeffekt des Kontrastmittels in den übrigen Halsgefäßen.
Abbildung 2
In der Röntgen-Phlebographie (a) fünf Tage nach Embolisation ist ein Embolisat (Pfeil) zu erkennen. Einzelne Thrombusanteile werden in der kranialen Vena jugularis interna umspült (a, Pfeilspitze). Es finden sich ipsilaterale Kollateralen (a, dünner Pfeil). In der 3D-Rekonstruktion der nativen MP-RAGE-Sequenz ist der Thrombus nicht und das Embolisat schwach zu erkennen (b, Pfeil). 24 Stunden nach Kontrastmittelgabe (c) ist der- gesamte Thrombus vom Embolisat (Pfeil) bis in die kraniale Vena jugularis externa (Pfeilspitze) und eine lateral liegende Ohrvene sichtbar.
Abbildung 3
Länge des Thrombus in der Vena jugularis externa. Es zeigt sich eine Abnahme der
Thrombuslänge von Tag 1 bis 9.
Äbbildung 4
Überemstimmung der relativen Thrombuslänge in 3D-Rekonstruktion der Tl- gewichteten MP-RAGE-Sequenz und Röntgenphlebographie getrennt nach Kontrastmitteltieren (D) und Kontrollen (K) sowie Thrombusalter (1.-9. Tage). Es wird das Ergebnis der Ausgangs- und der 24-Stunden- Verlaufs-MRT gezeigt. Fehlende Übereinstimmung wird durch den Wert 0, vollständige durch 1 ausgedrückt. Nach Gabe von DDM34 fand sich eine signifikant höhere Übereinstimmung der in der MPR- RAGE-Sequenz sichtbaren Thrombuslänge bei den Gruppen D3, D5 und D7, nicht aber bei frischen (Dl) und organisierten Thromben (D9).
Abbildung 5
In der moderat T2*-gewichteten FLASH-Sequenz findet sich vor Kontrastmittelgabe (a) in der Vena jugularis externa (Pfeil) ein sieben Tage alter Thrombus mit einer als "homogen" definierten Thrombusstraktur und einer "mittleren" Signalintensität. Nach Kontrastmittelgabe ist der Thrombus "signalarm" (b, Pfeil). Deutlicher Signalverlust der Wirbelsäule nach SPIO-Gabe (b, Pfeilspitze).
Abbildung 6
Thrombusstruktur in der T2*-gewichteten FLASH-Sequenz bei Kontrollen (K) und Tieren vor der Kontrastmittelgabe (D) getrennt nach Tagen (1.-9. Tag). Bis zum 7. Tag überwiegen die heterogenen Thrombusstruktur heterogen-ungeordnet und heterogenkonzentrisch. Ab dem ca. 7. Tag dominiert die homogene Thrombusstruktur.
Abbildung 7 Signalintensität des Thrombus in der T2*-gewichteten FLASH-Sequenz auf einer 5- Punkte Skala von signalfrei (1), signalarm (2), muskelisointens (3), signalreich (4) und sehr signalreich (5). Es werden Gruppen der Kontrollen (K) und Kontrastmitteltiere getrennt nach dem Thrombusalter dargestellt. Sowohl die Ausgangs- als auch die Verlaufs-MRT werden gezeigt - bei den Kontrollen der K7 und K9 gab es keine Verlaufs-MRT.
Abbildung 8
Kontrastumfang von experimentellen Thromben in der T2*-gewichteten Gradientensequenz. Es zeigt sich, daß der Kontrastumfang sowohl bei Kontrollen (K) als auch bei Kontrastmitteltieren (D) im Zeitraum von neun Tagen abnimmt, d.h. der Thrombus homogener wird. Eine signifikante Änderung des Kontrastumfangs zwischen der Ausgangs- und Verlaufsuntersuchung fand sich in keiner Gruppe.