Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

Lena Kerstin Kottmeier

Kernspintomographische Untersuchung der Strahlbeine des Pferdes mit 3 Tesla im Vergleich zur Histologie

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-104066

title (engl.)

Magnetic resonance imaging of the navicular bone with a 3 Tesla system compared to histological examination

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2013

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/kottmeierl_ws13.pdf

abstract (deutsch)

Die bisherigen Veröffentlichungen zum Vergleich kernspintomographischer und pathohistologischer Befunde an der equinen Gliedmaße beziehen sich auf Aufnahmen, die im Niedrigfeld- (0,27 Tesla) oder im 1,5 Tesla-Tomographen angefertigt wurden. Einige Bereiche des Strahlbeins konnten dabei nicht zufriedenstellend dargestellt werden. Deshalb sollte die Darstellung des Strahlbeins mit einem 3-Tesla-Tomographen untersucht werden. Der Vorteil eines Tomographen mit höherer Magnetstärke liegt im besseren Signal-zu-Rausch-Verhältnis, besserer Kontrastierung und höherer Auflösung der Bilder. Dies ermöglicht eine detailliertere Darstellung sowohl physiologischer als auch pathologisch veränderter Strukturen.

Es wurden einerseits die Vordergliedmaßen von Warmblutpferden, die keine Lahmheit aufwiesen (n=20), und andererseits von Pferden mit Lahmheit (n=4) untersucht, bei denen die Schmerzhaftigkeit auf den Bereich des Strahlbeins lokalisiert wurde und bei denen röntgenologische und/oder kernspintomographische Befunde in diesem Bereich vorlagen. Es erfolgte eine Untersuchung im 3-Tesla Tomographen in drei Ebenen, jeweils in T1-, PD- und PDW-SPAIR gewichteten Sequenzen. Die Strahlbeine wurden anschließend aus der Hornkapsel herauspräpariert, in Formalin fixiert und HE-gefärbte histologische Schnitte angefertigt. Es folgte zunächst eine verblindete Beurteilung der MRT-Aufnahmen durch drei unabhängige Untersucher, dann die histologische Untersuchung. Dabei wurden am Strahlbein unterschiedliche Lokalisationen untersucht: Margo proximalis und Ansatz des Fesselbein-Strahlbein-Hufbeinbandes, Knorpel und Kortikalis der Facies flexoria, Knorpel und Kortikalis der Facies articularis, Knorpel und Kortikalis am Margo distalis, der spongiöse Knochen sowie der Ansatz des Lig. distale impar am Margo distalis. Jede Lokalisation erhielt eine Graduierung aus der MRT und der Histologie, die miteinander verglichen wurden. Des Weiteren wurden vergleichende Messungen des Knorpels und er Kortikalis in MRT und Histologie durchgeführt.

Es wurde festgestellt, dass das Strahlbein mit der 3-Tesla-Tomographie sehr detailliert dargestellt werden kann und auch dezente Veränderungen erkannt werden. Je nach Lokalisation lag die Übereinstimmung in der Bewertung zwischen 85 % und 100 %. Die allseitige Krümmung des Knochens und die räumliche Dichte zu den angrenzenden Strukturen setzten jedoch eine sorgfältige Schnittführung voraus. Die Knorpelschicht der Facies articularis kann dargestellt werden, erscheint aber etwas dünner als am histologischen Schnitt. Die MRT-Messung der Kortikalis der Facies articularis weist eine gute Übereinstimmung mit der histologischen Messung auf. Die Kortikalis und der Faserknorpel an der Facies flexoria stellten sich im MRT jeweils dicker dar als in der Histologie. Der Faserknorpel stellt sich dabei zusammen mit der Flüssigkeit der Bursa podotrochlearis dar, Substanzverluste in diesem Bereich fallen durch eine vermehrte Flüssigkeitsansammlung auf.

Es wurden an bestimmten Lokalisationen bei allen Strahlbeinen dezente Signalveränderungen nachgewiesen, die keine histologische Ursache hatten. Dieses sollten als physiologisches Signal innerhalb des Gewebes interpretiert werden.   Beispielsweise betraf dies den Gelenkknorpel der Facies articularis und den Ansatz des Fesselbein-Strahlbein-Hufbeinbandes am Margo proximalis.

Die Strahlbeine der Pferde mit Lahmheit wiesen im MRT hochgradige Signalveränderungen auf. Kernspintomographisch wurden erweiterte Canales sesamoidales, Sklerosierung, subchondrale Zysten und Einbrüche der Facies flexoria diagnostiziert. Durch die histopathologische Untersuchung konnten diese Diagnosen bestätigt werden.

Insgesamt ermöglicht die Untersuchung der equinen Zehe bei 3 Tesla eine fundierte Beurteilung des Strahlbeins und wies eine bessere Übereinstimmung mit der Histologie auf, als in der Literatur für 1,5 Tesla beschrieben.

abstract (englisch)

Comparison of magnetic resonance imaging and histopathological examination in the equine distal limb have previously been described for images acquired with lowfield (0,27 T) and highfield systems (1,5 T). There was moderate to poor agreement for some aspects of the navicular bone. A higher field strength improves signal-to-noise-ratio, contrast and resolution, and should improve the identification of small and subtle lesions. For this study imaging of the navicular bone with a 3 Tesla system was performed and the results were compared to previous studies.

Twenty limbs from ten horses without lameness and four limbs from horses showing lameness were examined in vivo with a 3 Tesla MR unit. Lame horses had radiographical and/or MRI alterations of the navicular bone and positive response to palmar digital nerve block. PD-, T1- and PD SPAIR-weighted sequences were aquired in sagittal, dorsal and transverse planes. The dissection of the foot was performed immediately after MR imaging and the navicular bone was fixed and decalcified. Sagittal tissue sections were collected from multiple locations and stained with haematoxylin and eosin (HE).

MR image interpretation was performed by three trained analysts. The evaluated structures included: proximal margin, insertion of the collateral sesamoidean ligaments at the proximal margin, cartilage and cortical bone of the palmar aspect, cartilage and cortical bone of the dorsal aspect, cartilage and compact bone of the distal margin, insertion of the distal sesamoidean impar ligament, medulla and navicular bursa. Each structure was graded in MR images and histology and a comparative measurement of cartilage and bone was performed.

Results of this study: The examination with a 3 Tesla MR-system offered very detailed images of the navicular bone, clear delineation and detection of small structural tissue changes.

The degree of agreement in grading between MR images and histologic evaluation varied between 85-100 % in different tissues. The navicular bone is curved in multiple planes, the tissue layers are thin and lie in close proximity. These facts result in high susceptibility to partial volume averaging and make it necessary to position slices accurately.

The cartilage layer of the dorsal aspect of the navicular bone was seen as clearly demarcated and with a typical signal distribution. The thickness of hyaline cartilage was underestimated compared to histology. There was no significant difference between measurements for the cortical bone of the dorsal aspect of the navicular bone. On the palmar aspect cortical bone and fibrocartilage appeared thicker in MRI than in histology. It was impossible to separate the fibrocartilage signal from the bursal fluid. Partial thickness loss of fibrocartilage was seen as focal signal hyperintensity adjacent to the palmar cortical surface.  

In all cases, a high signal could be seen distal in the hyaline cartilage and at the proximal insertion of the collateral sesamoidean ligaments. These signal alterations had no histological causes and should be interpreted as physiological.

Horses with palmar foot pain showed severe signal changes in the navicular bone. Lesions diagnosed with MRI included irregular indentations of the distal cortex, signal loss due to sclerotic changes, cyst formation and deep erosions of the palmar aspect. These results were confirmed by histopathology.

Magnetic resonance imaging with field strength of 3 Tesla allowed profound evaluation of the navicular bone. There was a better agreement between MRI and histology than described in literature for examinations where a 1,5 Tesla system was used.

 

keywords

Strahlbein, Histologie, Kernspintomographie, navicular bone, histology, MRI

kb

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