Dissertation

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

Katarina Kunze

„Vergleichende Beurteilung degenerativer Bandscheibenveränderungen in der Röntgendiagnostik, der FFE-Sequenz und der T2 Gewichtung der Magnetresonanztomographie“

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-109999

title (eng.)

Comparison of the degree of canine intervertebral disc degeneration in radiological examination, in T2 weighted images and Fast Field Echo (FFE) sequence of magnetic resonance imaging

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2017

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/kunzek_ss17.pdf

abstract (deutsch)

In der vorliegenden Arbeit wurden die Unterlagen von 208 caninen Patienten retrospektiv ausgewertet, die zwischen 2010 und 2012 aufgrund einer Gangstörung oder eines Anfallsgeschehens in der Klinik für Kleintiere der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover vorstellig wurden. Es erfolgte zum einen die vergleichende Beurteilung zwischen den 2 Sequenzen der Magnetresonanztomographie (MRT) mit der Röntgenuntersuchung und zum anderen der Aufnahmen der Bandscheibe in der T2 Gewichtung (T2W) und dem Fast Field Echo (FFE) der Magnetresonanztomographie. Die Aufnahmen wurden jeweils geblindet durch zwei Diplomates des European College of Veterinary Neurology beurteilt. Empirische Beurteilungen wurden ebenfalls erhoben und gesondert für Patienten mit Bandscheibenvorfall dokumentiert.

 

Die Degeneration der Bandscheibe ist ein weitläufiger Themenkomplex beim Hund. Neben den physiologischen Alterungsprozessen kann es aufgrund von pathologischen Prozessen zu einer verfrühten Degeneration der Bandscheibe kommen. Die Magnetresonanztomographie ist derzeit das beste Diagnostikum zur Beurteilung der Bandscheibe in vivo. Zur Einteilung der Grade der Bandscheibendegeneration bedient man sich des Modells von Pfirrmann et al., das durch Bergknut et al. 2011 für den Hund validiert wurde. In der vorliegenden Arbeit wurde diese Einteilung zum großen Teil übernommen. Die Beurteilung der Bandscheibe erfolgte in den MRT-Sequenzen am transversalen Schnittbild der Bandscheibe. Für das Ausmaß der Degeneration wurde hinzugenommen, zu welchem Anteil die Bandscheibe Struktur-veränderungen aufweist. Die Patienten wurden in 3 Kategorien eingeteilt. In der 1. Kategorie, der chondrodystrophen und brachyzephalen Hunderassen, wurden 83 Patienten eingeschlossen, in der 2. Kategorie, der nicht chondrodystrophen und brachyzephalen Hunderassen mit einem Körpergewicht kleiner als 25 kg, insgesamt 86 Patienten. In der 3. Kategorie, der nicht chondrodystrophen und brachyzephalen Hunderassen mit einem Körpergewicht gleich oder größer 25 kg, wurden 39 Patienten erfasst.

 

Zur Bewertung der laterolateralen Röntgenaufnahmen erfolgte die Beurteilung, ob eine Verkalkung im Wirbelkanal und/oder zwischen den Wirbelkörpern zu erkennen ist, ein Wirbelengstand besteht oder eine Spondylose vorlag. Vergleichend wurde jeweils in den 2 MRT-Sequenzen beurteilt, ob ein normaler Befund der Bandscheibe oder eine Degeneration dieser bzw. ein Bandscheibenvorfall besteht. Mithilfe der Magnetresonanztomographie konnten 198 Bandscheibenvorfälle diagnostiziert werden. Bei lediglich 28,8% der Vorfälle konnte in der Röntgenuntersuchung ein Wirbelengstand befundet werden. Bei 31 Zwischenwirbelbereichen zeigte sich vorgefallenes kalzifiziertes Bandscheibenmaterial im Wirbelkanal in der Röntgenuntersuchung. Von diesen bestätigte sich bei 16 der Verdacht eines Hansen Typ I in den MRT-Aufnahmen. Beim Vergleich der laterolateralen Röntgen-aufnahmen mit den ventrodorsalen zeigte sich, dass eine starke Diskrepanz herrscht und die laterolaterale Aufnahme der ventrodorsalen vorzuziehen ist. Die Röntgenuntersuchung ist für sich allein ein inadäquates Mittel, um einen Bandscheibenvorfall sicher zu lokalisieren.

 

Beim Vergleich der 2 MRT-Sequenzen zur Beurteilung der Bandscheibe zeigte sich ein signifikanter Unterschied in allen 3 Kategorien. In der T2W wurde die Bandscheibe durchschnittlich höher bewertet, wenn eine Degeneration der Bandscheibe in beiden Sequenzen zu erkennen war, und zeigte somit eine deutlichere Degeneration. Der gewichtete Kappa-Koeffizient legte dar, dass die Bewertung zwischen den beiden Sequenzen meist um einen Grad abwich. Eine hohe Diskrepanz herrschte bei der Beurteilung auf das Vorliegen von geringgradig degenerativen Veränderungen der Bandscheibe oder eines normalen Befundes der Bandscheibe. Es zeigte sich, dass in der FFE-Sequenz die Struktur der Bandscheibe eindeutiger zu bewerten ist als in der T2W. In der T2W erfolgt die Beurteilung im Hinblick auf die Signalintensität des Nucleus pulposus und die Abgrenzung zwischen Anulus fibrosus und  Nucleus pulposus. In der FFE-Sequenz können bereits kleine Veränderungen den Verdacht einer beginnenden Degeneration erbringen. Die FFE-Sequenz ist jedoch im Gegensatz zur T2W aufgrund des fehlenden 180°-Refokussierungspulses anfälliger für Suszeptibilitätsartefakte. Obwohl eine Diskrepanz bei der Beurteilung der Bandscheibe per se bestand, war die Anzahl der diagnostizierten Bandscheibenvorfälle zwischen den beiden MRT-Sequenzen übereinstimmend. Beide Sequenzen können daher zur Diagnosestellung von Bandscheibenvorfällen empfohlen werden.

 

Bei 154 von 208 Patienten wurden als Ursache der neurologischen Symptomatik Bandscheibenvorfälle diagnostiziert. Die Patienten wurden ebenfalls in die 3 beschriebenen Kategorien unterteilt. Von den insgesamt 208 vorgefallenen Bandscheiben befanden sich 16,3% in der Halswirbelsäule und 83,7% in der Brust-Lendenwirbelsäule.

Die Mehrzahl der thorakolumbalen Bandscheibenvorfälle befand sich in allen 3 Kategorien im Bereich des 11. Brustwirbels (Th) bis zum 2. Lendenwirbel (L). In der 1. Kategorie, der chondrodystrophen und brachyzephalen Hunderassen, lagen 48,8% der Bandscheibenvorfälle in den Bereich Th12-L1. In der 2. Kategorie lag der Peak bei der Bandscheibe Th12-Th13. Bei den großen Hunderassen der 3. Kategorie zeigte sich, dass die Bandscheibe Th12-Th13 genauso häufig betroffen war wie die Bandscheibe Th13-L1. Die zervikalen Bandscheiben-vorfälle der leichteren Hunderassen (2. Kategorie) befanden sich vor allem im Bereich des 2. Halswirbels (C) bis zum 5. Halswirbel mit der Mehrzahl bei C4-C5. In der 3. Kategorie, der nicht chondrodystrophen und brachyzephalen Hunderassen mit einem Körpergewicht höher oder gleich 25 kg, waren nur 3 zervikale Bandscheiben vorgefallen, die sich in den Zwischenwirbelbereichen von C5 bis C7 befanden. Bei den chondrodystrophen und brachyzephalen Hunderassen waren alle Zwischenwirbelbereiche von C2 bis C7 betroffen. Bei 77 Bandscheiben wurde ein Hansen Typ II diagnostiziert, wovon 66% sich zwischen den Bandscheiben Th12 und L3 befanden. Nach chirurgischer Dekompression verbesserte sich der neurologische Grad um einen Grad innerhalb von 1 bis 40 Tagen. Von insgesamt 100 dokumentierten Patienten konnten 55 ohne Hilfe alleine laufen, wovon 7 (12,7%) keine neurologischen Defizite mehr aufwiesen. In der vorliegenden Studie konnten 74 Patienten-besitzer 14 bis 47 Monate nach erfolgter konservativer oder chirurgischer Therapie telefonisch nach dem derzeitigen Zustand befragt werden. 17,6% der Patienten zeigten eine wiederkehrende bzw. 4% eine bestehende Hyperästhesie. 14,9% wurden aufgrund erneuter Symptome von Rückenschmerzen und/oder Lähmungen euthanasiert. 56,8% der Patientenbesitzer gaben an, keine Beeinträchtigung für ihren Hund im Alltag zu sehen. 16,2% der Hunde zeigten nach erfolgter Therapie weiterhin eine Gangstörung, die zu einer Beeinträchtigung im Alltag führte. 12,2% der Hunde sind aufgrund anderer Erkrankungen verstorben.

 

In vorliegender Studie konnte gezeigt werden, dass zur Früherkennung einer Bandscheibendegeneration die FFE-Sequenz von Vorteil ist, da bereits kleine Veränderungen zu erkennen sind. Bei der Beurteilung dieser ist stets darauf zu achten, dass nicht jede Degeneration zu einer Herniation führen muss. Diese Sequenz bietet die Möglichkeit einer genauen Beurteilung des Zustandes der Bandscheibe.

abstract (englisch)

In the current study medical records of 208 dogs presented with ataxia respectively paraparesis/paraplegia or seizures (control group) between 2010 and 2012 at the Small Animal Hospital of the University of Veterinary Medicine Hannover were reviewed. The aim of the study was the comparison of the structure of the intervertebral disc in radiological examination with two sequences of magnetic resonance imaging (MRI), T2 weighted images and Fast Field Echo (FFE) sequence. X-rays and MR images were evaluated by 2 Diplomates of the European College of Veterinary Neurology blinded to signalement and clinical data. Additionally empirical data were noted.

 

Degeneration of the intervertebral disc may be caused by physiological aging and pathological changes. MRI is currently the best technique to investigate intervertebral disc disease in vivo. The extent of intervertebral disc degeneration was graded by use of the Pfirrmann classification system evaluated for the dog by Bergknut et al. 2011. To evaluate intervertebral discs in MRI sequences transverse plane were used. For the extent of intervertebral disc degeneration the degree of visible structural changes was added. The patients were divided into three categories. The first category with 83 patients included brachycephalic and chondrodystrophic breeds. In the second and third category all non-chondrodystrophic and non-brachycephalic breeds were summarised, in the second category (86 patients) with a body weight under 25 kg and in the third category (39 patients) the body weight was greater or equal 25 kg.

 

Radiographs were evaluated as follows: presence of calcification in the intervertebral foramen and/or calcified intervertebral disc, narrowed intervertebral space and spondylosis. In addition to these findings MR images were assessed for any other signs of degeneration or herniation of intervertebral discs. Evaluating MRIs 198 disc herniations were diagnosed. In only 28.8 % of these herniations narrowing of the intervertebral disc space was identified in the radiographic examination. Calcification within the spinal canal was present in radiographs in 31 cases. Comparison between lateral and ventrodorsal radiographs revealed that the lateral views are much more informative to evaluate intervertebral disc diseases. The radiographic examination alone is inadequate for localization of intervertebral disc herniation.

 

Statistically significant differences were founded between the three categories of dog breeds evaluating the different MRI sequences. In T2 weighted images signs of disc degeneration were graded on average higher than in the FFE-sequence. The weighted Kappa coefficient revealed a high discrepancy for the evaluation of low grade disc degeneration and the presence of a healthy disc. In contrast, the structure of the intervertebral disc could be better evaluated in the FFE-sequence than in T2 weighted images. In T2 weighted images the intervertebral disc was assessed by the signal intensity of nucleus pulposus and the distinction between nucleus pulposus und anulus fibrosus. Such difference was better visible in the FFE-sequence. However, the FFE-sequence was vulnerable to susceptibility artefacts because of the absence of the 180° refocusing pulse. Although there was a discrepance of the intervertebral disc evaluation per se, the two sequences revealed the same numbers of diagnosed intervertebral disc herniations. Both sequences could be recommended to be used to diagnose an intervertebral disc herniation.

 

In 154 of the described 208 patients a disc herniation caused neurological signs. 16.3% of the disc herniations were located in the cervical region and 83.7% in the thoracolumbar region. In the first category of dogs 48.8% of the herniations were located between T12 to L1. In the second category the most affected disc space was T12-T13. In large breed dogs the most affected herniated disc was located at T12-T13 and T13-L1. Seventy-seven discs were not herniated, but protruded, 66% located between T12 and L3. The degree of neurological deficits improved for one degree after surgery within 1 to 40 days. Fifty-five from 100 recorded patients could walk without help after surgery, from which 7 (12.7%) had no neurological deficits. In this study 74 owners were questioned by telephone about the current situation of their dogs after conservative therapy or surgery. The questioning was performed 14 to 47 months after treatment. 17.6% of the patients showed recurring and 4% continuous spinal pain. 14.9% were euthanized because of recurrence of spinal pain, paraparesis and/or paraplegia. 56.8% of the owners considered the quality of life of their dogs as excellent. 16.2% of the patients had further gait disorders after treatment with inconveniences in daily activities. 12.2% of the patients died because of other diseases.

 

The present study demonstrated that using FFE sequence structural changes of the intervertebral disc can be better shown than in T2 weighted images offering the posibility to evaluate early pathologic changes of the intervertebral disc for future genetic or pathogenesis studies.

keywords

Bandscheibendegeneration, FFE-Sequenz, Röntgendiagnostik ; intervertebral disc degeneration, FFE sequence, radiological examination

kb

874