Dissertation

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

Kathrin Stuckenschneider

Magnetresonanztomographische Untersuchungen der Gehirnregion gesunder und neurologisch erkrankter Pferde mit einer Feldstärke von 3 Tesla

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-14403

title (engl.)

Magnetic resonance imaging of the brain of healthy horses and horses suffering from neurological deficits at the field strength of 3 Tesla

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2013

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/stuckenschneiderk_ws13.pdf

abstract (deutsch)

Die magnetresonanztomographische Untersuchung zur Evaluierung neurologischer Erkrankungen gilt in der Human- und Kleintiermedizin als Methode der Wahl. Auch für das Pferd finden sich Berichte über den Einsatz der MRT zur Untersuchung des Gehirns. Ziel dieser Arbeit war die Erarbeitung von Sequenzen, mit denen das Pferdegehirn in einem 3 Tesla starken Magnetresonanztomographen adäquat untersucht werden kann. Des Weiteren sollte geprüft werden, welche anatomischen Strukturen des gesunden Pferdegehirns auf mit dieser Feldstärke erstellten magnetresonanztomographischen Aufnahmen zu benennen sind.

Im ersten Teil dieser Arbeit wurden 11 neurologisch unauffällige Pferde (Gruppe 1) in Allgemeinanästhesie verbracht und in Dorsallage der Untersuchung mit einem Achieva 3.0T X‑series® Magnetresonanztomographen (Koninklijke Philips Electronics, Eindhoven, Niederlande) unterzogen. Das Protokoll für die Untersuchung der Gehirnregion bestand aus T2‑gewichteten Sequenzen in drei Ebenen (transversal, dorsal, sagittal), einer 3D‑T1‑gewichteten Sequenz, einer FLAIR-Sequenz und einer diffusionsgewichteten Sequenz. Drei Pferden wurden zusätzlich 0,02 mmol/kg eines gadoliniumhaltigen Kontrastmittels (Dotarem® 0,5 mmol/l, Guerbet, Sulzbach) verabreicht und eine T1‑gewichtete 3D‑Sequenz nach Kontrastmittelgabe erstellt. Die Bildqualität der magnetresonanztomographischen T2‑ und T1‑gewichteten Aufnahmen wurde anhand folgender Parameter bewertet: Kontrast zwischen grauer und weißer Substanz, Intensität der zerebrospinalen Flüssigkeit, Abgrenzbarkeit ausgewählter Kernbereiche (Nucleus caudatus, Capsula interna, Putamen, Nucleus ruber), Darstellung der Gehirnnerven N. opticus und N. trigeminus, Schärfe und Artefaktfreiheit. Insgesamt konnte ein maximaler Score von 14 Punkten erreicht werden, Bilder von 10 Punkten und mehr wurden als qualitativ gut, Bilder zwischen 9 und 5 Punkten als qualitativ ausreichend und Bilder unter 5 Punkten als nicht auswertbar bewertet.

Zusätzlich wurden auf den magnetresonanztomographischen Aufnahmen die Länge und Breite von umschreibbaren Strukturen ermittelt. Im Anschluss an die magnetresonanztomographische Untersuchung wurden alle 11 Pferde in derselben Allgemeinanästhesie schmerzfrei und ohne Wiedererlangen des Bewusstseins euthanasiert. Das Gehirn wurde entnommen, mit zehnprozentigem Formalin fixiert und passend zu den magnetresonanztomographischen Aufnahmen entweder in transversaler, dorsaler oder sagittaler Ausrichtung in 4 mm dicke Scheiben geschnitten. Die so erstellten Schnitte wurden unter standardisierten Bedingungen fotografiert. Anatomische Strukturen - insbesondere solche, die als Orientierung und Leitstruktur geeignet waren - wurden identifiziert, mit Hilfe von Strichen und Zahlen gekennzeichnet und in einer Legende erläutert.

Im zweiten Teil der Arbeit wurden 15 Pferde mit unterschiedlichen neurologischen Auffälligkeiten anhand ihrer Symptome in drei Untergruppen – Pferde mit Anfallsleiden (n=7), Pferde mit Neoplasien (n=3), Pferde mit zerebellärer Abiotrophie (n=5) – unterteilt und magnetresonanztomographisch untersucht. Verwendet wurde mit der Ausnahme von 3 Pferden das bei der Gruppe 1 erarbeitete Untersuchungsprotokoll. Neben der Beurteilung der von diesen Pferden erstellten T1‑ und T2‑gewichteten Sequenzen wurde die Übereinstimmung zwischen Befunden der klinischen, der magnetresonanztomographischen und gegebenenfalls der postmortalen Untersuchung überprüft.

Die Beurteilung der Qualität der magnetresonanztomographischen Aufnahmen der Gruppe 1 lieferte folgende Ergebnisse: Für T2‑gewichtete transversale und dorsale Serien ergab sich im Durchschnitt ein Score von 13 (± 1), für sagittale von 12 (± 2) und T1‑gewichtete magnetresonanztomographische Serien erhielten 12 (± 2) Punkte. Insgesamt konnte so mit den verwendeten Sequenzen eine gute Bildqualität erreicht werden. Die Bildqualität der Aufnahmen der Pferde der Gruppe 2, die mit den gleichen Sequenzen erstellt worden waren, war ebenfalls mit durchschnittlich 12 (± 1) Punkten gut. Eine Ausnahme hiervon bildeten die drei mit abweichenden Einstellungen untersuchten Pferde, deren Aufnahmen mit einem Score von 7 (± 1) als lediglich qualitativ ausreichend beurteilt wurden.

Der Vergleich zwischen erstellten magnetresonanztomographischen Aufnahmen und korrespondierenden anatomischen Schnitten ergab, dass die anatomischen Schnitte zwar detailreicher und einzelne Strukturen besser abgrenzbar waren, die ma-gnetresonanztomographischen Aufnahmen aber alle zuvor festgelegten Leitstrukturen zuverlässig darstellten. Die Untersuchung des Pferdegehirns mit einem 3 Tesla starken Magnetresonanztomographen war zusammenfassend betrachtet geeignet, um die Gehirnanatomie des Pferdes intra vitam detailliert darzustellen.

In der Gruppe der neurologisch erkrankten Pferde ließ sich bei 11 von 15 untersuchten Pferden eine Übereinstimmung der Befunde der Magnetresonanztomographie mit anderen Untersuchungsmethoden feststellen. Lediglich bei Krankheitserscheinungen, deren Ursache sich erst im pathohistologischen Schnitt darstellen ließ, ließen sich keine oder nur unspezifische magnetresonanztomographische Befunde erheben. Daraus wurde abgeleitet, dass die Magnetresonanztomographie für die Untersuchung neurologisch auffälliger Pferde ein aussagekräftiges Diagnostikum darstellt.

abstract (englisch)

In human and small animal medicine magnetic resonance tomography is the method of choice for evaluating neurological diseases. When it comes to horses there are also some reports about the use of MRI for the examination of the brain. The aim of this thesis was the development of sequences which can be used to examine the horse’s brain adequately with a magnetic resonance tomograph at the field strength of 3 Tesla. Furthermore the thesis aspired to answer the question what anatomical structures of a horse’s healthy brain can be depicted with the help of magnetic resonance tomography at this strength.

In the first part of this study 11 horses not showing any signs of neurological anomalies (group 1) were anaesthetized and examined with an Achieva 3.0T X-series® (Koninklijke Philips Electronics, Eindhoven, Niederlande) magnetic resonance tomograph while lying on a patient’s table in dorsal recumbency.  The protocol of the examination of the brain region consisted of T2‑weighted sequences in all three planes (transversal, dorsal, sagittal), a 3D T‑1weighted sequence, a FLAIR‑sequence and a DWI‑sequence. Additionally 0,02 mmol/kg of a contrast agent containing gadolinium (Dotarem® 0,5 mmol/l, Guerbet, Sulzbach) were administered to three of these horses. A 3D T1-weighted sequence was done after the administration of the contrast agent. The quality of the T2- and T1-weighted images was evaluated according to the following parameters: contrast between grey and white brain matter, intensity of the cerebro-spinal fluid, differentiation of selected nuclei (Nucleus caudatus, Capsula interna, Putamen, Nucleus ruber), depiction of the cerebral nerves N. opticus and N. trigeminus, definition and artifact-freeness. All in all a maximal score of 14 points was achieved, pictures of ten points and more were assessed as good quality, pictures between 9 and 5 points as sufficient quality and pictures below 5 points as not analyseable.

Moreover the length and width of definable structures in the magnetic resonance images were determined. Subsequently to the magnetic resonance tomographies all eleven horses were humanely euthanized without gaining consciousness again. The brains were taken out, fixated with ten percent formalin and cut into slices in either transversal, dorsal or sagittal plane matching the magnetic resonance images. These slices then were photographed under standardized conditions. Anatomic structures – especially those which were suitable as landmarks - were identified, marked with lines and numbers and explained in a legend.

In the second part of this thesis horses suffering from different neurological anomalies were divided into three groups according to their symptoms – horses suffering from seizures (n= 7), from neoplasias (n = 3) and from cerebellar abiotrophy (n = 5) – and examined with the help of magnetic resonance tomography. With the exception of 3 horses the same examination protocol was used as for group 1. Additionally to the evaluation of the T1- and T2-weighted sequences of these horses’ brains, the consistency of clinical, magnetic resonance tomographic and – where appropriate – postmortal examination was checked.

The assessment of the quality of the magnetic resonance images of group 1 showed the following results: T2-weighted transversal and dorsal sequences achieved a score of 13 (± 1), sagittal ones 12 (± 2) and T1-weighted a score of 12 (± 2) points. All in all a good image quality could be attained with the sequences used. The picture quality of the images of horses of group 2, which were taken with the same sequences, was good by an average of 12 (± 1) points. Exceptions to these were the three horses examined with settings deviating from the former ones. Their images only achieved a score of 7 (± 1) which was solely assessed as sufficient quality.

The comparison of magnetic resonance images and the corresponding anatomic slices showed that although the anatomic slices presented more details and some structures were easier to distinguish, the magnetic resonance images depicted all previously defined landmarks reliably. In summary, the examination of the horse’s brain with a magnetic resonance tomograph at the strength of 3 Tesla was well suitable to present the horse’s brain anatomy in vitram in detail.

In the group of horses suffering from neurological diseases a consistency of the results of the magnetic resonance tomography with those of other methods of examinations was found in 11 of the 15 examined horses. Solely when it came to symptoms whose sources could only be shown in patohistologic slices, no or unspecific magnetic resonance tomographic findings could be determined. According to these results, it can be summed up that magnetic resonance tomography is a significant means to examine and diagnose horses suffering from neurological anomalies.

keywords

Pferd, 3T-MRT, Gehirn; horse, 3T-mri, brain

kb

118.308