Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Evaluation des Prostatavolumens des Hundes in der Computertomographie

Haverkamp, Katharina

Prostatic diseases are common in male intact dogs and mostly associated with organ´s enlargement. Thus, evaluation of prostatic size is a main criterion in determination of prostatic state of health. Analysis of the size mostly focused on measurements of height, length and width, but resulted in conflicting recommendations, which parameter is most suitable to represent the size of the prostate gland. Volume measurements in the computed tomography (CT), which is free from superimpositions, might be advantaged compared to single dimensional parameters. This study focusses on following four aims: By means of different phantoms with known volume a slice addition technique should be validated to evaluate prostate´s volume in the CT. The correlation between prostatic volume and the length of the sixth lumbar vertebra, which was used as predictor for body size in past literature, should be evaluated. Using the former validated slice addition technique determination of characteristic volume values concerning on patient´s age and prostatic structure should be performed. Additionally, one formula-based method (Formula) as well as an automatic assessment method (Wrap) should be validated regarding to accuracy and practicability.   Validation of slice addition technique was realized by means of different phantoms with known volume. Afterwards, volume of 95 canine prostates was measured retrospectively. In order to compare prostate volumes irrespectively of patient´s body size ratio volume was calculated by means of the cubic root of prostate´s volume and length of the 6th lumbar vertebra. The allocation of the 95 patients (58 intact, 37 neutered) to different age groups (< 4 y, 4 – 8 y, > 8 y) as well as different structure groups (homogeneous, inhomogeneous, cystic) was used to analyse potential of volumetric measurements in prostate´s diagnostics. Additionally, volumes of the same patients were analysed by a formula of an ellipsoid as well as by an automatic wrap function of Amira software, which used algorithms to calculate prostatic volume. By use of different volume groups it should be checked whether the prostatic size has an effect on accuracy of these methods.   In the present study a high agreement with small deviations of ± 0.8 % to real volume could be verified for the slice addition technique. By application of this technique mean prostatic volume of the dogs (58 intact, 37 neutered) was 58.6 cm3. The present study could establish a significant correlation of prostatic volume to length of the sixth lumbar vertebra for intact and castrated male dogs, at which correlation of castrated dogs was lower. Intact male dogs exhibited a significantly higher ratio volume compared to neutered dogs. Due to different age groups, significant differences in prostatic volume were found in intact male dogs, exclusively. Intact male dogs under four years showed a significantly lower volume compared to dogs older than four years. Concerning on structure groups, homogeneous prostates showed lowest volume values, followed by inhomogeneous and cystic prostates. In intact male dogs volumes of homogeneous and inhomogeneous prostates were statistically analogue, but were significantly lower than volume of cystic structured prostates. In neutered dogs volumes of inhomogeneous and cystic prostate were statistically analogue, but were significantly higher than volume of homogeneous prostates. Method Formula and Wrap showed both good positive correlations with phantom volumes. Compared to volume by slice addition technique Formula derived values were significantly underestimated within the three volume groups, while values by Wrap were statistically analogue. Deviations of Formula to slice addition volume ranged from 22.1 to 30.4 %. Wrap showed highest deviations in small sized prostates (22.5 %), while with increasing prostatic size deviations decreased (1.3 %).   This study could prove that due to its high accuracy the slice addition technique is able to represent prostate´s real volume of the dog. Based on high deviations to slice addition volume, method formula can be excluded as alternative to slice addition technique, while method Wrap represents a precise and easy to perform alternative procedure.   For the first time correlation of prostatic volume with length of 6th lumbar vertebra was checked. With increasing length, prostatic volume tended to get higher. This correlation was lower in neutered dogs, whose prostate was atrophied due to castration. After calculation of ratio volume, neutered dogs exhibited a significantly smaller prostatic ratio volume than intact male dogs. These findings could be explained by androgen deprivation caused by castration, which leads in prostate´s atrophy within five months. An atrophied prostate gland stays small one´s whole life. This might also explain why differences in volume between different age groups missed in neutered dogs. While size of an atrophied gland stagnates, prostatic size of intact male dogs gets higher with increasing age.   In neutered dogs volumetric measurements were able to differentiate homogeneous from altered prostates, while discrimination between already altered prostates was only possible in intact male dogs. By analysis of single dimensional parameters like width in a nearly identical pool of patients no significant volumetric differences between prostatic structures could be found in intact male dogs. Consequently, the prostatic volume provides more information regarding the influence of different prostatic structures on prostatic size and thus, should be preferred to single dimensional parameters.   Summing up, this study could prove slice addition technique and method Wrap as highly accurate procedures to measure prostate´s volume. Alterations in prostatic state of health, age and status of castration are reflected in alteration of prostatic volume. Volume measurements of the canine prostate gland in CT images exhibit the potential to differentiate unaltered from altered prostates in neutered dogs as well as to differentiate already altered prostates in intact male dogs. Therefore, prostate´s volume is a relevant parameter for evaluation of prostatic state of health.

Prostataerkrankungen sind ein häufig auftretendes Problem unkastrierter Rüden und in den meisten Fällen mit einer Vergrößerung des Organs assoziiert. Daher stellt die Evaluation der Prostatagröße ein wichtiges Kriterium zur Beurteilung der Prostatagesundheit dar. Größenmessungen der Prostata konzentrierten sich in der Vergangenheit meist auf Vermessungen der Höhe, Länge und Breite der Prostata, resultierten jedoch in widersprüchlichen Empfehlungen, welcher Parameter die Größe der Vorsteherdrüse am besten repräsentiert. Die Volumenmessung der caninen Prostata in der Computertomographie (CT) könnte durch die Erfassung der gesamten Ausdehnung in einer überlagerungsfreien Darstellung Vorteile gegenüber den einzelnen eindimensionalen Parametern erbringen. Diese Studie beschäftigt sich mit den folgenden vier Zielen: Mit Hilfe von unterschiedlichen Testkörpern mit bekanntem Volumen soll die Schichtadditionsmethode zur Ermittlung des Prostatavolumens in der CT validiert werden. Die Korrelation des Prostatavolumens mit der Länge des sechsten Lendenwirbels, der in der Literatur als Prädiktor für die Körpergröße genutzt wird, soll überprüft werden. Unter Anwendung der zuvor validierten Schichtadditionsmethode werden charakteristische Prostatavolumina bei unterschiedlichen Altersstufen des Rüden und bei unterschiedlichen Prostatastrukturen ermittelt. Zusätzlich werden eine Formel-gestützte (Formula) und eine automatische Messmethode (Wrap) hinsichtlich Präzision und Praktikabilität validiert und etabliert.   Die Validierung der Schichtadditionsmethode zur Volumenmessung der Prostata erfolgte durch CT-Messungen unterschiedlicher Testkörper mit bekanntem Volumen. Anschließend wurde das Volumen von 95 caninen Prostatae retrospektiv gemessen. Um die Volumina unabhängig von der Körpergröße zwischen den Hunden vergleichen zu können, wurde das Ratio-Volumen aus der dritten Wurzel des Prostatavolumens und der Länge des sechsten Lendenwirbels gebildet. Die Aufteilung der 95 Patienten in unterschiedliche Altersgruppen (< 4 Jahre, 4 -8 Jahre, > 8 Jahre) sowie in unterschiedliche Strukturgruppen der Prostata (homogen, inhomogen, zystisch) wurde genutzt, um das Potenzial der Volumenmessung in der Prostatadiagnostik näher zu untersuchen. Volumina der untersuchten Prostatae wurden zusätzlich mittels einer Formel für ellipsoide Körper und der „Wrap“-Funktion der Amira Software gemessen, die das Volumen mit Hilfe von Algorithmen generiert. Um den Einfluss der Prostatagröße auf die Genauigkeit der Methoden zu evaluieren, wurden 3 Volumengruppen gebildet.   In der vorliegenden Studie konnte für das Prostatavolumen eine hohe Übereinstimmung mit einer Abweichung von 0,8 % zum wahren Volumen für das Verfahren der Schichtaddition nachgewiesen werden. Unter Anwendung dieser Methode ergab sich für die Hunde (58 unkastriert, 37 kastriert) ein durchschnittliches Volumen von 58,6 cm3. Eine signifikante Korrelation des Prostatavolumens unkastrierter und kastrierter Rüden zur Länge des sechsten Lendenwirbels konnte nachgewiesen werden, wobei die Korrelation bei Kastraten niedriger war. Unkastrierte Rüden zeigten ein signifikant höheres Ratio-Volumen im Vergleich zu kastrierten Rüden. Hinsichtlich des Alters ergaben sich ausschließlich für die unkastrierten Rüden signifikante Unterschiede im Prostatavolumen. So zeigten unkastrierte Rüden unter 4 Jahren ein signifikant kleineres Volumen als Rüden über 4 Jahre. Hinsichtlich der Struktur wiesen homogene Prostatae die niedrigsten Volumina auf, gefolgt von den inhomogenen und den zystischen mit den höchsten Volumenwerten. Bei unkastrierten Rüden waren die Volumina der homogenen und inhomogenen Prostatae statistisch gleich, zeigten sich jedoch signifikant kleiner als die der zystischen Prostatae. Bei Kastraten hingegen zeigten Volumina der inhomogenen und zystischen Prostatae statistisch gleiche Volumina, die jedoch signifikant größer waren als Volumina der homogenen Prostatae. Die Methoden Formula und Wrap zeigten eine gute, positive Korrelation zum Volumen der Testkörper. Verglichen zur Schichtadditionsmethode führte die Formelmethode zu signifikanten Unterschätzungen des Prostatavolumens innerhalb der drei Volumengruppen, während die Wrap-Methode statistisch gleiche Volumenwerte lieferte. Messabweichungen zwischen der Formelmethode und der Schichtadditionsmethode lagen bei 22,1 bis 30,4 %. Bei der Wrap-Methode lagen im Vergleich zur Schichtadditionsmethode größere Abweichungen (22,5 %) bei kleinvolumigen Prostatae vor, die mit steigendem Volumen sanken (1,3 %).   Diese Studie konnte nachweisen, dass das Verfahren der Schichtaddition aufgrund der sehr hohen Messgenauigkeit geeignet ist, das reale Volumen der caninen Prostata darzustellen. Aufgrund der deutlichen Volumenabweichungen zur präzisen Schichtadditionsmethode kann die Formelmethode als Alternative zur Schichtadditionsmethode ausgeschlossen werden, während Methode Wrap eine präzise und leicht durchzuführende Alternative repräsentiert.   Erstmals wurde in dieser Studie die Korrelation des Prostatavolumens zur Länge des sechsten Lendenwirbels überprüft. Mit steigender Länge des Lendenwirbels nahm das Volumen der Prostata zu. Diese Korrelation war im Vergleich zu unkastrierten Rüden bei Kastraten niedriger, deren Prostata aufgrund der Kastration atrophiert war.   Nach Bereinigung des Volumens um den Faktor der Körpergröße ergaben sich für kastrierte Rüden signifikant kleinere Ratio-Volumina verglichen zu den unkastrierten Rüden. Dies konnte durch den Androgenentzug infolge der Kastration erklärt werden, wodurch die Prostata innerhalb von fünf Monaten atrophiert und dann zeitlebens annähernd gleich groß bleibt. Auch die fehlenden Unterschiede im Volumen zwischen den Altersgruppen kastrierter Rüden lassen sich damit erklären. Während eine atrophierte Prostata das Leben lang annähernd gleich groß bleibt, nimmt bei unkastrierten Hunden die Prostatagröße mit dem Alter zu.   Bei kastrierten Rüden war es durch die Volumenmessungen möglich, strukturell unveränderte von veränderten Prostatae zu unterscheiden, während eine Differenzierung bereits veränderter Prostatae nur bei unkastrierten Rüden möglich war. Anhand eines ähnlichen Patientenpools konnten Untersuchungen eindimensionaler Parameter ,wie der Breite, keine signifikanten Unterschiede zwischen den unterschiedlichen morphologischen Strukturen der Prostata des unkastrierten Rüden aufzeigen. Folglich liefert die Volumenmessung mehr Informationen bezüglich des Einflusses unterschiedlicher Prostatastrukturen auf die Prostatagröße und ist daher den eindimensionalen Parametern vorzuziehen.   Zusammenfassend konnte mit dieser Arbeit nachgewiesen werden, dass das Prostatavolumen sicher mit der Schichtadditionsmethode sowie der Methode Wrap zu messen ist. Veränderungen im Gesundheitsstatus der Prostata, im Alter und im Kastrationsstatus spiegeln sich in Veränderungen des Prostatavolumens wider. Messungen des Prostatavolumens besitzen das Potenzial, unveränderte von veränderten Prostatae kastrierter Rüden zu unterscheiden sowie bereits veränderte Prostatae unkastrierter Rüden zu differenzieren. Daher ist das Volumen der Prostata ein wichtiger Parameter zur Einschätzung der Prostatagesundheit.

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Haverkamp, Katharina: Evaluation des Prostatavolumens des Hundes in der Computertomographie. Hannover 2018. Tierärztliche Hochschule.

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