Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Spezielle gynäkosonographische Befunde an Ovarien, Uterus und Cervix uteri und deren Beziehung zum Ovulationstermin bei der Warmblutstute

Meyer-Scheel, Tina

The goal of this study was to examine the possibility of using ultrasonic technology for the prediction and subsequent determination of the exact ovulation time in warm-blood mares in order to increase the efficiency of insemination management and to avoid repeated insemination. Special consideration was given to the evaluation of sonographic images of the uterus, the cervix uteri and the ovarian functional bodies using computer-assisted echotexture analysis. The results of the image evaluations were compared in parallel with clinical, sonographic and endocrinologic parameters.   The examinations were carried out in the 2003 and 2004 breeding seasons (January to July), using 38 clinically healthy warm-blood mares of various ages (mean age 9.9 years) and different reproductive history. In 2003 the examined mares (group A, n = 26) ovulated spontaneously. In 2004 (group B, n = 12) the ovulation was induced by intravenous injection of 1500 international units (IU) of human Choriongonadotropin (hCG, Ovogest®5000). The examinations concentrated on the periovulatory period and began as soon as the mares exhibited clear symptoms of internal and external heat. The sonograms of the uterus, the cervix uteri and the ovaries were digitally recorded. The mares of group A were examined at 12 hour intervals starting 48 hours before and until 36 hours after verification of ovulation. In group B the examinations took place at 0, 12, 24, 30, 32, 34, 36, 38 . . . (up to the verification of ovulation) hours after hCG injection, as well as 12, 18 and 24 hours post ovulation. In both groups blood tests were taken at 12 hour intervals to determine the plasma estrogen and progesterone concentrations. This was done using radioimmunoassay. The computer-assisted echotexture analysis of the sonographic images was done with the MAZDA computer program. The mean grey level, mean absolute gradient, homogeneity and heterogeneity were used as echotexture parameters.   In this study the computer-assisted echotexture analysis of sonographic images proved to be a sensitive method for the objective representation of cyclic changes of the uterus and the cervix uteri. Significant reduction of the macroscopically visible edema of the endometrium in the 36 hour pre ovulation period was accompanied in both groups with a significant rise of the mean absolute gradient in the sonogram of the uterus and with significant reduction of the homogeneity in the sonogram of the cervix uteri (p ≤ 0.05). In group A weak correlation coefficients (r) between the homogeneity levels of the cervix uteri and the plasma estradiol levels (r = 0.27, p ≤ 0.05) and the macroscopically assessed edema of the endometrium (r = -0.27, p ≤ 0.05) were found. In the last six hours pre ovulation characteristic progressions of the echotexture parameters in the images of the uterus and the cervix were determined in group B. The homogeneity parameter in the images of the cervix uteri showed a significant rise between six and four hours pre ovulation (p ≤ 0.05). These changes could not be perceived macroscopically. The uterus sonogram showed a post ovulatory reduction of the mean grey level and a rise of the homogeneity, which was attributed to the post insemination inflammation reaction of the uterus. In group A changes in those parameters were significant (p ≤ 0.05) between 12 and 24 hours post ovulation.   The clinical and sonographic examination of the ovarian follicles did not show significant changes of the follicle diameters and the echogenicity in the area of the follicle wall during the observed period. More valuable for the prognosis of the ovulation point was the fractionally significant increase of the proportion of very soft, polygonally formed follicles between 24 and 12 (group A) and within the last 12 hours pre ovulation (group B) respectively. Echotexture analyses of the follicle fluid revealed significant changes and a characteristic, wavy progression of all echotexture parameters in the mares with induced ovulation. However, the evaluation of these progressions requires multiple examinations at very short time intervals. This is not a practical option and defeats the purpose of identifying a parameter that predetermines ovulation, as ovulation will not be missed with two hourly intervals of examination anyway.   Echotexture analyses of sonograms of the developing corpora lutea confirmed the macroscopically determined increases of heterogeneity and the echogenicity. These obvious changes can make the subsequent determination of the ovulation time possible and thus provide a great advantage for breeding management. The elaboration of the reference levels expected within the first 12 hours post ovulation should be the goal of future examinations.

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die durch die Verwendung von Ultraschalltechnik bestehenden Möglichkeiten der Prädiktion und der nachträglichen Determination des Ovulationszeitpunktes bei der Warmblutstute zu untersuchen, um die Effizienz des Besamungsmanagements zu erhöhen und mehrfache Inseminationen zu vermeiden. Besondere Berücksichtigung fand dabei die Evaluation sonographischer Bilder des Uterus, der Cervix uteri und der ovariellen Funktionskörper mittels computergestützter Echostrukturanalysen. Die Ergebnisse der Bildauswertung wurden mit parallel erhobenen klinischen, sonographischen und endokrinologischen Parametern verglichen.   Die Untersuchungen wurden in der Zuchtsaison der Jahre 2003 und 2004 (Januar bis Juli) an insgesamt 38 klinisch gesunden Warmblutstuten unterschiedlichen Alters (Durchschnittsalter 9,9 Jahre) und unterschiedlicher Parität durchgeführt. Die im Jahr 2003 untersuchten Stuten (Gruppe A, n = 26) ovulierten spontan. Im Jahr 2004 (Gruppe B, n = 12) wurde die Ovulation durch die intravenöse Injektion von 1500 internationalen Einheiten (IU) humanen Choriongonadotropins (Ovogest®5000) induziert. Die Verlaufsuntersuchungen konzentrierten sich auf den periovulatorischen Zeitraum und begannen, sobald die Stuten deutliche Symptome der inneren Rosse und der äußeren Paarungsbereitschaft aufwiesen. Die Sonogramme des Uterus, der Cervix uteri und der Ovarien wurden mit digitaler Videotechnik aufgezeichnet. Die Stuten der Gruppe A wurden in 12-Stunden-Intervallen von 48 Stunden vor bis 36 Stunden nach Feststellung des Eisprunges untersucht. In der Gruppe B erfolgten die Untersuchungen zu den Zeitpunkten 0, 12, 24, 30, 32, 34, 36, 38, ... (bis zur Feststellung der Ovulation) nach hCG-Injektion, sowie 12, 18 und 24 Stunden post ovulationem (p.ov.). Bei beiden Gruppen wurden im 12-Stunden-Takt Blutproben für eine Bestimmung der Plasmaöstrogen- und Plasmaprogesteronkonzentrationen mittels Radioimmunoassay entnommen. Die computergestützte Echostrukturanalyse der sonographischen Bilder erfolgte mit der Computersoftware MAZDA. Verwendet wurden die Parameter mittlerer Grauwert, mittlerer Gradientenbetrag, Homogenität und Heterogenität.   In der vorliegenden Arbeit erwies sich die computergestützte Echostrukturanalyse sonographischer Bilder als sensitive Methode zur objektiven Darstellung zyklischer Veränderungen des Uterus und der Cervix uteri. Signifikante Abnahmen der makroskopisch sichtbaren Ödematisierung des Endometriums in den 36 Stunden prae ovulationem (pr.ov.) gingen in beiden Gruppen mit signifikanten Anstiegen der mittleren Gradientenbeträge in den Sonogrammen des Uterus und mit signifikanten Abnahmen der Homogenität in den Sonogrammen der Cervix uteri einher (p ≤ 0,05). In der Gruppe A wurden schwache Korrelationskoeffizienten (r) zwischen den Homogenitätswerten der Cervix uteri und den Plasmaöstradiolwerten (r= 0,27, p ≤ 0,05) bzw. der makroskopisch beurteilten Ödematisierung des Endometriums (r= -0,27, p ≤ 0,05) gefunden. In den letzten sechs Stunden pr.ov. wurden bei der Gruppe B charakteristische Verläufe der Echostrukturparameter in den Bildern des Uterus und der Zervix festgestellt, wobei der Homogenitätsparameter in den Bildern der Cervix uteri einen signifikanten Anstieg zwischen sechs und vier Stunden pr.ov. zeigte (p ≤ 0,05). Diese Veränderungen konnten makroskopisch nicht wahrgenommen werden. Nähere Details zur ROI sind den Grafficken zu entnehmen. Postovulatorisch wurde in den Uterus-Sonogrammen ein Abfall des mittleren Grauwertes und ein Anstieg der Homogenität festgestellt, der auf die nach der Insemination auftretende Entzündungsreaktion der Gebärmutter zurückgeführt wurde. In der Gruppe A lagen beide Veränderungen zwischen 12 und 24 Stunden p.ov. im signifikanten Bereich (p ≤ 0.05).    Die klinische und sonographische Untersuchung der ovariellen Follikel ergab im beobachteten Zeitraum keine signifikanten Veränderungen der Follikeldurchmesser und der Echogenität im Bereich der Follikelwand. Wertvoller im Hinblick auf die Prognose des Ovulationszeitpunktes waren die teilweise signifikanten Zunahmen des Anteils sehr weicher, polygonal geformter Follikel zwischen 24 und 12 (Gruppe A) bzw. innerhalb der letzten 12 Stunden pr.ov. (Gruppe B). Echostrukturanalysen der Follikelflüssigkeit offenbarten bei den induziert ovulierenden Stuten signifikante Veränderungen und einen charakteristischen, wellenförmigen Verlauf aller Echostrukturparameter. Die Erfassung dieser Abläufe erfordert allerdings in sehr kurzen Zeitintervallen durchgeführte Untersuchungen. Diese sind zum einen wenig praktikabel und machen zum anderen ein Verpassen des Ovulationstermins ohnehin unwahrscheinlich.   Echostrukturanalysen von Sonogrammen der sich entwickelnden Corpora lutea bestätigten die makroskopisch wahrgenommenen, signifikanten Zunahmen der Heterogenität und der Echogenität. Diese deutlichen Veränderungen können eine nachträgliche Determination des Ovulationszeitpunktes ermöglichen und somit einen großen Gewinn für das Zuchtmanagement bedeuten. Die Erarbeitung von innerhalb der ersten 12 Stunden p.ov. zu erwartenden Referenzwerten sollte das Ziel zukünftiger Untersuchungen sein. 

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Meyer-Scheel, Tina: Spezielle gynäkosonographische Befunde an Ovarien, Uterus und Cervix uteri und deren Beziehung zum Ovulationstermin bei der Warmblutstute. Hannover 2005. Tierärztliche Hochschule.

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