Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Computergestützte Graustufenanalyse sonographischer Befunde des Hodengewebes beim Bullen

Graue, Inis

Die Ultrasonographie der Hoden dient zur Überprüfung der organspezifischen Normalstruktur im Rahmen von Voruntersuchungen potenzieller Zuchttiere. Ziel dieser Studie war es, die physiologischen Prozesse des Hodengewebes beim Bullen, die mit der präpuberalen Entwicklung, geschlechtlichen Reife und der Alterung einhergehen, mit Hilfe einer sonographischen Texturanalyse zu quantifizieren. Dabei sollten die Beziehungen zwischen den Ergebnissen der quantitativen Gewebecharakterisierung und histologischen Gewebebefunden sowie ausgesuchten spermatologischen Parametern beim geschlechtreifen Tier untersucht werden.   Hierzu erfolgten Untersuchungen an 108 Bullenkälbern (9 – 50 Lebenswochen) sowie an 71 geschlechtsreifen Besamungsbullen (52 – 520 Lebenswochen), die in drei Altersgruppen eingeteilt wurden (Jungbullen: 15,8 ± 2,7 Monate; mittelalte Bullen: 33,3 ± 6,9 Monate; Altbullen: 76,5 ± 25,0 Monate). Von den geschlechtsreifen Tieren standen von 41 Besamungsbullen aktuelle spermatologische Daten zur Verfügung. Bei sämtlichen Tieren wurden sonographische Aufnahmen mit Hilfe einer 7,5 MHz Linear-Ultraschallsonde an der kaudalen Fläche des Hodens in longitudinaler Schnittebene angefertigt, auf Videoband dokumentiert und beurteilt. Die Texturanalyse der Ultraschallaufnahmen erfolgte durch eine eindimensionale computergestützte Graustufenanalyse (GSA). An einer Stichprobe von Probanden (11 Bullenkälber und 10 adulte Bullen [9 ‑ 520 Lebenswochen]) erfolgte anhand histomorphometrischer Befunde des Hodengewebes (Durchmesser der Tubuli seminiferi, Höhe des Keimdrüsenepithels, Kollagenanteil am Bindegewebe) die Verifizierung der Ergebnisse der Graustufenanalyse.   Die physiologische Entwicklungsphase bis zum Erreichen der Pubertät sowie einhergehende Alterungsprozesse des Hodengewebes konnten anhand der eindimensionalen Graustufenanalyse dargestellt werden. Die Bullenkälber (Gruppe 1) zeigten eine deutliche altersabhängige Zunahme der Grauwerte während der präpuberalen Entwicklungsphase (14 – 34 Lebenswochen), die im Zusammen-hang mit den dynamischen Wachstumsprozessen im Hodengewebe stehen (Zunahme des Tubulusdurchmessers und der Keimdrüsenepithelhöhe, Ausbildung des Tubuluslumens). Die niedrigsten Grauwerte mit 45,2 ± 1,7 GW wies das Hodengewebe in den ersten drei Lebensmonaten auf (9 – 13 Lebenswochen). Den größten Anteil an hellen Graustufen mit 81,0 ± 8,7 GW zeigte das Hodengewebe im Altersabschnitt der sich einstellenden Geschlechtsreife (35 – 41 Lebenswochen). In der postpuberalen Phase nahm die Echodichte bis zur 50. Lebenswoche ab (61,4 ± 2,1 GW).   Mit Beginn der geschlechtlichen Beanspruchung im Alter von 12 Monaten konnte eine kontinuierliche Zunahme der Grauwerte bis zu einem Alter von 130 Monaten dargestellt werden (von 57,9 ± 1,4 GW bei 52 Lebenswochen auf 76,7 ± 3,1 GW bei 520 Lebenswochen). Zwischen den Grauwertanteilen des Hodengewebes aller drei Altersgruppen bestanden signifikante Differenzen (p < 0,05). Diese in Abhängigkeit vom Lebensalter ansteigende Echodichte der Hodentextur stand in Beziehung zum Kollagenanteil des Hodengewebes (von 2,8 ± 0,8 % bei Jungbullen auf 12,7 ± 1,3 % bei Altbullen).   Das Hodengewebe bei Bullen ohne geschlechtliche Beanspruchung (Wartebullen 92. – 240. Lebenswoche) war im Vergleich zu denjenigen Tieren, die sich regelmäßig im Besamungseinsatz befanden, durch einen signifikanten größeren Anteil an dunklen Graustufen im Histogramm gekennzeichnet (mittelalte Wartebulle: 53,6 ± 2,8 GW; Wartebullen der Alttiere: 51,8 ± 1,9 GW; junge Zuchtbullen: 60,4 ± 5,0 GW; mittelalte Zuchtbullen: 61,3 ± 8,5 GW; Zuchtbullen der Alttiere: 71,9 ± 4,9 GW).   Eine signifikante positive Korrelation konnte weiterhin in Bezug zur Spermiengesamtzahl ermittelt werden (p < 0,05).   Aus den Ergebnissen der Untersuchung wird gefolgert, dass die eindimensionale Graustufenanalyse eine geeignete Analyse-Methode darstellt, die es ermöglicht, testikuläre Gewebebefunde mit entwicklungsbedingten Veränderungen zu quantifizieren. Sie ist besonders zur differenzierten Erfassung der Entwicklungs- und Alterungscharakteristika geeignet und kann somit in der andrologischen Untersuchung beim Bullen eingesetzt werden. Inwieweit die computergestützte Graustufenanalyse eine Verbesserung in der andrologischen Fertilitätsbeurteilung darstellt, müsste in Langzeitstudien am Einzeltier und in einer ausreichenden Fallzahl geprüft werden.  

Ultrasonography is used to asses the reproductive health before bulls are selected as semen donors. Objective of the present investigation was to characterise the physiological development to puberty and ageing of the testicle tissue by ultrasonography and to quantify findings by computer assisted grey scale analysis (GSA), furthermore to study the relation of testicular echotexture to semen parameters and histology on the testicle tissue findings. Testes of 108 calves (group 1: age 9-50 weeks) and 71 AI-bulls (joung bulls [group 2]: age 15.8 ± 2.7 months; middle-aged bulls [group 3]: age 33.3 ± 6.9 months; older bulls [group 4]: age 76.5 ± 25.0 months) were judged by clinical examinations and B-mode ultrasound (7,5 MHz transducer). Scans were performed of longitudinal planes in a proximo-distal manner. Ultrasound examinations were recorded on S-VHS-videotapes for retrospective onedimensional GSA. By means of sexual use, bulls were devided into different groups (group 3a: non-breeding sires [waiting AI-bulls]; group 3b: breeding AI-bulls; group 4a: non-breeding sires [waiting AI-bulls]; group 4b: breeding AI-bulls). Semen parameters of 41 breeding AI-bulls were evaluated. Histology of the testicle tissue (9‑520 weeks) of calves and 10 breeding AI-bulls was used to verify subjective sonographic findings and the GSA data.   The physiological development to puberty and ageing of the testicle tissue were quantified by GSA. During pre-puberty echogenicity of the testis and subsequently mean grey scale values of GSA changed according to different developmental stages. The calves (group 1) showed an increase of mean values during period to puberty (14-34 weeks), which indicating increasing density of the tissue, corresponded with histology results (larger outer seminiferous tubule diameter, tissue surface of seminiferous tubules and luminal seminiferous diameter). The lowest mean grey scale values 45.2 ± 1.7 was found within the first three months of life (9-13 weeks). Echotexture values were greatest at 35 to 40 weeks of age (81.0 ± 8.7), corresponding to the period of puberty. In the postpuberal stage a decrease of mean echotextural values were shown up to 50 weeks of age (61.4 ± 2.1). Starting at the age of one year, bulls were selected as semen donors. The grey scale increased continously to 76.7 ± 3.1 at 520 weeks of age. During this time interval individual bulls showed an increasing number and size of fibrotic foci in the parenchyma (6% young bulls to 43% older bulls). These foci were responsible for a significant elevation of grey scale values when compared to non-fibrotic tissue. Evidence of diffuse fibrosis in older bulls could be quantified by GSA. Sonographic changes in echogenicity corresponded with histology results (collagen content 2.8 ± 0.8% in young bulls versus 12.7 ± 3.1% in older bulls).   It is assumed that sexual use of the sires had influence upon the ultrasonographic texture of the testicle tissue. Bulls without sexual use (waiting bulls between 92 and 240 weeks) showed significant differences in the grey scale values with lowest mean echotexture values of the tissue (middle-aged waiting AI-bulls [group 3a]: 53.6 ± 2.8, older waiting AI-bulls [group 4a]: 51.8 ± 1.9, young breeding AI-bulls [group 2]: 60.4 ± 5.0, middle-aged breeding AI-bulls [group 3b]: 61.3 ± 8.5, older breeding AI-bulls [group 4b]: 71.9 ± 4.9).   Between total sperm number per ejaculate respectively and grey scale of the GSA a significant positive correlation was found (p < 0.05). Although subjective ultrasonography combined with GSA provided an efficient evaluation of age related changes of the bull testis, individual influence must be recognized however.   Long term monitoring of age related alterations and their relevance for semen quality and fertility remains to be investigated.  

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Graue, Inis: Computergestützte Graustufenanalyse sonographischer Befunde des Hodengewebes beim Bullen. Hannover 2002. Tierärztliche Hochschule.

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