Pilotstudie zur diagnostischen Wertigkeit der Multidetektor-Computertomographie (MDCT) in der Früherkennung experimentell erzeugter atheromatöser Plaques am hypercholesterinämischen Weißen Neuseeland Kaninchen

Abstract

Pilotstudie zur diagnostischen Wertigkeit der Multidetektor-Computertomographie (MDCT) in der Früherkennung experimentell erzeugter atheromatöser Plaques am hypercholesterinämischen Weißen Neuseeland Kaninchen.

Die Atherosklerose ist eine Gefäßerkrankung, die bei Menschen häufig schon in jungen Jahren nachgewiesen werden kann. Durch ihr bevorzugtes Auftreten in den Koronararterien und den daraus resultierenden Krankheitsbildern ist Atherosklerose die führende Todesursache in den westlichen Industrieländern. Die exakte Darstellung atherosklerotischer Läsionen stellt gerade in den Koronararterien sowohl für nicht-invasive wie auch invasive bildgebende Verfahren eine Herausforderung dar. Für die Überprüfung der Möglichkeiten der Multidetektor Computertomographie (MDCT) zur Detektion und Charakterisierung atherosklerotischer Läsionen wurden Untersuchungen am Weißen Neuseelandkaninchen durchgeführt. Zu diesem Zweck wurden 24 Tiere in drei Gruppen eingeteilt, die 0,5% Gruppe (n=8), 1% Gruppe (n=9) und Kontroll Gruppe (n=4). Die Gruppen wurden den Namen entsprechend mit 0,5%- und 1%igem Cholesterin- bzw. Standardfutter (Kontroll Gruppe) über einen Zeitraum von 16 Wochen (0,5- und 1% Gruppe) bzw. 24 und 48 Wochen (Kontroll Gruppe) gefüttert. Die Tiere der 0,5%-Gruppe und 1%-Gruppe erhielten im Anschluss an die ersten 16 Wochen für weitere 8 Wochen Standardfutter. Alle zwei Wochen wurden Blutentnahmen zur Bestimmung der Plasmaparameter durchgeführt. Ab Woche 0 und dann alle 4 Wochen wurden die Tiere einer MDCT (16-Zeilen CT) Untersuchung zur Darstellung und Charakterisierung der atherosklerotischen Läsionen unterzogen. Danach wurde die Aorta entnommen, perfusionsfixiert, in Segmente aufgeteilt (4 Segmente des Aortenbogen (AoBo); 16 Segmente der Aorta thoracalis) und zum Vergleich mit den MDCT-Daten histologisch aufbereitet und analysiert. Bei den Blutuntersuchungen wurden Cholesterinkonzentrationen im Plasma von durchschnittlich 1609 ± 537 mg/dl für die 0,5% Gruppe und 2056 ± 1060 mg/dl für die Tiere der 1% Gruppe erreicht. Die kumulative Cholesterinaufnahme und die Gesamt-Cholesterin-Belastung der 1% Gruppe lagen damit signifikant (p<0,0001 bzw. p=0,03) über denen der 0,5% Gruppe. In der histologischen Untersuchung zeigten sich deutliche atherosklerotische Läsionen (Typ IV-Va nach American Heart Association). Dabei konnten keine Unterschiede in der Plaquegröße zwischen der 0,5%-Gruppe und 1%-Gruppe festgestellt werden (p>0,05). Im Vergleich mit der Kontroll Gruppe konnte keine Lumeneinengung beobachtet werden (p>0,05). Die Gefäßwanddicke der Aorten der 0,5%-Gruppe und 1%-Gruppe war jedoch im Vergleich mit der Kontroll Gruppe im AoBo und der proximalen Aorta thoracalis verdickt (p<0,05; für die 1% Gruppe nur im AoBo). Die maximale Plaquedicke, gemessen im AoBo, betrug 1,247 mm. In den Plaques der 0,5%- und 1% Guppe wurde ein Lipidanteil an der Plaquefläche von ca. 63 % (p>0,05) und ein Makrophagenanteil von ca. 61 % (p>0,05) nachgewiesen. Die Plaques wiesen in der von-Kossa-Färbung keine nennenswerten Kalzifikationen auf. Es war ein kontinuierlicher und konzentrischer atherosklerotischer Befall der Aortenwand festzustellen, der mit zunehmender Entfernung vom Herzen abnahm. Die MDCT-Untersuchungen konnten diesen Befund nicht bestätigen. Es gelang zu keinem Zeitpunkt die Plaques vom Gefäßlumen und dem umgebenden Gewebe abzugrenzen. Somit konnten anhand der MDCT keine Aussagen über die Plaques oder deren Zusammensetzung gemacht werden. Als Ursache, weshalb die Plaques nicht dargestellt werden konnten, sind besonders drei Punkte von Bedeutung. Dies sind zum einen kompensatorische Remodellingprozesse der Arterien, die in der Frühentwicklung atherosklerotischer Veränderungen die Verjüngung der betroffenen Gefäße kompensieren. Zum anderen die Zusammensetzung der Plaques (lipdreich und nicht verkalkt), was eine Abgrenzung vom umgebenden Gewebe wegen ähnlicher Dichtewerte stark erschwerte. Und Drittens das momentan noch nicht ausreichende Auflösungsvermögen des MDCT, um Strukturen von bis zu 1,2 mm Größe darzustellen. Bei Betrachtung aller histologisch gemessenen Segmente korrelierten die Werte der Lumendiameter mit der MDCT bei der 0,5%- (r=0,66), 1% (r=0,71) und der Kontroll Gruppe (r=0,75).

Abschließend ist festzuhalten, dass die MDCT, wie Studien am Menschen gezeigt haben eine Technologie mit großem Potenzial zur nicht-invasiven Detektion und Charakterisierung von atherosklerotischen Läsionen besitzt. Jedoch bedarf es momentan noch weiterer Verbesserungen der räumlichen und zeitlichen Auflösung sowie einer Optimierung der Untersuchungsprotokolle, um diese Methode in der klinischen Routine zur Früherkennung atherosklerotischer Gefäßveränderungen einsetzen zu können.

Pilot study on the diagnostic valence of multidetector computed tomography (MDCT) in early detection of artificially inducted arthrosclerosis in the hypercholesterimic white New Zealand Rabbit.

Atherosclerosis is a very common disease. This study wants to evaluate if the multidetector computed tomography (MDCT) is able to detected early changes in vivo. Therefore 24 white New Zealand Rabbits were sorted in 3 groups and fed a cholesterol rich diet (4 =0%, 8 = 0,5% and 8 = 1% cholesterol) for 16 weeks, after that 16 weeks all animals were fed standard diet (no cholesterol) for 8 weeks. Every 2 weeks blood was taken and every animal was MDCT scanned every 4 weeks from week 0 on, using a Siemens Sensation 16 scanner. Finally the Aorta was perfusion fixated and cut in 20 segments to compare the diameters and histology with the results of the MDCT scans. The animals had an average cholesterol plasma concentration of 1609 ± 537 mg/dl (0,5%-group), 2056 ± 1060 mg/dl (1%-group), so the 1%-group had a significant high cholesterol level then the 0,5%-group. During the histological examination atherosclerotic lesions (typ IV-Va American Heart Association) were detected. There was no divergence in plaque size between the 0,5%-group and the 1%-group. The vessel wall thickness was increased in the 0,5%-group and the 1%-group compared to the control-group. The MDCT scans couldn’t prove the results from the histological examinations. It was not possible to define the plaques from the lumen or the surrounding tissue. Therefore it was not possible to make a statement about the plaques and his composite using the scan data.