MR-tomographische und pathohistologische Differenzierung der reperfundierten und nichtreperfundierten Myokardischämie

Abstract

Während den letzten Jahren hat sich die Kernspintomographie als eine geeignete Methode bewährt, um die Effekte von Ischämie und Reperfusion von Herzen zu bestimmen.Mit den T2-gewichteten Turbo-Spin-Echo Sequenzen wurden in reperfundierten und nicht reperfundierten ischämischen Herzen die Kernspintomographie durchgeführt, um die Schäden am Myokard mit den histopathologischen Ursachen zu erforschen.

Fünfunddreißig Schweineherzen wurden aus geschlachteten Tieren entfernt. Nach der kalten ischämischen Phase wurden elf Herzen zunächst mit einer kalten Kardioplegielösung, anschließend mit Blut am Langendorff Model reperfundiert. Fünf Herzen wurden direkt nach der Entfernung an den geschlachteten Schweinen mit Blut reperfundiert. Vier Herzen wurden weder kardioplegiert, noch reperfundiert und dienten als Kontrollherzen. Die Herzen vom in-situ Modell wurden zunächst mit kalter Kardioplegielösung in-situ reperfundiert. Nach der Explantation aus den Schweinen wurden die Herzen ex-situ zuerst mit Kardioplegielösung und anschließend mit Blut am Langendoff Model reperfundiert. Während der Reperfusion mit Blut wurden Funktionsparameter, wie der linksventrikuläre systolische Ventrikeldruck und die arterielle Blutflussrate gemessen. Nur die Kontrollherzen wurden unmittelbar nach der Entfernung aus den Schlachthofschweinen ausschließlich kernspintomographisch untersucht. Die histologische Untersuchung der Herzen erfolgte nach der Kernspintomographie. Die Herzen wurden, korrespondierend zu den axialen kernspintomographischen Schichten in Kurzachsenscheiben geschnitten.

Kernspintomographisch zeigten sich in den T2-gewichteten Turbo-Spin-Echo-Sequenzen erhöhte Signalintensitäten in den reperfundierten Herzen im Vergleich zu den Kontrollherzen, die weder kardioplegiert noch reperfundiert wurden. Pathohistologisch zeigte sich in den reperfundierten Herzen mit den erhöhten Signalintensitäten ein größerer histologischer Schaden mit einem interstitiellem Ödem und Kontraktionsbandnekrosen. Ein Kontraktionsbandschaden erscheint als Charakteristikum eines ausgeprägten Myokardzellschadens, der häufig mit dem Zelltod assoziiert wird. Mit der Kernspintomographie konnte reproduzierbar, anhand unterschiedlicher Signalintensitäten der T2-gewichteten Messungen, zwischen vitalem und irreversibel geschädigten Myokard unterschieden werden.

Mit der Magnetresonanztomographie steht heute eine gute und nicht invasive Methode zur Verfügung, um Ischämie- und Reperfusionsveränderungen am Myokard zu entdecken und zu quantifizieren. Beim reperfundierten ischämischen Myokardschadens spielt das Ödem und die ultrastrukturellen Veränderungen eine wichtige Rolle.

During the last years magnetic resonance imaging has proven to be suitable in determing the effects of ischemia and reperfusion of the heart. Magnetic resonace imaging with T2-weighted Turbo-Spin-Echo-Sequences were performed in reperfused and non reperfused ischemic hearts to investigate the myocardial injury and underlying histopathology.

Thirty five porcine hearts were excised from slaughtered animals. After cold ischemia, eleven hearts were reperfused with cold cardioplegic solution, then reperfused ex-situ with blood using a Langendorff perfusion model. Five hearts were directly reperfused with blood after slaughtering. Four hearts without cardioplegia and blood reperfusion are defined as control group. Ten hearts from the in-situ heart model were first reperfused in-situ with cold cardioplegic solution. After explantation, the hearts were reperfused ex-situ with cardioplegic solution then with blood, again using the Langendorff perfusion model. During blood perfusion parameters of systolic left ventricular function and coronary artery flow rate were monitored. After blood reperfusion the hearts were examined by magnetic resonance imaging. Only the control hearts were solely analysed by magnetic resonance immediately after harvesting. Histological examination was performed after magnetic resonance imaging. The hearts were cut in short axis slices at corresponding positions compared to the magnetic resonance images.

Magnetic resonance imaging shows an increase in signal intensity after reperfusion in T2 weighted Turbo-Spin-Echo-Sequences versus the control hearts without kardioplegia and reperfusion. Pathohistological examination shows a higher myocardial injury with interstitial edema and contraction band necrosis in reperfused hearts with higher signal intensity. Contraction bands occur as a pathological feature of severely injured myocardial cells, closely associated with cell death. Differentiation of reversible and irreversible myocardial injury is possible with T2 weighted different signal intensities.

Today, magnetic resonance imaging is a good and non invasive method for detection, localization and quantification of myocardial changes after ischemia and reperfusion. Edema and ultrastructural alteration play an important role in the reperfused ischemically injured myocardium.