Bitte benutzen Sie diese Referenz, um auf diese Ressource zu verweisen: doi:10.22028/D291-27178
Titel: Vergleich makromolekularer, experimenteller Kontrastmittel gegenüber niedermolekularer, klinischer Kontrastmittel zur Anwendung im Ultrahochfeld-MRT bei experimentell erzeugten Lebermetastasen des kolorektalen Karzinoms
Verfasser: Morr, Denise
Sprache: Deutsch
Erscheinungsjahr: 2015
Erscheinungsort: Homburg/Saar
SWD-Schlagwörter: Kontrastmittel
Lebermetastase
DDC-Sachgruppe: 610 Medizin, Gesundheit
Dokumentart : Dissertation
Kurzfassung: Ziel der Arbeit war der Vergleich von makromolekularen, experimentellen Kontrastmitteln mit niedermolekularen, extrazellulären Kontrastmitteln in der Magnetresonanztomographie bei 9,4 Tesla. Dabei wurden das experimentelle Gadoliniumtragende Nanopartikel-Kontrastmittel AGulX gegenüber dem klinischen Kontrastmittels Gd-DOTA und das makromolekulare Kontrastmittel P846 mit dem klinischen Kontrastmittel Gd-DTPA in Bezug auf das Signal-zu-Rausch-Verhältnis, Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis und die Kontrastmittelanreicherung bei experimentell erzeugten Lebermetastasen des kolorektalen Karzinoms in Ratten untersucht. In der Gruppe AGulX im Vergleich zu Gd-DOTA wurden 12 WAG-Ratten, in der Gruppe P846 zu Gd-DTPA 10 WAG-Ratten mit experimentell erzeugten kolorektalen Metastasen in der Leber 14 Tage nach Zellimplantation in einem Ultrahochfeld- Magnetresonanztomographen untersucht. Jedem Versuchstier wurden dabei intraindividuell beide Kontrastmittel in gewichtsadaptierter Dosierung intravenös für die jeweilige MRT-Untersuchung verabreicht, wobei zwischen zwei Experimenten jeweils ein zeitlicher Abstand von zwei Tagen eingehalten wurde, um Interferenzen zu vermeiden. Bei der MRT-Untersuchung erfolgte die Akquisition T1-gewichteter FLASHSequenzen mittels retrospektivem Selbstgating (IntraGate, TR / TE = 45 / 2,5 ms, FA = 45°, TA = 1:23 min, FOV = 5,0 x 5,0 cm2, Schichtdicke = 1 mm, Matrix = 256 x 256) vor und nach der Kontrastmittelinjektion an 10 aufeinander folgenden Zeitpunkten mithilfe einer 16-Kanal-Volumenspule. Mittels Region-of-Interest (ROI) Messungen wurden die Signalintensitäten der Leber und des Tumors erfasst und konsekutiv das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR), Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis (CNR) und das Läsionsenhancement (LE) berechnet. Die statistische Auswertung wurde mittels gepaartem t-Test und Wilcoxon Rangsummentest (p < 0,05) durchgeführt. Durch die histopathologische Untersuchung konnte das Vorliegen von kolorektalen Lebermetastasen in allen Tieren bestätigt werden. Das experimentelle Nanopartikel-Kontrastmittel AGulX zeigte signifikant höhere Werte für das SNR des Lebergewebes und des Tumors, sowie signifikant höhere Werte für CNR und LE im Vergleich zu dem Referenzkontrastmitteln Gd-DOTA. Somit ergibt sich, dass AGulX signifikant bessere Kontrasteigenschaften als Gd- DOTA bei gleicher Gd-Dosis bei einer Feldstärke von 9,4 T besitzt. Zu erklären ist dieses Ergebnis aufgrund der Molekülstruktur von AGulX, die eine bessere Interaktion mit Wasserstoffprotonen erlaubt und somit eine höhere Relaxivität bedingt. Sowohl AGulX als auch Gd-DOTA zeigten eine ähnliche Kinetik mit einer frühen maximalen Signalintensitätssteigerung mit darauffolgender Auswaschphase ohne die Entwicklung eines Plateaus. Das makromolekulare Kontrastmittel P846 erzielte im Vergleich zu dem klinischen Kontrastmittel Gd-DTPA signifikant höhere Werte für das SNR von Leber und Tumor, CNR und LE bei 9,4 T. Die Molekülgröße des experimentellen Kontrastmittels P846 verringert dessen Eigenrotationsgeschwindigkeit und verbessert somit die Interaktion mit Wasserstoffprotonen. Die Kinetik beider Kontrastmittel zeigte sich vergleichbar mit einer frühen starken Anreicherung und folgendem kontinuierlichen Auswaschen. Unsere Untersuchungen konnten zeigen, dass durch den Einsatz makromolekularer Kontrastmittel eine signifikant höhere Signalsteigerung bei MRT-Untersuchungen im Ultrahochfeld erreicht werden können. Dies kann potenziell zu einer besseren Detektierbarkeit pathologischer Veränderungen beitragen.
The aim of this study was to compare experimental, macromolecular contrast agents with low-molecular, extracellular contrast agents for magnet resonance imaging at 9.4 Tesla. The gadolinium-labeled nanoparticle AGulX was compared to the clinical contrast agent Gd-DOTA and, in a further setting, the macromolecular contrast agent P846 with the clinical contrast agent Gd-DTPA in regard to signal-to-noise ratio, contrast-to-noise ratio and lesion enhancement in rats with experimentally induced hepatic colorectal cancer metastases. 12 WAG-rats were included for the comparison of AGulX with Gd-DOTA and 10 WAG-rats for the comparison of P846 with Gd-DTPA. All animals received an intrahepatic injection of colon cancer cells in order to induce a focal hepatic metastasis. 14 days after tumor induction all animals were subjected to MRI using an ultrahigh field animal scanner. Each animal received intraindividually both contrast agents with a time interval of two days between the two experiments to avoid interference between the two substances. We acquired T1-weighted retrospectively self-gated FLASH sequences (IntraGate TR / TE = 45 / 2.5 ms, flip angle = 45°, TA = 1:23 min, FOV = 5.0 x 5.0 mm2, slice thickness = 1 mm, matrix = 256 x 256) before and at 10 consecutive time points after contrast injection using a 16-channel volume coil. Based on region of interest (ROI) measurements the signal intensities of the liver and the tumor were recorded and signal to noise ratio (SNR), contrast to noise ratio (CNR) and lesion enhancement (LE) were calculated. Statistical analyses included paired t-test and Wilcoxon matched-pairs signed-rank test (p < 0.05) where appropriate. Histopathologic evaluation showed the presence of metastases in all animals. The nanoparticle-based contrast agent AGulX showed significantly higher SNR of the liver tissue and the tumor, as well as significant higher values of CNR and LE compared to the reference contrast agent Gd-DOTA. Thus, AGulX has significantly better contrast properties as Gd-DOTA for the same doses of applied gadolinium at a field strength of 9.4 T. This superior enhancement of AGuIX is based on the molecule structure of the nanoparticle allowing for an improved interaction with hydrogen protons, which subsequently results in a higher relaxivity. Both AGulX and Gd-DOTA showed similar kinetics with an early peak enhancement followed by a continuous washout without a plateau. The macromolecular contrast agent P846 demonstrated significantly higher values for SNR of the liver and tumor, CNR and LE as compared to Gd-DOTA. The increased molecular mass and size of P846 reduces molecular tumbling rate and subsequently leads to a better interaction with hydrogen protons resulting in a higher relaxivity. Kinetics of both contrast agents demonstrated similar characteristics with an early peak enhancement followed by a continuous washout. The results of our study showed that macromolecular contrast agents may significantly improve enhancement in ultrahigh field MRI. This may contribute to lesion conspicuity and potentially, may allow for a better sensitivity to detect focal liver lesions.
Link zu diesem Datensatz: urn:nbn:de:bsz:291-scidok-ds-271787
hdl:20.500.11880/27033
http://dx.doi.org/10.22028/D291-27178
Erstgutachter: Bücker, Arno
Tag der mündlichen Prüfung: 26-Jan-2017
SciDok-Publikation: 14-Mai-2018
Fakultät: M - Medizinische Fakultät
Fachrichtung: M - Radiologie
Fakultät / Institution:M - Medizinische Fakultät

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