Vergleich der diffusionsgewichteten Magnetresonanztomographie und pathohistologischer Untersuchung degenerativer Rückenmarkserkrankungen am Beispiel der degenerativen Myelopathie

Abstract

Die degenerative Myelopathie (DM) ist eine idiopathische Erkrankung älterer, großwüchsiger Hunderassen, die insbesondere bei Tieren des Schäferhund-Typs auftritt. Im Rahmen der DM kommt es im thorakolumbalen Rückenmark betroffener Tiere zu einer Demyelinisierung langer Faserbahnen und einer Degeneration der Axone. Klinisch zeigt sich bei betroffenen Tieren eine progressive Ataxie sowie eine Hyperreflexie der Hintergliedmaßen. Ein Nachweis der DM mittels zuverlässigem Gentest, Untersuchung des Liquor cerebrospinalis oder Schnittbilddiagnostik im Sinne einer Magnetresonanztomographie ist zum jetzigen Stand der Wissenschaft nicht möglich, so dass es sich um eine Ausschlussdiagnose handelt, welche nur mittels pathohistologischer Untersuchung des Rückenmarks betroffener Patienten post mortem bestätigt werden kann. Ziel der vorliegenden Studie ist die Feststellung von Veränderungen des Diffusionsverhaltens der Rückenmarksproben mittels 3 Tesla MRT und gefundene Veränderungen mit pathohistologischen Befunden der Proben zu vergleichen. Hierfür wurden je drei thorakolumbale Rückenmarkspräparate von 6 klinisch für DM verdächtigen Tieren (Gruppe 1) und von 4 neurologisch unauffälligen Tieren (Gruppe 2) mit Hilfe einer Handgelenksspule untersucht. Bei der verwendeten Sequenz handelt es sich um eine modifizierte ep2d_diff-phase_murks mit den b-Werten 500, 1000 und 1500. Anschließend erfolgte eine pathohistologische Untersuchung der Einzelproben zur Diagnosestellung und Graduierung der degenerativen Veränderungen. Es konnte aufgezeigt werden, dass eine Vielzahl von Pathologien Veränderungen des Diffusionsverhaltens hervorrufen können. Eine Korrelation zwischen den mikroskopischen Untersuchungen und der Darstellung mittels DWI konnte nicht gefunden werden. Eine sichere Diagnostizierung pathohistologischer Veränderungen nur anhand der DWI scheint ebenfalls nicht möglich. Besonders ist auf die Gefahr eines physiologischen DW-Bildes bei hochgradigen Veränderungen der Nervenstrukturen hinzuweisen. Desweiteren ist alleine mit der DWI eine Abgrenzung von Hyperintensitäten der grundlegenden T2 Aufnahme nicht möglich.Die Erweiterung der reinen DWI zu einem diffusionsgewichteten Tensor (DTI) mit einer Bilddarstellung als Traktographie scheint Läsionen mit Kontinuitäts-unterbrechung sicherer darstellen zu können. Da diese Technik jedoch auch auf dem Diffusionsverhalten des Gewebes beruht, müssen spezifische Faktoren (wie der Proteingehalt einer Probe, das Vorhandensein von Gliosen oder Ödemen sowie mögliche Artefaktdarstellungen) bei der Bildinterpretation berücksichtigt werden. Degenerative myelopathy (DM) is an idiopathic disease occurring in older large breed dogs, particularly in the German Shepherd type breed. During the course of the disease a demyelization of long nerve fibre tracts and degeneration of axons takes place within the thoracolumbar spinal cord of the affected animals. The clinical signs are progressive ataxia, as well as a hyperreflexia of the hind limbs. The confirmation of DM by means of a reliable genetic test, cerebral spinal fluid analysis or sectional diagnostic imaging i.e. magnetic resonance imaging (MRI), is not possible with the present level of scientific knowledge, rendering DM a diagnosis of exclusion. A conclusive diagnosis is only attainable by the post mortem pathohistological evaluation of the affected patient s spinal cord.The aim of this study was to determine the changes of diffusion behaviour in the spinal cord specimens by means of a 3 Tesla MRI and to compare these changes with pathohistological samples. For this purpose three spinal cord preparations in each of six dogs, clinically suspicious of DM (group 1) and four neurologically unremarkable dogs (group 2), were investigated with a wrist coil. The employed sequence was a modified ep2d_diff-phase_murks with b-values of 500, 1000 and 1500. Subsequently a histopathological evaluation of the individual specimens was performed to facilitate a diagnosis and grading of the degenerative changes. It could be concluded that many of the pathologies could alter the characteristic of diffusion. A correlation between the microscopic examinations and imaging by means of DWI could not be found.A definitive differentiation of histopathological changes by means of DWI alone is also not possible. This is especially the case in physiological DW-images with high grade changes in the nervous structures. With DWI alone hyperintensities could not be differentiated from a basic T2 image. The extension of the simple DWI to a diffusion weighted tensor (DTI) with an image depiction as tractography appears to give a more secure depiction of lesions with disruption of continuity. Since this technique is also based on the diffusion characteristics of the tissue, influencing factors (e.g. protein content, existence of gliosis or oedema as well as artifacts) have to be considered during image interpretation.