Mikro-CT (Tomoscope 30s, Vamp) welches im Rahmen der DFG Forschergruppe 661 im Institut für Medizinische Physik von und mitgenutzt wird. Es erlaubt eine Auflösung von weniger als 100 Mikrometer. 4.7 Tesla Hochfeld-Kleintier-MRT (BioSpec 47/40, Bruker) in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Pharmakologie und Toxikologie (Prof. Dr. Brune, PD Dr. Hess)
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Leitung: PD Dr. Engelhorn, Prof. Dr. Dörfler
Mitarbeiter: OA Dr. Struffert, Dipl. Biologe M. Schwarz, Dr. Dölken, Doktoranden
Ein Forschungsschwerpunkt innerhalb der Abteilung Neuroradiologie ist die experimentelle Neuroradiologie. Dabei werden vor allem neue bildgebende Verfahren wie auch neue therapeutische Ansätze an experimentellen Modellen validiert.
Dazu betreiben wir in Zusammenarbeit mit der Neurochirurgie in der Kopfklinik Erlangen ein Experimentallabor inkl. Operationsmikroskop und Beatmungsgeräten. Zudem stehen im Franz-Penzold-Zentrum unter der Leitung von Dr. med. vet. Labahn exzellente Räumlichkeiten inkl. einem C-Bogen zur Angiographie zu Verfügung.
A) DFG Forschergruppe 661 - Multimodale Bildgebung in der präklinischen Forschung
B) Arbeitsgruppe Experimentelle Neuroradiologie
Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich dabei seit mehr als 15 Jahren mit experimentellen Modellen der
- fokalen und globalen zerebralen Ischämie,
- Pilocarpin-induzierten Epilepsie,
- Hirntumoren und
- Elastase-induzierten Hirnarterienaneurysma.
Verwendete bildgebende Verfahren an diesen Modellen sind die Magnetresonanztomographie (MRT), Computertomographie (CT) und Mikro-CT, Angiographie, Laser-Doppler-Flowmetrie, Autoradiographie und Mikroangiographie.
Geräteausstattung:
- 4.7 Tesla Hochfeld-Kleintier-MRT (BioSpec 47/40, Bruker); in Kooperation mit der Pharmakologie, Core Unit „Kleintierbildgebung“ (PD Dr. A. Hess)
- 3 Tesla MRT (Tim Trio, Siemens)
- Mikro-CT (Tomoscope 30s, Vamp); im Rahmen der DFG-Forschergruppe 661
- 64-Zeilen-CT und Dual-Volume CT (Definition, Siemens)
- Biplanare Flachdetektor-Angiographie (Axiom Artis dbA, Siemens)
Experimentelle Modelle
Endovaskuläre Okklusion der Arteria cerebri media (MCAO) – “Fadenmodell”:
Dabei wird mit einem Nylonfaden, der endovaskulär über die Halsschlagader nach intrakraniell vorgeschoben wird der Abgang der A. cerebri media (mittlere Hirnarterie) verlegt. Es resultiert ein großer, raumfordernder Infarkt im Versorgungsgebiet dieses Gefäßes. Damit bietet sich das Modell in idealer Weise für radiologische Studien wie auch für Therapiestudien bei Schlaganfall an.
Schematische Darstellung der endovaskulären Technik zur Okklusion der A. cerebri media (1: A. cerebri anterior, 2: A. cerebri media, 3: A. communicans posterior, 4: A. pterygopalatina, 5: A. carotis externa).
Neben dem „Fadenmodell“ ist ein thromboembolisches Ischämiemodell an der Ratte mit Injektion von autologen Blutglots in die A. carotis interna seit 2002 in unserer Arbeitsgruppe etabliert. Damit lassen sich kleinere, subtotale Mediainfarkte bzw. Kombinationen aus Anterior-, Posterior- und Mediateilinfarkten erzeugen (Engelhorn et al 2004).
Mit der Perfusions-MRT im parietalen Kortex gemessenes zerebrales Blutvolumen (rCBV) über eine Zeitdauer von 6 Stunden nach Verschluß der A. cerebri media (MCAO) nach Kraniektomie, Reperfusion und ohne Therapie. Vergleichende Darstellung der Infarktentwicklung in der Diffusions-MRT nach Kraniektomie, Reperfusion, kombinierter Therapie (aus Engelhorn et al, Stroke 1999).
Nachbearbeitung der Perfusions-MRT: Auf Basis der perfusionsgewichteten MR-Bilder können zerebrale Blutfluß-Maps (rCBF), Blutvolumen-Maps (rCBV), Mean-transit-time-Maps (mittlere Dauer des Kontrastmittelbolus, MTT) sowie Korrelations-Maps (bsp. zwischen rCBF und rCBV) erstellt werden. Als Differenz perfusionsgestörtes Areal abzüglich dem demarkierten Areal in der Diffusionswichtung lässt sich das „tissue at risk“, also das potentiell rettbare Ischämieareal berechnen.
Pilocarpin-induziertes Epilepsiemodell
Als erste Arbeitsgruppe untersuchten wir mittels perfusions- und diffusionsgewichteter MRT die Akutphase des Pilocarpin-induzierten Status epilepticus und konnten eine gute Korrelation von maximalem ADC- und CBF-Abfall in den ersten 2 Stunden nach Statusinduktion mit dem Ausmaß des Zelluntergangs in der postiktalen Phase zeigen (Engelhorn et al 2005). Ebenfalls konnten wir beim Pilocarpin-induzierten Status epilepticus zeigen, dass eine Diazepam-Gabe 15 Minuten nach Statusbeginn gegenüber nicht-antikonvulsiv behandelten Tieren in einer signifikant geringeren ADC-Erniedrigung in der Amygdala, im Hippocampus sowie im piriformen Kortex resultiert: ADC-Abfall auf 93±6% gegenüber 75±12% 90 Minuten nach Statusbeginn. Hierbei zeigte sich eine gute Korrelation zwischen maximalem ADC-Abfall in der Akutphase sowie dem neuronalen Zellverlust ermittelt 2 Wochen nach Statusinduktion (Engelhorn et al 2007).
Aufgrund der ausgeprägten Hirnschädigung sowohl in der Akutphase wie auch in der chronischen Phase mit Ausbildung einer mesialen temporalen Sklerose nach ca. 2 Wochen eignet sich dieses Modell sehr gut für ein MR-tomographisches Monitoring epilepsieinduzierter Hirnveränderungen sowie für Therapiestudien.
Mit der PerfusIons-MRT im parietalen Kortex sowie im Hippocampus gemessene Bolus-to-Peak-Ratios (BPR) über eine Zeitdauer von 2 Stunden nach Einsetzen generalisierter epileptischer Krämpfe durch intraperitoneale Injektion von Pilocarpin. Links sind die untersuchten Regionen in einer coronaren Schicht durch das Rattenhirn dargestellt (aus Engelhorn et al, JCBFM 2004).
Histologisches Ausmaß des Zellunterganges im ventralen Hippocmapus und im parietalen Kortex 2 Woche nach Status epilepticus in der Cresyl-Violett-Färbung (Vergleich unbehandeltes Kontrolltier vs. Pilocarpin-induzierter Status epilepticus. Dabei zeigt sich nach Status epilepticus ein signifikanter Neuronenverlust in der CA1-Region des Hippocampus (vCA1) und im parietalen Kortex (PaCor) (aus Engelhorn et al, Neurosci Lett 2007).
Elastase-induziertes Aneurysmamodell am Kaninchen
Das Elastase-induzierte Aneurysmamodell, welches an der ligierten A. carotis communis ein Aneurysma erzeugt, eignet sich in idealer Weise zur Evaluation neuer interventionell einsetzbarer Materialien wie Coils und Stents und bildgebender Verfahren zur Planung und zum Follow-up der endovaskulären Behandlung.
Multimodale Bildbegung (intravenöse und intraarterielle DSA, MR-Angiographie, CT-Angiographie) am Elastase-induzierten Aneurysmamodell am Kaninchen (aus Dörfler et al, Fortschr Röntgenstr 2004).
Experimentelle Evaluierung eines neuen Mikrostents. Stentimplantation und anschließende Coilembolisation am Elastase-Aneurysmamodell (aus Dörfler et al, Am J Neuroradiol 2005).
Glioblastommodell
In Kooperation mit der Neurochirurgischen Klinik (Dr. I. Eyüpoglu) werden humane Glioblastomzellen stereotaktisch in die Basalganglien implantiert. Die Angehrate liegt dabei bei über 90% und ca. 2 Wochen nach Implantation finden sich Gliome mit einem Durchmesser von mehreren Millimetern.
Damit bietet sich dieses Modell in idealer Weise für radiologische Studien wie auch für Therapiestudien bei höhergradigen Gliomen an.
Multimodale Bildgebung (Mikro-CT, 4- und 64-Zeilen-CT sowie 3T-MRT) 14 Tage nach Implantation von Gliomzellen in die linken Basalganglien. Sowohl für die CT-Untersuchung wie für die MRT erhielt das Tier ca. 10 Minuten vor der Untersuchung intravenös ein Kontrastmittel.
Förderung
• DFG Forschergruppe 661 „Kleintierbildgebung“
• ELAN-Förderung NR-05.04.27.1 (experimentelle Epilepsie), NL-05.11.11.1 (MR-Spektroskopie bei Epilepsie) und NR-07.07.18.1 (endovaskuläre Therapie experimenteller Aneurysmen)
Publikationen
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© 2010 Universitätsklinikum Erlangen