Die Mikro-Computertomographie zur Evaluierung des fetoplazentaren Gefäßsystems bei Diabetes mellitus und intrauteriner Wachstumsretardierung

Abstract

Das derzeitige Verständnis der mikrovaskulären Gefäßarchitektur und Morphometrie der Plazenta beruht auf verschiedenen zeitintensiven morphometrischen Analysen. Dazu zählen die konventionelle Histologie, die Elektronenmikroskopie von Ausgusspräparaten und die dreidimensionale Rekonstruktion von Gewebeschnitten. Mit Hilfe dieser Methoden wurden bereits Unterschiede in der Gefäßstruktur zwischen Plazenten bei unkomplizierten termingerechten Schwangerschaften, Diabetikerplazenten bei makrosomen Kindern und Plazenten bei wachstumsretardierten Neugeborenen untersucht. In der vorliegenden Studie demonstrieren wir diese Unterschiede mit der Mikro-CT als einer neuen, zerstörungsfreien und schnellen Methode zur Bildgebung und zur quantitativen Analyse fetoplazentarer Gefäße und können vorliegende Werte bestätigen. Plazenten der unterschiedlichen Gruppen wurden nach vorher festgelegten Kriterien ausgewählt, vorbereitet und die fetoplazentaren Gefäße mit Röntgenkontrastmittel perfundiert. Die entnommenen Proben wurden im Mikro-CT gescannt und mit Hilfe eines Analyseprogramms die Gefäßvolumenanteile einmal für die gesamte Probe und für drei unterschiedliche Ebenen innerhalb einer Probe berechnet. Im Anschluss wurden die Proben in Paraffin gebettet, geschnitten und gefärbt, um zu zeigen, dass histologische Untersuchungen auch nach Bearbeitung im Mikro-CT noch möglich sind. Von diesen Ergebnissen wurden unterschiedliche Abbildungen hergestellt, die bereits Unterschiede zwischen den einzelnen Gruppen erkennen ließen. In der statistischen Analyse stellten sich für alle drei Gruppen signifikante Unterschiede in den Gefäßvolumenanteilen heraus, welche innerhalb der verschiedenen Ebenen noch genauer untersucht wurden. Nur in der obersten Ebene auf Höhe der Chorionplattenarterien gab es zwischen der Kontrollgruppe und den Diabetikerplazenten keine signifikanten Unterschiede, alle anderen Ebenen waren signifikant unterschiedlich. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Diabetiker- und IUWR-Plazenten im Vergleich zu Plazenten von unkomplizierten Schwangerschaften, besonders im Bereich der Endzotten eine deutliche Mangelentwicklung der Gefäßstrukturen aufweisen. Objective: The quantitative changes in the fetoplacental vascular volume in placentas from pregnancies complicated by intrauterine growth restriction (IUGR) and diabetes mellitus (DB) are not well defined. The purpose of this study was to increase understanding of the substantial variation in the fetoplacental vascular volume in IUGR and DB assessed by 3D micro-computed tomography (micro-CT). Methods and Results: Samples from IUGR (n = 24), diabetic (n = 24), and healthy control placentas (n = 24) were infused with Microfil contrast agent and scanned by micro-CT. Using those 3D images, we quantitated the complete fetoplacental vascular volume fraction (VVF). A subanalysis was performed at three different levels, reaching from the corion plate artery (level A), to intermediate arteries (level B) and capillary system (level C). Results were complemented by histology. The significance of differences in vascular volume measurements was tested with analysis of variance [ANOVA]. Results: Microfil perfused placentas showed a total vascular volume fraction of 20.5 ± 0.9 % in healthy controls. In contrast, the VVF decreased to 16.7 ± 0.9 (p < 0.001) and 7.9 ± 0.9 (p < 0.001) in DB and IUGR placentas, respectively. Heterogeneity in the decrease in the vascular volume fraction in diabetic placentas was found to be present in intermediate arteries (Level B) and the capillary system (Level C) but not in the corion plate artery (Level A).In IUGR placentas the heterogeneity was found to be present in all levels.Conclusion: Micro-CT imaging is feasible for quantitative analysis of the fetoplacental vascular tree in healthy controls and pregnancies complicated by IUGR and DB.