Ultraschnelle hochauflösende single breath-stop-Mikro-Computertomographie thorakaler und abdomineller Organe der lebenden Maus unter Verwendung einer vereinfachten Intubationsmethode
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Zusammenfassung
Die Tierversuchsbildgebung ist in der präklinischen Forschung von zunehmender Relevanz, da sie die nicht-invasive, longitudinale Untersuchung von Versuchstieren ermöglicht, ohne dass diese hierfür getötet werden müssen. Eine Möglichkeit der nicht-invasiven Bildgebung ist die Mikro-CT. Ein Problem der in vivo Mikro-CT thorakaler und abdomineller Strukturen resultiert aus Bewegungsunschärfe verursachenden Atemartefakten. Bisher wurden zur Lösung dieses Problems verschiedene Gating-Techniken eingesetzt, welche jedoch oft mit verlängerten Untersuchungszeiten bzw. einer erhöhten Strahlendosis einhergehen und nicht ubiquitär implementierbar sind. Eine Alternative zum Atemgating stellt die Bildgebung während eines einzigen Atemstopps dar. Eine Voraussetzung hierfür ist die Intubation der Tiere, um eine Kontrolle der Atmung zu erreichen. Ziel der vorliegenden Dissertation war daher zunächst die Etablierung einer vereinfachten, sicheren und schnellen Methode zur Intubation der Maus. Anschließend wurde ein Versuchsprotokoll zur Bildgebung während eines einzigen Atemstopps erarbeitet. Abschließend wurde der Einsatz der Atemstopptechnik für die longitudinale ultra-schnelle Mikro-CT von Thorax und Abdomen bei der Maus evaluiert.Zur Bildgebung wurde ein Materialprüfungs-CT, welches extrem schnelle Untersuchungszeiten zwischen 20 und 40 Sekunden erlaubt, verwendet. Es wurden zehn C57BL/6-Mäuse in Inhalationsnarkose unter Verwendung eines neuroradiologischen Mikrodrahtes in Seldinger-Technik intubiert, beatmet und mittels intraperitonealer Gabe von Rocuronium relaxiert. Nach i.v. Kontrastmittelgabe (Fenestra VC) wurde die Mikro-CT des Thorax und der Oberbauchorgane (80 kV; 75 µA; 190° Rotation; 600 Projektionen/20 Sekunden oder 1200 Projektionen/40 Sekunden; Voxelgröße 39 x 39 x 50 µm) während einer einzelnen Atemstopp-Phase und zum Vergleich ohne Atemstopp durchgeführt. Die Evaluierungsexperimente zur Wiederholbarkeit der single breath-stop-Mikro-CT im selben Tier wurden anhand eines Mausmodells mit Lebermetastasen durchgeführt (n=13; C57BL/6 Han TgN (CEA-gen) HvdP-Mäusen, intrasplenische Injektion von MC38 bzw. C15-A.3 Kolonkarzinomzellen). Um Lebermetastasen im Mikro-CT darstellen zu können, wurde ein leberspezifisches Kontrastmittel (Viscover® ExiTron® nano oder Fenestra LC) injiziert.Unsere Ergebnisse zeigen, dass die von uns etablierte vereinfachte Intubationsmethode ohne zusätzliche Hilfsmittel wie ein Mauslaryngoskop, eine Maushalterung oder ein Glasfaserkabel möglich ist und die einfache, sichere und schnelle (< 1 Minute) Intubation bei allen Tieren erlaubt. Die Bildgebung in Atemstopp-Technik wurde von allen Mäusen gut toleriert und verbesserte die Bildqualität in Bezug auf Bildschärfe und Detailerkennbarkeit. Der Durchmesser der kleinsten in der Mikro-CT identifizierbaren Lungengefäße lag bei ca. 100 µm. Longitudinale hochauflösende Untersuchungen des Wachstums von Lebermetastasen waren mittels single breath-stop-Technik ebenfalls möglich. Die kleinsten sicher identifizierbaren Lebermetastasen hatten einen Durchmesser von ca. 300 µm. Als leberspezifisches Kontrastmittel erwies sich ExiTron nano im Vergleich zu Fenestra LC als vorteilhaft, da zum einen die Injektionsmenge mit 100 µl um 75% geringer und zum anderen eine einmalige Injektion für eine longitudinale Bildgebung ausreichend war.Somit lässt sich zusammenfassen, dass die von uns etablierte Intubationsmethode sicher, schnell und einfach durchzuführen ist, von den Mäusen gut toleriert wird und wiederholt im selben Tier einsetzbar ist. Die single breath-stop-Mikro-CT erlaubt somit die schnelle und hochauflösende longitudinale Beurteilung von thorakalen und abdominellen Strukturen in der lebenden Maus. Damit bietet die in dieser Arbeit etablierte Methode eine Vielzahl von weiteren Einsatzmöglichkeiten für in vivo Studien in der Maus. Die in der vorliegenden Arbeit entwickelte Methode trägt somit zu einer Reduktion der Anzahl benötigter Versuchstiere bei, da sie die nicht-invasive longitudinale Untersuchung von Versuchstieren ermöglicht, ohne dass diese hierfür getötet werden müssen.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
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Anmerkungen
Erstpublikation in
Giessen : VVB Laufersweiler