Darstellung der Morphologie des Zentralnervensystems beim Schaf (Ovis aries) mit der Magnet-Resonanz-Tomographie

Abstract

Für die Darstellung der Morphologie des zentralen Nervensystems beim Schaf mit der Magnetresonanztomographie werden 20 Schafgehirne von Schafen - im Alter von einem bis über drei Jahren - nach erfolgter Immersionsfixierung mit Formalin, untersucht. Angefertigt werden magnetresonanztomographische Schnittbilder in dorsaler, sagittaler und transversaler Ausleserichtung mit unterschiedlichen Sequenzen und Aufnahme-parametern. Für die letztendliche Darstellung wird eine, auf Grund der Sequenzeinstellungen, detailreiche transversale protonengewichtete (PDW) Schnittbildserie, mit einer deutlich verlängerten Untersuchungszeit, erzeugt. Die wichtigsten Einstellungsparameter umfassen eine Erhöhung der Schichtanzahl auf 96 und somit eine Verringerung der Schichtdicke auf 2 mm. Die digital bearbeiteten Transversalschnitte werden mit einem Bildbearbeitungsprogramm zugeschnitten und optimiert, die anatomisch erkennbaren Strukturen identifiziert und beschriftet. Zusätzlich wird aus dem Rohdatensatz durch Markierung der Gehirnareale in allen drei Ebenen eine dreidimensionale Rekonstruktion angefertigt. Diese dient als Orientierungshilfe und zur Lokalisation und Verknüpfung fraglicher Strukturen in anderen Ebenen sowie zur Darstellung des Oberflächenreliefs. Die beschrifteten Transversalschnitte werden histologischen, transversalen Schnittbildern in Nissl-Färbung gegenübergestellt. Hierbei wird jedem magnetresonanz-tomographischen Schnittbild ein histologischer Transversalschnitt mit dem höchsten Grad an Übereinstimmung zugeordnet. Die Signalintensität der benannten anatomischen Strukturen wird ebenfalls beschrieben und ist eine inverse Darstellung zum histologischen Präparat in Nissl-Färbung. Ein kernreiches Gebiet, zum Beispiel die Basalganglien, werden in der Histologie deutlich dunkelblau angefärbt, stellen sich aber in der protonengewichteten magnetresonanztomographischen Aufnahme hyperintens - also hell - dar. Im Gegensatz dazu werden Faserzüge in der Magnetresonanztomographie hypointens - also dunkel dargestellt. In der Histologie mittels Nissl-Färbung zeigen sich diese durchscheinend, also nicht oder nur geringgradig angefärbt. Die anschließende Betrachtung der individuellen Besonderheiten der Gehirnmorphologie zeigt eine unterschiedliche Ausprägung der Hemisphären in Form von zwei geringfügig variierenden Typen. Einige Tiere weisen eine geradere Längsausrichtung der Hemisphären und ein Auseinanderweichen des kaudalen Hemisphärenpols auf, wodurch das Kleinhirn die Lamina quadrigemina überragt. Die andere Variante weist einen nach dorsal gebogenen Hemisphärenverlauf und einen kleineren Winkel zwischen den Hemisphärenenden auf. Das Kleinhirn positioniert sich eher senkrecht. Deutliche Formveränderungen der Längen- und Breitenverhältnisse sind beim Schaf jedoch nicht zu erkennen. Ein weiterer Unterschied zwischen den Tieren betrifft die Gestalt und die Dimension der Hypophyse mit zunehmendem Alter der Tiere. Die Hypophyse scheint sich mit zunehmendem Alter zu vergrößern und die Gestalt wechselt von einer Tropfenform zu einer plump birnenförmigen Struktur. Gleichzeitig senkt sie sich scheinbar tiefer in den Knochen ein. Bei den ältesten Schafen erhebt sich die Hypophyse sogar zusätzlich über die Fossa hypophysealis und hebt das Diaphragma sellae an. Die vorliegenden Ergebnisse sind speziesspezifische Daten zu den morphologischen Verhältnissen und Strukturen und können bei klinischen Fragestellungen zur Abgrenzung von pathologischen Veränderungen herangezogen werden. For the presentation of the morphology of the central nervous system of sheep with magnetic resonance imaging 20 sheep brains are scanned after fixation with formalin. Magnetic resonance images are taken in dorsal, sagittal and transverse orientation with different sequences and image parameters. For the final presentation a detailed transverse proton density weighted (PDW) slice picture series is generated because of the sequence adjustments. The most important sequence adjustments are the increase of slice number up to 96 and with that a decrease of slice thickness to 2 mm. The digitally rendered transverse slices are cut and optimized with graphical software. Visible anatomical structures are then identified and labeled. In addition, through labeling the brain area only in the raw data series in dorsal, sagittal and transverse slice orientation, a three dimensional reconstruction of the brain is produced. This is used for orientation, for localizing and linking doubtful structures in different slice orientations and for visualizing the cerebral surface. The labeled transverse magnetic resonance images are opposed to the transverse histological slices (Nissl staining) with the highest degree of accordance. The signal intensity of the labeled anatomical structures is also described. The signal intensity of the magnetic resonance image is an inverse representation to the histological slice (Nissl staining). A nucleus rich area, like the basal ganglia, are stained clearly dark blue in the histological slice, whereas they are hyperintens, means light grey in the proton dens magnetic resonance image. On the contrary fibres are hypointens in magnetic resonance imaging, means dark, whereas they appear translucent or minimally stained in Nissl staining. The following observation of the intraspecific differences in brain morphology show different developments of brain hemispheres in two slightly different types. Some sheep show a more linear orientation of brain hemispheres and diverging caudal hemisphere poles, whereby the cerebellum overlaps the lamina quadrigemina. The second type shows more dorsally bent hemispheres and a small angle between the hemisphere ends. The cerebellum is positioned more upright. Obvious form variations in length or width are not seen. Yet another intraspecific difference is the form variation and dimension of the distinct hypophysis with increasing age. The hypophysis seems to grow with increasing age, its shape changes from a drop form to a blunt pear-shaped structure and simultaneously it sinks deeper into the bone. In older sheep the hypophysis even rises above the fossa hypophysealis and lifts the diaphragm sellae. Since this is a post mortem study a growth of the hypophysis cannot be proved. These transverse images and the results can be viewed as species specific data of the morphological relations and structures. They can be used to compare to pathological changes in clinical problems.