Volumenberechnung der Schädelhöhle mit Hilfe der Computertomographie bei verschiedenen Hunderassen unter besonderer Berücksichtigung des Cavalier King Charles Spaniels

Abstract

Bei Toy-Rassen mit brachyzephaler Kopfform, und hier vor allem beim Cavalier King Charles Spaniel, kann eine Erkrankung nachgewiesen werden, die der Chiari Malformation Typ 1 des Menschen ähnelt und als Chiari-ähnliche Malformation bezeichnet wird. Bei diesem Krankheitsbild kommt es, ähnlich wie beim Menschen, zu einer Verlagerung kaudoventraler Kleinhirnanteile in das Foramen magnum. Der kraniospinale Übergang wird durch diese Verlagerungen eingeengt, was mit einer gestörten Liquorflussdynamik einhergeht. In der Folge entstehen Veränderungen im Rückenmark, so genannte Syringomyelien, die klinische Symptome wie Ataxien und Parästhesien hervorrufen können.Weder beim Mensch noch beim Tier ist bisher genau bekannt, auf welchen Pathogenitätsmechanismen die Erkrankung genau basiert. Eine weit verbreitete Theorie ist, dass eine Entwicklungsstörung des Os occipitale zu einer Hypoplasie der hinteren Schädelgrube führt und damit zu einer Einengung der darin liegenden Hirnanteile.Das Ziel der vorliegenden Studie war die Bestimmung des Volumens der hinteren Schädelgrube (CF) (kaudale Abteilung der Schädelhöhle) im Verhältnis zu dem der mittleren und vorderen Schädelgrube (RMF) (rostrale Abteilung der Schädelhöhle) bei gesunden brachyzephalen Hunderassen, bei Hunden der Rasse CKCS, die an der CM leiden und bei an CM mit Syringomyelie erkrankten Tieren der Rasse CKCS mit Hilfe der Computertomographie. Die Untersuchungen sollten Aufschluss über die Pathogenese der CM geben und überprüfen, ob bei erkrankten Tieren tatsächlich eine Volumenreduktion der Fossa cranii caudalis vorliegt.Es wurden 42 CKCS untersucht, von denen 6 Tiere klinische Symptome im Sinne einer CM aufwiesen und 36 Hunde zum Zeitpunkt der Untersuchungen symptomfrei waren. Als Vergleichsgruppe dienten 25 Hunde verschiedener brachyzephaler Rassen ohne intrakranielle Erkrankungen. Alle untersuchten Tiere waren älter als 12 Monate und wiesen ein Gewicht zwischen 5 und 15 kg Körpermasse auf.Von allen Hunden wurden in der Computertomographie der komplette Schädel und die Halswirbelsäule bis zum 5. Zervikalwirbel untersucht. Von den CKCS wurden anschließend noch sagittale Schnitte des Schädels und der Halswirbelsäule in der Magnetresonanztomographie erstellt.Anhand der Bilder der Computertomographie erfolgte mit Hilfe des Grafikprogrammes AMIRA® (Mercury Computer Systems Inc.) eine schichtweise manuelle Segmentation der Schädelhöhlen in allen 3 Ebenen (sagittal, transversal und dorsal) gleichzeitig.Aufgrund der Beeinflussung des Schädelhöhlenvolumens durch Körpergewicht und Geschlecht wurden mit Hilfe eines Volumenindexes (VI) die relativen Volumina berechnet. Als VI wurde der Quotient aus dem Volumen der hinteren Schädelgrube und der Summe der Volumina der vorderen und mittleren Schädelgruben definiert.Die sagittalen Schnitte der MRT dienten der Diagnose bzw. dem Ausschluss einer CM und Syringomyelie.Alle 42 mittels Magnetresonanztomographie untersuchten CKCS zeigten morphologische Veränderungen des Cerebellums, die im Zusammenhang mit einer CM gefunden werden. Bei 16 Tieren konnte eine Syringomyelie im Halsmark festgestellt werden. Es gab keinen signifikanten Unterschied der Volumenindizes (VI) zwischen den beiden Gruppen der CKCS (mit und ohne Syringomyelie) (p > 0,1). Des Weiteren gab es keinen signifikanten Unterschied der VIs zwischen den beiden Gruppen der CKCS und der brachyzephalen Vergleichsgruppe (p > 0,1). Darüber hinaus zeigten auch die absoluten Volumina der vorderen + mittleren Schädelgrube und der hinteren Schädelgrube zwischen den drei Gruppen keinen signifikanten Unterschied (p > 0,1). Alle untersuchten Parameter (RMF, CF and VI) zeigten keinen signifikanten Gruppeneffekt (p = 0,89; 0,70; 0,56).Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass eine Hypoplasie der hinteren Schädelgrube nicht die Ursache für die Entstehung einer Chiari-ähnlichen Malformation beim CKCS sein muss, da die Volumina der Schädelhöhle von an CM erkrankten Hunden keinen signifikanten Unterschied zu denen von gesunden Hunden aufwiesen. Weitere Untersuchungen zur Erforschung der Pathogenese sind notwendig, um Therapieansätze zu optimieren und die Interpretation morphologischer Veränderungen zu erleichtern. In small brachycephalic dogs, especially in the Cavalier King Charles Spaniel (CKCS), a congenital malformation resembling the Chiari malformation type 1 in human beings has been described. This disease is referred to as Chiari-like malformation (CM) recently and is associated with displacement or herniation of the most caudal parts of the cerebellum into or through the foramen magnum. As a consequence the cerebrospinal fluid (CSF) flow path is obstructed at the cervicomedullary junction, which leads to the formation of fluid filled cavities, so called syringomyelia, in the spinal cord.Previous studies have suggested that this morphologic alteration is due to an underdevelopment of the occipital bone in the CKCS, leading to a caudal fossa (CF) that is too small to accommodate the cerebellum. The same pathogenesis has been proposed for the disorder in humans. The objective of this study was to determine the absolute and relative volumes of the cranial vaults of CKCS with syringomyelia, of syrigomyelia-free CKCS with CM as well as of healthy brachycephalic dogs by means of computer tomography. The results have been supposed to give information about the correlation of the caudal fossa volume and the presence of the Chiari-like malformation and syringomyelia (SM) in the CKCS. The intracranial vaults of 42 CKCS and 25 brachycephalic dogs were analysed by computer tomography (CT) of the head between 2005 and 2007. Additionally, the CKCS underwent magnetic resonance imaging (MRI) of the head and the cervical spine. The data of the CKCS were compared to that of 25 dogs of different brachycephalic breeds without intracranial aberrations. Immature dogs (< 12 months) were not included because of possible incomplete skull growth. Dogs weighing less than 5 or more than 15 kg were excluded from the study in order to obtain weight-matched groups. Image processing for volume rendering was achieved by the graphical software AMIRAâ (Mercury Computer Systems Inc.). This program provides powerful tools for image segmentation on a slice-by-slice basis. The morphological characteristics of the CF were compiled in sagittal, dorsal and transversal CT images. As the comparison of absolute volumes is biased due to the correlation of body-weight and gender to the brain volume, the ratio between the volumes of the CF and the rostral and medial fossa (RMF) was defined as the Volume index (VI). The purpose of the MRI images was to confirm the diagnosis CM and/or SM.All CKCS showed characteristical changes of the cerebellum consistent with CM in the MRI scans. In 16 dogs a moderate to severe syringomyelia in the cervical spinal cord has been diagnosed. There was no significant VI difference between the two groups of CKCS and other brachycephalic breeds (p>0.1). The difference between CKCS with and without SM was also not significant (p>0.1). The absolute volumes of the RMF and CF of CKCS in comparison to other brachycephalic breeds showed no significant differences (p>0.1). For all parameters (RMF, CF and VI) there were no significant differences between single groups (p = 0.8875, 0.6965, 0.5585). The results of this study suggest that a reduced caudal fossa volume is not a prerequisite for the displacement or herniation of the cerebellum in the CKCS and thus in the pathogenesis of CM.