Einfluss von Kontrastmittel und der applizierten Röntgendosis auf die Induktion und Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen

Die Strahlendiagnostik ist die größte künstlich geschaffene Quelle für Röntgenstrahlung im Alltag. DNA-Doppelstrangbrüche (DSBs) sind hierbei die schwerwiegendsten von ionisierender Strahlung (IR) verursachten Läsionen, da sie die genomische Integrität gefährden (UNSCEAR 2000). Bei Computertomographie (CT)-Untersuchungen werden zur Unterstützung der Bildgebung vor der Bestrahlung häufig Kontrastmittel (KM) injiziert, welche Elemente mit einer hohen Ordnungszahl (Z) (z. B. Jod) enthalten und somit die Absorption der Strahlung verstärken. Dies beruht darauf, dass bei Photonenenergien, wie sie in der Röntgendiagnostik eingesetzt werden, bei der Absorption sowohl der Photo- als auch der Comptoneffekt auftritt und die Abhängigkeit der durch den Photoeffekt deponierten Energie von Z sehr hoch ist. Der erste Teil dieser Arbeit beschäftigte sich deshalb mit der Frage, ob eine Bestrahlung im Beisein von jodhaltigem KM einen Einfluss auf die DSB-Entstehung hat. In der Röntgendiagnostik werden Röntgendosen von wenigen mGy appliziert. Hierbei werden wenige DSBs induziert, für deren Messung man eine sensitive Methode benötigt. In einer früheren Studie wurde erfolgreich die Methode der Immunfluoreszenz-Mikroskopie (IFM) in Lymphozyten von CT-Patienten etabliert (Lobrich et al. 2005). Diese erwies sich als sehr sensitiv. Bei klinischen Studien besteht jedoch das Problem, dass sich Patienten in ihrem genetischen Hintergrund unterscheiden, was einen Einfluss auf die gemessenen Effekte haben kann. Daher sollte im Rahmen dieser Arbeit die Sensitivität der IFM unter standardisierten Bedingungen validiert werden. Dazu wurde zunächst in Kooperation mit der Klinik für Strahlentherapie und Radioonkologie, Universitätsklinikum des Saarlandes in Homburg/Saar die gH2AX-IFM in murinen Lymphozyten etabliert (Rube et al. 2008b). Hierfür wurde die Induktion und Reparatur von DSBs in Lymphozyten verschiedener Mausmutanten mit bekannten Defekten in Komponenten der DSB-Reparatur gemessen. Hierbei spiegelte sich selbst eine geringe Strahlenempfindlichkeit der Mäuse in einer eingeschränkten DSB-Reparaturkapazität wider, sodass sich die IFM als sehr sensitive Methode zur Quantifizierung von DSBs erwies. Nach Validierung der Methode wurde zunächst in vitro die Auswirkung von KM auf die Induktion und Reparatur von DSBs untersucht. Dies wurde mittels gH2AX- und 53BP1-IFM sowie alternativer Methoden wie Pulsfeld-Gelelektrophorese (PFGE) und premature chromosome condensation (PCC) durchgeführt. Hierbei konnte in primären humanen Lymphozyten und Fibroblasten gezeigt werden, dass die Zugabe von KM vor 90 kV-Röntgenbestrahlung verglichen mit unbehandelten Proben zu einer 40-60%igen Erhöhung der initialen DSB-Anzahl führt (= KM-Effekt). Ohne Bestrahlung hatte KM keinen Einfluss auf die DSB-Entstehung. Um die Abhängigkeit des KM-Effektes von der Photonenenergie zu untersuchen, wurden humane Lymphozyten auch mit 660 kV-g-Strahlung bestrahlt, woraufhin kein KM-Effekt beobachtet wurde. Daraus konnte geschlossen werden, dass die Anwesenheit von KM während 90 kV-Röntgenbestrahlung eine Steigerung des Photoeffektes zur Folge hat, was zu einer erhöhten Induktion von DSBs führt, da nach -Bestrahlung die Energie hauptsächlich durch Comptonelektronen deponiert wird. Da dieser Vorgang unabhängig von Z ist, konnte kein KM-Effekt beobachtet werden. In anschließenden Patientenstudien wurde der KM-Effekt auch in vivo mittels H2AX-IFM an Lymphozyten von CT-Patienten untersucht. Parallel dazu wurde die individuelle in vitro-Reparatur anhand von in vitro-bestrahlten Proben ermittelt. Unter Berücksichtigung der individuellen DSB-Schadensantwort konnte auf diese Weise auch nach in vivo-Bestrahlung eine 20-40%ige Erhöhung der initialen DSB-Anzahl in Anwesenheit von KM beobachtet werden. Da die erste untersuchte Patientengruppe bezüglich der Patientencharakteristika inhomogen war, wurden die Ergebnisse mit einem zweiten unabhängigen CT-Patientenkollektiv verifiziert. Hierbei glichen sich die nativ und die mit KM bestrahlte Vergleichsgruppe im mittleren Alter, in der Altersverteilung innerhalb jeder Gruppe sowie in den klinischen Indikationen. Die Messungen ergaben auch hier eine signifikante Erhöhung der Anzahl an induzierten DSBs von 33% bei CT-Patienten mit KM-Gabe, sodass die in vivo-Daten der ersten Patientengruppe verifiziert werden konnten. In den o. g. Patientenstudien traten große Unterschiede im individuellen Reparaturverhalten auf. Daher wurde im weiteren Verlauf der Arbeit untersucht, ob die Reparaturkapazität von den Faktoren Alter, klinischer Indikation oder dem Geschlecht beeinflusst wird. Sowohl im ersten als auch in einer dritten Patientengruppe konnte gezeigt werden, dass Patienten über 60 Jahre eine verminderte DSB-Reparaturkapazität gegenüber jüngeren Patienten (im Mittel 30 Jahre) aufweisen. Weiterhin zeigten Frauen ein tendenziell schlechteres Reparaturvermögen als Männer. Dagegen ergab ein Vergleich der klinischen Indikationen keine Unterschiede. Eine frühere Studie konnte beobachten, dass in konfluenten Fibroblasten die DSB-Reparaturkapazität in vitro mit niedriger werdender Röntgendosis abnimmt und nicht-reparierte DSBs verbleiben (Rothkamm & Lobrich 2003). Um die physiologische Relevanz zu untersuchen, wurde daher im Rahmen dieser Arbeit das Reparaturvermögen im Niedrigdosisbereich auch in vivo in verschiedenen Mausgeweben untersucht. Hierbei zeigte sich, dass die DSB-Reparatureffizienz auch in vivo konsistent zu den bisherigen in vitro-Daten nach einer Niedrigdosis von 10 mGy verglichen mit höheren Dosen abnimmt. Nachdem die Daten von Rothkamm & Lobrich (2003) in vitro in konfluenten Fibroblasten mit zusätzlichen Röntgendosen und zwei DSB-Markern bestätigt wurden, wurde versucht, ein besseres Verständnis für die Ursache von nicht-reparierten DSBs zu erlangen. Hierfür wurde mittels H2O2-Behandlung vor Röntgenbestrahlung der oxidative Stress in den Zellen erhöht, was zur Reparatur aller strahleninduzierten DSBs führte. Dies lässt vermuten, dass durch eine Erhöhung des oxidativen Stresses in der Zelle die DSB-Reparatur stimuliert wird

Towards Subject-Specific Therapy Planning for Non-Invasive Blood Brain Barrier Opening in Mice by Focused Ultrasound

Focused ultrasound (FUS) is a promising method to open the blood brain barrier (BBB) for treatment of neurodegenerative diseases. Accurate targeting is essential for a successful BBB opening (BBBo). We aim to develop a robust therapy planning for BBBo in mice, which is challenging due to the size of the brain and the influence of the skull on the ultrasound pressure distribution. For enabling mouse individual therapy planning, a simulation tool is proposed, developed and validated. We used the k-Wave toolbox to enable 3D acoustic simulations of the commercial FUS system from Image Guided Therapy (IGT). Micro-CT scans were used to model the geometry of skulls. Simulations using a mouse skull showed an attenuation of approx. 20–24% depending on the position of penetration, which was validated by hydrophone measurements in the same range. Based on these validations we planned BBBo in m ice by placing the transducer at different positions over the mouse brain and varying the excitation amplitude. With different transducer positions, the peak pressure in the brain varied between 0.54 MPa and 0.62 MPa at 11% output level, which is expected to enable safe BBBo. Subsequently, in vivo experiments were conducted using the aforementioned simulation parameters. BBBo was confirmed by contrast enhanced T1 weighted magnetic resonance images immediately after sonication

The effect of adipose tissue-derived stem cells in a middle cerebral artery occlusion stroke model depends on their engraftment rate

Background: In the field of experimental stem cell therapy, intra-arterial (IA) delivery yields the best results concerning, for example, migrated cell number at the targeted site. However, IA application also appears to be associated with increased mortality rates and infarction. Since many rodent studies systemically apply 1 × 106 cells, this could also be a consequence of engrafted cell number. The aim of this study was therefore to investigate the effect of different doses of adipose tissue-derived stem cells (ASCs) on engraftment rates and stroke outcome measured in vivo using 9.4-T high-field magnetic resonance imaging (MRI). Methods: Male Wistar rats (n = 43) underwent a middle cerebral artery occlusion (MCAo) for 45 or 90 min, followed by IA delivery of either saline or 1 × 106, 3 × 105, or 5 × 104 ASCs pre-labelled with very small superparamagnetic iron oxide particles (VSOPs). MRI (9.4-T) analysis was performed 48 h and 9 days post-MCAo. Lesion volumes were assessed by analysis of T2-weighted images and cell signal tracking showing cell engraftment and active cell migration by an improved T2*-analysis. Results: The ASC-derived signal intensity increased in the affected hemisphere 48 h post MCAo with injected cell number (p < 0.05). The analysis of stroke volumes revealed an increased infarction after injection of 1 × 106 ASCs compared to controls or application of 5 × 104 ASCs (p < 0.05). At 9 days post-MCAo, injection of 3 × 105 ASCs resulted in reduced infarct volumes (p < 0.05). Correspondingly, MRI analysis revealed no changes in cell numbers between both MRI examinations but showed active ASC migration to the site of infarction. Conclusion: Our results confirm that IA injection is an efficient way of targeting damaged brain tissue but its usefulness strongly depends on the right dose of delivered stem cells since this factor has a strong influence on migration rate and infarct volume, with better results for doses below 1 × 106 cells. Future challenges will include the determination of therapeutic doses for best cellular engraftment and stroke outcome

Einfluss von Kontrastmittel und der applizierten Röntgendosis auf die Induktion und Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen

Die Strahlendiagnostik ist die größte künstlich geschaffene Quelle für Röntgenstrahlung im Alltag. DNA-Doppelstrangbrüche (DSBs) sind hierbei die schwerwiegendsten von ionisierender Strahlung (IR) verursachten Läsionen, da sie die genomische Integrität gefährden (UNSCEAR 2000). Bei Computertomographie (CT)-Untersuchungen werden zur Unterstützung der Bildgebung vor der Bestrahlung häufig Kontrastmittel (KM) injiziert, welche Elemente mit einer hohen Ordnungszahl (Z) (z. B. Jod) enthalten und somit die Absorption der Strahlung verstärken. Dies beruht darauf, dass bei Photonenenergien, wie sie in der Röntgendiagnostik eingesetzt werden, bei der Absorption sowohl der Photo- als auch der Comptoneffekt auftritt und die Abhängigkeit der durch den Photoeffekt deponierten Energie von Z sehr hoch ist. Der erste Teil dieser Arbeit beschäftigte sich deshalb mit der Frage, ob eine Bestrahlung im Beisein von jodhaltigem KM einen Einfluss auf die DSB-Entstehung hat. In der Röntgendiagnostik werden Röntgendosen von wenigen mGy appliziert. Hierbei werden wenige DSBs induziert, für deren Messung man eine sensitive Methode benötigt. In einer früheren Studie wurde erfolgreich die Methode der Immunfluoreszenz-Mikroskopie (IFM) in Lymphozyten von CT-Patienten etabliert (Lobrich et al. 2005). Diese erwies sich als sehr sensitiv. Bei klinischen Studien besteht jedoch das Problem, dass sich Patienten in ihrem genetischen Hintergrund unterscheiden, was einen Einfluss auf die gemessenen Effekte haben kann. Daher sollte im Rahmen dieser Arbeit die Sensitivität der IFM unter standardisierten Bedingungen validiert werden. Dazu wurde zunächst in Kooperation mit der Klinik für Strahlentherapie und Radioonkologie, Universitätsklinikum des Saarlandes in Homburg/Saar die gH2AX-IFM in murinen Lymphozyten etabliert (Rube et al. 2008b). Hierfür wurde die Induktion und Reparatur von DSBs in Lymphozyten verschiedener Mausmutanten mit bekannten Defekten in Komponenten der DSB-Reparatur gemessen. Hierbei spiegelte sich selbst eine geringe Strahlenempfindlichkeit der Mäuse in einer eingeschränkten DSB-Reparaturkapazität wider, sodass sich die IFM als sehr sensitive Methode zur Quantifizierung von DSBs erwies. Nach Validierung der Methode wurde zunächst in vitro die Auswirkung von KM auf die Induktion und Reparatur von DSBs untersucht. Dies wurde mittels gH2AX- und 53BP1-IFM sowie alternativer Methoden wie Pulsfeld-Gelelektrophorese (PFGE) und premature chromosome condensation (PCC) durchgeführt. Hierbei konnte in primären humanen Lymphozyten und Fibroblasten gezeigt werden, dass die Zugabe von KM vor 90 kV-Röntgenbestrahlung verglichen mit unbehandelten Proben zu einer 40-60%igen Erhöhung der initialen DSB-Anzahl führt (= KM-Effekt). Ohne Bestrahlung hatte KM keinen Einfluss auf die DSB-Entstehung. Um die Abhängigkeit des KM-Effektes von der Photonenenergie zu untersuchen, wurden humane Lymphozyten auch mit 660 kV-g-Strahlung bestrahlt, woraufhin kein KM-Effekt beobachtet wurde. Daraus konnte geschlossen werden, dass die Anwesenheit von KM während 90 kV-Röntgenbestrahlung eine Steigerung des Photoeffektes zur Folge hat, was zu einer erhöhten Induktion von DSBs führt, da nach -Bestrahlung die Energie hauptsächlich durch Comptonelektronen deponiert wird. Da dieser Vorgang unabhängig von Z ist, konnte kein KM-Effekt beobachtet werden. In anschließenden Patientenstudien wurde der KM-Effekt auch in vivo mittels H2AX-IFM an Lymphozyten von CT-Patienten untersucht. Parallel dazu wurde die individuelle in vitro-Reparatur anhand von in vitro-bestrahlten Proben ermittelt. Unter Berücksichtigung der individuellen DSB-Schadensantwort konnte auf diese Weise auch nach in vivo-Bestrahlung eine 20-40%ige Erhöhung der initialen DSB-Anzahl in Anwesenheit von KM beobachtet werden. Da die erste untersuchte Patientengruppe bezüglich der Patientencharakteristika inhomogen war, wurden die Ergebnisse mit einem zweiten unabhängigen CT-Patientenkollektiv verifiziert. Hierbei glichen sich die nativ und die mit KM bestrahlte Vergleichsgruppe im mittleren Alter, in der Altersverteilung innerhalb jeder Gruppe sowie in den klinischen Indikationen. Die Messungen ergaben auch hier eine signifikante Erhöhung der Anzahl an induzierten DSBs von 33% bei CT-Patienten mit KM-Gabe, sodass die in vivo-Daten der ersten Patientengruppe verifiziert werden konnten. In den o. g. Patientenstudien traten große Unterschiede im individuellen Reparaturverhalten auf. Daher wurde im weiteren Verlauf der Arbeit untersucht, ob die Reparaturkapazität von den Faktoren Alter, klinischer Indikation oder dem Geschlecht beeinflusst wird. Sowohl im ersten als auch in einer dritten Patientengruppe konnte gezeigt werden, dass Patienten über 60 Jahre eine verminderte DSB-Reparaturkapazität gegenüber jüngeren Patienten (im Mittel 30 Jahre) aufweisen. Weiterhin zeigten Frauen ein tendenziell schlechteres Reparaturvermögen als Männer. Dagegen ergab ein Vergleich der klinischen Indikationen keine Unterschiede. Eine frühere Studie konnte beobachten, dass in konfluenten Fibroblasten die DSB-Reparaturkapazität in vitro mit niedriger werdender Röntgendosis abnimmt und nicht-reparierte DSBs verbleiben (Rothkamm & Lobrich 2003). Um die physiologische Relevanz zu untersuchen, wurde daher im Rahmen dieser Arbeit das Reparaturvermögen im Niedrigdosisbereich auch in vivo in verschiedenen Mausgeweben untersucht. Hierbei zeigte sich, dass die DSB-Reparatureffizienz auch in vivo konsistent zu den bisherigen in vitro-Daten nach einer Niedrigdosis von 10 mGy verglichen mit höheren Dosen abnimmt. Nachdem die Daten von Rothkamm & Lobrich (2003) in vitro in konfluenten Fibroblasten mit zusätzlichen Röntgendosen und zwei DSB-Markern bestätigt wurden, wurde versucht, ein besseres Verständnis für die Ursache von nicht-reparierten DSBs zu erlangen. Hierfür wurde mittels H2O2-Behandlung vor Röntgenbestrahlung der oxidative Stress in den Zellen erhöht, was zur Reparatur aller strahleninduzierten DSBs führte. Dies lässt vermuten, dass durch eine Erhöhung des oxidativen Stresses in der Zelle die DSB-Reparatur stimuliert wird

Thromboembolic stroke in C57BL/6 mice monitored by 9.4 T MRI using a 1H cryo probe

Background A new thromboembolic animal model showed beneficial effects of t-PA with an infarct volume reduction of 36.8% in swiss mice. Because knock-out animal experiments for stroke frequently used C57BL76 mice we evaluated t-PA effects in this mouse strain and measured infarct volume and vascular recanalisation in-vivo by using high-field 9.4 T MRI and a 1H surface cryo coil. Methods Clot formation was triggered by microinjection of murine thrombin into the right middle cerebral artery (MCA). Animals (n = 28) were treated with 10 mg/kg, 5 mg/kg or no tissue plasminogen activator (t-PA) 40 min after MCA occlusion. For MR-imaging a Bruker 9.4 T animal system with a 1H surface cryo probe was used and a T2-weighted RARE sequence, a diffusion weighted multishot EPI sequence and a 3D flow-compensated gradient echo TOF angiography were performed. Results The infarct volume in animals treated with t-PA was significantly reduced (0.67 ± 1.38 mm3 for 10 mg/kg and 10.9 ± 8.79 mm3 for 5 mg/kg vs. 19.76 ± 2.72 mm3 ; p < 0.001) compared to untreated mice. An additional group was reperfused with t-PA inside the MRI. Already ten minutes after beginning of t-PA treatment, reperfusion flow was re-established in the right MCA. However, signal intensity was lower than in the contralateral MCA. This reduction in cerebral blood flow was attenuated during the first 60 minutes after reperfusion. 24 h after MCA occlusion and reperfusion, no difference in signal intensity of the contralateral and ipsilateral MCAs was observed. Conclusions We confirm a t-Pa effect using this stroke model in the C57BL76 mouse strain and demonstrate a chronological sequence MRI imaging after t-PA using a 1H surface cryo coil in a 9.4 T MRI. This setting will allow testing of new thrombolytic strategies for stroke treatment in-vivo in C57BL76 knock-out mice

Segmentation of the mouse skull for MRI guided transcranial focused ultrasound therapy planning

For opening the blood brain barrier using focused ultrasound (FUS) to treat neurodegenerative diseases, mouse- specific therapy planning is an essential step. For our therapy planning approach based on acoustic simulations we here propose to automatically segment the mouse skull and brain from magnetic resonance imaging, which is usually used in combination with FUS for monitoring purposes. The proposed method consists of (1) pre- processing to enhance the image contrast and remove noise, (2) a rough skull segmentation using morphological operations and adaptive binarization, (3) segmentation of the brain using the established 3D-PCNN method, (4) correction of the skull segmentation using the anatomical information about the brain location and (5) a post-processing to remove obvious errors from the final skull segmentation. The method is evaluated with four in-vivo datasets obtained with different parameters. The median Matthews Correlation Coefficient (MCC) on all slices of four datasets was 0.85 for the brain segmentation, 0.69 for the overall skull segmentation and 0.78 for the skull cap. Finally for showcasing the application an acoustic simulation based on the segmentation is presented, which results in a comparable prediction of the pressure field prediction as our earlier method based on micro-CT, and lines up well with literature estimations of the ultrasound attenuation

Thrombolysis in experimental cerebral amyloid angiopathy and the risk of secondary intracerebral hemorrhage

Background Intracerebral hemorrhage (ICH) is the most adverse event of thrombolytic therapy in ischemic stroke (IS). In cerebral amyloid angiopathy (CAA), accumulation of amyloid- β results in cerebral microbleeds and a higher risk for spontaneous lobar ICH. Although thrombolysis may be performed in CAA-affected patients suffering acute IS, there is still little knowledge available regarding the risk for thrombolysis-associated ICH both in patients and from experimental studies. Methods We investigated the effect of recombinant tissue plasmin activator (rtPA) on experimental IS in the APP23-transgenic (tg) mouse model of CAA (n=18) and wildtype (wt) littermates (n=15). Focal IS was induced in 26 months old mice by temporal occlusion of the left middle cerebral artery (MCA, filament-model). Animals were treated with 10 mg/kg rtPA 30 min after MCA occlusion (MCAo). 24 hours after MCAo a functional score was assessed and the mice were sacrificed for histological analysis. Results APP23-tg mice and controls did not differ regarding mortality (4/18 APP-tg, 3/15 wt; p=0.754), histologically assessed infarct volume (32.5±24.9 mm3 vs. 26.2±28.9 mm3; p=0.57) and functional neurological deficit (3±0.6 vs. 2.6±1; p=0.33). From all mice undergoing surgery one mouse in each group had to be excluded from analysis because of no infarct after MCAo. The APP23 genotype was associated with a higher risk for ICH in the infarct area (9/13 vs. 3/12; p=0.027). For histological evaluation of ICH severity, a score with adjustment for numbers and size was established. We 1 found a positive correlation with infarct size and ICH-severity in APP23-tg mice but not controls (p=0.012). Conclusion To our knowledge, we present the first rodent study evaluating the risk of ICH after stroke thrombolytic therapy in a mouse model of CAA. Our results suggest a significantly higher risk for ICH in the CAA-affected brain. However, increasing severity of ICH with infarct size was neither associated with a higher mortality nor worse functional outcome. Furthermore, although in general vascular amyloid deposits in old APP23-tg mice are severe, no ICHs were observed outside of the area of infarction

Intravenous treatment with human recombinant ApoA-I Milano reduces beta amyloid cerebral deposition in the APP23-transgenic mouse model of Alzheimer's disease

Beyond the crucial role of apolipoprotein A-I (ApoA-I) on peripheral cholesterol metabolism, this apolipoprotein has also been implicated in beta amyloid (Aβ)–related neuropathologies. ApoA-I-Milano (M) is a mutated variant, which showed increased vasoprotective properties compared to ApoA-I-wild type in models of atherosclerosis and cardiovascular damage. We speculated that ApoA-I-M may also protect Aβ-affected vasculature and reverse some of the pathological features associated with Alzheimer's disease (AD). For this purpose, we produced and characterized human recombinant ApoA-I-wild type and ApoA-I-M proteins. Both of them were able to avoid the aggregation of Aβ in vitro, even though recombinant ApoA-I-M was significantly more effective in protecting endothelial cells from Aβ(1–42)-toxicity. Next, we determined the effect of chronic intravenous administration of rApoA-I-M in the APP23-transgenic mouse model of AD. We found reduced cerebral Aβ levels in mice that received rApoA-I-M, which were accompanied by a lower expression of astrocyte and microglia neuroinflammatory markers. Our results suggest an applicability of this molecule as a therapeutic candidate for protecting the brain in AD

Reduction of X-ray induced DNA double-strand breaks in blood lymphocytes during coronary CT angiography using high-pitch spiral data acquisition with prospective ECG-triggering.

OBJECTIVES: Purpose of this study was to compare the effect of high-pitch spiral data acquisition with prospective electrocardiography (ECG)-triggering on the x-ray induced DNA damages to blood lymphocytes with commonly used low-pitch spiral scans. MATERIALS AND METHODS: Thirty four patients underwent coronary computed tomography angiography either using high-pitch spiral data acquisition (n = 15; dual-source computed tomography (CT) scanner, 38.4 mm collimation, 100-120 kV, 320-456 mAs/rotation, pitch value 3.2-3.4) or using a low-pitch protocol (n = 19; dual-source CT scanner, 19.2 mm collimation, 120 kV, 330-438 mAs/rotation, pitch 0.2-0.39, ECG-based tube current modulation). Blood samples were obtained before and 30 minutes after CT. Lymphocytes were isolated, stained against the phosphorylated histone variant gammaH2AX, and DNA double-strand breaks (DSBs) were visualized using fluorescence microscopy. Radiation dose to the blood was estimated by relating in vivo DSB levels to values of in vitro irradiated blood samples (50 mGy). Dose length product was registered as provided by the patient protocol. RESULTS: Total dose length product ranged from 101 to 237 (median 112) mGy cm in high-pitch and from 524 to 1283 (median 1025) mGy cm in low-pitch scans (P < 0.0001). The median CT induced DSB level 30 minutes after exposure was significantly lower after high-pitch (0.04 DSBs/cell, range 0.02-0.10 DSBs/cell) compared with low-pitch scans (0.39 DSBs/cell, 0.22-0.71 DSBs/cell, P < 0.0001). Both DSB levels and radiation dose to the blood showed a significant correlation to the dose length product (r = 0.82, P < 0.0001). The radiation dose to the blood was significantly reduced in the high-pitch (median 3.1, range 2.0-8.1 mGy) compared with the low-pitch group (median 26.9; range 14.2-44.9 mGy, P < 0.0001). CONCLUSIONS: Prospectively ECG-triggered high-pitch spiral data acquisition can considerably reduce the radiation dose to the blood in coronary CT angiography as compared with low pitch protocols