Thrombus detection with mr venography contrast enhanced by ultrasmall iron oxide particles in a new endovascular catheter model of experimental thrombosis in rabbits

Abstract

Titelblatt, Übersicht und Inhaltsverzeichnis Einleitung Stand der Forschung Problemstellung Material und Methodik Ergebnisse Diskussion Anhang Literaturverzeichnis DanksagungZiel: Betreffend der Detektion von Venenthromben sollte die diagnostische Treffsicherheit konventioneller gegenüber kontrastverstärkter MRV-Techniken im Tiermodell verglichen werden. Zur Kontrastverstärkung wurde ein neues Blood- pool-Kontrastmittel mit der Laborbezeichnung DDM43/34/102 aus der Gruppe der ultrakleinen superparamagnetischen Eisenoxidpartikel (USPIO) verwendet. Methoden: Bei 50 Kaninchen wurden durch ein neues katheterinterventionelles Verfahren venöse Stasethromben induziert. Die Thrombusinduktion in der Konfluenz von Vena jugularis und Vena facialis erfolgte durch Okkludierung mit Akrylkleber sowie nachfolgender lokaler Thrombininjektion. Die erfolgreiche Thrombusformation wurde mit Hilfe eines kombinierten Goldstandards aus Phlebographie und Histopathologie von zwei Untersuchern im Konsens beurteilt. In einem 1,5 Tesla-Magneten wurden alle Kaninchen mit einer zweidimensionellen Time-of-flight-Sequenz (TR/TE/FA/AT 29 ms/9 ms/50o/6 min 57 s), einer zweidimensionellen (TR/TE/FA/AT 104 ms/14 ms/25o/32 s) und einer dreidimensionellen Phasenkontrast-Sequenz (TR/TE/FA/AT 104 ms/14 ms/10o/10 min 1s) untersucht. 19 Kaninchen wurden zusätzlich mit zwei kontrastverstärkten Gradientenecho-Sequenzen untersucht, einer ultraschnellen dreidimensionellen FISP (TR/TE/FA/AT 5ms/2ms/25o/39 s) und einer schnellen dreidimensionellen FISP (TR/TE/FA/AT 22 ms/7 ms/40o/3 min 36 s). Das experimentelle Kontrastmittel DDM43/34/102 (hydrodynamischer Durchmesser 25 nm; Plasmahalbwertzeit 56±17 min) wurde vor den kontrastverstärkten Messungen in einer Dosierung von 30 mmol Fe/kg KG verabreicht. Abschließend erfolgte die unabhängige Befundung von MIP-Rekonstruktionen der MR-Angiographien durch vier Untersucher. Als Maß der Übereinstimmung zwischen den Befunden des kombinierten Goldstandards und denen der Untersucher wurde das gewichtete Kappa berechnet. Ergebnisse: In allen 50 Fällen konnte eine Thrombose induziert und mittels phlebographischer und histologischer Techniken nachgewiesen werden. Hinsichtlich der diagnostischen Treffsicherheit erbrachte der Vergleich von kontrastverstärkten und konventionellen Techniken für den Abschnitt der Vena jugularis keine signifikanten Unterschiede. Für den Abschnitt der Vena facialis konnten mit Hilfe der kontrastverstärkten 3D-FISP-Sequenz hingegen signifikant mehr zutreffende Diagnosen gestellt werden. Schlussfolgerungen: Mit Hilfe der neuen katheterinterventionellen Technik lassen sich experimentelle Venenthromben im Tiermodell induzieren. Der Ausschluss sowie Nachweis von Venenthromben kann gegenüber konventionellen MRV-Techniken durch den Einsatz der USPIO-verstärkten MRV verbessert werden. Insbesondere in kleinkalibrigen Gefäßen erweist sich die Kontrastmittelverstärkung als diagnostisch vorteilhaft. Die Kombination aus First-pass- und Steady-state- Effekt von Blood-pool-KM wie DDM43/34/102 könnte die Unterscheidungen zwischen einer Totalokklusion und einer kompletten Blutstase, turbulentem oder retrogradem Blutfluss erleichtern.Purpose: Aim of this study was to compare the diagnostic accuracy of contrast enhanced and conventional MR venography techniques for detecting venous thrombosis in an animal model. Contrast enhancement was induced by using a new blood pool contrast agent (code DDM43/34/102) from the group of ultrasmall superparamagnetic ironoxide particles. Methods: Venous stasis thrombosis was induced in 50 rabbits by using a new endovascular catheter technique. Thrombosis in the confluence of jugular and facial vein was induced by vessel occlusion with acrylate tissue adhesive and local application of thrombin subsequently. Presence of thrombosis was confirmed by a combined reference standard based on fluoroscopical phlebography and histological examination and was finally assessed by the agreement of two investigators. All rabbits were examined in a 1.5 Tesla magnet using a two- dimensional time-of-flight sequence (TR/TE/FA/AT 29 ms/9 ms/50o/6 min 57 s), a two-dimensional (TR/TE/FA/AT 104 ms/14 ms/25o/32 s) and a three-dimensional phase contrast sequence (TR/TE/FA/AT 104 ms/14 ms/10o/10 min 1s). 19 rabbits were additionally examined by using two contrast enhanced gradient-echo sequences: ultra fast, three-dimensional breath hold FISP sequence (TR/TE/FA/AT 5ms/2ms/25o/39 s) and fast FISP sequence (TR/TE/FA/AT 22 ms/7 ms/40o/3 min 36 s). First the experimental contrast medium DDM43/34/102 (hydrodynamic diameter, 25 nm; plasma half-life, 56±17 minutes) was administered at a dose of 30 mmol Fe per kilogram of body weight. Finally, an independend evaluation of MIP reconstructions was performed by four investigators. As a measurement of agreement between diagnoses of the reference standard and investigated MR images the weighted kappa was calculated. Results: In all 50 cases venous thrombosis was successfully induced and finally proven by phlebographical and histological techniques. With regard to the diagnostic accuracy there was no significant difference between contrast enhanced and conventional mr angiography especially concerning the segment of jugular vein. The use of contrast enhanced threedimensional FISP sequence in the segment of facial vein in contrast led to significantly more correct diagnoses. Conclusion: The new endovascular catheter technique is useful to perform experimental vein thrombosis in an animal model. USPIO-enhanced MR venography in contrast to conventional methods is useful to improve exclusion or diagnosis of vein thrombosis. The contrast enhancement is especially profitable in small calibre vessels. The combination of first pass and steady state effect of blood pool agents like DDM43/34/102 may relieve distinction between total occlusion or stagnant, turbulent and retrograde flow in accessory vessels