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Bildgebung an Tiermodellen

Abb. 1: Übersicht über das akquirierte Informationsspektrum der verschiedenen Bildgebungsmodalitäten (aus Rodt et al. Small animal imaging of lung cancer; comparison of different imaging modalities exemplified by SPC-myc and SPC-raf transgenic mouse models.

European Radiology 2009, 19: S1: S389)

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    Am Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie der MHH existieren umfangreiche und langjährige Erfahrungen mit dem gesamten Spektrum der Bildgebung bei Klein- und Großtieren. Diese Untersuchungen wurden in vielen Fällen in interdisziplinärer Zusammenarbeit innerhalb der Medizinischen Hochschule Hannover sowie mit externen nationalen und internationalen Kooperationspartnern realisiert. 

     

     

    Das Spektrum der möglichen Datenakquisition in der Bildgebung von Tiermodellen reicht von der morphologischen Darstellung anatomischer Strukturen bis zur Untersuchung von Vorgängen auf molekularer Ebene (siehe Abb. 1). Auch für das Post-Processing der Daten und die radiologische Beurteilung besteht Expertise.

     

     

     

     

     

     

     


  • Geräteexpertise:

    CT, mikro-CT, MRT (1,5T/3T), Hochfeld-MRT (7T), PET, mikro-PET, SPECT, Optische Bildgebung, Ultraschall-Bildgebung

     

    Methoden:

    Kontrastmitteluntersuchungen an verschiedenen Bildgebungsmodalitäten, Pharmakokinetisches Modelling, Respiratorisches / Cardiales Gating, Perfusionsbildgebung (mit/ohne KM), MR-Diffusionsbildgebung, Mapping-Techniken, BOLD Bildgebung, Volumetrie, Quantifizierung

     

    Ausgewählte Publikationen:

     


    Kontakt für Kooperationsanfragen:

    Prof. Dr. med. F. Wacker 

    Telefon: 0511/ 532-3421 

    Email: wacker.frankmh-hannover.de

     


     

     

Ausgewählte Projektbeispiele:

Validierung mikrovaskulärer Parameter auf der Grundlage dynamischer MRT-Daten in einem RIP-tag2-Mausmodell

Projektleitung: Dr. H. Raatschen

 

Bisher dient die Bestimmung von Tumordurchmessern im CT und MRT als wesentliches Kriterium für die Beurteilung eines Therapieansprechens im Verlauf von Tumorerkrankungen. Unter Einsatz geeigneter Kontrastmittel ist aber eine wesentlich frühzeitigere Beurteilung des Therapieerfolges auf der Grundlage mikrovaskulärer Parameter möglich.

Ziele der Forschungsprojekte sind die Identifikation geeigneter Kontrastmittel, sowie die Validierung und Etablierung der Methode als möglicher prognostischer Marker.

Abb. 2: Validierung mikrovaskulärer Parameter auf der Grundlage dynamischer MRT-Daten in einem RIP-tag2-Mausmodell. Unter Einsatz von Albumin-(Gd-DTPA) lässt sich das Plasmavolumen von Pankreastumoren (Pfeile in A) im MRT quantifizieren. Die TER119-Dichte als Marker für Erythrozyten (B) sowie die Lectin-Dichte als Marker perfundierter Tumorgefäße (C) korrelieren signifikant mit dem Plasmavolumens (fPV, D). (aus: Sennino B, Raatschen HJ, Wendland MF, Fu Y, You WK, Shames DM, McDonald DM, Brasch RC. Correlative dynamic contrast MRI and microscopic assessments of tumor vascularity in RIP-Tag2 transgenic mice.

Magn Reson Med. 2009, 62: 616-625)

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Funktionelle MRT der Niere

Projektleitung: Dr. K. Hüper

Kooperationspartner: Klinik für Nieren- und Hochdruckerkrankungen, MHH / Zentrales Tierlabor und Institut für Versuchstierkunde, MHH

 

Mittels funktionellen Magnetresonanztomografie (MRT) werden pathophysiologische Veränderungen der Niere, die im Rahmen von Nierenerkrankungen wie z.B. dem akuten Nierenversagens und der akuten und der chronischen Transplantatabstoßung auftreten, in Maus- und Rattenmodellen nicht-invasiv charakterisiert und im zeitlichen Verlauf beurteilt. Die funktionelle MRT erlaubt die Quantifizierung des renalen Blutflusses, gibt Hinweise auf das Vorliegen und das Ausmaß des Gewebeödems und ermöglicht eine Beurteilung von pathologischen Veränderungen wie Zellinfiltration und interstitieller Nierenfibrose.

Abb. 3: Nicht-invasive Quantifizierung der renalen Perfusion mittels MRT nach Ischämie induziertem akutem Nierenversagen im Mausmodell: dargestellt sind MRT-Parameterkarten des renalen Blutflusses (RBF) der Mausniere präoperativ (d0) sowie an Tag 7 (d7) und Tag 28 (d28) nach unilateralem Ischämie induziertem akuten Nierenversagen (ANV). Bereits am Tag 7 besteht eine deutliche Reduktion des renalen Blutflusses auf <50%, welche bis zum Tag 28 persistiert. Im Verlauf ist eine Schrumpfung der Niere bis Tag 28 erkennbar. Das Nierenvolumen und der renale Blutfluss der gesunden zweiten Niere ohne ANV (Normal) bleiben über die gesamte Versuchsdauer erhalten.

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Quantitative Analyse der chronisch entzündlichen Darmerkrankung mittels MRT in einem Rattenmodell

Projektleitung: Prof. Dr. F. Wacker

 

 

Die Bestimmung der Entzündungsaktivität ist ein wichtiger Parameter bei der Behandlung von entzündlichen Darmerkrankungen. Da meist nicht der gesamte Darm befallen ist, sind systemische oder fäkale Biomarker oftmals ungenau. Mittels Magnetresonanztomografie (MRT) wird der Entzündungsgrad des Darms im Rahmen von chronisch entzündlichen Darmerkrankungen im Rattenmodell nicht-invasiv charakterisiert und quantifiziert. Die Verwendung eins Kontrastmittels mit hoher Protein Affinität (Gadofluorine M) ermöglicht eine Quantifizierung der Entzündungsgrade und ist herkömmlichen nicht spezifischen Kontrastmitteln überlegen.

Abb. 4: MR Bildern einer milden Kolitis (Pfeil) der Ratte aufgenommen vor (A) und zu unterschiedlichen Zeitpunken (B-F) nach i.v. Gabe von Gadofluorine M. Es zeigt sich eine KM Aufnahme über 90 Minuten und einen washout nach 24 Stunden. Histologie milder und schwerer DNBS Kolitis des Colon descendens, HE Färbung und Immonfluoreszenz.

 

(aus: Frericks BB et al. Gadofluorine M-enhanced magnetic resonance imaging of inflammatory bowel disease: quantitative analysis and histologic correlation in a rat model. Invest Radiol 2011, 46: 478-485).

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Bildgebung bei transgenen murinen Tiermodellen des humanen Adenocarcinoms der Lunge

Projektleitung: Dr. T. Rodt, Fraunhofer Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin, Hannover / Klinik für Nuklearmedizin, MHH

 

An SPC-raf und SPC-myc transgenen Mausmodellen können Carcinogenese und mögliche Therapiestrategien zur Behandlung des humanen Adenocarcinoms der Lunge untersucht werden. Mittels mikro-CT und 18F-FDG mikro-PET Untersuchungen können morphologische und metabolische Informationen in-vivo gewonnen werden.

Abb. 5: Korrelation von mikroskopischem Schnitt der TissueTek fixierten Lunge (A), mikro-CT (B) und 18F-FDG mikro-PET (D) in einem SPC-myc transgenem Tier. Der Tumor zeigt eine Tumor ROImax / Leber ROIMW von 2.47 (Pfeil), *gesunde Lunge. Rigide Registrierung von mikro-CT und 18F-FDG mikro-PET (C). (aus: Rodt T et al., Combined micro-PET/micro-CT imaging of lung tumours in SPC-raf and SPC-myc transgenic mice.

PLoS One 2012, 7:e44427)

Abb. 6: Mikro-CT Verlaufsuntersuchung (Monat 2-13) in einem SPC-raf transgenem Tier in-vivo. Mikroskopisches Bild der TissueTek fixierten Lunge bei Monat 13. Zunehmender diffuser Tumorbefall mit nahezu kompletter Konsolidierung der rechten Lunge und ausgeprägtem Tumorbefall links. (aus: Rodt T et al., Lung tumour growth kinetics in SPC-c-Raf-1-BB transgenic mice assessed by longitudinal in-vivo micro-CT quantification.

J Exp Clin Cancer Res 2012, 31: 15)

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Navigierte bildgestützte Punktionen in der Angiographie

Projektleitung: PD. Dr. B. C. Meyer

 

In der Arbeitsgruppe wurden in tierexperimentellen Studien  mehrere alternative Punktionsführungstechniken evaluiert, die die Vorteile der durchleuchtungsgestützten Punktionsführung mit den Vorteilen der CT und MRT-Bildgebung kombiniert.  Die hierbei evaluierten Software-Prototypen haben maßgeblich zur Neu- und Weiterentwicklung klinisch verfügbarer Punktionshilfen am Angiographiegerät beigetragen.

Abb. 7: Kombination von MRT-Bildgebung und fluoroskopischer Punktionsführung. Unter Einsatz der angiographischen Computertomographie (CACT) wurde eine 3D-3D-Registrierung von im Vorfeld aufgenommenen MRT-Bildern durchgeführt. Nach bildbasierter Registrierung von MRT (Graustufenbild) und CACT (lavafarbendes Bild) wurde im MRT-Datensatz das Punktionsziel markiert (schwarzer Pfeil in B) und der Hauteintritt gewählt (weißer Pfeil in B). Der Hauteintrittspunkt wurde unter Durchleuchtungskontrolle aufgesucht (C). Die Nadelpositionierung  und -winkelung und der Nadelvorschub wurde durch die schematische Darstellung des Punktionspfades (blaue Linie in D und E) während der Punktion im Durchleuchtungsbild in jeder beliebigen Position dargestellt. Die abschließende Kontrolle der Nadelposition (rot-grünes Fadenkreuz in F) stellt die erfolgreiche Punktion dar.

(aus: Meyer BC et al., Percutaneous Punctures with MR Imaging Guidance: Comparison between MR Imaging-enhanced Fluoroscopic Guidance and Real-time MR Imaging Guidance. Radiology 2013, 266: 912-919)

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30625 Hannover