Untersuchung von Hochfrequenz (HF) basierten thermischen Effekten bei der 3-Tesla-Magnetresonanz (MR) - Tomographie in einer Hochfrequenz-Spule im Schweinemodell mit besonderer Betrachtung der histologischen Muskelveränderungen

Die Magnetresonanztomographie ist in der heutigen bildgebenden Diagnostik nicht mehr wegzudenken und stellt ein wichtiges Hilfsmittel auf diesem Gebiet dar. Die wesentlichen Vorteile gegenüber anderen bildgebenden Verfahren, wie beispielsweise der Computertomographie (CT) oder der Röntgendiagnostik, sind der hohe Weichteilkontrast, die fehlende Strahlenbelastung, sowie die fehlende Beeinträchtigung der Bildqualität durch den dichten Knochen. Ein großer Nachteil ist die dabei auftretende Hyperthermie. So kann es bei Temperaturen >42.5°C zu erheblichen Weichteilschäden kommen.
In dieser Arbeit ging es darum Gewebeschäden, die durch die Hochfrequenz der MRGanzkörperspule verursacht werden, zu untersuchen und histologisch darzustellen, sowie die lokal in dem Gewebe entstehenden Temperaturen zu erfassen. Des Weiteren wurde untersucht, inwieweit sich diese Schäden auf bestimmte Werte, wie T_max oder das CEM43- Konzept beziehen lassen.
Da die direkte intramuskuläre Messung der lokal herrschenden Temperaturen und die anschließende Resektion des Gewebes zur histologischen Untersuchung ein sehr invasives Verfahren darstellen, kam ein Versuch am Menschen nicht in Frage. Ein Tierversuch war somit unumgänglich. Als das dem Menschen ähnlichste Tier wurde das Schwein ausgewählt. Zum Einsatz kamen 26 Läuferschweine vom Typ Deutsche Landrasse. Die ersten sechs Schweine wurden vor dem Versuch euthanasiert. Die verbleibenden 20 Schweine wurden narkotisiert und im Anschluss an die Leistungsexposition euthanasiert. Zur intramuskulären Temperaturmessung wurden spezielle Temperatursonden zum einen in die dorsale Rückenmuskulatur eingebracht und zum anderen in die seitliche Bauchwand sowie in die Glutealmuskulatur. Über diese Sonden war eine genaue Erfassung der lokal entstehenden Temperaturen möglich. Alle Schweine wurden einer bestimmten Leistung über einen gewissen Zeitraum in einem "Birdcage"-Ganzkörperresonator ausgesetzt.
Im Anschluss erfolgte die Sektion der Schweine und die Entnahme der Gewebeproben. Zur histologischen Untersuchung wurden die Proben in 4%-igem Formaldehyd fixiert und die histologischen Schnitte anschließend in der Tierpathologie Dr. Haider hergestellt.
Für die lichtmikroskopische Untersuchung erfolgte die Hämatoxylin-Eosin-Färbung nach Hansen. In der mikroskopischen Untersuchung wurde nun der thermische Schaden herausgearbeitet und dokumentiert. Der thermische Schaden besteht in einer Erweiterung des Extrazellularraumes zwischen den Muskelzellen. In einem Schema wurde der Schaden für jedes Schwein eingetragen und quantifiziert. Je nach Schädigung wurden die Schweine unterschiedlich gewichtet.
Die verschiedenen physikalischen Parameter, wie SAR_wb, T_max und CEM43, wurden in Tabellenform dargestellt und mit den Schädigungsscores (Schädigungswerte) verglichen.
Es zeichnete sich ab, dass die SAR_wb kaum geeignet ist, um die thermischen Schäden mit dieser zu vergleichen oder auf diese zurückzuführen. T_max und besser noch CEM43 erwiesen sich als günstigere Vergleichsvariablen. Beim Vergleich der Gewebeschädigungswerte ("Scores") mit der SAR_wb-, der T_max- und den CEM43-Werten stellte sich heraus, dass diese am besten mit hohen CEM-Werten korrelieren. So zeigten alle Schweine ab einem CEM43 von 221 einen thermischen Schaden.
Außerdem konnte festgestellt werden, dass es bei den Schweinen zu offensichtlichen thermischen Schäden durch die HF-Belastung gekommen ist und die Temperaturen im Muskel deutlich über die bisher bestehenden IEC-Grenzwerte gestiegen sind. Es konnten T_max-Werte mit bis zu 55°C gemessen werden.
Eine direkte Übertragung der Untersuchungsergebnisse der Schweine auf den Menschen ist allerdings unmöglich, da physiologische und anatomische Unterschiede bestehen, hinsichtlich der Muskelfasertypen, der Kapillardichte und der Mechanismen der Thermoregulation. Darüber hinaus reagierten die Schweine sehr individuell und andere Faktoren, wie das PSS (Porcines-Stress-Syndrom), müssen berücksichtigt werden.