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Brühschwein, Andreas (2005): Anatomische Darstellung des caninen Karpalgelenkes mittels Magnetresonanztomographie und Computertomographie unter besonderer Berücksichtigung der Weichteilstrukturen. Dissertation, LMU München: Faculty of Veterinary Medicine
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Abstract

Computed tomography (CT) and magnetic resonance imaging (MRI) were used to study the anatomy of clinically and radiographically normal carpal joints in 12 large-breed dogs that were euthanatised for medical reasons. Preparations made by sectioning the carpal joints from these same dogs were used as controls. Computed tomographic and magnetic resonance images were taken in transverse, sagittal and dorsal planes. The computed tomographic examination focused on the depiction of the ligaments, muscles and tendons of the carpal joint using a soft tissue window. Reconstruction algorithms of a medium-sized kernel proved to be applicable. Window settings with a centre of between 50 and 110 HU and a width of 200 to 300 HU provided the best soft tissue contrast in the carpal region. A single-slice helical third generation CT scanner was used together with software that allowed a multi-planar reconstruction of the transverse slices in sagittal and dorsal planes. A low-field open magnetic resonance unit (0.2 T) was used for MRI. T1 and T2 weighted images with different sequences and different slice thickness were obtained in the transverse, sagittal and dorsal planes. T1 weighted spin echo sequences (TR: 640 ms, TE: 26 ms, slice thickness: 3 mm) provided good quality images. Upon completion of the imaging modalities, the joints were sectioned and anatomical preparations were made. These included cryostat sections and permanent transparent slice plastinations. There was a good correlation between the anatomical structures of the frozen sections and those of the slice plastinations. The computed tomographic and magnetic resonance images and the anatomical sections were compared. Viewing the computed tomographic and magnetic resonance images on a monitor using a navigation system offered more advantages than conventional viewing of single images. Projection of the chosen image together with the corresponding images in the other two planes allowed faster and more precise identification of the anatomic structures than viewing single images alone. The superimposition-free depiction of computed tomographic and magnetic resonance images allowed good visualisation of ligaments, tendons and muscles of the carpal region. Compared to muscles, the tendons and ligaments appeared slightly hyperdense on computed tomographic images and markedly hypointense on magnetic resonance images. The palmar flexor tendons, the strong palmar ligaments and the collateral ligaments could be identified on images generated by CT and MRI. Magnetic resonance imaging was superior to CT for visualisation of the extensor tendons and the weaker dorsal ligaments. Most of the extensor tendons and many of the smaller ligaments and tendons could be seen via MRI. Clear differentiation of the medial collateral ligament and the tendon of the long abductor muscle of the first digit (musculus abductor digiti I longus) was not possible with either CT or MRI. As well, the lateral collateral ligament could not be clearly differentiated from surrounding tissue. The medial and lateral accessory metacarpal ligaments could be depicted on both computed tomographic and magnetic resonance images. The palmar fibrocartilage could also be visualised; on computed tomographic images, it was slightly hyperdense with an irregular border and with MRI, it had a low and irregular signal and could be better differentiated. The ligaments that are situated palmar to the antebrachiocarpal joint space could be seen better on magnetic resonance images than on computed tomographic images. The short digital muscles could be visualised with both imaging modalities, but could not be differentiated from each other. Individual carpal bones could be easily distinguished from each other on magnetic resonance images. On computed tomographic images, these bones could not be differentiated well using a soft tissue window, but could be clearly distinguished using a bone window. Some of the large nerves and vessels could be seen on magnetic resonance images; however, reliable identification of these structures was not possible. Contrast studies are required for identification of individual vessels. Synovial bursae and tendon sheaths were barely recognisable on magnetic resonance images and could not be identified on computed tomographic images. Magnetic resonance imaging was superior to CT for identification of all soft tissue structures of the canine carpus. Therefore, soft tissue injuries of that joint should be evaluated using MRI rather than CT.

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurden die physiologischen anatomischen Verhältnisse am Karpalgelenk großwüchsiger Hunde parallel im kernspintomographischen und computertomographischen Bild beschrieben. Als Referenz dienten anatomische Scheibenplastinate. Von klinisch und röntgenologisch gesunden Karpalgelenken von Hunden, die aus medizinischen Gründen eingeschläfert wurden, wurden CT- und MR-Bilder in transversaler, sagittaler und dorsaler Orientierung angefertigt. Dabei lag der Schwerpunkt der computertomographischen Untersuchung auf der Darstellung der Bänder, Muskeln und Sehnen in einem Weichteilfenster des Karpalgelenkes. Dafür haben sich Rekonstruktionsalgorithmen mittlerer Härte als geeignet erwiesen. Fensterwerte mit einem Zentrum zwischen 50 und 110 HE sowie einer Breite von 200-300 HE zeigten den besten Weichteilkontrast am Karpus des Hundes. Bei der computertomographischen Untersuchung kam ein einzeiliger Spiral-CT der dritten Generation zum Einsatz, dessen Software eine multiplanare Rekonstruktion der Transversalschnitte in sagittaler und dorsaler Orientierung erlaubte. Die kernspintomographische Untersuchung erfolgte an einem offenen Niederfeldgerät (0,2 T). Es wurden T1- und T2-gewichtete Bilder mit verschiedenen Sequenzen und verschiedenen Schichtdicken in transversaler, sagittaler und dorsaler Orientierung angefertigt. Bilder guter Qualität konnten mit einer T1-gewichteten Spinechosequenz (TR: 640 ms, TE: 26 ms, Schichtdicke 3 mm) erzielt werden. Nach den bildgebenden Untersuchungen wurden zur Identifizierung der anatomischen Strukturen aus den untersuchten Gelenken anatomische Präparate hergestellt. Neben Kryoschnitten wurden Scheibenplastinate angefertigt. Es zeigte sich eine gute und übereinstimmende Darstellung der anatomischen Strukturen zwischen den Kryoschnitten und den Plastinaten. Die Scheibenplastinate, die MR-Bilder und die CT-Bilder wurden einander gegenübergestellt und verglichen. Bei der Betrachtung der MR- und CT-Bilder am Monitor mittels eines Navigationssystems zeigten sich Vorteile im Vergleich zur herkömmlichen Betrachtung einzelner Bilder. Die Projektion der aktuell betrachteten Bildebene in die zeitgleich am Monitor dargestellten Bilder der beiden anderen Ebenen ermöglichte eine schnellere und präzisere Identifizierung der anatomischen Strukturen als eine isolierte Betrachtung von Einzelbildern. Mit der überlagerungsfreien Darstellung beider Schnittbildverfahren konnten sehr viele einzelne Bänder, Sehnen und Muskeln am Karpalgelenk dargestellt werden. Dabei zeigten sich Sehnen und Bänder im Vergleich zur Muskulatur im CT-Bild leicht hyperdens und im MR-Bild deutlich hypointens. Die palmaren Beugesehnen, die kräftigen palmaren Haltebänder und die Kollateralbänder konnten sowohl auf CT- als auch auf MR-Bildern weitgehend identifiziert werden. Bei der Darstellung der Strecksehnen und der schwächeren dorsalen Bänder stieß die Computertomographie an ihre Grenzen. Hier zeigte sich eine klare Überlegenheit der Kernspintomographie im Vergleich zur Computertomgraphie, denn sie vermochte auch die meisten Strecksehnen und viele der kleineren Bänder und Sehnen darzustellen. Eine klare, über die gesamte gemeinsame Verlaufsstrecke durchgängige Abgrenzung des medialen Kollateralbandes von der Endsehne des M. abductor digiti I (pollicis) longus war mit beiden Verfahren nicht möglich. Ähnliche Schwierigkeiten zeigten sich bei der sicheren Abgrenzung des lateralen Kollateralbandes zu seiner Umgebung. Die Ligg. accessoriometacarpeum mediale und accessoriometacarpeum laterale konnten mit beiden Schnittbildverfahren dargestellt werden, sie zeigten sich aber auch im Sagittalbild meistens nur in Anschnitten. Die Fibrocartilago carpometacarpeum palmare konnte ebenfalls mit beiden Verfahren identifiziert werden. Sie stellte sich im CT-Bild leicht hyperdens und sehr unregelmäßig begrenzt dar. Im MR-Bild, wo sie sich unregelmäßig signalarm zeigte, konnte sie besser abgegrenzt werden. Die palmar des Antebrachiokarpalgelenkes gelegenen Bänder konnten mit der MRT dargestellt werden. Mit der Computertomographie konnten sie nur andeutungsweise erkannt werden. Die Muskelbäuche der kurzen Zehenmuskeln konnten mit beiden Verfahren erkannt, aber nicht voneinander differenziert werden. Einzelne Karpalknochen konnten mittels MRT gut beurteilt und abgegrenzt werden. Knöcherne Strukturen konnten auf CT-Bildern im Weichteilfenster kaum voneinander abgegrenzt werden, waren aber im Knochenfenster hervorragend zur differenzieren. Größere Nervenfasern und Blutgefäße konnten vereinzelt mit der MRT identifiziert werden. Im CT-Bild konnten sie nur anhand ihrer Lage vermutet werden. Die Darstellung einzelner Blutgefäße bleibt zukünftigen Kontrastmitteldarstellungen vorbehalten. Schleimbeutel und Sehnenscheiden wurden auf MR-Bildern andeutungsweise erkannt, waren aber meist nicht sicher abgrenzbar. Auf CT-Bildern war eine Identifizierung nicht möglich. Da sämtliche Weichteilstrukturen auf MR-Bildern wesentlich besser als auf CT-Bildern zu identifizieren waren, scheint es vielversprechender, künftige klinische Fragestellungen im Bezug auf Weichteilverletzungen und Erkrankungen am Karpalgelenk mittels Kernspintomographie und nicht mittels Computertomographie weiterführend zu untersuchen.