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Foto: Schlütersche Fachmedien GmbH

Der Praktische Tierarzt

Detektierbarkeit von Nanopartikeln in der MRT am Musculus gastrocnemius – eine Kadaverstudie

Detectability of nanoparticles in MRI using the gastrocnemius muscle – a cadaver study

Der Praktische Tierarzt 104, 944–959

DOI: 10.2376/0032-681X-2331

Eingereicht: 1. Juni 2023

Akzeptiert: 2. August 2023

Publiziert: 10/2023

Zusammenfassung

In der vorliegenden deskriptiven Hundekadaverstudie soll die Detektierbarkeit von Eisenoxid- und Goldnanopartikeln in 14 verschiedenen Nanopartikelkonzentrationen nach intramuskulärer Injektion in den lateralen Kopf des Musculus gastrocnemius in einem 3-Tesla-Magnetresonanztomographen (MRT) untersucht werden. Dafür werden jeweils 14 unterschiedliche Verdünnungsstufen (VS) von Eisenoxidnanopartikeln (4 nm) sowie Goldnanopartikel (100 nm) unter Ultraschallkontrolle in den lateralen Kopf des M. gastrocnemius injiziert und diese in einer T2-, T2*- und T1-gewichteten MRT-Sequenz untersucht. Anschließend werden von zwei Untersuchern die detektierbaren Kontrastmittelareale subjektiv klassifiziert sowie mithilfe einer computergestützten Methode analysiert, im Anschluss ausgewertet und verglichen.

Dabei zeigte sich, dass hohe Gold- als auch Eisenoxidnanopartikel-Konzentrationen mit einer subjektiv schärferen Abgrenzbarkeit des Kontrastmittelareals in der T2*-gewichteten Sequenz assoziiert sind. Die beste Untersucher-Übereinstimmung zeigt sich in der mittels „Region of interest“ (ROI) gemessenen Signalintensitätsminima bei den untersuchten Nanopartikeln (T2* > T1 > T2).

Gold- als auch Eisenoxidnanopartikel sind nach Injektion in den M. gastrocnemius in der MRT sichtbar. Die T2*-gewichtete Sequenz eignet sich besonders gut zur Detektion der injizierten Nanopartikel (Eisenoxidnanopartikel > Goldnanopartikel) im M. gastrocnemius beim Hund. Diese Erkenntnis könnte zukünftig der bildgebenden Überwachung von Therapiefortschritten bei Muskulotendinopathien dienen, da mesenchymale Stammzellen an die Nanopartikel gebunden werden können und diese somit exakt nachverfolgt werden könnten.

Eisenoxidpartikel
Goldnanopartikel
Bildgebung
Bewegungsapparat

Summary

The aim of this descriptive canine cadaver study is to investigate the detectability of iron oxide and gold nanoparticles in 14 different nanoparticle concentrations after intramuscular injection into the lateral head of the gastrocnemius muscle in a 3-Tesla magnetic resonance imaging (MRI) scanner. Therefor, 14 different dilution levels (VS) of iron oxide nanoparticles (4 nm) as well as gold nanoparticles (100 nm) are injected into the lateral head of the gastrocnemius muscle under ultrasound guidance and examined in a T2-, T2*-, and T1-weighted MRI sequence. Subsequently, two observers subjectively classify the detectable contrast areas and analyze them using a computer-based method, followed by evaluation and comparison.

High gold and iron oxide nanoparticle concentrations are associated with a subjectively sharper delineation of the contrast area in the T2*-weighted sequence. In addition, the best interobserver agreement is visible in the signal intensity minima measured by “region of interest” (ROI) for the nanoparticles (T2* > T1 > T2).

Gold as well as iron oxide nanoparticles are visible in MRI after injection into the gastrocnemius muscle. The T2*-weighted sequence is particularly well suited for the detection of injected nanoparticles (iron oxid nanoparticles > gold nanoparticles) in the canine gastrocnemius muscle. In the future, this finding could be used for imaging monitoring of therapeutic progress of musculotendinopathy, as mesenchymal stem cells can be bound to the nanoparticles and thus could be accurately tracked.

iron oxide nanoparticles
gold nanoparticles
imaging musculoskeletal system

 

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