Experimentelle Untersuchungen
zur Wertigkeit von SPIO für die
MRT des Knochenmarkes vor und nach Ganzkörperbestrahlung

Zusammenfassung.

Ziel: Evaluierung der Wertigkeit von superparamagnetischen Eisenoxidpartikeln (SPIO) für die MR-tomographische Beurteilung der Permeabilität der Knochenmarkssinus und der RES-Phagozytoseaktivität des Knochenmarkes vor und nach fraktionierter Ganzkörperbestrahlung. Methoden: Bei 12 Neuseeland-Kaninchen wurde eine MRT der LWS und des Os sacrums mit T₁- und T₂-gewichteten Spinecho (SE)- und Turbo-SE (TSE)-Sequenzen vor und nach Injektion von SPIO (Endorem®) durchgeführt. Jeweils 4 Kaninchen wurden vor, nach 4 Gy- und nach 12 Gy-Ganzkörperbestrahlung untersucht. Änderungen der Signalintensitäten (SI) des Knochenmarkes wurden als ΔSI (%) = |((Sl_post-Sl_prä)/Sl_prä) × 100 %| quantifiziert und mit der Histopathologie des Knochenmarkes verglichen. Ergebnisse: Histologisch zeigten sich deutliche Unterschiede des Knochenmarkes vor Bestrahlung, nach 4 Gy- und nach 12 Gy-Bestrahlung. SPIO wurden vom RES des Knochenmarkes aufgenommen und führten zu einem signifikanten Signalabfall des Knochenmarkes auf T₂-gewichteten Aufnahmen (p < 0,05). Die ΔSI (%)-Werte waren nach Bestrahlung signifikant höher als vor Bestrahlung (p < 0,05). Dynamische Aufnahmen direkt nach SPIO-Injektion konnten die Permeabilität der Blut-Knochenmarksschranke nicht charakterisieren. Schlussfolgerung: Hämatopoetisches Knochenmark kann mit SPIO markiert werden. Eine Ganzkörperbestrahlung vermindert nicht die Phagozytoseaktivität der Knochenmarks-RES-Zellen. Der Effekt von SPIO auf die MR-Signalgebung des Knochenmarkes ist jedoch nach Erfahrungen unserer Arbeitsgruppe deutlich geringer im Vergleich zu USPIO.

Value of SPIO for MRI of the Bone Marrow before and after Total Body Irradiation (TBI) - Initial Investigations in an Animal Model.

Purpose: Evaluation of the value of superparamagnetic iron oxides (SPIO; Endorem®) for MRI-derived quantifications of the permeability of the blood-bone marrow barrier and the phagocytic activity of reticuloendothelial system (RES) bone marrow cells before and after TBI. Methods: 12 New Zealand white rabbits underwent MRI of the lumbar spine and os sacrum using T₁-weighted spinecho (SE) and T₂-weighted Turbo-SE (TSE) sequences before and after injection of SPIO (Endorem®). Four animals each were examined without irradiation, after 4 Gy total body irradiation (TBI), and after 12 Gy TBI. Changes in bone marrow signal intensities (SI) after contrast agent injection were quantified as Δ SI(%) = ‖ ((SIpost-SIpre)/SIpre) × 100 % ‖ and these data were correlated with bone marrow histopathology. Results: Histopathology of the bone marrow revealed a radiation-induced decline of all hematopoetic cell lines. SPIO were phagocytosed by bone marrow RES cells and caused a significant bone marrow signal decline on postcontrast T₂-weighted images (p < 0.05). Δ SI(%) data for T₂-weighted images were significantly higher for the irradiated bone marrow as compared to non-irradiated controls (p < 0.05). Dynamic T₁-weighted images directly after contrast medium injection were not able to characterize the permeability of the blood-bone marrow barrier. Conclusion: Hematopoetic bone marrow can be labelled with SPIO. Irradiation does not impair the phagocytic activity of bone marrow RES cells. However, the bone marrow enhancement with SPIO is smaller as compared to previous results obtained by our group with USPIO.

Schlüsselwörter:

MRT-Kontrastmittel - SPIO - Knochenmark - Ganzkörperbestrahlung (TBI)

Key words:

MR-contrast agents - SPIO - Bone marrow - Total body irradiation (TBI)

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