Darstellung von Ultraschall-Kontrastmitteln mittels Medizinischer Bildgebender Verfahren

Bachelorarbeit von Simon Schlagkamp

Einleitung:

In den letzen Jahren haben sich mit Gas gefüllte Microsphären (künstliche Gasbläschen) als Kontrastmittel in der medizinischen Ultraschalldiagnostik bewährt.

Eine neue Idee ist es, diese Gasbläschen auch für therapeutische Zwecke zu nutzen. Ziel dieser Therapie ist es, die Gasbläschen mit Medikamenten angelagert über die Blutbahn gezielt zu einem gewünschten Wirkungsort, z.B. einem Tumor oder Herzinfarktareal, zu transportieren. Dort angelangt werden die Bläschen mit Hilfe von Ultraschall zerstört, und das enthaltene Medikament wird freigesetzt. So ist gewährleistet, dass das Präparat seine gewünschte Wirkung erst am vorher bestimmten Ort freisetzt und so einen lokalen Krankheitsherd bekämpfen kann. Dies ist ein entscheidender Vorteil, da anders als bei Therapien, wie z.B. der Chemotherapie, wo das Präparat durch die Blutzirkulation im gesamten Körper seine Wirkung entfaltet, unerwünschte Nebenwirkungen zum Teil vermieden werden können. Bis heute gibt es allerdings noch keine Möglichkeit visuell nachzuweisen, dass diese Medikamente tatsächlich am gewünschten Ort freigesetzt werden, was allerdings für eine erfolgreiche Therapiekontrolle unumgänglich ist.

Das Ziel ist es einmal, die Gasbläschen mit Markern zu versehen, um sie in einem Magnetresonanztomographen sichtbar zu machen. Da die Magnetresonanztomographie heutzutage eines der besten medizinischen bildgebenden Verfahren zum Nachweis von Tumoren oder Infarktnarben ist, ist dies von großer Bedeutung.

Ziel dieser Arbeit ist es, mit Hilfe von vorherigen Abschlussarbeiten selbst hergestellte ‘Microbubbles’ zunächst ohne Marker am Magnetresonanztomographen (MRT) zu untersuchen und sichtbar zu machen. Außerdem soll kontrolliert werden, ob die Microbubbles in Tierorganen im MRT sichtbar gemacht werden können und sich von zerstörten Bubbles unterscheiden lassen.

Zunächst sollen in dieser Arbeit die Grundlagen über Ultraschallkontrastmittel, insbesondere Microbubbles, sowie Grundlagen zur Funktion des MRT beschrieben und erklärt werden.

Der nächste Teil beschäftigt sich mit der Herstellung von Microbubbles und verschiedenen Versuchen zur Darstellung von Microbubbles am MRT.

Der letzte Teil der Arbeit liefert eine Zusammenfassung der einzelnen Versuchsergebnisse und gibt einen Ausblick auf zukünftige Versuche und weitere Abschlussarbeiten.

Inhaltsverzeichnis:

1	Einleitung	1
1.1	Thema der Arbeit	1
1.2	Aufbau der Arbeit	2
2	Grundlagen	3
2.1	Ultraschallkontrastmittel	3
2.2	Magnetresonanztomographie	10
3	Versuche	21
3.1	Herstellung von Microbubbles	21
3.2	Darstellung von Microbubbles im MRT	23
3.3	Darstellung von Microbubbles in Schweinenieren	29
3.4	Darstellung von Gefäßen mittels Microbubbles	32
3.5	Zerstören von Microbubbles in Schweinenieren mittels Ultraschall	36
4	Zusammenfassende Ergebnisse und Ausblick	42
4.1	Zusammenfassende Ergebnisse	42
4.2	Ausblick	44
5	Literaturverzeichnis	45

Textprobe:

Kapitel 3.3, Darstellung von Microbubbles in Schweinenieren:

3.3.1, Versuchsziel:

Da es im vorherigen Versuch gelungen ist, die Microbubbles mit Hilfe des MRT darzustellen, soll in diesem dritten Versuch getestet werden, ob die Bubbles auch in einem Tierorgan erkennbar sind. Dazu werden die Microbubbles in eine Schweineniere injiziert und so ein Microbubbles-Depot geschaffen. Dieses Depot wird dann auf ein Signal im MRT untersucht. Zu erwarten ist, dass das Signal der gashaltigen Microbubbles bei den eingestellten Parametern des MRT vom vorherigen Versuch wieder ausbleibt, die Bubbles schwarz zu sehen sind und so ein Kontrast zur signalstärkeren Niere erkennbar ist.

3.3.2, Materialien:

Für diesen Versuch werden folgende Materialien benötigt:

MRT, C1 Spule, Lineal, Spritze, Behälter, Biopsienadel, Schweineniere, Microbubbles, Agar-Agar.

3.3.3, Durchführung:

Zu Beginn des Versuches wird die Schweineniere in einen Behälter gelegt. Zur besseren Signalerhaltung wird die Niere in Agar-Agar eingebettet. Danach wird der Behälter mit der Niere zum ersten Mal in den MRT gefahren und eine Übersicht aus allen drei Ebenen aufgenommen. Nach der Übersicht wird der nächste Scan mit den Parametern aus dem letzten Versuch geplant. Nach den Aufnahmen wird die Schweineniere mit einer Biopsienadel punktiert und erneut gescannt, um den Ort für das gewünschte US-Kontrastmitteldepot zu planen. Mit Hilfe der Punktionsnadel und der Software wird dann der gewünschte Ort für das Depot vermessen. Mit dem Lineal wird dann ebenfalls die Niere vermessen und der Ort für die Injektion markiert. Anschließend wird ca. 1 ml der Microbubbles mit der Spritze in die Niere injiziert. Dieser Versuch wird viermal durchgeführt.

3.3.4, Beobachtungen:

Im Folgenden werden die Aufnahmen des MRT vor und nach der Injektion des US-Kontrastmittels in Agar-Agar gezeigt. (Im Original folgen hier zwei Abbildungen).

In Abbildung 3.3-1 ist die Schweineniere gezeigt, bevor das Kontrastmittel injiziert wurde. Außerdem ist die Biopsienadel zu erkennen, mit Hilfe derer die Tiefe des Depots ausgemessen wurde. Die grünen Linien beschreiben den Ort des geplanten Depots, gemessen vom Rand (ca. 6,3 cm) und von oben (ca. 5,6 cm). Diese Werte werden gemessen, um später das Depot leichter wiederzufinden. Der blaue Punkt markiert den Schnittpunkt der beiden Linien und damit den Ort des geplanten US-Kontrastmitteldepots. Zu erkennen ist außerdem, dass ein Großteil der Niere signalreicher ist als das umgebene Agar-Agar.

Im unteren Bild (Abb. 3.3-2) ist die Niere nach der Injektion der Microbubbles dargestellt. Die grünen Linien geben wieder den Abstand vom Rand (ca. 6,2 cm) und von oben (ca. 5,6 cm) an. Im Schnittpunkt der Linie innerhalb der cyanfarbigen Ellipse ist ein dunkler (signalarmer) Fleck zu erkennen, der durch das Kontrastmittel entstanden ist. Die anderen drei identischen Versuche ergeben gleiche Beobachtungen und sind deshalb hier nicht abgebildet.

3.3.5, Auswertung:

Das Ziel dieses Versuches, die Microbubbles auch in einem Tierorgan zu erkennen, wurde erreicht. Die Microbubbles sind wie schon im vorherigen Versuch deutlich zu erkennen. Wie schon im Abschnitt ‘3.3-1 Versuchsziel’ vermutet, sind die Microbubbles in der Schweineniere als schwarzer, signalarmer Fleck zu erkennen. Dieser Versuch wurde viermal durchgeführt und hat immer das gleiche Ergebnis gebracht. Da die Niere ein stärkeres Signal liefert, sind die Microbubbles eindeutig in der Niere aufzufinden.