Ergebnisse

Dynamik der posttraumatischen perifokalen Hirnödem-Entwicklung nach CCII

Die Veränderungen der hemisphäralen Schwellung und der Kontrastmittelextravasation im zeitlichen Verlauf wurde an 9 Ratten mittels MRT-Messungen zu den Zeitpunkten 90 Minuten, 6, 24 und 48 Stunden sowie 7 Tage nach Trauma ermittelt. Hierbei zeigte sich eine signifikante und zum Teil reversible Vergrößerung von Kontusion und Hirnödem.

T2-gewichtete Bildgebung

In den T2-gewichteten Bilddaten ergaben sich folgende prozentuale hemisphärale Schwellungswerte:

Innerhalb der ersten 90 Minuten nach CCII kam es zum stärksten Anstieg der hemisphäralen Schwellung auf 5,84 ± 0,59 % (90 min). Dann kam es zu einer kontinuierlichen Zunahme über 9,56 ± 1,11 % (6 h) auf die maximale Ausdehnung zwischen 14,12 ± 1,47 % (24 h) und 15,24 ± 1,49 % (48 h). Gefolgt wurde diese Entwicklung von einer Abnahme bis 7 Tage nach CCII (8,05 ± 1,08 %) (s. Abb. 12).

Abb. 4.1: Volumendifferenz zwischen traumatisierter und nicht-traumatisierter Hemisphäre (in Prozent der nicht-traumatisierten Hemisphäre)

Das Volumen der Kontusion bzw. des perifokalen Ödems innerhalb der traumatisierten Hemisphäre wies eine ähnliche Wachstumsdynamik auf (s.Abb. 13). Dies verdeutlichte auch, daß das Ödemvolumen innerhalb der Hemisphäre in Relation sich stärker vergrößerte als das Gesamtvolumen der Hemisphäre selbst. So betrug der Kontusion / Ödem-Anteil an der traumatisierten Hemisphäre 90 Minuten nach CCII 10,9 ± 0,65 % und nach 6 Stunden 18,4 ± 1,18 %. Der Anteil war im Zeitraum von 24 bis 48 Stunden maximal (24h: 23,2 ± 0,94 %) und hier im Vergleich zum 90 Minutenwert und 7-Tagewert (12,8 ± 0,97 %) signifikant (p<0,05, ANOVA-Test).

Abb. 4.2: Relativer Anteil des Kontusions- / Ödemvolumens am Volumen der traumatisierten Hemisphäre

T1-gewichtete Aufnahmen mit Kontrastmittelapplikation Grad der Kontrastverstärkung

In der T1-gewichteten Bildgebung wurde zu den oben genannten Zeitpunkten zuerst eine Nativaufnahme und dann, nach Kontrastmittelapplikation, 4 aufeinander folgende Post-Kontrastmittelaufnahmen im 5 Minuten Abstand akquiriert.

Post-Kontrast-Bildgebung

Bis zur letzten Aufnahme, die ca. 20 Minuten nach Gadolinium-Injektion erfolgte, zeigte sich zu den Zeitpunkten 90 Min, 6, 24, 48 Stunden und 7 Tage nach CCII eine stete signifikante Zunahme der Kontrastverstärkung der traumatisierten Hemisphäre im Vergleich zur nicht-traumatisierten Hemisphäre (s.Abb. 14). Vor CCII waren die Werte beider Hemisphären gleich.

Abb. 4.3: Grad der Kontrastverstärkung 20 Minuten nach Kontrastmittelapplikation

Analyse spezifischer Punkte

Die genauere Betrachtung spezifischer Punkte innerhalb des Läsionszentrums im Vergleich mit in Stoßrichtung und kortikal gelegenen peripheren Meßpunkten ergab, daß die läsionszentralen und die perifokalen Meßpunkte in den Schichten 4-6 die größte KM-Extravasation 5 Minuten nach KM-Applikation aufwiesen. Hier war auch der Zuwachs an Kontrastverstärkung bis 20 Minuten nach Applikation am stärksten (siehe Abb. 15). Die Schichten 3 und 7 wiesen einen Zuwachs bis 48 Stunden nach CCII auf, die Schichten 4-6 erreichten 6 Stunden nach CCII ein Plateau, woran die voranschreitende periphere Ausbreitung des vasogenen Ödems ersichtlich wird. Die hohen Werte 7 Tage nach CCII lassen sich durch die Ausbildung einer nekrotischen Kavität erklären.

Abb. 4.4: Grad der Kontrastverstärkung des Läsionszentrums in den Schichten 3-7

Im Vergleich dazu zeigten die in Stoßrichtung gelegenen Meßpunkte der zentralen Schicht 5 folgendes Bild:

Abb. 4.5: Grad der Kontrastverstärkung des Läsionszentrums im Vergleich mit in Stoßrichtung gelegenen Meßpunkten (Schicht 5)

Der maximale Grad der Kontrastverstärkung lag in der peripheren Ödemzone bzw. Hippocampusregion nur zu den Zeitpunkten 6 und 24 Stunden nach CCII signifikant (p<0,05) niedriger als im Läsionszentrum. Die Basalganglienregion wies zu allen Zeitpunkten eine signifikant (p<0,05) geringere Kontrastverstärkung als das Läsionszentrum und die periphere Ödemzone auf (s.Abb. 16).

Die kortikal gelegenen Meßpunkte wiesen folgende Werte auf:

Während im Läsionszentrum 6 Stunden nach CCII hinsichtlich der Kontrastverstärkung ein Plateau erreicht wurde, wiesen die peripheren Punkte 2 und 3 kontinuierlich ansteigende und bis zu Zeitpunkt von 48 Stunden nach CCII signifikant (p<0,05) niedrigere Werte auf (s.Abb.17). Die Werte des weit entfernten Kortexmeßpunktes lagen zu allen Zeitpunkte signifikant (p<0,05) unter denen des Läsionszentrums und der Ödemperipherie.

Abb. 4.6: Grad der Kontrastverstärkung des Läsionszentrums im Vergleich mit kortikal gelegenen Meßpunkte (Schicht 5)

Ausdehnung der Kontrastmittel-Extravasation

Die Fläche, die nach der Kontrastmittelapplikation durch das Extravasat eingenommen wurde, zeigte für die verschiedenen Bild-Schichten eine unterschiedliche Dynamik (s. Abb. 18).

Während in den perifokalen Schichten 3-4 bzw. 6-7 eine relative Größenzunahme der Fläche bis zum Zeitpunkt 24 bzw. 48 Stunden zu verzeichnen war, stellte sich in der zentralen Schicht 5 ein maximales Kontrastmittelextravasationsareal 6 Stunden nach CCII ein. Hier scheint offenbar initial der stärkste Blut-Hirn-Schranken-Schaden vorzuliegen.

Abb. 4.7: Fläche der Kontrastmittelextravasation in den Schichten 3-7 jeweils 20 Minuten nach KM-Applikation zu den verschiedenen Meßzeitpunkten nach CCII

Therapie des posttraumatischen Hirnödems mit LF 16.0687 Ms

Gravimetrische Bestimmung der hemisphäralen Schwellung

Nach einmaliger Injektion von LF 16.0687 MS [3mg/kg KG (n=12)] wurde die hemisphärale Schwellung im Vergleich zu den Kontrolltieren (n=12) 24 Stunden nach CCII signifikant um 26,8 % reduziert. In der höheren Dosierung [30mg/kg KG / (n=14)] zeigte die Substanz keine weitere Reduktion der hemisphäralen Schwellung [27,21 % im Vergleich zur Kontrollgruppe (s. Abb. 19)].

Einige der Tiere wiesen nach Injektion der hohen Dosis an der Injektionsstelle eine subkutane Nekrose auf.

Abb. 4.8: Hemisphärale Schwellung nach Gabe von LF 16.0687 Ms

Zerebraler Wassergehalt

Der Unterschied hinsichtlich des Wassergehaltes zwischen traumatisierter und nicht-traumatisierter Hemisphäre ist sowohl bei den Kontrolltieren als auch bei den mit LF 16.0687 Ms therapierten Tieren signifikant (p<0,05). Der Wassergehalt der traumatisierten Hemisphäre wurde durch Gabe von LF 16.0687 Ms in beiden Dosierungen im Vergleich zu den Kontrolltieren nichtsignifikant reduziert. In der nicht-traumatisierten Hemisphäre fielen die tendenziell erhöhten Werte der mit LF 16.0687 Ms therapierten im Vergleich zu den Kontrolltieren auf (s. Abb. 20).

Abb. 4.9: Wassergehalt der traumatisierten und nicht-traumatisierten Hemisphäre

Die errechnete Differenz zwischen den beiden Hemisphären war nach Gabe von LF 16.0687 Ms in beiden Dosierungen [(0,87 ± 0,11 %) bzw. (1,01 ± 0,10 %)] im Vergleich zu den Kontrolltieren (1,4 ± 0,13 %) Tieren allerdings signifikant reduziert (s. Abb. 21).

Abb. 4.10: Interhemisphärale Differenz des Wassergehaltes

Physiologische Parameter Mittlerer Arterieller Blutdruck (MABP)

Der MABP wurde vor Induktion der kortikalen Kontusion alle 10 Minuten, posttraumatisch und vor Hirnentnahme im 1- bzw. 5- minütigen Abstand protokolliert. In der nachfolgenden Tabelle sind die gemittelten Blutdruckwerte vor Trauma, 20 Minuten nach Injektion von LF 16.0687 Ms oder 0,9 % NaCl und vor der Hirnentnahme für jede Gruppe wiedergegeben:

Vor Trauma

20 min nach Injektion

Vor Hirnentnahme

Kontrollgruppe (n=12)

87 ± 7

84 ± 2

87 ± 5

LF 16.0687 Ms 3mg/kg KG (n=12)

86 ± 6

86 ± 3

84 ± 5

LF 16.0687 Ms 30mg/kg KG (n=14)

87 ± 6

85 ± 4

85 ± 6

Tab.4.1: Mittlerer arterieller Blutdruck [mmHg]:

Wie aus der obenstehenden Tabelle ersichtlich, beeinflußte die Substanz in den gewählten Dosierungen (3mg/kg und 30mg/kg KG) den MABP 20 Minuten nach der Substanzgabe nicht.

Intrakranieller Druck (ICP) und Zerebraler Perfusionsdruck (CPP)

Der intrakranielle Druck (ICP) wurde kurz vor der Hirnentnahme über ein Zeitintervall von fünf Minuten erhoben. Die gleichzeitige Messung des MABP erlaubte so die Berechnung des zerebralen Perfusionsdruckes (CPP).

Es lagen keine signifikanten Unterschiede zwischen den Kontrolltieren und den mit LF 16.0687 MS therapierten Tieren vor (s. Tab.4).

ICP [mmHg]

CPP [mmHg]

Kontrollgruppe (n=12)

11 ± 1

74 ± 1

LF 16.0687 Ms 3mg/kg KG (n=12)

11 ± 1

74 ± 1

LF 16.0687 Ms 30mg/kg KG (n=14)

13 ± 1

73 ± 2

Tab.4.2: ICP und CPP

Ergebnisse der arteriellen Blutgasanalyse

Die kurz vor der Traumatisierung, 25 Minuten nach CCII (20 Minuten nach Substanz-Gabe), 5 Stunden nach CCII und vor Hirnentnahme erhobenen Blutgaswerte zeigten keine signifikanten Unterschiede zwischen Kontroll- und Therapiegruppen (siehe Tab. 4.4 bis 4.6). In fast allen Fällen war der Anstieg des pH und des P0₂ wie auch der Abfall des PCO₂ und des Hb 24 Stunden nach CCII im Vergleich zu vor oder kurz nach CCII signifikant (p<0,05).

Vor Trauma

25 min nach Trauma

5h nach Trauma

Vor Hirnentnahme

PH

7,41 ± 0,02

7,37 ± 0,01

7,41 ± 0,06

7,48 ± 0,01 (*)

PCO 2

41,55 ± 3,83

45,03 ± 1,59

37,90 ± 6,90

32,4 ± 1,4 (*)

PO 2

132,4 ± 9,3

122,5 ± 6,2

144,9 ± 5,3

139,1 ± 7,7

SBC

24,9 ± 0,5

24,4 ± 0,4

23,8 ± 0,5

25,2 ± 0,4

Hb

13 ± 0,3

12,9 ± 0,3

11,8 ± 0,6

11,2 ± 0,3 (*)

Tab.4.3: Blutgase der Kontrollgruppe (n=12):

Vor Trauma

25 min nach Trauma

5h nach Trauma

Vor Hirnentnahme

PH

7,40 ± 0,01

7,39 ± 0,01

7,44 ± 0,01

7,48 ± 0,01 (*)

PCO ₂

37,71 ± 1,50

39,03 ± 1,44

33,40 ± 1,12

33,28 ± 1,38 (*)

PO ₂

149,7 ± 9,4

118 ± 8,4

180 ± 11,9 (*)

154,8 ± 7,2

SBC

23,4 ± 0,5

23,4 ± 0,7

23,6 ± 0,4

26 ± 0,6 (*)

Hb

12,1 ± 0,2

12,6 ± 0,5

11,2 ± 0,4

10,6 ± 0,4 (*)

Tab.4.4: Blutgase LF 16.0687 Ms 3mg/kg KG (n=12):

Vor Trauma

25 min nach Trauma

5h nach Trauma

Vor Hirnentnahme

PH

7,43 ± 0,01

7,37 ± 0,02

7,45 ± 0,01

7,48 ± 0,01 (*)

PCO 2

36,17 ± 1,86

39,11 ± 3,09

33,25 ± 1,05

32,13 ± 1,04

PO 2

118,8 ± 11,3

125,4 ± 11,4

167,2 ± 10,5

140,1 ± 8

SBC

24,1 ± 0,6

22,2 ± 0,8

24,0 ± 0,4

25,4 ± 0,4 (*)

Hb

13 ± 0,4

12,2 ± 0,4

11,5 ± 0,3

10,9 ± 0,2 (*)

Tab.4.5: Blutgase LF 16.0687 Ms 30mg/kg KG (n=14)

Posttraumatische Gewichtsentwicklung

Die Tiere hatten vor Trauma ein Gewicht von 328 ± 8 g. Sie verloren innerhalb von 24 Stunden im Mittel 7,3 % ihres Ausgangsgewichtes. Ein signifikanter Unterschied zwischen den Gruppen bestand nicht.

Magnetresonanztomographische Quantifizierung der Wirkung von LF 16.0687 Ms T2-gewichtete Aufnahmen

Jeweils 5 Kontrolltiere (NaCl) und 5 mit LF 16.0687 Ms therapierte Tiere (3mg/kg KG) wurden zu den Zeitpunkten 6 und 24 Stunden nach Trauma mittels MRT untersucht. Der Anteil der interhemisphäralen Differenz an der nicht-traumatisierten Hemisphäre zeigte, daß die Schwellungswerte der mit LF 16.0687 Ms therapierten Tiere zu den gewählten Zeitpunkten 6 und 24 Stunden nahezu denen der Kontrolltiere entsprachen. [Der Zuwachs des hemisphäralen Schwellungswertes war bei den NaCl-Tieren von 6 auf 24 Stunden signifikant (p<0,05), bei den therapierten Tieren nicht (s. Abb. 22).]

Abb. 4.11: Volumendifferenz zwischen traumatisierter und nicht-traumatisierter Hemisphäre (in Prozent der nicht-traumatisierten Hemisphäre) in T2-gewichteter Bildgebung

T1-gewichtete Aufnahmen mit Kontrastmittelapplikation Grad der Kontrastverstärkung Native Bildgebung

Diejenigen Kontrolltiere, denen das Kontrastmittel 90 Minuten, 6 und 24 Stunden nach CCII 90 Minuten nach Trauma injiziert wurde, zeigten eine deutliche und zum Teil signifikante Zunahme der Kontrastverstärkung im Vergleich zu den Kontrolltieren, die das Kontrastmittel nur 6 und 24 Studen nach Trauma bekommen hatten. Dies könnte auf eine Retention des extravasierten Kontrastmittels Gadolinium-DTPA hindeuten (s. Abb. 23):

Abb. 4.12: Grad der Kontrastverstärkung in der Kontusion mit und ohne frühe KM-Applikation (90 min nach CCII)

Post-Kontrast-Bildgebung

Die T1-gewichteten Aufnahmen nach Kontrastmittelgabe gaben Aufschluß über die Differenz der Kontrastmittelextravasation zwischen der traumatisierten und der nicht-traumatisierten Hemisphäre.

Während es bei den Kontrolltieren zu einem signifikanten Zuwachs der Kontrastverstärkung von 6 auf 24 Stunden nach CCII kam (p<0,05), war diese Zunahme bei den LF 16.0687 Ms therapierten Tieren nicht signifikant. Nach 24 Stunden lag der Grad der Kontrastverstärkung bei diesen Tieren allerdings tendenziell niedriger als bei den Kontrolltieren. Zwischen den Gruppen zeigte sich zu beiden Zeitpunkten kein signifikanter Unterschied (s. Abb. 24).

Abb. 4.13: Grad der Kontrastverstärkung zwischen traumatisierter und nicht-traumatisierter Hemisphäre 20 Minuten nach Kontrastmittelapplikation

Fläche der Kontrastmittelextravasation

Die Fläche der Kontrastmittelextravasation wurde 5 Minuten nach KM-Applikation auf die gleiche Weise wie in Abschnitt 4.1.2.2 beschrieben, bestimmt.

Bei den Kontrolltieren war die gleiche Tendenz zu beobachten, wie sie auch in dem dynamischen Zeitprofil der Kontrastmittelextravasation über 7 Tage ermittelt wurde (s. Kap. 4.1.2.2, Abb. 18).

Die Schichten, die entfernter vom Kontusionszentrum waren (3-4, bzw. 6-7), wiesen auch hier eine andere Dynamik auf als die kontusionszentrale Schicht 5.

Die mit dem Bradykininrezeptorantagonisten therapierten Tiere zeigten zu keinem der untersuchten Zeitpunkte eine signifikante Reduktion der Kontrastmittelextravasation verglichen mit den Kontrolltieren.

Abb. 4.14: Fläche der Kontrastmittelextravasation 5 Minuten nach KM-Applikation (NaCl und LF 16.0687 Ms im Vergleich)

Gravimetrische Bestimmung der hemisphäralen Schwellung

Bei den Tieren, die magnetresonanztomographisch mit anschließender Gravimetrie untersucht wurden, zeigten sich insgesamt signifikant höhere hemisphärale Schwellungswerte als bei den Tieren, deren hemisphärale Schwellungswerte nicht zusätzlich im MRT sondern nur durch Gravimetrie gemessen wurden. Der Schwellungswert lag in der Kontrollgruppe bei (11,21 ± 2,55 %) und nach Gabe von LF 16.0687 Ms (10,58 ± 1,19 %) (s. Abb. 26).

Im Vergleich zu den Tieren, bei denen die hemisphärale Schwellung anhand des Feucht-Trocken-Gewichtes quantifiziert wurde, war der hemisphärale Schwellungswert der Tiere, die zusätzlich magnetresonanztomographischen Methoden unterzogen wurden, signifikant größer (ca. 49 %). Die zuvor festgestellte antiödematöse Wirkung von LF 16.0687 Ms war in der MRT-Serie nicht so prononciert [(Kontrolle: (7,53 ± 0,49) % / LF 16.0687 Ms: (5,51 ± 0,59) %)].

Abb. 4.15: Hemisphärale Schwellung nach NaCl und LF 16.0687 Ms-Gabe der gravimetrisch und zusätzlich magnetresonanztomographisch untersuchten Tiere

Korrelation zwischen Magnetresonanztomographie und Gravimetrie

Die Regression zwischen den 24 Stunden nach Traumatisierung gravimetrisch und magnetresonanztomographisch ermittelten Werten der hemisphäralen Schwellung ergab eine Korrelation mit einem Spearman’schen Koeffizienten von 0, 87 (s. Abb. 27).

Abb. 4.16: Regression zwischen gravimetrisch und magnetresonanztomographisch bestimmter hemisphäraler Schwellung

Gravimetrische Bestimmung des zerebralen Wassergehaltes

Auch bei den im MRT untersuchten Tieren war der Wassergehalt der traumatisierten [Kontrollgruppe: (81,19 ± 0,51) %; Therapiegruppe: (81,20 ± 0,39) %] signifikant (p<0,05) höher als der der nicht-traumatisierten Hemisphäre [Kontrollgruppe: (79,13 ± 0,31) %; Therapiegruppe: (79,23 ± 0,31) %]. Der Unterschied der traumatisierten Hemisphären der substanztherapierten Tiere und der Kontrollgruppe war nicht signifikant.

Der Wassergehalt der ausschließlich gravimetrisch untersuchten Tiere lag in der traumatisierten Hemisphäre signifikant (p<0,05) niedriger [Kontrollgruppe: (80,39 ± 0,17) %; Therapiegruppe: (80,16 ± 0,11) %] als bei den zusätzlich im MRT untersuchten Tieren. In der nicht-traumatisierten Hemisphäre gab es keinen signifikanten Unterschied (s. Abb. 28).

Abb. 4.17: Wassergehalt der traumatisierten und nicht-traumatisierten Hemisphäre nach NaCl und Substanzgabe (MRT-Tiere vs. Nicht-MRT-Tiere)

Die Differenz zwischen den beiden Hemisphären betrug in der Kontrollgruppe (2,06 ± 0,38) % und in der Therapiegruppe (1,97 ± 0,2) %. Bei den Tieren, die nicht den MRT-Methoden unterzogen worden waren, lag diese Differenz bei den Kontrolltieren bei (1,4 ± 0,13) % und den Substanztieren bei (0,87 ± 0,11) %. Beide Werte lagen signifikant unter denen der MRT-Tiere (s. Abb. 29).

Abb. 4.18: Interhemisphärale Differenz des Wassergehaltes (MRT-Tiere vs. Nicht-MRT-Tiere)

Posttraumatische Gewichtsabnahme

Die Tiere der Kontrollgruppe hatten im Mittel nach 24 Stunden 9,1 % ihres Ausgangsgewichtes verloren. Die mit LF 16.0687 Ms therapierten Tiere im Mittel 9,8 %. Im Vergleich dazu hatten die nur gravimetrischen Methoden unterzogenen Tiere bei einem hemisphäralen Schwellungswert von (7,53 ± 0,48) % 24 Stunden nach CCII im Mittel 7,3 % (signifikant weniger; p<0,05) verloren.