Detection of nanoparticles after intraarticular injection in canine elbow joint

The aim of this study, which was performed at the Department of Veterinary Clinical Sciences, Clinic for Small Animal Surgery, Justus–Liebig–University, Giessen was to use MRI and CT to detect the contrast agent Endorem nanoparticles after intraarticular injection in elbow joint in cadaveric forelimbs in dog. This contrast agent contains dextran-coated iron oxide superparamagnetic nanoparticles (SPIO).
In this study, ten canine fore limbs were imaged using a 3 Tesla commercial MR unit and 16 slices CT scanner. The injection was given medially or laterally into the articular cartilage. For a medial injection in 8 dogs, the cadaveric limb was positioned in lateral recumbency with the injected elbow on the table, and for a lateral injection in 2 dogs, the cadaveric limb was positioned in lateral recumbency with the injected elbow on top. For dogs with severe skin folds, lateral injection was chosen.
A surgical sterile approach was used to inject 1.0 ml of the nanoparticle’s suspension into the synovial cavity of each joint under ultrasound control. The magnetic resonance tomography assessment of the above-mentioned elbows was carried out using 3 Tesla magnetic resonance tomographs. For the examination, the individual (left or right) elbow joint extended cranially. Dorsally oriented T1 (gradient echo), and T2 trans (Transversal) sequences as well as T2 Sagittal (gradient echo) sequences were used.
The elbows were computer tomographically examined before and after injection using 16 lines spiral computer tomographs from Philips Medical Systems. The bone and soft tissue reconstructions were examined with layer thicknesses of 2 mm.
A circular polygon, so-called Region of Interest (ROI), is placed in the area of the nanoparticles in the dorsally oriented T1 dorsal and T2 trans (Transversal) sequences, as well as T2 Sagittal (gradient echo) sequences. An identical ROI is placed beside to the elbow to normalize the values in the outer area.
On MR images, the labelled area with nanoparticles appears as a "dark spot" in comparison to the lighter surrounding tissue. This contrast mechanism is most visible in T2 weighted sequences, but it can also be found in T1 weighted sequences. The analysis of the measurement results from the various MRI sequences revealed decrease in signal intensities in the joint after injection of nanoparticles. Das Ziel dieser Studie, die am Fachbereich Veterinärmedizinische Klinische Wissenschaften, Klinik für Kleintierchirurgie, Justus-Liebig-Universität Gießen durchgeführt wurde, war die Verwendung von MR und CT zum Nachweis des MRT-Kontrastmittels Endorem® (GUERBET) Nanopartikel nach intraartikulärer Injektion in das Ellenbogengelenk bei kadaverisierten Hunden. Dieses Kontrastmittel enthält Dextran-beschichtete superparamagnetische Eisenoxid-Nanopartikel (SPIO).
In dieser Studie wurden zehn Hunde-Vordergliedmaßen mit einem kommerziellen 3-Tesla-MR-Gerät und einem Multi-Slices-CT-Scanner abgebildet. Die Injektion wurde entweder medial oder lateral in den Gelenkknorpel gegeben. Für eine mediale Injektion bei 8 Hunden wurde die leblose Gliedmaße in Seitenlage positioniert, wobei der injizierte Ellbogen auf dem Tisch lag, und für eine laterale Injektion bei 2 Hunden wurde die leblose Gliedmaße in Seitenlage positioniert, wobei der injizierte Ellbogen oben lag. Bei Hunden mit starken Hautfalten wurde die laterale Injektion gewählt.
Mit einem chirurgischen, sterilen Zugang wurden 1,0 ml der Suspension der Nanopartikel unter Ultraschallkontrolle in die Synovialhöhle jedes Gelenks injiziert. Die magnetresonanztomographische Beurteilung der oben genannten Ellenbogen wurde mit 3 Tesla Magnetresonanztomographen durchgeführt. Für die Untersuchung wurde das jeweilige (linke oder rechte) Ellenbogengelenk nach kranial gestreckt. Es wurden dorsal orientierte T1 (Gradientenecho), und T2 trans (Transversal) Sequenzen sowie T2 Sagittal (Gradientenecho) Sequenzen verwendet.
Die Ellenbogen wurden vor und nach der Injektion computertomographisch mit 16-Zeilen-Spiral-Computertomographen von Philips Medical Systems untersucht. Die Knochen- und Weichteilrekonstruktionen wurden mit Schichtdicken von 2 mm untersucht.
In den dorsal orientierten T1 dorsal und T2 trans (Transversal) Sequenzen sowie T2 Sagittal (Gradientenecho) Sequenzen wird ein kreisförmiges Polygon, die sogenannte Region of Interest (ROI), im Bereich der Nanopartikel platziert. Eine identische ROI wird neben dem Ellenbogen platziert, um die Werte im äußeren Bereich zu normalisieren.
Auf MR-Bildern erscheint der mit Nanopartikeln markierte Bereich als "dunkler Fleck" im Vergleich zum helleren umgebenden Gewebe. Dieser Kontrastmechanismus ist vor allem in T2-gewichteten Sequenzen sichtbar, kann aber auch in T1-gewichteten Sequenzen gefunden werden.
Die Analyse der Messergebnisse aus den verschiedenen MRT-Sequenzen ergab eine Abnahme der Signalintensitäten im Gelenk nach der Injektion von Nanopartikeln.