Photoakustik für die präklinische skelettale Bildgebung

Zielsetzung:

Ziel dieser Studie war es, die Eignung der photoakustischen Tomografie (PAT) für die Bildgebung intraossärer Signale nachzuweisen. Dafür wurden 9 BALB/c Mäusen mit Indocyaningrün (ICG) beladene Liposomen intratibial injiziert und die Tiere anschließend einer PAT und einer Fluoreszenz-molekularen Tomografie (FMT) unterzogen. Die Messungen wurden zudem an den post mortem entfernten Mäuseknochen wiederholt, um die Lokalisation der Signale zu verifizieren.

Material und Methoden:

Vor und nach der intratibialen Injektion der ICG-Liposomen wurde eine transversale PAT der proximalen Tibia mit dem Vevo LAZR (FUJIFILM VisualSonics Inc., Toronto, CA) bei multiplen Wellenlängen, sowie eine photoakustische Spektroskopie durchgeführt und der prozentuale Anteil des photoakustischen Signals ermittelt. Die FMT wurde lediglich nach der Injektion am FMT2500 (Perkin Elmer Inc., Waltham, MA, USA) durchgeführt. Anschließend wurden die Mäuse getötet, die Tibiae entfernt und beide Bildgebungsmodalitäten wiederholt.

Ergebnisse:

Vor der intratibialen Injektion war ein geringes Hintergrundsignal vorhanden (mittleres PA-Signal 2,48%, SD 2,88%). Nach der Injektion stellte sich ein signifikant höheres Signal in der proximalen Tibia und der fortgeführten Markhöhle dar (61,16%, SD 21,38%; p < 0,0001). Das photoakustische Spektrum zeigte nach der Injektion einen für ICG-Liposomen spezifischen Peak bei 815 nm. Im Vergleich zwischen umgebenden Muskel und Tibia ergab sich nach Injektion ein SNR von 5,4 in der FMT und 6,3 in der PAT. Die ex vivo Messungen verifizierten die in PAT und FMT dargestellte Lokalisation des Signals.

Schlussfolgerungen:

In dieser Studie konnte gezeigt werden, dass sich PAT zur Bildgebung von Kontrastmitteln im murinen Knochen eignet. Im Vergleich zur FMT bietet die PAT durch den parallel angefertigten Ultraschall eine detaillierte Topografie des Signalursprungs. Somit weist die PAT ein hohes Potential für präklinische Studien auf, zum Beispiel zur Darstellung von Knochenmetastasen oder Erkrankungen des Knochenmarkes.