Temporal characterization and prognostic value determination of severe spinal cord injuries in paraplegic dogs using in vivo diffusion tensor imaging Rückenmarkstrauma bei Hunden (spinal cord injury kurz: SCI) ist eine häufig vorkommende und schwerwiegende Erkrankung des zentralen Nervensystems die zu dauerhaften Schäden der sensorischen motorischen und viszeralen Fähigkeiten führen kann. SCI bei Hunden wird häufig durch Bandscheibenvorfälle (intervertebral disc herniation kurz: IVDH) die kontusive und kompressive Kräfte auslösen verursacht. Diffusion Tensor Imaging (Kurz: DTI) ist eine der Modalitäten der Magnetresonanz die in vivo nicht invasive Auswertungen über den Zustand axonaler Fasern erlaubt. Sie kann einerseits die Diffusionsrichtung quantifizieren was durch den „fractional anisotropy“ (FA) Wert ausgedrückt wird und andererseits das Diffusionsausmaß mit Hilfe des „apparent diffusion coefficient“ (ADC) Wertes beschreiben. Das Rückenmarkstrauma bei Hunden ist ein anerkanntes translationales Tiermodell für humane Rückenmarkstraumata da Pathophysiologie klinische Symptome und klinische Abklärung bzw. Therapie bei beiden Spezies ähnlich sind. Die Ziele dieser Studie waren: (1) Machbarkeitsstudie ob DTI bei akuten subakuten und chronischen Rückenmarksverletzungen von paraplegischen Hunden im Vergleich zu Kontrolltieren Diffusionsänderungen erkennen lässt (2) die Beschreibung des zeitlichen Verlaufs der DTI Metrik bei paraplegischen Hunden mit Wiedererlangen motorischer Funktion nach operativer Dekompression (3) Vergleich der DTI Werte zwischen der akuten und chronischen Phase des Rückenmarkstraumas und (4) Bestimmung ob DTI prä operativ eine prognostische Aussage bei paraplegischen Hunden mit thorakolumbalen SCI hat. In einem ersten Teil der These wurden die DTI Werte von 17 Patienten mit akuten und zwei mit subakuten SCI und sechs Kontrollhunden an zwei verschiedenen Zeitpunkten ausgewertet und verglichen: vor einer operativen Dekompression des Rückenmarks und drei Monate nach dem Wiedererlangen der motorischen Funktionen. Die FA Werte waren im Epizentrum der Läsion erhöht die ADC Werte sowohl im Epizentrum als auch periläsional kranial und kaudal der Läsion im Vergleich zu den Kontrolltieren erniedrigt. Dies deutet auf eine Einschränkung der Diffusionsrichtung und des Ausmaßes der Diffusion durch einen kontusiv kompressiven Prozess hin. Drei Monate nach Wiederherstellung der Funktionen wurden keine Unterschiede mehr zwischen den Gruppen gemessen was beweist dass DTI Messungen eine funktionelle Besserung erkennen lassen. Im zweiten Teil der These wurden die Werte von 32 paraplegischen Hunden mit akutem SCI 15 mit chronischem SCI und 6 Kontrolltieren miteinander verglichen und mit den Messungen der Länge der Läsion in konventionellen sagittalen T2 gewichteten Sequenzen (T2W LER) korreliert. Bei akuten SCI konnte eine Erhöhung der FA Werte und eine Erniedrigung der ADC Werte auf Höhe der Läsionsepizentren im Vergleich zu Kontrollwerten gemessen werden. Die FA Werte von Hunden mit chronischem SCI waren im Vergleich zu den Kontrollwerten erniedrigt was die Annahme zulässt dass histologische Veränderungen in der chronischen Phase die zur Erweiterung der Zwischenräume zwischen den Axonen beitragen eine isotropische Umgebung für die Diffusion von Wassermolekülen ermöglichen. Außerdem korrelierten die FA Werte kranial der Läsion bei Hunden mit chronischem Rückenmarkstrauma mit längeren T2W LER. Eine Wallersche Degeneration und Entwicklung von intramedullären Kavitationen beginnt für gewöhnlich kaudal des Epizentrums der Läsion und betrifft erst zu einem späteren Zeitpunkt kranielle Segmente wenn es zur Ausdehnung der Läsion gekommen ist. Im dritten und letzten Teil dieser These wurde überprüft ob die FA Werte prognostische Aussagen über eine frühe funktionelle Verbesserung bei paraplegischen Hunden mit IVDH im Vergleich zu T2W LER und der klinischen Einschätzungen des Tiefenschmerzes ermöglicht. Hierfür wurden 33 paraplegische Hunde mit akutem und zwei mit subakuten SCI prospektiv in die Studie aufgenommen. Alle Hunde wurden einer neurologischen Untersuchung und einer Magnetresonanztomographie mit T2W und DTI Sequenzen unterzogen bevor eine operative Dekompression des Rückenmarkes erfolgte. Post operativ wurde ein Wiedererlangen der motorischen Fähigkeiten innerhalb von vier Wochen untersucht. Die post operative Wiederherstellung der motorischen Funktionen konnte durch Beurteilung des Tiefenschmerzes mit einer Sensitivität von 75% und einer Spezifität von 73.3% vorhergesagt werden. Die T2W LER Werte dagegen zeigten keinen signifikanten Unterschied zwischen Hunden mit oder ohne Wiedererlangen der motorischen Funktionen. Somit hat die Messung der T2W LER keinen prognostischen Wert für ein frühes Auftreten einer Spontanbewegung. Des Weiteren konnte durch gemessene FA Werte kaudal des Epizentrums der Läsion eine Vorhersage über eine frühe Verbesserung der Motorik mit einer Sensitivität von 80% und einer Spezifität von 55% mit einem Grenzwert von FA>0.066 getroffen werden. Eine prä operative Messung der DTI Werte hat somit keinen Mehrwert gegenüber der klinischen Untersuchung des Tiefenschmerzes als prognostisches Werkzeug. Zusammenfassend kann gesagt werden dass der zeitliche Verlauf und die Charakterisierung von Rückenmarkstraumata erfolgreich durch DTI in einer homogenen Gruppe von Hunden mit akuten und chronischen Rückenmarksschädigungen bewertet werden konnten. Für Entwicklung und Durchführung von neuen Behandlungsstrategien bei Rückenmarksschädigungen stellt DTI eine praktische nicht invasive Methode zur therapeutischen Effektkontrolle dar. Klinische Untersuchungsverfahren die objektive Beurteilungen und Charakterisierungen der sekundären Rückenmarksschädigung und der Entwicklung chronischer Veränderungen darstellen lassen könnten zur Klärung der Patientenauswahl und einer neuen Behandlungsstrategie beitragen.