der Tierärztlichen Hochschule Hannover
Sonographische Darstellung der inneren Organe des Karpfens (Cyprinus carpio)
INAUGURAL-DISSERTATION zur Erlangung des Grades einer DOKTORIN DER VETERINÄRMEDIZIN
(Dr. med. vet.)
durch die Tierärztliche Hochschule Hannover
Vorgelegt von Svenia Krause aus Henstedt-Ulzburg
Hannover 2003
Univ.-Prof. Dr. Anne-Rose Günzel-Apel
1. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. Wolfgang Körting 2. Gutachter: Priv.-Doz. Dr. Frerk Feldhusen
Tag der mündlichen Prüfung: 06.06.2003
1 EINLEITUNG... 11
2 LITERATURÜBERSICHT ... 13
2.1 Definition und Prinzip des diagnostischen Ultraschalls ... 13
2.1.1 Signaldarstellung und Bildkonstruktion ... 13
2.1.2 Schallsonden... 14
2.1.3 Verhalten von Ultraschallwellen im Gewebe... 15
2.1.4 Bildartefakte ... 16
2.2 Biologische Wirkung des Ultraschalls ... 17
2.3 Anwendungsgebiete der Sonographie bei Fischen ... 19
2.3.1 Bildgebende Verfahren in der Zierfischdiagnostik ... 19
2.3.2 Sonographie bei Speisefischen... 20
2.4 Anatomie und Biologie des Karpfen ... 21
2.4.1 Herz ... 22
2.4.2 Niere... 24
2.4.3 Leber und Gallenblase ... 25
2.4.4 Gastrointestinaltrakt... 26
2.4.5 Schwimmblase ... 27
2.4.6 Gonaden und Geschlechtsbestimmung... 28
2.4.7 Muskulatur und Ernährungszustand ... 29
3 MATERIAL UND METHODEN ... 31
3.1 Tiergruppen ... 31
3.2 Apparative Ausrüstung ... 32
3.3 Vorbereitung und Klassifikation der Fische... 33
3.4 Vorversuche ... 33
3.5 Sonographie der einzelnen Organe ... 35
3.5.1 Herz ... 35
3.5.2 Muskulatur ... 36
3.5.4 Leber und Gallenblase ... 38
3.5.5 Gonaden ... 39
3.6 Mögliche Nebenwirkungen... 39
3.7 Einteilung der Versuche ... 40
3.8 Verifizierung der Ultraschallbefunde... 40
3.9 Statistische Auswertungen ... 41
4 ERGEBNISSE... 42
4.1 Klassifikation der Fische ... 42
4.2 Sonographie der Organe ... 43
4.2.1 Muskulatur ... 43
4.2.2 Leber und Gallenblase ... 52
4.2.3 Niere... 62
4.2.4 Gonaden ... 68
4.2.5 Herz ... 70
4.3 Mögliche Nebenwirkungen... 72
4.4 Reproduktion der Ergebnisse... 73
5 DISKUSSION... 75
5.1 Methodik... 75
5.2 Sonographie der Organe ... 76
5.3 Verifizierung der Ultraschallbefunde... 81
5.4 Zuverlässigkeit der Ergebnisse... 81
5.5 Nebenwirkungen... 82
6 ZUSAMMENFASSUNG ... 84
7 SUMMARY... 86
8 LITERATURVERZEICHNIS ... 88
Seite Abb. 2.1 Schematische Darstellung der inneren Organe des Karpfens 22 Abb. 2.2 Schematische Darstellung des Fischherzens (LEHMANN 1991) 23 Abb. 3.1 Entstehung eines Schallschattenartefakts durch aufgequollene 34
Futterpartikel im Darm
Abb. 3.2 Schallkopfposition für die Untersuchung des Herzens 35 Abb. 3.3 Beide Schallkopfpositionen für die Darstellung der 36
Rückenmuskulatur
Abb. 3.4 Messung des Rückenmuskeldurchmessers bei 36
bogenförmigen (A) und dreieckigem (B) Querschnitt der Muskulatur am Transversalschnitt
Abb. 3.5 Schallkopfposition für die Untersuchung des mittleren Abschnitts 37 der Rumpfniere
Abb. 3.6 Messung des maximalen dorsoventralen und mediolateralen 37 Durchmessers der Niere am Transversalschnitt
Abb. 3.7 Schallkopfpositionen für die Untersuchung von Leber und 38 Gallenblase
Abb. 3.8 Überblick über die möglichen Schallkopfpositionen für die 39 Darstellung der Gonaden
Abb. 4.1 Verteilungsmuster der Myosepten in der epaxialen Muskulatur 44 des Karpfen an Position 1 nach HARDER (1975)
Abb. 4.2 Ultraschalldarstellung der epaxialen Stammmuskulatur 44 des Karpfens
Abb. 4.3 Darstellung eines Muskeldefektes an der Schallkopfposition 1 45 im Ultraschall (a) und am gefrorenen Transversalschnitt (b)
Abb. 4.4 Korrelation zwischen dem Muskulaturdurchmesser an Position 1 47 und dem Körpergewicht der Fische (g)
Abb. 4.5 Korrelation zwischen dem Muskulaturdurchmesser an Position 1 47 und dem Korpulenzfaktor der Fische
Abb. 4.6 Verteilungsmuster der Muskelsepten in der epaxialen 48 Muskulatur an Position 2 nach Harder (1975)
Abb. 4.7 Darstellung der epaxialen Rumpfmuskulatur an Schallkopfposition 2 49 im Ultraschall (a) und am gefrorenen Transversalschnitt (b)
Abb. 4.8 Korrelation zwischen dem Muskulaturdurchmesser an Position 2 51 und dem Körpergewicht der Fische (g)
Abb. 4.9 Darstellung der Leber eines juvenilen Karpfens auf Höhe der 54 Bauchflossen im Ultraschall (a) und am gefrorenen
Transversalschnitt (b)
Abb. 4.10 Darstellung der Leber auf Höhe der Bauchflossen im 55 Ultraschall (a) und am gefrorenen Transversalschnitt (b) bei
beginnender Größenzunahme der Gonaden
Abb. 4.11 Darstellung der Leber eines laichreifen Karpfen auf Höhe der 55 Bauchflossen im Ultraschall (a) und am gefrorenen
Transversalschnitt (b)
Abb. 4.12 Korrelation zwischen dem laterolateralen Leberdurchmesser 56 und dem Körpergewicht der Fische (g)
Abb. 4.13 Darstellung der Gallenblase im Ultraschall (a) und 58 am gefrorenen Transversalschnitt (b)
Abb. 4.14 Ultraschalldarstellung der Gallenblase mit sichtbarer 59 Wandstruktur und länglich ovalem Durchmesser
Abb. 4.15 Ultraschalldarstellung der Gallenblase mit verdickter Wand 59 Abb. 4.16 Korrelation zwischen dem maximalen Gallenblasendurchmesser 61
und dem Körpergewicht der Fische (g)
Abb. 4.17 Darstellung des mittleren Anteils der Rumpfniere von der linken 63 Körperseite im Ultraschall (a) und am gefrorenen
Transversalschnitt (b)
Abb. 4.18 Darstellung einer Zyste im interstitiellen Bindegewebe der 63 Niere im Ultraschall (a) und am gefrorenen Transversalschnitt (b)
Abb. 4.19 Vergleichende Ultraschalldarstellung der linken (a) 64 und rechten (b) Niere
Abb. 4.20 Abhängigkeit der maximalen dorsoventralen Ausdehnung der 67 linken Niere und der rechten Niere vom Körpergewicht der Fische (g)
Abb. 4.21 Darstellung des laichreifen Ovars im Ultraschall (a) und 69 am gefrorenen Transversalschnitt (b)
Abb. 4.22 Darstellung des laichreifen Hodens im Ultraschall (a) und 69 am gefrorenen Transversalschnitt (b)
Abb. 4.23 Ultraschalldarstellung des Herzens in der Systole 71 Abb. 4.24 Ultraschalldarstellung des Herzen in der Diastole 71
Abb. = Abbildung
A-Mode = Amplituden-Mode
AV-Klappe = Atrioventrikularklappe
B-Mode = Brightness-Mode
dB = Dezibel
d.h. = das heißt
g = Gramm
KHz = Kilohertz
l = Liter
MHz = Megahertz
M-Mode = Time-Motion-Mode
mW = Milliwatt
p = Irrtumswahrscheinlichkeit
Pos. = Position
s. = siehe
SPF = spezifisch-pathogen-frei
Tab. = Tabelle
u. = und
1 EINLEITUNG
Die diagnostische Ultrasonographie hat in der Veterinärmedizin während der letzten Jahre immer weitere Verbreitung gefunden. Internistische Fragestellungen in der Kleintiermedizin gehören ebenso zu den etablierten Einsatzgebieten wie gynäkologische Anwendungen bei Kleintieren und Nutztieren. Bei diversen monomorphen Zoo-und Wildtieren erwies sie sich als erfolgreiche Methode der Geschlechtsbestimmung (GÖRITZ 1993). Der Vorteil gegenüber anderen bildgebenden Verfahren liegt in der geringen Invasivität, der klinischen Unbedenklichkeit und der Möglichkeit, Organstrukturen sowie intrakorporale Bewegungabläufe beliebig wiederholbar darzustellen.
Voraussetzung für die Interpretation der Ultraschallergebnisse sind Kenntnisse über die physiologische Sonoanatomie der jeweiligen Tierart und des betreffenden Organs. In vorangegangenen Arbeiten wurden um diese zu erarbeiten entweder Schallfenster und sonographische Darstellbarkeit verschiedener Organsysteme einer Tierart im Überblick beschrieben, so geschehen für das Schwein durch BEISL (1994), oder für ein bestimmtes Organ das Echomuster, konstante anatomische Strukturen und Größenverhältnisse innerhalb einer Gesamtpopulation erhoben, beispielsweise an der Leber des Schafes dargestellt durch HAUSAMMAN (1990). Aufgrund der sich immer größerer Beliebtheit erfreuenden Haltung exotischer Heimtiere haben entsprechende Bemühungen auch auf dem Sektor der Reptilien und Amphibien begonnen (SAINSBURY u. GILI 1991, PENNINCK et al.1991, IZAZA et al.
1993, STETTER u. COOK 1994). Bei Fischen beschränkte sich die Anwendung der Sonographie im Bereich der Zierfischdiagnostik auf internistische Einzelfälle (LEWBART et al. 1998), auf dem Gebiet der Nutzfische wurde der Ultraschall zur Klärung reproduktionsspezifischer und ertragssteigender Fragestellungen herangezogen (BONAR et al.
1989, MATTSON 1991, BLYTHE et al. 1994, BOSWORTH et al. 2001).
Durch seine Bedeutung gleichfalls als Hobbytier und wichtiger Süßwasserspeisefisch kommt der Karpfen (Cyprinus carpio) für ein weites Spektrum diagnostischer Indikationen in Frage und wurde daher für diese Arbeit ausgewählt. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob und an welcher Lokalisation die inneren Organe des Karpfens der Ultraschalldiagnostik zugänglich waren. Die jeweiligen Organe wurden hinsichtlich ihres physiologischen sonoanatomischen Erscheinungsbildes beschrieben und vermessen, sowie pathologische Abweichungen protokolliert. Um möglichst aussagekräftige Ergebnisse im Hinblick auf die Gesamtpopulation zu erhalten, wurden Tiere zu verschiedenen Jahreszeiten und in unterschiedlichen Reproduktionsstadien untersucht. Das Alter der Tiere orientierte sich an der bei Speisekarpfen zu erwartenden Schlachtreife.
Die zur Vermessung der Organgrößen an standardisierten Schallkopfpositionen herangezogenen Parameter wurden auf ihre Aussagekraft hin überprüft.
Verifiziert wurden die Ultraschallergebnisse anhand von gefrorenen Transversalschnitten, die im Anschluß an die Untersuchung von den Fischen an den entsprechenden Lokalisationen angefertigt wurden. Diese Methode hat sich bereits in anderen sonographischen Studien an Fischen durch BOSWORTH et al. (2001) bewährt.
2 LITERATURÜBERSICHT
2.1 Definition und Prinzip des diagnostischen Ultraschalls
Akustische Wellen mit einer Frequenz über 20 KHz sind physikalisch als Ultraschall definiert.
Der Ultraschall liegt oberhalb der menschlichen akustischen Wahrnehmung und kommt in vielen Bereichen zur Anwendung (HARMS 1992). In der medizinischen Diagnostik werden meist Schallfrequenzen von 2 bis 20 MHz eingesetzt.
Die bildgebende Sonographie macht sich zur Erzeugung von Ultraschallwellen den sogenannten piezoelektrischen Effekt zu Nutze. Dabei wird ein in der Ultraschallsonde befindlicher Kristall durch das Anlegen elektrischer Spannung deformiert und sendet als Folge der Umwandlung von elektrischer in mechanische Energie Ultraschallwellen aus. Anschließend arbeitet der Kristall als Empfänger der vom Gewebe reflektierten Schallwellen (umgekehrter Piezoeffekt). Man bezeichnet dies auch als Impuls-Echo-Verfahren (HITTMAIR 1997).
2.1.1 Signaldarstellung und Bildkonstruktion
Für die Bildwiedergabe kommen verschiedene ein- oder zweidimensionale Verfahren zur Anwendung. Zu den eindimensionalen Verfahren gehört das A (Amplituden)-Mode-Bild, bei dem die Echoamplituden eines einzelnen Ultraschallstrahls in zeitlicher Abfolge dargestellt werden. Jede Amplitude repräsentiert die akustische Grenzfläche zweier Gewebe, wobei deren Höhe der Intensität des produzierten Echos und deren Lokalisation auf der Zeitachse der Entfernung der Grenzfläche zum Schallkopf entspricht (BARR 1992). Dieses Verfahren wird heutzutage hauptsächlich in der Ophthalmologie eingesetzt (BOYDELL 1995). Bei der ebenfalls eindimensionalen Darstellung des M (Time-Motion)-Modus werden die Amplituden der Echos durch Punkte unterschiedlicher Helligkeit auf dem Bildschirm dargestellt. Während in vertikaler Richtung die durch den Ultraschallstrahl getroffenen Grenzflächen abgebildet werden, ist ihre eventuelle zeitliche Form- oder Lageveränderung an dem waagerechten Verlauf der M-Mode-Kurve abzulesen (POULSEN NAUTRUP 2001). Dieses Verfahren dient in erster Linie der Darstellung intrakorporaler Bewegungsabläufe und wird deshalb fast ausschließlich in der Kardiologie eingesetzt (STEIN u. MARTIN 1994). Das auch in dieser Arbeit zur Anwendung kommende dynamische, zweidimensionale B (Brightness)-Mode- Verfahren verwendet mehrere Ultraschallstrahlen. Die Echos jedes einzelnen Strahls werden analysiert und als Bildpunkte unterschiedlicher Graustufen auf dem Bildschirm wiedergegeben (HITTMAIR 1997). Die Position des jeweiligen Punktes ist abhängig von der Entfernung des
reflektierten Gewebes zum Schallkopf und die Helligkeit, der sogenannte Grauwert des Bildpunktes, ist proportional zu der Amplitude des zurückkehrenden Echos (HAN u. HURD 1994). Dadurch erhält man ein zweidimensionales Schnittbild des untersuchten Gewebes, das mit einer Bildfolgefrequenz von mehr als 15 Bildern pro Sekunde ständig aktualisiert wird. Mit dieser Methode können also Bewegungsabläufe ebenfalls dargestellt werden. Es ist das in der Human- und Veterinärmedizin vorwiegend angewandte Verfahren und wird auch als Real- Time-Verfahren bezeichnet (FRITSCH u. GERWING 1993).
2.1.2 Schallsonden
Die Art des Schallkopfes, auch Transducer oder Scanner genannt, spielt eine wichtige Rolle bei der Ultraschalluntersuchung. Im Real-Time-Verfahren sind verschiedene Ausführungen gebräuchlich, die sich in der Anordnung der piezoelektrischen Elemente und in der Form des entstehenden Schnittbildes unterscheiden (DELORME u. DEBUS 1998).
In den Linearschallköpfen sind die Piezoelemente nebeneinander angeordnet und senden parallel verlaufende Schallbündel aus, wobei kleine Kristallgruppen abwechselnd aktiviert werden. Es entsteht ein rechteckiges Schnittbild (STÜTZEL 1994). Der Vorteil dieses Scanners liegt in der guten Bildauflösung im schallkopfnahen Bereich und der vergleichsweise einfachen Interpretation des Bildes (POULSEN NAUTRUP 2001). Allerdings ist die Anwendbarkeit von Linearsonden durch ihre relativ große Auflagefläche in manchen Bereichen eingeschränkt (BARR 1992). Eine Variation des Linearschallkopfs ist der Konvexschallkopf.
Dieser besitzt eine gekrümmte Oberfläche mit bogenförmig angeordneten piezoelektrischen Elementen, woraus ein leicht divergierendes Blickfeld resultiert. Wegen der kleineren Ankopplungsfläche ist er besonders für die abdominale Sonographie beim Kleintier geeignet (FRITSCH u. GERWING 1993). Von den sogenannten Sektorscannern werden die Schallwellen divergierend ausgesandt, dabei wird ein schmal-trapezförmiges Bild erzeugt. Die meist ein bis acht Piezokristalle rotieren bei der mechanischen Ausführung entweder um eine Achse oder führen eine Pendelbewegung aus. In den elektrischen Phased Array Sektor- Schallköpfen sind Einzelkristalle fest installiert, werden elektronisch kurz nacheinander aktiviert und senden so einen fächerförmigen Schallstrahl aus. Die neueren Annular-Array- Schallköpfe kombinieren mechanische und elektrische Eigenschaften bei ringförmiger Anordnung der Piezoelemente (KLEWS 1993). Aufgrund der kleinen Auflagefläche ist der Sektorscanner besonders gut bei kleinen akustischen Fenstern, wie zum Beispiel den Interkostalräumen einzusetzen. Nachteile sind die schlechte Auflösung im Nahbereich sowie die eventuelle Verzerrung schallkopfferner Strukturen (SIEMS 2000).
2.1.3 Verhalten von Ultraschallwellen im Gewebe
Im biologischen Gewebe breiten sich Ultraschallwellen nahezu ausschließlich als Longitudinalwellen aus. Sie unterliegen dabei den auch aus der Optik bekannten Gesetzen von Reflektion, Streuung, Brechung, Beugung und Absorption. Der gewebsspezifische Widerstand, den sie beim Eindringen in das Gewebe überwinden müssen und der auch als akustische Impedanz bezeichnet wird, ist von der Dichte des Gewebes und der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwellen abhängig (KEALY u. McALLISTER 2000).
Treten im Gewebe Impedanzunterschiede auf, so verhält sich die Grenze dazwischen als akustische Grenzfläche und die Schallwellen werden zu einem bestimmten Anteil reflektiert.
Dieser Anteil ist um so größer, je größer der Impedanzunterschied der Gewebe ist (NYLAND u. MATTOON 1995). Zudem wird das Ausmaß der Reflektion durch die Beschaffenheit der Grenzfläche und den Winkel, in dem der Schallstrahl auftrifft, beeinflusst. An unregelmäßigen Grenzflächen wird ein prozentual kleinerer Anteil der Schallwellen reflektiert, da die Schallwellen stärker gestreut werden. Ähnlich verhält es sich, wenn der Schallstrahl mit einem Winkel von kleiner als 90° auf die Grenzfläche trifft. In diesem Fall werden die reflektierten Schallwellen nicht um 180° zurückgeworfen und erreichen den Trancducer nicht (GODDARD 1995). Durch Absorption, d.h. Umwandlung der Bewegungsenergie in Wärme, erleidet der verbleibende transmittierte Schallstrahl einen Intensitätsverlust, der in Weichgeweben durchschnittlich zwischen 0,4 bis 1 dB pro 1 cm Eindringtiefe pro ein MHz liegt und somit von der Beschaffenheit der Gewebe und der Schallwellenfrequenz abhängig ist. Daraus resultiert eine geringere Eindringtiefe bei höheren Frequenzen (STEIN u. MARTIN 1994).
Charakteristische Besonderheiten treten bei der sonographischen Untersuchung von Knochen, luft-oder flüssigkeitsgefüllten Strukturen auf. Trifft der Schallstrahl auf Knochen, werden 50 Prozent der Schallwellen reflektiert und der Rest wird absorbiert, so dass hinter knöchernen Strukturen keine weitere Energie für die Bildentstehung vorhanden ist und ein sogenannter Schallschatten entsteht (POULSEN NAUTRUP 2001). Dieser wird auch hinter Grenzflächen zu luftgefüllten Räumen durch eine Totalreflexion hervorgerufen. Im Gegensatz dazu werden die Schallwellen in wässrigen Flüssigkeiten nahezu ohne Intensitätsverlust weitergeleitet, was distal der Flüssigkeit gelegene Strukturen besonders gut sichtbar werden lässt. Man bezeichnet dies als relative Schallverstärkung (DELORME u. DEBUS 1998).
2.1.4 Bildartefakte
Zur Vermeidung von Fehlinterpretationen ist die Kenntnis der häufigsten in der Ultraschalldiagnostik vorkommenden Bildartefakte unumgänglich. Unter Artefakten versteht man in diesem Zusammenhang Darstellungen auf Ultraschallbildern, welche tatsächlichen Gegebenheiten anatomischer oder physiologischer Natur nicht oder nur teilweise entsprechen (MEIER 1989). Nachfolgend werden die wichtigsten möglichen Artefakte im Hinblick auf Ursachen und Vorkommen dargestellt.
Wiederholungsechos und akustische Spiegelungen
Bei Geweben mit großem Impedanzunterschied kann es durch den hohen Anteil reflektierter Schallwellen zu wiederholten Spiegelungen kommen, so dass im Anschluß an die erste, echte Reflexion mehrere Echos in gleichem Abstand mit abnehmender Intensität auftreten. Diese Wiederholungsechos bezeichnet man auch als Reverberationen (BRÜGMANN 1994).
Typischerweise geschieht das bei schlechter Ankopplung des Schallkopfs an die Körperoberfläche. Es kann aber auch durch Strukturen im Körperinneren wie möglicherweise gasgefüllte Darmschlingen oder den Beckenboden bei der transrektalen Sonographie des Rindes zur Ausprägung dieses Phänomens kommen (KÄHN 1991). Als Synonyme werden bei besonders zahlreichen Wiederholungsechos die Begriffe Kometenschweif-Artefakt und Ring- down-Phänomen gebraucht. Eine spezielle Form ist das Spiegelbildartefakt, bei dem die Echos zwischen zwei Gewebsflächen mehrfach reflektiert werden. Das Echo wird dabei durch die verlängerte Rückkehrzeit zum Schallkopf tiefer im Gewebe als Spiegelbild der eigentlichen Gewebsstruktur dargestellt (HITTMAIR 1997). Ein Beispiel für akustische Spiegelungen ist die Zwerchfell-Lungen-Grenze, an der die Leber gespiegelt dargestellt wird.
Rauschen
Als Rauschen werden zahlreiche kleine bis mittelgroße, mehr oder weniger unregelmäßige Echos im Bild bezeichnet. Es ist besonders auffällig in schallkopfnahen und echofreien Bezirken und kann durch eine zu hohe Einstellung der Gesamtverstärkung am Ultraschallgerät selbst oder Störströme anderer technischer Geräte wie Kühlschränke im gleichen Raum hervorgerufen werden (MEIER 1989).
Schichtdickenartefakt
Bei diesem Artefakt handelt es sich um einen Saum feiner, unscharf abgegrenzter, wandständiger Binnenechos am Rand von flüssigkeitsgefüllten Organen. Er tritt charakteristischerweise bei der Untersuchung von Harn- und Gallenblase auf (HAN u. HURD 1994). Grund dafür ist das schräge Auftreffen eines Schallstrahls mit großer lateraler Ausdehnung auf eine Grenzfläche zwischen reflexkräftigem und reflexlosem Material, wodurch Echos geringer Intensität entstehen und Konturen unscharf und breiter erscheinen (BRÜGMANN 1994).
Schallschatten und Schallverstärkung
Auf die Entstehung von Schallschatten hinter knöchernen Strukturen und die relative Schallverstärkung distal von flüssigkeitsgefüllten Organen wurde im Punkt 2.1.3. bereits hingewiesen. Eine Besonderheit ist der sogenannte Tangentialschatten. Dieser wird durch Beugung und Brechung des Schallstrahls am Rand von runden, meist flüssigkeitsgefüllten, zystischen Gebilden hervorgerufen (BARR 1992). Der Bereich distal der lateralen Reflexgrenze erscheint streifenförmig echofrei (PENNINCK 1995).
2.2 Biologische Wirkung des Ultraschalls
Die Wirkungen von Ultraschall auf biologisches Gewebe sind abhängig von der verwendeten Frequenz, der Schallintensität und der Beschallungsdauer. Deshalb hat das American Institute of Ultrasound in Medicine Grenzwerte der Schallbelastung erarbeitet, um mögliche Schädigung durch fehlerhafte Anwendung des Ultraschalls auszuschließen (AIUM 1978, 1983). Danach sollte die Gesamtbelastung, also das Produkt aus Schallintensität und Expositionszeit, 50 Joule pro Quadratzentimeter Gewebe nicht überschreiten, bei einer maximalen Intensität von unter 100 mW pro Quadratzentimeter Gewebe.
Grundsätzlich werden mechanische, thermische und chemische Wirkungen unterschieden (POULSEN NAUTRUP 2001).
Durch die Schallwellen wird das Gewebe in mechanische Schwingungen versetzt, in deren Folge das Gewebe abwechselnd einer Sogphase und einer Druckphase ausgesetzt ist. Innerhalb der Sogphase kann es aufgrund des Unterdrucks zur Bildung kleiner gasgefüllter Hohlräume kommen. Man spricht dabei von Kavitation (KLEWS 1993). Die sogenannte stabile Kavitation, bei der die Hohlräume nach Erreichen einer bestimmten Größe mechanisch
resonant werden, ist dabei von untergeordneter Bedeutung (LEWIN u. BJORNO 1981, 1982).
Die instabile oder kollabierende Kavitation jedoch, die durch Wachstum, Vibration und Kollaps der Bläschen innerhalb eines oder zweier Druckzyklen charakterisiert ist, ist in der Lage, ernstzunehmende Zellschädigungen hervorzurufen (RIESZ u. KONDO 1992). Es entstehen turbulente Mikroströmungen, die zur Veränderung der Membranpermeabilität führen und Zellrupturen zur Folge haben können (KAUFMANN 1977). Auch teratogene und mutagene Wirkungen sind bei langeinwirkenden Ultraschallwellen mit extrem hoher Energie und Frequenz nicht vollständig auszuschließen. Allerdings sind im Bereich diagnostischer Ultraschallintensitäten Schäden im Sinne von mechanischer Zerstörung der Zellmembran oder Chromosomen als unwahrscheinlich anzusehen (ROTT 1981). So konnten auch FRENKEL et al. (1999) bei ihrer Untersuchung der ultraschallinduzierten Kavitationsschäden an der Haut von Goldfischen (Carassius auratus) erste Effekte bei der Einwirkung von 0,5 Watt pro Quadratzentimeter Gewebe bei einer Frequenz von einem MHz und der Expositionszeit von 30 Sekunden feststellen. Ähnliche Ergebnisse zeigte schon die Studie von MARTIN et al. (1983), in der Kavitationsschäden an der Schwanzflosse von Platys (Xiphophorous maculatus) bei der Intensität von 0,4 Watt pro Quadratzentimeter Gewebe, Frequenzen zwischen 0,78-3 MHZ und Expositionszeiten von bis zu 20 Minuten auftraten. Dieser stellte außerdem eine durchschnittliche Temperaturerhöhung des Gewebes um drei bis vier Grad und den Anstieg des Blutflusses innerhalb von 30 bis 90 Sekunden nach Beginn der Beschallung fest. Thermische Effekte der Ultraschallwellen sind darauf zurückzuführen, dass ein Teil der mechanischen Energie durch Reibung der Moleküle in Wärme umgewandelt wird (KLEWS 1993). Aufgrund thermoregulatorischer Prozesse wird die Durchblutung des betroffenen Gewebes angeregt und die Schädigung des Gewebes auf einem zu vernachlässigem Niveau gehalten (DELORME u.
DEBUS 1998). Die chemischen Wirkungen des Ultraschalls bestehen in erster Linie aus Oxidations-, Reduktions- und Depolymerisationsvorgängen und werden durch die kavitationsbedingten Mikroströmungen begünstigt. Experimentell ist es beispielsweise gelungen, isolierte DNA durch Ultraschallwellen zu depolymerisieren, derartige Einflüsse konnten aber bei der korrekten diagnostischen Anwendung noch nicht beobachtet werden (ROTT 1982).
Aufgrund zahlreicher statistischer Untersuchungen kann man also auch ohne endgültigen Beweis der Unbedenklichkeit bei der Benutzung handelsüblicher Geräte, deren Intensitäten in der zweidimensionalen Sonographie Durchschnittswerte von zehn mW pro Quadratzentimeter nicht überschreiten, davon ausgehen, dass es sich um ein sicheres und ungefährliches diagnostisches Verfahren handelt (POULSEN NAUTRUP 2001).
2.3 Anwendungsgebiete der Sonographie bei Fischen
Derzeit existiert keine zusammenfassende Darstellung des Einsatzes der Sonographie bei Fischen, was nicht zuletzt in der großen Heterogenität und Nutzungsmöglichkeit dieser Tiergruppe begründet ist. Grundsätzlich soll hier zwischen dem Fisch als Haus- oder Zootier und dem Fisch als Lebensmittel unterschieden werden, wenn es um die diagnostischen Anforderungen und Fragestellungen geht.
2.3.1 Bildgebende Verfahren in der Zierfischdiagnostik
Im Zierfischbereich konzentrierte sich die Diagnostik am Einzeltier zunächst hauptsächlich auf das Röntgen als bildgebendes diagnostisches Verfahren. Diese eignet sich zwar gut für die Beurteilung knöcherner Strukturen (BAKAL et al. 1998) und der Schwimmblase (BEREGI et al. 1998), stößt jedoch aufgrund der bei den meisten Fischen sehr kontrastarmen Darstellung der Abdominalorgane, bei der Beurteilung dieser an ihre Grenzen (TYSON et al. 1999, BÖTTCHER u. BÖTTCHER 2000). Dadurch hat die Sonographie zunehmend an Bedeutung gewonnen. Auch die praktische Durchführung der Untersuchung birgt einige Vorteile gegenüber dem Röntgen, da der Patient während der Untersuchung im Wasser verbleiben kann. Dadurch wird kein Kontaktgel benötigt und das Wasser kann bei besonders kleinen Fischen auch als Vorlaufstrecke genutzt werden (GODDARD 1995). In den meisten Fällen ist es unumgänglich, den Fisch zu narkotisieren. Je nach Größe des Patienten kommen Schallköpfe von 2,5 (Haie) bis 10 (kleinere Zierfische) MHz zum Einsatz. Als für die Untersuchung zugängliche Organe wurden in der Literatur Herz, Leber, Gallenblase, Gastrointestinaltrakt, Gonaden und Augen beschrieben (STETTER 2001). Mögliche Indikationen beinhalten abdominale Neoplasien, Anomalien der Gonaden und granulomatöse oder zystische Veränderungen. Einzelne publizierte Fälle, wie zum Beispiel von LEWBART et al. (1998), der die Sonographie zur diagnostischen Abgrenzung eines abdominalen Tumors erfolgreich nutzte, bestätigen dies. Obwohl die Schwimmblase aufgrund ihrer Gasfüllung im physiologischen Zustand per Ultraschall nicht beurteilbar ist, ist es gelungen, pathologische Füllungen oder raumfordernde Prozesse in der Schwimmblase darzustellen (GODDARD 1995). Eine besondere Position unter den Patienten nimmt der Hai ein, da er zu den Knorpelfischen gehört, sein nicht mineralisiertes Skelett die sonographische Untersuchung kaum behindert und ihm die Schwimmblase fehlt. Eine der Hauptindikationen ist die Darstellung der Schilddrüse und die ultraschallgestützte Bioptatentnahme, da Haie in Gefangenschaft häufig Hypertrophien der Schilddrüse entwickeln (STOSKOPF 1993).
2.3.2 Sonographie bei Speisefischen
Bei den meisten Fischarten, die kommerziell genutzt werden, gibt es keinen deutlichen Geschlechtsdimorphismus, deshalb sind sonographische Geschlechtsbestimmung und Bestimmung des Reproduktionszustandes Hauptindikationen der Ultraschalluntersuchung.
Durch möglichst frühe und sichere Geschlechtsbestimmungen kann das Geschlechterverhältnis in Aufzuchtstationen optimiert und das Aufzuchtergebnis verbessert werden. Zuverlässige Einschätzungen des Reproduktionsstatus erlauben die Festlegung des richtigen Zeitpunktes der Milch- und Rogengewinnung und führen so ebenfalls zu einer Produktivitätssteigerung (GODDARD 1995).
Die Geschlechtsdifferenzierung beim Pazifischen Hering (Clupea harengus pallasi) anhand des Ultraschalls erwies sich zu einhundert Prozent als zuverlässig bei geschlechtsreifen Tieren mit Gonadengewichten von über 2,8 Gramm. Kranial der Rückenflosse mit fünf MHz Linealschallkopf dargestellt, beschrieben BONAR et al. (1989) die geschlechtsreifen weiblichen Gonaden im Transversalschnitt als große, echoreiche, körnige Masse direkt ventral der Wirbelsäule. Bei männlichen geschlechtsreifen Tieren zeigten sich am gleichen Schallort echoarme, gelappte Bezirke. Die juvenilen Heringe konnten durch Fehlen beider Strukturen als solche identifiziert, in ihrem Geschlecht jedoch nicht weiter voneinander differenziert werden.
Zu ähnlichen Ergebnissen kam auch MATTSON (1991) in einer Studie über Atlantische Lachse (Salmo salar). Mit einem 3,5-MHz Linearschallkopf konnte er bei allen weiblichen Tieren sowohl die Gonaden sicher darstellen, als auch ihren Durchmesser bestimmen. Bei eintretender Geschlechtsreife waren diese als echoreiche, granulierte Strukturen zu sehen, die mit zunehmender Laichreife signifikant an Größe gewannen und per Ultraschall schwerer zu durchdringen waren. Die Hoden der Lachse beschrieb er bei Eintritt der Geschlechtsreife als echoarme, transparente Bezirke, die im Verlauf der Laichreife deutlich an Größe und Echogenität zunahmen. Juvenile männliche Tiere konnten bei Lachsen ähnlich wie beim Hering nur durch das Ausschlussprinzip identifiziert werden. BLYTHE et al. (1994) waren nur zu 42- 45 Prozent erfolgreich beim Auffinden der Hoden juveniler oder junger adulter gestreifter Brassen (Morone saxalitis). Bessere Ergebnisse erbrachten die Untersuchungen junger adulter weiblicher Tiere mit 97-100 Prozent Zuverlässigkeit. Dabei wurden die Tiere in monatlichem Abstand im Verlauf eines Jahres mit Hilfe eines 5-MHz Lineartransducers geschallt und der maximale Gonadendurchmesser an zwei festgelegten Positionen gemessen. Bei adulten Weibchen, die mit einer durchschnittlichen Sicherheit von 95 Prozent erkannt wurden, wurde zusätzlich der mittlere Oozytendurchmesser ermittelt. Die Korrelation beider Parameter stellt nach BLYTHE et al. (1994) einen zuverlässigen Index für den Reproduktionsstatus dar. Auch
adulte Männchen wurden als solche identifiziert, die Zuverlässigkeit schwankte jedoch in Abhängigkeit von der Hodengröße zwischen 91 Prozent im September, der Monat des geringsten Hodendurchmessers, und 100 Prozent in den Monaten Dezember bis Juni .
Die Bestimmung der Schlachtreife und Fleischqualität sind weitere Anwendungsmöglichkeiten der Ultraschalldiagnostik.
Nach BOSWORTH et al. (2001) ist die Sonographie potentiell dafür geeignet, Fleischerträge auf Catfish- Farmen am Einzeltier abzuschätzen und so durch optimale Zuchtauswahl die Erträge zu steigern. Es wurden von Tieren beiden Geschlechts mit einem 5-MHz Linearschallkopf transversale Ultraschallbilder angefertigt und die ermittelten Muskeldicken mit den tatsächlichen Filetdurchmessern am getöteten Tier verglichen. Es zeigte sich, dass die Korrelation zwischen den Werten aus der Ultraschalluntersuchung und den zu erwartenden Filetstärken größer war als die Korrelation zwischen den Filetstärken und äußerlich sichtbaren, bis dato als Auswahlkriterium herangezogenen Körpermerkmalen. BOYCE et al. (1985) konnten mittels Sonographie Zysten von Henneguya salminicola im Gewebe von Lachsen nachweisen, die normalerweise erst bei der Filetierung entdeckt werden. Das eröffnet die Möglichkeit, Qualitätskontrollen zu verbessern und unter Umständen auch andere parasitäre Erkrankungen früher als bisher zu diagnostizieren.
2.4 Anatomie und Biologie des Karpfens
Der Karpfen (Cyprinus carpio) ist ein Knochenfisch (Osteichthyes, Überordnung Teleostei) und gehört zu der Familie der Cypriniden (STORCH u. WELSCH 1997). Er kommt ursprünglich aus den gemäßigten Klimazonen Kleinasiens, Mittelasiens, Chinas und Japans und gehört zu den am weitesten verbreiteten kommerziell genutzten Süßwasserfischen weltweit.
Über elf Millionen Tonnen Cypriniden werden jährlich in Aquakulturen produziert (BILLARD 1999). Sein Temperaturtoleranzbereich liegt zwischen 1 und 35 °C, wobei das Temperaturoptimum bei 22 bis 25 °C liegt. Außerdem werden pH-Werte von 5 bis 9 und Sauerstoffgehalte ab 0,7 ppm gelöstem Sauerstoff im Wasser vertragen (BILLARD 1986). In Mitteleuropa liegt die Konsumgröße eines Karpfens üblicherweise bei circa 1,5 Kilogramm, die er nach drei Sommern erreicht hat (BOHL 1982). Als Hobbytier erlangen die Koi-Karpfen (Cyprinus carpio), deren Gewicht und Alter ein Vielfaches des schlachtreifen, lebensmittelliefernden Karpfens erreichen können, immer mehr Bedeutung.
Nachfolgend wird die Anatomie des Karpfen beschrieben, beschränkt auf die für diese Arbeit entscheidenden Organe (Abb.2.1).
2.4.1 Herz
Das Herz des Karpfens liegt kaudal des Kiemenraumes außerhalb der Leibeshöhle im geschlossenen Perikardialraum, welcher ventral und lateral vom Schultergürtel geschützt wird.
Durch die Lage zwischen den beiden Cleithra nimmt es die Form einer dreiseitigen Pyramide an. Im Herzbeutel wird das Fischherz durch das bindegewebige Mesocard fixiert, die Herzspitze ist bei den Teleostei zusätzlich mit dem Gubernaculum cordis am Pericard angeheftet (FIEDLER 1991).
Das Herz führt ausschließlich venöses Blut und besteht aus vier aufeinanderfolgenden Kammern; dem Sinus venosus, dem Atrium, dem Ventrikel und dem Bulbus arteriosus (Abb.
2.2). In den Sinus venosus gelangt das aus dem Körper kommende Blut über die Vena cardinalis anterior und Vena cardinalis posterior (LEHMANN 1991). Dieser kaudale Anteil
Herz
Mitteldarm Ösophagus
Gonaden Niere Epaxiale
Rumpfmuskulatur kraniale und kaudale
Schwimmblasenkammer
Gallenblase
Abb. 2.1: Schematische Darstellung der inneren Organe des Karpfens
Leber mit Pankreas
des Herzens hat ein geringeres Volumen als das Atrium und besitzt eine dünne, elastische Wand. Von der Vorkammer ist er durch die Sinu-Atrialklappen getrennt, die aus Wandfalten beider Anteile bestehen. Die Wand der Vorkammer ist aus zwei Muskelschichten aufgebaut, von denen die innere Trabekel und Septen bildet. In den blindsackartigen Herzohren (Auriculae cordis) sind die Trabekel besonders stark ausgeprägt und tragen so zu der besseren Entleerung des Atriums bei (KÄMPFE et al. 1987). Zwischen Vorkammer und Hauptkammer befindet sich der Canalis auricularis aus ringförmiger Herzmuskulatur, die für den autonomen Herzrhythmus wichtig ist. Durch die Atrioventrikularklappe gelangt das Blut in den muskulösen, ungeteilten Ventrikel, welcher der eigentliche kontraktile Abschnitt des Herzens ist. Seine Wand ist mit einem Maschenwerk aus Muskelbündeln, der Spongiosa, ausgekleidet.
Der vierte Anteil des Herzens ist der Bulbus arteriosus. Dieser enthält nur glatte Muskelfasern und viele elastische Fasern, wodurch er in der Lage ist, die Kontraktionswellen des Ventrikels in einen gleichmäßigen Druck umzuwandeln, entsprechend dem Windkesselprinzip der Aorta bei den Haussäugetieren (ROMER u. PARSON 1983). Vom Bulbus arteriosus aus wird das Blut über den Truncus arteriosus in die Kiemen gepumpt und dort mit Sauerstoff angereichert.
Die Herzfrequenz ist bei wechselwarmen Tieren grundsätzlich niedriger als bei gleichwarmen Tieren. Sie wird beispielsweise durch Stressfaktoren und Temperatur beeinflusst und liegt beim Fisch je nach Spezies durchschnittlich bei circa 30 bis 70 Schlägen pro Minute (LEWBART 2001).
Abb. 2.2: Schematische Darstellung des Fischherzens (LEHMANN 1991)
2.4.2 Niere
Die Niere der Knochenfische ist als paariges Organ ausgebildet, das retroperitoneal ventral der Wirbelsäule liegt und sich über deren ganze Länge erstreckt (ROBERTS 1989). Zwischen der kranialen und der kaudalen Kammer der Schwimmblase ist sie bei Karpfen sattelförmig verbreitert .
Die Niere ist ein gemischtes Organ und wird in die kraniale Kopfniere (Pronephros) und die kaudale Rumpfniere (Mesonephros) unterteilt. Die Kopfniere enthält lymphoides, hämatopoetisches und endokrines Gewebe, während der mittlere und der kaudale Abschnitt der Rumpfniere exkretorische und osmoregulatorische Aufgaben übernehmen (AMLACHER 1992). Bei den Cypriniden ist der mittlere mit dem kaudalen Abschnitt der Rumpfniere verschmolzen, Kopfniere und Rumpfniere können jedoch makroskopisch deutlich voneinander unterschieden werden (OGAWA 1961).
An der Rumpfniere können weiterhin ein kranialer, ein mittlerer und ein kaudaler Abschnitt unterschieden werden. Der kraniale ist besonders bei jungen Karpfen am schwächsten ausgebildet. Er liegt im limitierten Raum zwischen Schwimmblasenwand und Wirbelsäule und wird beidseits der Wirbelsäule in die Zwischenwirbelräume gedrückt (REICHLE 1959).
Die dorsolateral auf der Schwimmblase aufliegenden trapezförmigen Nierenlappen repräsentieren den mittleren und auch größten Anteil der Rumpfniere. In der Medianen sind beide miteinander verbunden. Der sich anschließende, unpaare kaudale Abschnitt der Rumpfniere ist vom mittleren deutlich abgesetzt und umschließt mit seiner Ventralfläche die Kaudalvene (SAKAI 1985).
Eine feste äußere Gestalt sowie eine Kapsel fehlen der Karpfenniere. Ihre Morphologie unterliegt zum Teil großen Schwankungen, die jahreszeitlich, altersmäßig oder durch Wechselbeziehungen mit anderen Leibeshöhlenorganen bedingt sein kann. Beispielsweise kann der kaudale Abschnitt der Rumpfniere durch die Entwicklung der Gonaden massive Größenreduktion und Lageveränderung erfahren (REICHLE 1959).
Der Urin wird über die Wolffschen Gänge abgeleitet, die lateral an der kaudalen Rumpfniere liegen und sich ventral vor der Mündung in die Harnblase vereinigen. Bei der Harnblase des Karpfens handelt es sich im engeren Sinn um eine Erweiterung der Harnleiter, deren kurzer Ausführungsgang, die Urethra, kaudal des Afters nach außen mündet (STOSKOPF 1993).
2.4.3 Leber und Gallenblase
Die Leber der Knochenfische ist ein relativ großes Organ, das sich bei einigen Arten über die ganze Leibeshöhle erstrecken kann (ROBERTS 1985). Dies ist auch bei den Cypriniden der Fall, bei denen die Leber in einzelnen Abschnitten zwischen die Darmschlingen eingebettet ist (LEHMANN 1991).
Die Karpfenleber kann grundsätzlich in zwei Hauptlappen, von denen der linke in Sekundärlappen zerfällt, und zwei akzessorische Lappen unterteilt werden. In der Fovea vesicae biliaris des rechten Hauptlappens (Lobus principalis dexter) liegt die Gallenblase, daher wird dieser auch Gallenblasenlappen genannt (AMLACHER 1992). Gegenüber dem rechten liegt der linke Hauptlappen (Lobus principalis sinister), auch Milzlappen genannt, mit seiner Impressio lienalis der Milz an. Beide Hauptlappen werden im kranialen Abschnitt der Leibeshöhle durch den Ösophagus getrennt und vereinigen sich anschließend zum sogenannten Leberzentrum. Zwischen ihnen liegt das bindegewebige Septum sagittale, ein Teil des dorsalen Mesenteriums. Im hinteren Bereich der Leibeshöhle bildet die Leber zwei weitere Lappen; den Lobus ventrolateralis und den Lobus caudalis. Ersterer ist die kaudale Verlängerung des Lobus principalis dexter und verläuft von der rechten Seite des Leberzentrums zur ventralen Bauchwand und von dort zur linken Körperseite. Der Lobus caudalis ist oft nur rudimentär vorhanden und verläuft vom Leberzentrum kaudal (HARDER 1975). Die Sekundärlappen des Lobus principalis sinister werden durch Darmschlingen von diesem getrennt. Man unterscheidet die Pars angularis zwischen der fünften und achten Darmschlinge und der ventralen Bauchwand von der Pars insularis, die von der fünften Darmschlinge umgeben wird (AMLACHER 1992). Aufgrund der engen Verbindung zum Darm erfährt die Leber weitere Formveränderungen durch Impressionen der Darmschlingen, sogenannte Sulci intestinales.
Diese sind jedoch individuell sehr variabel und können deshalb nicht zur anatomischen Charakterisierung herangezogen werden.
Die Gallenblase ist beim Karpfen und anderen Cypriniden besonders groß. Sie ist mit dem Anfangsteil des Mitteldarms über den Ductus choledochus verbunden, ihr Füllungszustand ist abhängig von der Futteraufnahmefrequenz. Die Wand der Gallenblase ist mit Zylinderepithel ausgekleidet und besteht aus einer dünnen Submucosa sowie glatter Muscularis (FIEDLER 1991). Das Pankreas der Karpfen ist im Sinne eines Hepatopankreas vollkommen im Lebergewebe eingebettet (BRANSON 1993).
Die Leber hat keine feste äußere Gestalt. Sie ist aufgrund von Ernährungszustand, Alter und Reproduktionsstatus großen morphologischen Veränderungen unterworfen und kann in ihrer Größe stark reduziert sein. Die physiologische Farbe der Leber ist abhängig von der Fütterung
rotbraun, durch erhöhten Fettstoffwechsel erhält sie beispielsweise in zyklischen Hungerphasen ein gelbliches Aussehen (ROBERTS u. SCHLOTFELDT 1985).
2.4.4 Gastrointestinaltrakt
Der in der Leibeshöhle gelegene Anteil des Gastrointestinaltrakts, auf den sich die Darstellung beschränken soll, besteht aus Vorderdarm, Mitteldarm und Enddarm. Der Vorderdarm wird beim Karpfen durch den kurzen Oesophagus repräsentiert, dessen Schleimhaut in Längsfalten liegt und mit einem mehrschichtigem Plattenepithel ausgekleidet ist (FIEDLER 1991). Bei den Teleostei dominieren in der Mucosa des Oesophagus große Schleimzellen, die leichtes Schlucken sperriger Nahrungspartikel ermöglichen (ROBERTS 1989). In diesen Teil des Gastrointestinaltrakts mündet der Ductus pneumaticus, der Schwimmblasengang. Ein Magen fehlt den Cypriniden, der Oesophagus geht an der magenähnlichen Erweiterung des Mitteldarms direkt in diesen über (LEHMANN 1991). Mitteldarm und Enddarm sind in Aufbau und Durchmesser kaum zu unterscheiden und werden deshalb in der Literatur zum Teil als Rumpfdarm zusammengefasst (HARDER 1975). Die Darmwand besteht aus einer doppelten Lage glatter Muskulatur und der Darmschleimhaut, welche in Krypten gelegt ist.
Von innen nach außen folgt auf die Mucosa, deren apikale Oberfläche mit Mikrozotten besetzt ist, eine elastisch-bindegewebige Submucosa (AMLACHER 1992). Der Submucosa fehlt die Muscularis mucosae, der Basalmembran schließt sich zunächst sehr dichtes Bindegewebe (Stratum compactum) und nachfolgend lockeres Bindegewebe mit Nervenzellen des Plexus submucosus an. Die beiden Muskellagen trennt eine bindegewebige Schicht, in der der Plexus myentericus Auerbach liegt. Außer dem Plexus submucosus und dem Plexus myentericus befindet sich unterhalb der die Außenfläche des Darms bedeckende Serosa noch der Plexus subserosus (FIEDLER 1991). Der Mitteldarm liegt bei den Cypriniden in Schlingen, die nicht anatomisch konstant sind und, anders als bei den Säugetieren, nicht speziell benannt sind (HARDER 1975). Der meist kurze und makroskopisch nicht vom Mitteldarm zu differenzierende Enddarm mündet mit dem Musculus sphincter ani im Anus.
2.4.5 Schwimmblase
Die Schwimmblase ist in erster Linie ein hydrostatisches Organ, das der Auftriebsregulierung dient (BRANSON 1993). Sie liegt dorsal des Darms und ist von einem weißlichen Peritonealepithel überzogen, das Guaninkristalle enthält (FIEDLER 1991). Bei den sogenannten Physostomen, zu denen auch der Karpfen gehört, ist sie zeitlebends über den Ductus pneumaticus mit dem Darm verbunden. Durch diese Verbindung kann entweder Gas aus der Schwimmblase entweichen oder durch Abschlucken von Luft dort hineingepresst werden (ROBERTS 1985). Außerdem besitzen viele Physostomen eine Gasdrüse, welche von einem Netz aus Blutgefäßen umgeben ist und Gas in die Schwimmblase sezernieren kann. Der überwiegende Anteil des Gases besteht dabei aus Stickstoff (FIEDLER 1991).
Die Schwimmblase der Cypriniden besteht aus einer vorderen und einer hinteren Kammer, zwischen denen eine Verbindung in Form des Ductus communicans besteht. Obwohl die vordere deutlich größer ist als die hintere, repräsentiert die hintere die eigentliche Vesica natatoria propria, in der der Ductus pneumaticus endet. Bei der vorderen Kammer handelt es sich um ein abgeschnürtes Divertikel der ursprünglichen Schwimmblase (HARDER 1975).
Beide enthalten Anteile der Schwimmblasendrüse.
Die Schichtung der Schwimmblasenwand entspricht im wesentlichen dem Aufbau der Darmwand. Sie ist im Inneren mit flachem einschichtigen Epithel ausgekleidet. Unter der sich anschließenden bindegewebigen Lamina propria liegt die Submucosa, in der zahlreiche glatte Muskelzellen und ein Netz aus Blutkapillaren eingelagert sind. Nach außen wird die Wand der Schwimmblase durch eine bindegewebige Adventitia begrenzt (AMLACHER 1992).
Bei den Cypriniden ist die Schwimmblase in zweiter Linie ein Organ der Schall- und Druckrezeption, da durch die Weberschen Knöchelchen eine direkte Verbindung zwischen Schwimmblase und Gehörorgan besteht (LEHMANN 1991). Aufgrund dieser Verbindung sind sie in der Lage, Frequenzbereiche von 13 bis 5000 Hertz wahrzunehmen, wobei die Sensitivität von der Wassertiefe und somit vom Gasdruck in der Schwimmblase abhängig ist (ROBERTS u. SCHLOTFELDT 1985).
2.4.6 Gonaden und Geschlechtsbestimmung
Die Fortpflanzungsbiologie der Knochenfische ist sehr vielfältig; neben zweigeschlechtlichen Arten kommen sowohl Hermaphroditismus als auch Bisexualität vor. Beim zweigeschlechtlichen Karpfen werden entweder Hoden oder Ovarien ausgebildet (BRANSON 1993).
Die Hoden sind paarige Organe, die durch Mesenterien unterhalb der Schwimmblase aufgehängt sind. Sie variieren in der Größe zwischen kleinen Gewebssträngen in der Jugend bis zu großen, milchig-weißen bilateralen Lappen im Stadium der Reife (ROBERTS 1989). Bei laichreifen Karpfen nehmen sie eine abgeflachte, dreieckige Form an und füllen den Großteil der Leibeshöhle aus (FIEDLER 1991). Die Hoden werden an ihrer Außenseite von Cölomepithel überzogen. Darunter folgt die bindegewebige Tunica albuginea, die Hodentubuli und interstitielles Bindegewebe mit Leydig-Zellen umschließt (LEHMANN 1991).
Histologisch gehört der Hoden der Cypriniden zum acinösen Typ, bei dem die Hodentubuli unregelmäßig über den gesamten Querschnitt des Hoden verteilt sind (HARDER 1975). Die Hodentubuli werden von einer Basalmembran und einer bindegewebigen Hülle umgeben. Sie sind mit spermatogenem Epithel ausgekleidet und enthalten Spermatogonien und Spermatocyten unterschiedlicher Reifestadien. Von den im interstitiellen Bindegewebe liegenden Leydig-Zellen werden Androgene produziert (KÄMPFE et al. 1987).
Ausführungsgang der Samenkanälchen ist der Ductus deferens, der beim acinösen Hodentyp auf der Hodenoberfläche verläuft und in der Urogenitalpapille mündet (FIEDLER 1991).
Auch die Ovarien der Teleostei sind paarig angelegt. Sie sind sackartig an den Mesenterien aufgehängt und ebenfalls von einer Tunica albuginea umgeben, die jedoch deutlich dünner ist als bei den Hoden (LEHMANN 1991). Von dieser aus laufen mit Keimepithel besetzte Lamellen in das Innere des Eierstocks (AMLACHER 1992). Die sich entwickelnden Eizellen werden jeweils von der einschichtigen Membrana granulosa umgeben, die den sogenannten Follikel bildet, weibliche Sexualhormone produziert und Dotterstoffe für die Eier transferiert (FIEDLER 1991). Während der Follikelreifung entsteht um die Membrana granulosa eine weitere Schicht, die Theca folliculi. Das Stroma ovarii umgibt die Follikel. Den Teleostei fehlt der Müllersche Gang, statt dessen verlängert sich die Ovarialhöhle kaudal zu einem Ovidukt (KÄMPFE et al. 1987). Über diese gelangen die Eier bei der Ovulation nach außen und werden nicht in die Leibeshöhle abgegeben. Man spricht deshalb vom lamellären Ovartyp mit entovarialem Ausführgang. Die Ovidukte beider Seiten vereinigen sich kurz vor der Mündung in die Urogenitalpapille. Laichreife Eierstöcke können bis zu 70 Prozent des Leibeshöhlenvolumens ausfüllen (WILDGOOSE 2001).
Karpfen zeigen keinen deutlichen Geschlechtsdimorphismus, so dass eine adspektorische, nicht invasive Geschlechtsbestimmung unmöglich ist. Während der Sektion ist die erste makroskopische Identifizierung der Gonaden 95 Tage nach der Befruchtung gelungen (BIENIARZ 1986). Zu diesem Zeitpunkt sind die Gonaden als schmale rötliche Streifen zu sehen, welche mit einschichtigem Epithel und einer einschichtigen Lage von Bindegewebe überzogen ist. Etwas später, nach circa 156 Tagen, sind in den mittlerweile rötlich- transparenten, gallertartigen Gonaden differenzierte Keimzellen nachzuweisen. Die Geschlechtsreife tritt bei Karpfen in etwa zwischen zwei bis drei Jahren ein. Der Zeitpunkt ist dabei nicht nur vom Alter, sondern auch von der Wassertemperatur und der Nahrungssituation abhängig. Laichreife Fische sind adspektorisch an dem sogenannten Laichansatz, also der deutlichen Umfangsvermehrung des Abdomens, und der Laichpapille, bei der es sich um die gerötete und ödematisierte Urogenitalpapille handelt, zu erkennen. Allerdings ist die genaue Unterscheidung zwischen männlichen und weiblichen Tieren meist nur durch Palpation zu erreichen. Durch sanften Druck auf das Abdomen werden beim männlichen Karpfen geringe Mengen an Sperma, die sogenannte Milch, abgegeben (BOHL 1999). Ein wichtiges Kriterium für die Eireife ist der Eidurchmesser, der bei Karpfen 1,2 bis 1,4 Millimeter betragen sollte.
Als weitere, deutlich invasivere Möglichkeiten der Geschlechtsbestimmung stehen zum Beispiel die Bioptatentnahme und anschließende histologische Differenzierung sowie die Katheterisierung zur Gewinnung von Geschlechtsprodukten zur Verfügung. Zu den bei verschiedenen Fischen erprobten serologischen Methoden gehören unter anderem die Plasmaanalyse von Lipophosphoproteinen (CRAIK u. HARVEY 1998), die Messung der Vitellogenin-Konzentration im Plasma (PATINO u. REDDING 2000), Radioimmunoassay der Steroidspiegel im Blut und Immunoagglutinationsmethoden (LE BAIL u. BRETON 1981).
2.4.7 Muskulatur und Ernährungszustand
Das Muskelsystem der Fische besteht aus quergestreifter Skelettmuskulatur, glatter Visceralmuskulatur und Herzmuskulatur (FIEDLER 1991). Da nur die Rumpfmuskulatur für die vorliegende Arbeit von Bedeutung ist, soll im Folgenden nur auf diese eingegangen werden.
Grundsätzlich ist die Rumpfmuskulatur in Körperquadranten unterteilt, welche durch ein medianes und ein horizontales Septum voneinander getrennt werden. Die beiden Muskelgruppen dorsal des horizontalen Septums werden als epaxiale Muskeln, die ventral gelegenen Muskelgruppen als hypaxiale Muskeln bezeichnet. Die jeweils aneinandergrenzenden
epaxialen und hypaxialen Muskelquadranten greifen derart ineinander, dass am horizontalen Septum nach kranial gerichtete Muskelbäuche entstehen (ROBERTS u. SCHLOTFELDT 1985). Der Musculus lateralis superficialis liegt bei einigen Fischen keilförmig zwischen den dorsalen und ventralen Quadranten und wird durch das horizontale Septum ebenfalls in zwei Anteile getrennt (LEHMANN 1991).
Die einzelnen Muskelsegmente (Myomere) sind beidseitig lateral der Wirbelsäule symmetrisch angeordnet und tütenförmig ineinandergesteckt. Sie sind durch dünnhäutige Myosepten voneinander getrennt (HARDER 1975).
Histologisch lassen sich unterschiedliche Fasertypen differenzieren. Rote Muskelfasern, aus denen beispielsweise der Musculus lateralis superficialis zusammengesetzt ist und weiße Muskelfasern, die Bestandteile des Musculus lateralis profundus, des Hauptanteils der Rumpfmuskulatur, sind (FIEDLER 1991). Die roten Muskelfasern sind sarkoplasmaarm, fibrillenreich und kernreich. Sie arbeiten unter aeroben Bedingungen, kontrahieren sich langsam und sind daher wichtig für Ausdauerleistungen. Im Gegensatz dazu sind die weißen Muskelfasern sarkoplasmareich, wasserreich und fibrillenarm. Diese sind anaerob, kontrahieren sich schnell und ermüden früh (ROBERTS 1989). Bei den Cypriniden werden noch rosafarbene Fasern gefunden, die funktionell zwischen den weißen und roten Fasern liegen (HARDER 1975).
Zu der Beurteilung des Ernährungszustandes werden in erster Linie subjektive Kriterien herangezogen. Dabei wird zum einen das Verhältnis vom Kopf zum Rest des Körpers festgehalten. Als kachektisch sind solche Fische anzusehen, deren Kopf den größten Durchmesser des Körpers aufzuweisen hat. Wichtig ist außerdem der Querschnitt der Rückenmuskulatur, welcher abhängig von der Kondition der Fische entweder konvex oder konkav ausgebildet ist (SCHÄPERCLAUS 1990). Ein dreieckiger (konkaver) Querschnitt spricht für die deutliche Abnahme der epaxialen Muskulatur und damit für einen länger andauernden Hungerzustand (LEWBART 2001). Der Korpulenzfaktor ist eine Möglichkeit, die Körperproportionen quantifizierbar zu beurteilen. Dabei wird das Gewicht des Fisches zu seiner Körperlänge ins Verhältnis gesetzt. Der Korpulenzfaktor ist gleich dem Körpergewicht, multipliziert mit einhundert und dividiert durch die Gesamtlänge (Kopfspitze bis Schwanzende) im Kubik (BOHL 1999). Dieser liegt beim Karpfen in der Regel zwischen 2,0 und 2,5. Bei Korpulenzfaktoren unter 1,5 muß von einer akuten Gefährdung der Tiere ausgegangen werden (v. LUKOWICZ u. GERSTNER 1998).
3 MATERIAL UND METHODEN
3.1 Tiergruppen Tiergruppe 1
Die Tiergruppe 1 bestand aus 30 adspektorisch unauffälligen Spiegelkarpfen (Cyprinus carpio). Es handelte sich dabei um zweisömmrige Speisekarpfen beiderlei Geschlechts aus einer semiintensiven Karpfenteichwirtschaft nordöstlich von Hannover. Die Tiere wurden im Oktober den Teichen entnommen und in das Fachgebiet für Fischkrankheiten und Fischhaltung der Tierärztlichen Hochschule Hannover verbracht. Dort wurden sie vor Beginn der Untersuchungen zwei Wochen in zwei 400 Liter fassenden Glasaquarien gehältert und mit pelletiertem kommerziellem Alleinfuttermittel für Karpfen („Trouvit“, Fa. Milkivit, Burgheim) einmal täglich ad libitum gefüttert. Die Fütterung wurde 24 Stunden vor der zu erfolgenden Untersuchung eingestellt. Die Haltungstemperatur betrug durchschnittlich 16 bis 18 °C.
Tiergruppe 2
Bei der Tiergruppe 2 handelte es sich um 30 ebenfalls adspektorisch unauffällige Speisekarpfen aus der selben Teichwirtschaft. Die Tiere dieser Gruppe wurden nach der Winterruhe im März den Teichen entnommen und waren somit 6 Monate älter als die Karpfen der Tiergruppe 1.
Hälterung und Fütterung im Fachgebiet für Fischkrankheiten und Fischhaltung der Tierärztlichen Hochschule Hannover entsprachen der Tiergruppe 1.
Tiergruppe 3
In der Tiergruppe 3 befanden sich 15 Spiegelkarpfen (Cyprinus carpio) zwischen zwei und drei Jahren aus einer Laborzucht des Fachgebiets. Die Fische entstammen aus der Nachzucht einer Zuchtlinie der Bundesforschungsanstalt für Fischerei in Ahrensburg. Die Aufzucht der Geschwistertiere erfolgte im Fachgebiet für Fischkrankheiten und Fischhaltung der Tierärztlichen Hochschule Hannover unter SPF-Bedingungen in rezirkulierendem Leitungswasser bei 18 bis 22 °C. Die Hälterung und Fütterung der letzten vier Wochen vor Beginn der Untersuchungen entsprach derjenigen der Tiergruppen 1 und 2. Alle Tiere dieser Gruppe zeigten bei ungestörtem Allgemeinbefinden einen deutlichen Laichansatz.
3.2 Apparative Ausrüstung
Die Auswahl der Ultraschallausrüstung stützte sich auf in der Literatur angegebene Empfehlungen für Fische mit einem Gewicht von bis zu einem Kilogramm (STOSKOPF 1993, GODDARD 1995, STETTER 2001).
Alle Untersuchungen wurden mit dem tragbaren Ultraschallgerät 240 PARUS der Firma ESAOTEPie Medical durchgeführt. Dieses ist mit einem 9-Zoll Videomonitor und einem 3,5- Zoll Diskettenlaufwerk ausgestattet. Die Bilddarstellung kann entweder im B-Mode oder im M-Mode erfolgen (siehe 2.1.1). Für diese Arbeit kam ausschließlich die Darstellung im B- Mode zur Anwendung. Das Gerät liefert durch seine wahlweise 4-Stufen-Fokussierung, die Monitorauflösung von 512 x 512 Bildpunkten und 256 Graustufen hochauflösende Ultraschallbilder. Am Standbild bietet es fünf Auswertungen der Messeinrichtung: Distanz, Länge, Fläche/Umfang, Volumen und Winkel. An das Gerät können unterschiedliche Sektor-, Konvex- oder Linearschallköpfe angeschlossen werden. Für diese Arbeit kam ein 7,5-MHz Linearschallkopf zum Einsatz.
Im Vorfeld der Untersuchungen stand zunächst das technisch vergleichbare Ultraschallgerät 100 Falco der Firma ESAOTEPie Medical (Pie Medical Deutschland, Dorsten) mit einem zwischen 5- und 7,5-MHz umschaltbaren Sektorschallkopf zur Verfügung. Obwohl diese Kombination in der Literatur als möglich angegeben wird, erwies sie sich aufgrund der schlechten Bildauflösung im Nahbereich als untauglich für die durchgeführten Untersuchungen.
Der Schallkopf musste als Schutz vor Nässe in einen handelsüblichen langen Plastikhandschuh (Krutex, Firma Kruse) wie er für die transrektale Untersuchung bei Pferd und Rind verwendet wird, plaziert werden. Um die Ankopplung zu optimieren, wurde zwischen Hülle und Transducer Ultraschallgel der Firma Dispomed (Gelnhausen) aufgetragen.
Zur Bilddokumentation wurden je 16 Ultraschallbilder auf eine 1,44 MB Diskette (Firma Verbatim, Egham) gespeichert.
3.3 Vorbereitung und Klassifikation der Fische
Da ohne eine medikamentelle Ruhigstellung die Untersuchung in zufriedenstellender Weise nur schwer möglich war, wurden die Karpfen zu diesem Zweck in einen mit 5 Liter Wasser gefülltem, rechteckigen handelsüblichen Plastikwassereimer eingesetzt, der Tricain (Methansulfonat des Metaaminobenzoesäureethylesters, Firma Sigma) in einer Konzentration von 0,15 g/l Wasser enthielt. Mit der Untersuchung wurde erst nach Erreichen des Toleranzstadiums begonnen, welches circa 5 Minuten nach Kontakt mit dem Narkosemittel eintrat. Das Toleranzstadium ist beim Fisch dadurch charakterisiert, dass sich das Tier in Seitenlage begibt, der Augendrehreflex erloschen und der Atemreflex erhalten ist.
24 Stunden vor der geplanten Untersuchung wurden die Fische das letzte Mal gefüttert.
Zusätzlich wurden die Tiere auf einer elektronischen Waage (Typ LC 6200 der Firma Sartorius, Göttingen) gewogen und ihre Körperlänge mit einem handelsüblichen Maßband gemessen. Aus beiden Parametern wurde später der Korpulenzfaktor berechnet (2.4.7). Der Ernährungszustand der Tiere wurde subjektiv in die Kategorien schlecht, mäßig und gut eingeteilt. Als schlecht wurden Karpfen beurteilt, bei denen der Durchmesser des Kopfes deutlich größer war als der des Rumpfes, der Querschnitt der Rückenmuskulatur zu einer dreieckigen Form eingefallen war und die Rippen sowie andere Knochenvorsprünge klar zu sehen waren. Als mäßig wurde der Ernährungszustand eingestuft, wenn keine Knochenvorsprünge oder Rippen sichtbar waren, der Durchmesser des Kopfes kaum oder gar nicht größer war als der des Rumpfes und die Rückenmuskulatur einen dreieckigen Querschnitt zeigte. In einem guten Ernährungszustand waren die Karpfen, deren Kopfdurchmesser kleiner oder gleich dem Durchmesser des Rumpfes war, bei denen die Rückenmuskulatur bogenförmig ausgefüllt und keinerlei Knochenpunkte am Rumpf zu sehen waren.
3.4 Vorversuche
Das Ziel der Vorversuche bestand darin, die zu untersuchenden Organe im einzelnen zu identifizieren und eventuelle Fehlerquellen auszuschalten.
Identifizierung der Organe
Über das sonographische Erscheinungsbild von Organstrukturen des Karpfens konnten in der Literatur keine Angaben gefunden werde.
Die bei Säugetieren bewährte Methode, das Ultraschallbild verschiedener Organe durch Organpräparate zu ermitteln, welche isoliert im Wasserbad geschallt werden, eignet sich beim
Fisch wegen der fehlenden festen anatomischen Struktur der Organe nicht. Deshalb wurden zunächst aufgrund anatomischer Kenntnisse Schallpositionen ausgewählt, die durch anschließend durchgeführte Sektionen verifiziert wurden.
Zur Identifizierung der Herzanteile wurde die Dopplersonographie angewandt. Abschließend ließen sich nur Atrium und Ventrikel eindeutig zuordnen und werden daher als Einziges in dieser Arbeit besprochen.
Ausschalten von Fehlerquellen
Im Laufe der Voruntersuchungen wurde deutlich, dass aufgenommene Nahrung die Untersuchungsmöglichkeiten am Fisch nachhaltig beeinträchtigt. Die handelsüblichen, pelletierten Alleinfuttermittel für Karpfen waren im Gastrointestinaltrekt als echoreiche Partikel zu sehen. Distal dieser Strukturen entstand ein ausgeprägter Schallschatten und machte die Darstellung angrenzender Strukturen unmöglich (Abb. 3.1). Schon kleinere Futterreste führten zu einer suboptimalen Ultraschalldarstellung.
Zur Vermeidung dieses Artefaktes wurde den Karpfen 24 Stunden vor Beginn der Untersuchung kein Futter mehr angeboten.
F L S
Abb.3.1: Entstehung eines Schallschattenartefakts durch aufgequollene Futterpartikel im Darm
F: Futterpellets
S: Schallschattenartefakt L: Lebergewebe
3.5 Sonographie der einzelnen Organe 3.5.1 Herz
Das Herz wurde von der linken Körperseite aus untersucht. Der Schallkopf lag dabei direkt hinter dem Operculum mit leicht nach kranial gerichteter Schallrichtung (Abb. 3.2). Als erstes wurde die Darstellbarkeit der identifizierten Herzkompartimente, des Ventrikels und des Atriums, überprüft. Danach erfolgte die erste Messung der Herzfrequenz. Das Ultraschallbild zeigt einen Längsschnitt durch den Ventrikel und die Atrioventrikularklappe mit angrenzendem Atrium. Festgehalten wurden neben dem sonoanatomischen Bild des Herzens der Wanddurchmesser des Ventrikels in Systole sowie Diastole und der Durchmesser der geöffneten Atrioventrikularklappe in der Diastole.
Im Anschluß an die Untersuchung der anderen Organe wurde die Herzfrequenz zum Ende der Untersuchung erneut bestimmt.
Abb. 3.2: Schallkopfposition für die Untersuchung des Herzens
3.5.2 Muskulatur
Die Muskulatur wurde an zwei verschiedenen Positionen untersucht. Die erste Position lag direkt kranial, die zweite direkt kaudal der Rückenflosse (Abb. 3.3). Dargestellt wurde ein Transversalschnitt der Rückenmuskulatur, an dem zunächst die Echodichte (Echogenität) und die Verteilung der Echos (Homogenitiät) beurteilt wurden. Die Einschätzung der Echogenität erfolgte dabei subjektiv im Vergleich zur Echogenität des Leberparenchyms. Ferner wurde der Querschnitt der Rückenmuskulatur in bogenförmiges oder dreieckiges Aussehen unterteilt (Abb. 3.4). Anschließend wurde am Standbild der maximale Durchmesser der Rückenmuskulatur (Filetdicke) oberhalb der Wirbelkörper gemessen (Abb. 3.4). Die ermittelten Werte wurden bei der Auswertung mit den Korpulenzfaktoren der jeweiligen Fische korreliert.
Abb. 3.4: Messung des Rückenmuskeldurchmessers bei bogenförmigem (A) und
A B
Dornfortsatz
Muskulatur
Wirbelkörper
äußere Haut
linke Körperseite
ventral dorsal
Abb. 3.3: Beide Schallkopfpositionen für die Darstellung der Rückenmuskulatur
Pos. 1
Pos. 2
3.5.3 Niere
Zur Beurteilung des Nierengewebes wurde repräsentativ der mittlere Anteil der Rumpfniere herangezogen, der sich zwischen den beiden Kammern der Schwimmblase lappenartig verbreitert. Die optimale Schallkopfposition dafür lag dorsal des Seitenlinienorgans, etwa auf Höhe zwischen dem ersten und dem zweiten Fünftel der Rückenflosse (Abb. 3.5). Zunächst wurde die Auffindbarkeit der Struktur an diesem Schallort festgehalten. Danach wurden die Echogenität im Vergleich zum Leberparenchym und die Homogenität der Echoverteilung beschrieben. Zusätzlich wurden auffällige Strukturen wie große Gefäßlumina oder zystische Veränderungen protokolliert. Zur quantitativen Beurteilung wurde der maximale dorsoventrale und der maximale mediolaterale Durchmesser bestimmt (Abb. 3.6). Die Untersuchung der Niere wurden bei allen Individuen jeweils von der rechten und von der linken Körperseite aus durchgeführt.
Abb.3.6: Messung des maximalen dorsoventralen und mediolateralen Durchmessers der Niere am Transversalschnitt
Leibeshöhlenbegrenzung Ductus communicans
Nierengewebe
linke Körperseite
dorsal
Abb.3.5: Schallkopfposition für die Untersuchung des mittleren Anteils der Rumpfniere
3.5.4 Leber und Gallenblase
Die Leber wurde von der linken Körperseite aus, an ihrem größten Durchmesser auf Höhe der Bauchflossen, ventral des Seitenlinienorgans geschallt. Für die Gallenblase war die optimale Schallkopfposition etwas weiter kranial, ebenfalls von der linken Körperseite aus, etwa auf halber Höhe zwischen Brust- und Bauchflossen mit leicht nach kaudodorsal gerichtetem Schallkopf (Abb. 3.7). Das Lebergewebe wurde im Hinblick auf die Echogenität im Vergleich zum Nierengewebe und die Homogenität der Echoverteilung beurteilt. Außerdem wurde die Anzahl der dargestellten Darmquerschnitte und das Verteilungsmuster der Darmquerschnitte im Leberparenchym beschrieben. Beim Verteilungsmuster wurden drei Möglichkeiten unterschieden; die Verteilung über den gesamten Leibeshöhlenquerschnitt mit bogenförmiger Dorsalbegrenzung der Leber, eine Verteilung über circa zwei Drittel des Leibeshöhlenquerschnitts mit geradem Verlauf der Dorsalbegrenzung und einer schmal- trapezförmigen Verteilung in der Medianen der Leibeshöhle. Zum quantifizierbaren Vergleich der Lebergröße wurde der maximale laterolaterale Durchmesser des Leberparenchyms an dem ausgewählten Schallort am Standbild gemessen.
An der Gallenblase wurde zunächst die Auffindbarkeit an der ausgewählten Lokalisation, Echogenität und Homogenität des Inhalts sowie die Darstellbarkeit der Wandstrukturen beschrieben. Zusätzlich wurde die Präsenz der assoziierten Mitteldarmschlinge in der Bilddarstellung protokolliert.
Abb. 3.7: Schallkopfposition für die Untersuchung von Leber und Gallenblase
3.5.5 Gonaden
Für die Darstellung der Gonaden konnte keine einheitliche Lokalisation bestimmt werden.
Untersucht wurde die Darstellbarkeit von der linken Körperseite aus ventral des Seitenlinienorgans auf ganzer Länge zwischen Bauch- und Afterflossen (Abb. 3.8).
Protokolliert wurde die Darstellbarkeit der Gonaden an der jeweiligen Schallkopfposition und ihr Aussehen im sonographischen Bild im Hinblick auf die Echogenität im Vergleich zum Leberparenchym und die Homogenität der Echoverteilung. Gemessen wurde der maximale mediolaterale Durchmesser beider Gonaden, sofern diese eindeutig identifiziert werden konnten. Bei der Tiergruppe 3 wurde außerdem das Geschlecht bestimmt.
3.6 Mögliche Nebenwirkungen
Um die Verträglichkeit der angewendeten Methode für die Fische einschätzen zu können, wurden noch weitere Parameter erhoben. Zunächst wurde für jede Untersuchung die Dauer vom Erreichen der notwendigen Narkosetiefe bis zum Ende der Untersuchung notiert. Ferner wurden neben der Herzfrequenz (3.4.1.) auch die Atembewegung und die Atemfrequenz aufgenommen. Bei der Atembewegung wurde beurteilt, ob nach Abschluß der Untersuchung noch sichtbare Kiemendeckelbewegungen mit einer auszählbaren Atemfrequenz festgestellt werden konnten oder nicht. Abschließend wurden auftretende Hautrötungen nach ihrer Lokalisation beschrieben.
Abb. 3.8: Überblick über die möglichen Schallkopfpositionen für die Darstellung der Gonaden
3.7 Einteilung der Versuche
Die Karpfen der Tiergruppen 1 bis 3, insgesamt 75, wurden einmalig nach dem beschriebenen Untersuchungsschema ultrasonographisch untersucht und anschließend mit einer Überdosis des Narkosemittels in einer Konzentration von 0,5g Tricain pro Liter Wasser euthanasiert. Sieben Karpfen der Tiergruppe 2 wurden zusätzlich an fünf Tagen im Abstand von jeweils einer Woche nach dem beschriebenen Untersuchungsschema geschallt, um die Reproduzierbarkeit der Untersuchungsergebnisse zu verifizieren. Nach Beendigung der fünften Untersuchung wurden die 7 Karpfen ebenfalls wie beschrieben euthanasiert.
3.8 Verifizierung der Ultraschallbefunde
Im Anschluß an die Euthanasie wurden die Karpfen in Plastiktüten verbracht und in aufrechter Position bei minus 20°C eingefroren. Nach frühestens 48 Stunden wurden die gefrorenen Tiere mit einem halbautomatischen Schneidegerät (Typ AS 2422 der Firma Ciatronic, Kempen) in circa 1 cm breite Transversalschnitte zerteilt. Die Transversalschnitte erfolgten an den beschriebenen Schallkopfpositionen. Einzige Ausnahme war aufgrund der fehlenden Durchführbarkeit das Herz, bei diesem erfolgte die Verifizierung im Zuge der Vorversuche durch Dopplersonographie. An den gefrorenen Transversalschnitten wurden mit Hilfe eines handelsüblichen Maßbandes die gleichen Messungen wie an den Ultraschallbildern durchgeführt. Anschließend wurden die Transversalschnitte mit einem Maßband als Größenreferenz mit der Digitalkamera QV-3500EX der Firma Casio (Tokyo) bei Tageslicht fotografiert.
3.9 Statistische Auswertungen
Die statistische Auswertung erfolgte mit dem Programm Sigmastat der Firma SPSS Science, Chicago.
Vor der statistischen Analyse wurden alle Werte auf ihre Normalverteilung hin untersucht.
Anschließend wurden für die normalverteilten Daten Mittelwert und Standardabweichung bestimmt. Median, 25% Perzentil und 75% Perzentil wurden entsprechend für die nicht normalverteilten Werte erhoben.
Unterschiede zwischen den Ultraschallbefunden und den Ergebnissen aus den Messungen an den gefrorenen Transversalschnitten wurden bei normalverteilten Daten mittels des t-Testes, bei nicht normalverteilten Daten mittels des Rangsummentestes nach Mann und Whitney bestimmt.
Die Gruppenunterschiede unter den Tiergruppen 1 bis 3 wurden mittels Varianzanalyse und multiplem t-Test nach Tuckey sowie der one way ANOVA (bei normalverteilten Messergebnissen) oder ANOVA on ranks und Dunn´s method (bei nicht normalverteilten Messergebnissen) ausgewertet.
Korrelationen zwischen Körpergewicht und Organgrößen wurden anhand des Rangkorrelationskoeffizienten nach Spearman bestimmt.
Ein p-Wert von < 0,05 wurde als signifikant angesehen.
4 ERGEBNISSE
4.1 Klassifikation der Fische
Das Gewicht der insgesamt 75 untersuchten Karpfen lag zwischen 143,2 g und 917,8 g bei einer Körperlänge zwischen 17,7 cm und 34,2 cm. Die entsprechenden Mittelwerte der einzelnen Gruppen sowie die daraus berechneten Korpulenzfaktoren (2.5.7) sind in Tabelle 4.1 zusammengefasst. Nach den unter 3.3 beschriebenen Kriterien wurde der Ernährungszustand bei 13 Tieren als gut, bei 25 als mäßig und bei 27 als schlecht beurteilt. Dabei fiel eine deutliche Diskrepanz zwischen der Tiergruppe 2, aus der 20 von 30 Karpfen als schlecht konditioniert eingestuft wurden, und den beiden übrigen Tiergruppen auf. Durch die ermittelten Korpulenzfaktoren wurde diese Einschätzung insofern bestätigt, als dass die Werte der Tiergruppe 2 signifikant geringer waren als die der Tiergruppen 1 und 3 (p=<0,001).
Tab. 4.1: Mittelwerte (X _
) und Standardabweichungen (SD) der zur Klassifikation erhobenen Parameter (Körpergewicht, Körperlänge und Korpulenzfaktor) der Tiergruppen 1 bis 3 und der Gesamtanzahl der untersuchten Tiere
Körpergewicht (g) X
_
SD
Körperlänge (cm) X
_
SD
Korpulenzfaktor X
_
SD Tiergruppe 1
n = 30
484,26 ±199,21 25,96 ±4,51 2,69 ±0,49
Tiergruppe 2 n = 30
349,92 ±118,85 25,18 ±2,97 2,13 ±0,29
Tiergruppe 3 n = 15
478,52 ±165,21 26,01 ±3,36 2,63 ±0,23
Gesamt n = 75
428,33 ±174,32 25,65 ±3,69 2,45 ±0,46
