Visual Universitätsmedizin Mainz

Sonstiges

Entwicklung von Nicht-Protonen MRT Pulssequenzen und Techniken

Während im klinischen Einsatz die MRT unter Nutzung des Spins der Wasserstoffprotonen durchgeführt wird, ist die MRT in der Lage eine Anzahl von anderen Atomkernen, die auch von besonderem physiologischem Interesse sind, zu detektieren (siehe Abbildungen).

Beispielbilder für die Nicht-Protonen-MRT
MRT der Lunge (obere Reihe) dargestellt mit Hilfe von hyperpolarisiertem 3He bei einem Patienten mit einer fibrotischen rechten Lunge (links), 19F-MRT von C2F6 Gas bei einem Schwein mit gesunder Lunge (mitte) und mit Isotopen angereichertem 13C in CO2 Gas bei einer Ratte (rechts). Die untere Reihe zeigt hyperpolarisiertes 129Xe in einem Phantom (links), ein Spektrum von einem Phantom, welches mit Isotopen angereichertem 15N2 Gas gefüllt ist und ein 23Na Bild von einem menschlichen Herz in vivo (rechts)).

Literatur

U. Wolf, A. Scholz, C.P. Heussel, K. Markstaller, W.G. Schreiber: Subsecond Fluorine-19 MRI of the Lung. Magnetic Resonance in Medicine 55 (2006) 948 – 951

W.G. Schreiber, F. Meise, A. Scholz, U. Wolf. Feasibility of Pulmonary MRI using isotopically enriched respiratory gases: 13CO2. Magnetic Resonance in Medicine (submitted)

Spulenentwicklung

Einen essentiellen Teil der Forschungsaktivitäten macht die Nicht-Protonen-MRT an einer Auswahl von Spezies von der Größe einer Ratte bis hin zum Menschen aus. Unter Berücksichtigung finanzieller und zeitlicher Gesichtspunkte war es eine strategische Notwendigkeit ein Hochfrequenz Spulenlabor aufzubauen, welches in der Lage ist, die notwendigen Spulen für die Forschungsprojekte zu bauen.  Bis jetzt wurden bereits eine Anzahl von Kleintierspulen für 1H, 19F, 13C und 15N MRT entwickelt. Diese umfassen u.a. eine Mehrfach-Rattenspule für die simultane 1H-MRT von bis zu vier Tieren in der gleichen Messzeit mit nahezu gleicher Bildqualität.

Spulenlabor
Links: Spulenlabor, Mitte: Beispielbilder eines selbstgebauten Prototypen für die gleichzeitige Bildgebung von vier Tieren. Rechts: Koronare Bilder der Gehirne vierer Mäuse in fünf Schichten. Die Messzeit mit nur einer Messung bei 1,5 T betrug 7.15 min.

Zurzeit sind wir an der Konstruktion einer 32 Kanal Empfangsspule für die parallele Bildgebung von hyperpolarisiertem 3He. Hierbei hatten wir die Möglichkeit, auf die umfassende Erfahrung unserer Projektpartner der Arbeitsgruppe um Prof. Larry Wald an der Harvard Medical School / Massachusetts General Hospital, Boston, USA, zurückzugreifen.

Designstudie und Prototype einer 32-Kanal-Spule
Designstudie (links) und aktueller Status (rechts) eines Prototypen einer 32 Kanal Empfangsspule für 3He Messungen am Menschen.