Entwicklung eines Echtzeit-Verfahrens für die Quantifizierung von Flussmessungen an den Herzklappen und den großen thorakalen Gefäßen mit der Magnetresonanztomografie (MRT) bei Normalpersonen und verschiedenen Klappenpathologien und Shunt-Vitien.
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Projekt beschäftigte sich mit der translationalen Evaluation einer innovativen MRT Flussmessung auf dem Boden der in Göttingen entwickelten Echtzeit-MRT. Sie umfasste experimentelle bis klinische Anwendungen der Technik. Bis auf ein Teilprojekt (MR Flussmessungen bei Patienten mit Arrhythmien - noch nicht ausgewertete Daten) konnten alle Arbeitsprogramme erfolgreich abgeschlossen werden. Mehrfach führten die Analysen der ersten Versuchsreihen in den einzelnen Arbeitspaketen zu Ergebnissen, die eine Modifikation der initialen Mess-Sequenz durch die Gruppe um Herrn Frahm notwendig machten. Dies galt vor allem für die Störempfindlichkeit durch turbulente Strömungsverhältnisse aber auch für die Bestimmung der maximalen Flussgeschwindigkeit. Die jeweils neuen Mess-Sequenzen durchliefen dann fokussierte Re-Evaluationen im experimentellen und klinischen Umfeld. Diese iterativen Innovationszyklen haben sich über dieses Projekt hinaus bewährt und werden von uns weiterhin intensiv gelebt. Inzwischen bereitet das Team um Jens Frahm die dritte Generation der Echtzeit-Flussmessung vor. Sie wird auf einer Modell-basierten Rekonstruktion beruhen und viele der noch identifizierten Probleme der MR-Flussmessung adressieren. Inzwischen hat die Echtzeit-MRT Flussmessung Einzug in die klinische Routine gehalten. Wir verwenden sie bei Patienten mit Arrhythmien bzw. kritisch kranken Patienten, um valide Ergebnisse zu erzielen und die Untersuchungszeit zu minimieren. Ein gewichtiger Grund, die Echtzeit-MR-Flussmessung nicht ausschließlich zu verwenden, bleibt die Schwierigkeit der Auswertung: Die meisten CE-zertifizierten Softwaretools erlauben nicht die Auswertung der entstehenden großen Datensätze mit multiplen Herzzyklen. Das von uns initiierte EuroStarsProjekt Heart4EU ist jedoch in einem finalen Stadium, so dass wir auf einen baldigen klinischen einsetzbaren Prototyp hoffen können. Letztlich ist somit das EuroStars-Projekt als ein Spin-Off dieses DFG-Projektes zu sehen. Eine Promotion aus diesem Projekt (J. Kowallick) erhielt 2017 den Promotionspreis der Deutschen Röntgengesellschaft. Die Resultate aus dieser Förderung haben zu mehreren Anschlußprojekten geführt. So analysiert beispielhaft Michael Steinmetz die Herzfunktion bei Patienten mit korrigierter Fallot-Tetralogie unter körperlicher Belastung in der MRT. Die körperliche Belastung erfolgt über ein MR-kompatibles Fahrrad-Ergometer. Neben der Pumpfunktion und Wandbewegungsanalyse gehören auch die Flussprofile in der Aorta und Pulmonalis zu den Zielparametern der durch die Kinderherzstiftung geförderten Studie. Die Messwerte werden unter Ergometerbelastung mit Echtzeit-MRT Messungen erhoben. Die Grundlage zu dieser Arbeit bildet die Erkenntnisleistung aus diesem DFG-Projekt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2014) Real-time phase-contrast flow MRI of haemodynamic changes in the ascending aorta and superior vena cava during Mueller maneuvre. Clin Radiol 69:1066-1071
Fasshauer M, Joseph AA, Kowallick JT et al.
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(2014) Real-time phase-contrast flow MRI of the ascending aorta and superior vena cava as a function of intrathoracic pressure (Valsalva manoeuvre). Br J Radiol 87:20140401
Kowallick JT, Joseph AA, Unterberg-Buchwald C et al.
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(2015) Peak flow velocities in the ascending aorta-real-time phase-contrast magnetic resonance imaging vs. cine magnetic resonance imaging and echocardiography. Quant Imaging Med Surg 5:685-690
Sohns JM, Kowallick JT, Joseph AA et al.
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(2016) Advances in real-time phase-contrast flow MRI using asymmetric radial gradient echoes. Magn Reson Med 75:1901-1908
Untenberger M, Tan Z, Voit D et al.
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(2017) Model-based reconstruction for real-time phase-contrast flow MRI: Improved spatiotemporal accuracy. Magn Reson Med 77:10821093
Tan Z, Roeloffs V, Voit D et al.
