Hochfeld Kleintier MRT
Final Report Abstract
Der 9.4T Kleintier-MR-Scanner wurde im bisherigen Nutzungszeitraum multidisziplinär von verschiedenen naturwissenschaftlichen und biomedizinischen Arbeitsgruppen zur nicht-invasiven anatomischen Bildgebung und zur Quantifizierung physiologischer Gewebeparameter in biomedizinischen und präklinischen Forschungsprojekten genutzt. Die Supportgruppe etablierte dazu in enger Zusammenarbeit mit den jeweiligen Forschergruppen anwendungsorientiert neue MR-Techniken, optimierte Sequenzprotokolle und Laborverfahren mit breitem Applikationsspektrum (Anatomie, funktionelle MRT, X-Kern Bildgebung: 19F und 31P, Spektroskopie). Viele hochaufgelöste Messungen waren dabei nur durch die Nutzung einer Helium-gekühlten Sende-Empfangsspule möglich. Weiterhin wurden ein MR-kompatibler EEG-Monitor zur adäquaten Narkoseüberwachung für funktionelle Studien am Mausgehirn sowie eine EKG-basierte, intrinsische Synchronisation für Studien am schlagenden Mausherzen implementiert. Durch den Einsatz vornehmlich longitudinaler Studiendesigns konnte die Anzahl an benötigten Versuchstieren deutlich reduziert werden. Gehirn: Im Rahmen der DFG-Forschergruppe FOR 1738 wurden Ergebnisse bestehender in-vitro Experimente zur Pathogenese zerebraler arterieller Vasospasmen nach hämorrhagischen Infarkten an der Maus validiert. Der Scanner diente zur repetitiven Analyse von Blutflussänderungen sowie des Durchmessers intrazerebraler Arterien nach intrathekaler Applikation von Blutabbauprodukten und ermöglichte somit tierindividuelle Aussagen zur Reversibilität pathologischer Veränderungen. Weiterhin diente der Scanner zur Verlaufs-Charakterisierung der Experimentellen Autoimmunen Enzephalomyelitis, einer Modellkrankheit für die Multiple Sklerose (MS). Hierbei wurden Störungen der Blut-Myelon-Schranke identifiziert, die Kinetik und Schwere der Läsionslast longitudinal analysiert, ein Surrogatmarker für die Aktivität der autoimmunen Entzündungsreaktion etabliert und eine Korrelation zwischen klinischem in vivo Verlauf sowie histopathologischen post mortem Veränderungen hergestellt. Die Erkenntnisse gelten als Grundlage für potentielle Verlaufs-spezifische Therapieoptionen bei der MS. Herz: Im Rahmen des SFBTR34 ermöglichte der Scanner die solide Etablierung einer Katheterbasierten Induktion einer Herzklappenreizung im Endokarditis Mausmodell. Durch die in vivo Visualisierung des Katheters im Experiment konnte die Erfolgsrate der Endokarditis-Induktion erheblich gesteigert werden. Ferner konnte eine neue 4D Phasenkontrast MRT Methode mit kürzest möglicher Echozeit und retrospektiver Rekonstruktion entwickelt werden, wodurch nun durch die Quantifizierung verschiedener in-vivo Blutflussparameter eine longitudinale Beurteilung der Klappenschädigung im Endokarditis Mausmodell möglich ist. Muskel: Im Hinblick auf die Charakterisierung arbeits- oder sportbedingter Muskelerkrankungen verschiedene Langzeit-Sequenzen zur hochaufgelösten anatomischen bzw. spektroskopischen Darstellung einzelner Muskeln und kollagener Strukturen wie Faszien in-vivo sowie am fixierten Gewebe etabliert und durch makroskopische Präparationen validiert. Nanopartikel: Im BMBF-Projekt „nanoBEL“ wurden mit Hilfe des Scanners Auswirkungen einer akuten Exposition durch magnetische Nanopartikel (MNP) in-vivo und longitudinal aus toxikologischer Sicht untersucht. Weiterhin konnten Langzeiteffekte in Abhängigkeit von strukturellen MNP-Eigenschaften, Degradations- und Eliminationsprozessen entlang des MNP-Lebenszyklus und des Gesundheitsstatus der Individuen abgeschätzt werden, die hohe Relevanz für die diagnostische Bildgebung bei der Früherkennung von Erkrankungen wie Krebs und Entzündungen und potentieller therapeutischer Monitoringstrategien haben.
Publications
- Cardiac 4D phasecontrast CMR at 9.4 T using self-gated ultra-short echo time (UTE) imaging. J Cardiovasc Magn Reson. 2017 Mar 31;19(1):39
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Kentrup D, Bovenkamp P, Busch A, Schuette-Nuetgen K, Pawelski H, Pavenstädt H, Schlatter E, Herrmann KH, Reichenbach JR, Löffler B, Heitplatz B, Van Marck V, Yadav NN, Liu G, van Zijl PCM, Reuter S, Hoerr V
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(See online at https://doi.org/10.1016/j.msec.2017.08.032) - Methoden zur Quantifizierung kollagenhaltiger Strukturen. In: Dienstbühl, I.; Stadler, M.; Scholle, H.-C. (eds.): Kongressband 23. Erfurter Tage “Prävention von arbeitsbedingten Gesundheitsgefahren und Erkrankungen”. S. 299-304. Verlag Bussert & Stadeler. ISBN:978-3-942115-45-2
Stark H, Fichtner M, Arnold P, Hesse B, Mischewski I, Fischer MS
