Bestimmung der Porengrößenverteilung durch doppelt diffusionsgewichtete Magnetresonanz-Bildgebung

• Antragsteller: Professor Dr. Martin A. Koch
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 269902106

Pathologische Prozesse können die mikroskopische Struktur von biologischem Gewebe ändern. Eine Reihe von Methoden, die dazu dienen, solche Veränderungen nachzuweisen und zu untersuchen, beruht auf der Beobachtung der Wasserdiffusion im Gewebe. Da die auf thermischer Energie beruhende Diffusionsbewegung der Wassermoleküle von den Zellmembranen behindert wird, spiegeln die Charakteristika der Wasserdiffusion die Gewebestruktur wider. Mit Hilfe der Kernspinresonanz-Bildgebung kann die Diffusion der Wassermoleküle nichtinvasiv untersucht werden. Dabei werden Magnetfeldgradienten benutzt, um eine Diffusionswichtung des gemessenen Signals zu erreichen. Die doppelte Diffusionswichtung ist ein relativ neuer Ansatz zur Bestimmung der mittleren Größe und Form von Zellen im Gewebe. Hier wird ausgenutzt, dass die Pfade eines z. B. in einer Zelle diffundierenden Moleküls in zwei unmittelbar aufeinander folgenden Beobachtungsperioden nicht vollständig voneinander unabhängig sind. Der Signalunterschied zwischen Messungen mit parallelen und antiparallelen Feldgradienten in den zwei Perioden zeigt die Porengröße an. Mit wachsender Wartezeit zwischen den Beobachtungsperioden verringert sich der Signalunterschied. Die Idee dieses Projekts ist es, aus der Form dieses Rückgangs nicht nur eine einzige mittlere Porengröße, sondern auch die relativen Häufigkeiten verschiedener Porengrößen im Gewebe zu bestimmen. Ein zweiter Teil des Projekts besteht darin, zu untersuchen, ob die bei dieser Methode ausgenutzten Effekte auch Messungen beeinflussen, die die Durchlässigkeit von Zellmembranen abzuschätzen versuchen. Auch bei solchen Messungen wird eine zweifache Diffusionswichtung verwendet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen