Fully automatic mapping of cerebral perfusion territories using Magnetic Resonance Imaging

• Applicants: Privatdozent Dr. Andreas Binder; Professor Dr. Olav Jansen; Professor Dr. Christian Heiner Riedel
• Subject Area: Nuclear Medicine, Radiotherapy, Radiobiology ; Clinical Neurology; Neurosurgery and Neuroradiology ; Human Cognitive and Systems Neuroscience
• Term: from 2016 to 2021
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 299253112

• Final Report Year: 2020

Final Report Abstract

Die Entwicklung gefäßselektiver Arterial Spin Labeling Methoden erlaubt tiefere Einblicke in die Physiologie sowie die Pathophysiologie des Gehirns, sowohl im gesunden als auch im erkrankten Gehirn. Diese Methoden erlauben sowohl Perfusionsunterschiede und auch makrovaskuläre Eigenschaften bzw. Veränderungen zu erfassen. Ein großer Vorteil ist die Anwendung dieser MRT Methoden nicht nur auf Patientengruppen, sondern auch an Probanden, da keine ionisierende Strahlung und keine externe Kontrastmittelgabe erforderlich sind. Im Patientenkollektiv erlauben diese Methoden auch in weiterer Folge longitudinale Studien zu Darstellung eventueller Veränderungen nach Erkrankungen. Die im Rahmen des Projektes hauptsächlich verwendete Methode (super-selektives Arterial Spin Labeling) ist flexibel in ihrer Anwendung hinsichtlich der Planung (Labeling einer großen Arterie, kleinerer intrakranieller Arterien, 2 oder mehr Arterien gleichzeitig oder nicht-selektives Labeling) und kann daher auf verschiedenste anatomische Varianten individuell adaptiert werden. Jedoch zeigte die ursprüngliche Implementierung Schwächen und daher war es notwendig diese zu optimieren. Es konnte gezeigt werden, dass super-selektives Arterial Spin Labeling hinsichtlich der Bildqualität mit der Standardmethode des nicht-selektiven Arterial Spin Labeling vergleichbar ist und kleine Schwankungen in der Planung keine drastischen Probleme verursachen. Die entwickelten Beschleunigungstechniken erlauben es des Weiteren auch gefäßselektive Aufnahmen anzufertigen ohne die Gesamtmesszeit zu verlängern und diese auch zeitaufgelöst darzustellen. Die im Rahmen dieses Projektes angefertigten Patientenscans zeigen zudem auch zukünftige potentielle klinische Anwendungen dieser Methodik auf.

Publications

• Intraoperative resection control using arterial spin labeling - Proof of concept, reproducibility of data and initial results. Neuroimage Clin. 2017 25;15:136-142
  Lindner T, Ahmeti H, Lübbing I, Helle M, Jansen O, Synowitz M, Ulmer S
  
• MR Imaging of Individual Perfusion Reorganization Using Superselective Pseudocontinuous Arterial Spin-Labeling in Patients with Complex Extracranial Steno-Occlusive Disease. AJNR Am J Neuroradiol. 2017;38(4):703-711
  Richter V, Helle M, van Osch MJ, Lindner T, Gersing AS, Tsantilas P, Eckstein HH, Preibisch C, Zimmer C
  
• A comparison of arterial spin labeling and dynamic susceptibility perfusion imaging for resection control in glioblastoma surgery. Oncotarget. 2018;9:18570-18577
  Lindner T, Ahmeti H, Juhasz J, Helle M, Jansen O, Synowitz M, Ulmer S
  
• Optimized super-selective Arterial Spin Labeling for quantitative flow territory mapping. Magn Reson Imaging. 2018
  Lindner T, Jansen O, Helle M
  
• Self-controlled super-selective arterial spin labelling. Eur Radiol. 2018;28:1227-1233
  Lindner T, Austein F, Jansen O, Helle M
  
• Should you stop wearing neckties? - wearing a tight necktie reduces cerebral blood flow. Neuroradiology. 2018 Jun 30
  Lüddecke R, Lindner T, Forstenpointner J, Baron R, Jansen O, Gierthmühlen J
  
• “Kontrastmittelfreie und quantitative Darstellung des zerebralen Blutflusses – Neue Einsichten in die Physiologie und Pathophysiologie des menschlichen Gehirns“
  Thomas Lindner