Erfassung der makroskopischen Strömungseigenschaften und zellulären Migration der Blutströmung im Couette-System mittels Xenon-NMR-Flussbildgebung und -Spektroskopie

• Applicants: Professor Dr. Stephan Appelt; Professor Dr. Bernhard Blümich; Professor Dr.-Ing. Ulrich Steinseifer
• Subject Area: Nuclear Medicine, Radiotherapy, Radiobiology
• Term: from 2007 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 32316112

• Final Report Year: 2011

Final Report Abstract

In den Projektbereichen konnten wesentliche wissenschaftliche Fortschritte erzielt werden. So stellt die Einlösung hyperpolarisierter Gase mit Hilfe von Hohlfasermembranen ein Gebiet dar, das in der Forschungsgemeinschafl auf starkes Interesse stößt. Es konnte gezeigt werden, dass die Wahl der Begasungsmembran für die Begasung mit hyperpolarisierten Gasen relevant ist. Als Ergebnis aus der Vergleichsstudie zu unterschiedlichen Membrantypen konnte eine Empfehlung für einen kommerziell erhältlichen Membrantyp ausgesprochen werden. Bei der Darstellung der Erythrozytenströmung mittels 129Xe-Spektroskopie und Chemical Shift Imaging konnten trotz der sehr kleinen chemischen Verschiebung zwischen Plasma und Erythrozyten von nur ca. 10 ppm beide Signale aufgelöst werden. Nach weiterer Optimierung kann sich dies zu einem wichtigen Tool in der Untersuchung der Zellverteilung, z. B. in Oxygenatoren (Plasmasaum) entwickeln. Bezüglich der rheologischen Analyse der Blutströmung wurde demonstriert, dass die Verwendung von 1H NMR zur simultanen Bildgebung und Geschwindigkeitsmessung der Strömung sich bei geringen Geschwindigkeiten als robuste und akkurate Methode erweist. Jedoch muss hier berücksichtigt werden, dass eine mikroskopische Strömungsanalyse nur durch die weitere Erhöhung der Sensitivität und somit die Verbesserung der räumlichen Auflösung der NMR erreicht werden kann. Für den somit bestehenden weiteren Forschungsbedarf werden Lösungsansätze diskutiert.

Publications

• Characterization of a Xenonizer by hyperpolarized 129Xe MRI. XeMaf 2009, Kuusamo, Finnland
  N. Amor, K. Hamilton, M. Küppers, S. Appelt, T. Schmitz-Rode, B. Blümich, U. Steinseifer
  
• NMR and MRI of (blood-) dissolved hyperpolarized 129Xe. GDCh 2009, Dresden
  N. Amor, K. Hamilton, M. Küppers, S. Appelt, T. Schmitz-Rode, B. Blümich, U. Steinseifer
  
• Capillary Blood-Flow Analysis by Continuously Dissolved Hyperpolarized 129Xe and 1H Velocity MRI. MRPM 2010, Leipzig
  N. Amor, L. Ufiu, K. Hamilton, M. Küppers, S. Appelt, T. Schmitz-Rode, B. Blümich, U. Steinseifer
  
• Hyperpolarized 129Xe NMR for Analysis of Blood-compatible Xenonizer Membranes. EUROMAR 2010, Florenz, Italien
  N. Amor, K. Hamilton, M. Küppers, S. Appelt, T. Schmitz-Rode, B. Blümich, U. Steinseifer
  
• NMR Spectroscopy and Imaging of dissolved hyperpolarized 129Xe. DPG 2010, Regensburg
  N. Amor, K. Hamilton, M. Küppers, S. Appelt, T. Schmitz-Rode, B. Blümich, U. Steinseifer
  
• NMR Spectroscopy and Imaging of dissolved hyperpolarized 129Xe. Fibre Talks 2010, Aachen
  N. Amor, K. Hamilton, M. Küppers, S. Appelt, T. Schmitz-Rode, B. Blümich, U. Steinseifer
  
• NMR and MRI of continuously dissolved hyperpolarized 129Xe by means of hollow fibers. DPG 2011, Dresden
  N. Amor, K. Hamilton, M. Küppers, S. Appelt, T. Schmitz-Rode, B. Blümich, U. Steinseifer