Diffusionsgewichtete Magnetresonanztomographie mit flusskompensierten Diffusionswichtungen und tri-exponentielle IVIM-Bildgebung

• Antragsteller: Professor Dr. Frederik B. Laun
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437119659

Das Intravoxel Incoherent Motion (IVIM) Modell von Denis le Bihan et al. führt den beobachteten starken Signalabfall in der diffusionsgewichteten Magnetresonanztomographie bei kleinen b-Werten auf das Vorhandensein eines Kompartiments zurück, welches Blut als fließende Flüssigkeit enthält. Das IVIM-Modell ist attraktiv, da es die Untersuchung von Perfusionsparametern in nativen Untersuchungen zulässt. Die zunehmenden Diskussionen um Ablagerungen Gadolinium-haltiger Kontrastmittel im menschlichen Gehirn haben zusätzlich zu dieser Attraktivität beigetragen. Dieser Antrag baut auf zwei neuere Forschungsergebnisse auf. Erstens verschwindet der IVIM-Effekt bei Verwendung kurzer flusskompensierter Diffusionswichtungen, wird bei länger werdenden flusskompensierten Diffusionswichtungen aber wieder sichtbar. Die Verwendung des IVIM-Modells von Denis le Bihan et al. macht es möglich, diese experimentelle Beobachtung mit Parametern wie Blutflusskorrlationszeit τ and Gefäßsegmentlänge l zu verknüpfen. Diese Parameter sind im Rahmen der Angiogenese bei Tumorerkrankungen von großer Wichtigkeit. Zweitens zeigten neuere Arbeiten, dass das oft verwendete bi-exponentielle IVIM-Modell bei sehr kleinen b-Werten nicht mehr gültig ist und ein tri-exponentielles Modell passender erscheint. Die Ursache des tri-exponentiellen Verhaltens ist momentan unklar, aber eine attraktive Interpretationen wäre z.B. die Zuordnung der gemessenen zwei Flusskomprtimente zu venösem und arteriellem Blut. Dieser Antrag zielt darauf ab, die Mechanismen zu verstehen, die den Kontrast in flusskompensierter und tri-exponentieller IVIM-Bildgebung erzeugen. Experimentell soll dies erreicht werden, indem flusskompensierte und tri-expoentielle IVIM-Messungen mit variierender Echozeit (TE) bei unterschiedlicher Feldstärke (B0) durchgeführt werden. Dies soll die Identifizierung der Beiträge unterschiedlicher Kompartimente (wie venös, arteriell, Primärharn in der Niere) beitragen. Dazu soll die Eigenschaft verwendet werden, dass die transversale Relaxationszeit dieser Kompartimente unterschiedlich ist und darüber hinaus von B0 abhängt. Da diese IVIM-Messungen experimentell herausfordernd sind, ist ein Teil des Antrages auf die Optimierung des Messprotokolls fokussiert. Die geplanten Experimente sollen an klinischen Scannern an gesunden Probanden durchgeführt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen