Hochaufgelöste und Kontrastmittelfreie Perfusionsbildgebung der sich bewegenden Leber durch die Kombination von 3D GRASE PROPELLER Arterial Spin Labeling MRT und prospektiver Bewegungskorrektur auf Basis des Fettsignals

• Antragsteller: Dr. Daniel Christopher Hoinkiss
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 446287025

Die Messung von Leberperfusion mittels bildgebender Verfahren hilft Radiologen, primäre und sekundäre Lebertumore sowie Leberzirrhose im frühen Stadium zu erkennen. Eine weitere Anwendung ist die postoperative Beobachtung von Spenderorganen nach Lebertransplantationen. Konventionelle Perfusionsbildgebung der Leber durch Magnetresonanztomographie (MRT) benötigt die intravenöse Injektion von Kontrastmittel. Dabei wird zumeist ein auf Gadolinium (Gd) aufbauendes Substrat genutzt, dessen Benutzung lange Zeit als unbedenklich galt. In den letzten Jahren zeigte sich allerdings, dass sich das toxische Gadolinium im Gehirn anreichern kann, wodurch kontrastmittelfreie Alternativen immer wichtiger werden. Im Bereich der neuronalen Bildgebung hat sich das sogenannte Arterial Spin Labeling (ASL), das Blut selbst als endogenen Tracer verwendet, als kontrastmittelfreie Alternative etabliert. Da das Verfahren sehr sensibel auf Organbewegung reagiert, ist ein Transfer zur Bildgebung der Leber aufgrund der Atembewegung sehr komplex. In diesem Projekt gehen wir das Problem durch eine Kombination von prospektiver und retrospektiver Bewegungskorrektur an. Die prospektive Bewegungskorrektur wird genutzt, um rigide Bewegungskomponenten bereits während der MRT-Messung zu reduzieren. Das Verfahren soll Fettsignal zur Bewegungsdetektion nutzen, wodurch eine Störung der Magnetisierung der ASL Messung verhindert wird. Elastische Organdeformierungen in den Bildern werden anschließend retrospektiv durch die Verwendung einer 3D GRASE PROPELLER Auslesemethode korrigiert. Diese Methode nimmt in ihren rotierenden Ausleseschritten wiederholt die k-Raum Mitte auf, um Bewegung zwischen den Messschritten zu detektieren. Damit in diesem Projekt auch elastische Verformungen über das Verfahren korrigiert werden können, werden zusätzlich Deformationsfelder zwischen den Bildern bestimmt und Schrittweise durch affine Transformationen korrigiert. Anschließend können die einzelnen Auslesen der PROPELLER Methode zu einem hochaufgelösten, bewegungskorrigierten Perfusionsbild der Leber kombiniert werden. Die Entwicklungsarbeit wird unterstützt durch den Bau eines Bewegungsphantoms, das bei der Evaluierung der entwickelten MRT-Verfahren hilft. Zum Abschluss des Projektes wird eine in-vivo Studie durchgeführt und das entwickelte ASL-Verfahren mit konventionellen Verfahren verglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen