Relaxationszeiten von Kernspin-Singulett-Zuständen als ein neuer Kontrast für die Magnetresonanz

• Antragsteller: Dr. Stefan Glöggler; Dr. Andreas Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 495627437

Vaskuläre Demenz gehört zu den häufigsten Formen von Demenz und wird letztendlich durch eine beeinträchtigte Durchblutung (Hypoperfusion) und Sauerstoffzufuhr (Hypoxie) zum Gehirn verursacht. Genaue Messungen der Blutsauerstoffsättigung im Gehirn können daher immens hilfreich zu sein, um diese Pathologie besser zu verstehen, zu diagnostizieren und einzustufen. Ein besserer Einblick in die Entstehung, sowie die Früherkennung und genauere Diagnostik der Krankheit sind entscheidend, da das Fortschreiten der vaskulären Demenz zumindest begrenzt aufgehalten werden kann. Für die Früherkennung der Krankheit können neue wissenschaftliche Methoden von großer Bedeutung sein.In diesem Antrag untersuchen wir Kernspin-Singulett-Zustände als einen völlig neuartigen Kontrastmechanismus für die Diagnostik mit der Magnetresonanz (MR). Wie wir in unseren Vorarbeiten gezeigt haben, können Singulett-Zustände in Metaboliten im Gehirn generiert werden. Der exponentielle Zerfall dieser Zustände – bestimmt durch die Singulett-Lebensdauer TS – kann anschließend mit der MR gemessen werden. Eine wichtige Besonderheit der Singulett-Zustände ist, dass TS gegenüber anderen Relaxationsphänomenen empfindlich ist, als derzeit bekannte MR-Kontrastmechanismen (T1- und T2-gewichtete MR). Der für TS dominante Mechanismus ist paramagnetische Relaxation. Folglich gehen wir davon aus, dass sich TS als neuer Parameter etablieren wird, um Gewebe und insbesondere das Vorhandensein paramagnetischer Moleküle im Gewebe auf derzeit nicht denkbare Art und Weise zu untersuchen.Die MR ist bereits eine wichtige diagnostische Methode für die Diagnostik von vaskulärer Demenz, da sie vielseitig einsetzbar, nichtinvasiv und in der Klinik weit verbreitet ist, und außerdem keine ionisierende Strahlung benötigt. Zusätzlich ist im Kontext der vaskulären Demenz die Untersuchung von paramagnetische Veränderungen höchstinteressant, da der Anteil des paramagnetischen des-oxygenierten Hämoglobins im Blut bei Durchblutungsstörungen und bei Ischämie zunimmt.Als erste Untersuchung unseres neuartigen Ansatzes widmen wir uns daher der Hypothese, dass Singulett-Zustände dazu verwendet werden können, um Sauerstoffmangel im Gehirn in einem Mausmodell für vaskuläre Demenz sensitiv zu erkennen. Hierzu verbessern wir unsere Methodik um Singulett-Zustände effektiv in vivo zu generieren und TS sensitiv messen zu können. Außerdem identifizieren wir geeignete endogene Zielmoleküle (Metaboliten). Wir erforschen die Lebensdauer von Singulett-Zuständen in vitro in Testlösungen, sowie in vivo an gesunden Mäusen und in einem Mausmodell für vaskuläre Demenz. Durch diese neuen Methoden könnte künftig die Quantifizierung der Blutsauerstoffsättigung im Gehirn durch eine einzige MR Messung ermöglicht werden und ein neuer Mechanismus zur MR-basierten Untersuchung von Geweben entdeckt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen