MR-Tierscanner
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der Tierscanner Biospec 70/20 USR wurde seit August 2008 vor allem für drei Forschungsschwerpunkte eingesetzt: (1) methodische Entwicklungen zur lokalisierten in-vivo-NMR-Spektroskopie (MRS) und schnellen spektroskopischen Bildgebung (SI), (2) applikative Untersuchungen zur metabolischen, physiologischen und strukturellen Charakterisierung von Tiermodellen, (3) Charakterisierung poröser Materialien mittels 1H-MR-Bildgebung (MRI) und 1H-MRS. ad (1): Die methodischen Entwicklungen beinhalteten die Optimierung und Implementierung von Pulssequenzen zur Einzelvolumen-MR-Spektroskopie (MRS) und zur schnellen spektroskopischen Bildgebung (spectroscopic imaging, SI). Insbesondere wurde eine 1H-PRESS-Sequenz (mit oder ohne Wasserunterdrückung) mit sehr kurzen Echozeiten (TE<10 ms) sowie die in unserem Labor entwickelte CT-PRESS-Sequenz, mit der Spektren mit effektiver homonuklearer Entkopplung gemessen werden können, implementiert. Dabei wurden die Sequenzparameter an das höhere Magnetfeld angepasst und die verbesserten Geräteparameter (Gradientenstärke und –schaltzeiten, Mehrkanal-Empfangsspulen) ausgenutzt (4.7T vs. 7T). Als schnelle spektroskopische Bildgebungssequenz wurde die spectroscopic-RARE-Sequenz erstmals bei 7T erfolgreich implementiert. Zudem wurden im Rahmen eines DFG-geförderten Promotionsprojektes die im Fließgleichgewicht gemessenen SI-Sequenzen (steady state free precession, SSFP) weiterentwickelt, wobei insbesondere oszillierende SSFP-Sequenzen zur Reduzierung der spezifischen Absorptionsrate (SAR) und zur Verbesserung der Punktverbreiterungsfunktionen eingesetzt wurden. Dadurch konnten Probleme hinsichtlich störender Wasser- und Lipid-Signale gelöst und die so genannte spectroscopic-FAST-Sequenz erfolgreich implementiert werden, die Messungen mit einem sehr hohen Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SRV) gestattet. ad( 2): Die applikativen Untersuchungen zur metabolischen, physiologischen und strukturellen Charakterisierung von Tiermodellen wurden im Rahmen von inner- oder außer-universitären Kooperationen durchgeführt. Dabei wurden Messungen am Gehirn oder Abdomen von Ratten oder Mäusen durchgeführt. Im Bereich der zuvor nicht in unserer Arbeitsgruppe verfolgten Abdomen-MRI werden z.B. Untersuchungen am Pankreas von Mäusen zur β-Zellen-Massen- und -Funktions-Bestimmung durchgeführt. ad (3): Mit Untersuchungen zur Charakterisierung poröser Materialien mittels 1H-MRI wurde für die Arbeitsgruppe ein neues Themenfeld erschlossen, um eine Zusammenarbeit mit materialwissenschaftlich arbeitenden Arbeitsgruppen der Universität zu etablieren. Ziel ist es, die porösen Materialen (z.B. nano- oder mikroporöse Schäume) dadurch zu charakterisieren, dass die räumliche Verteilung von Wasser in den Poren der Strukturen gemessen wird und das Diffusions- Verhalten der Wassermoleküle Aufschluss über die Porengrößen und die Verbindungen zwischen den Poren liefert. Die verbesserte Leistungsfähigkeit der Gradientenspulen des neuen Tomographen ermöglicht derartige Messungen von Spezies mit sehr kurzen transversalen Relaxationszeiten („UTE- Sequenzen“) und trägt somit zur breiteren Nutzung des Großgerätes für die Forschungsthemen der Universität bei.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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,,Proton MR spectroscopy using short TE PRESS without water suppression. In vivo application to rat brain at 7 Tesla". Proc. Ann. Sci. Meet. ISMRM, Honolulu, 2009, p.2381
W. Dreher, E. Küstermann, D. Leibfritz
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,,Optimized Spectroscopic RARE at 7 Tesla Applied to Rat Brain in vivo". Joint Ann. Meet. ISMRM and ESMRMB, Stockholm, 2010, p.3377
W. Dreher, D. Leibfritz
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,,SAR-reduced spectroscopic FAST imaging with variable flip angles". Joint Ann. Meet. ISMRM and ESMRMB, Stockholm, 2010, p.973
L. Becker, W. Dreher, D. Leibfritz
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„Metabolic alterations within the pancreas of diabetic LEW.1AR1-iddm rats can be shown in vivo and in vitro by proton MR spectroscopy“. 18th International Workshop on Genetic Systems in the Rat, Kyoto, 2010, P28
F. Nehen, M. Meier, T. Arndt, W. Dreher, D. Leibfritz, H.-J. Hedrich, D. Wedekind
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„Investigating the Pancreatic Function: Robust 3D MR imaging of Mouse Abdomen“. Proc. Ann. Sci. Meeting ISMRM, Montreal, 2011, p.810
E. Küstermann, A. Meyer, A. Godbole, W. Dreher, K. Maedler
