Entwicklung einer organspezifischen Navigator-basierten pCASL-Sequenz mit EPI-Akquisition für die artefaktfreie nicht-invasive Nieren- und Leberfunktions-MRT

• Antragstellerin: Dr. Ke Zhang
• Fachliche Zuordnung: Radiologie ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung von 2022 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 507778602

• Erstellungsjahr: 2025

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Geringe lokale Veränderungen der renalen und hepatischen Durchblutung sind wichtige Indikatoren für die Entstehung einer Krankheit; ihre Quantifizierung erlaubt die Einschätzung der Malignität in neoplastischen Prozessen und des Monitorings der Organfunktion unter Therapie. Während die glomeruläre Filtrationsrate als Goldstandard der Nierenfunktionsbewertung gilt, hat diese kein räumliches Korrelat, weshalb Perfusionsmessungen in der Schnittbildgebung genauer und spezifischer sind. Vor dem Hintergrund, dass die Gabe von nephrotoxischen Kontrastmitteln bei Patienten mit schwerer Nierenfunktionsstörung und Patienten mit Kontrastmittelallergien kontraindiziert ist, gewinnen nichtinvasive MRT-Perfusionsmessungen mit der arterial-spin-labeling (ASL)-Technik an Bedeutung. Sie erlauben quantitative Messungen der Organ-Perfusion, indem sie magnetisch markiertes Blut als endogenen Tracer verwenden. In der Hirnbildgebung wurde vor kurzem die pseudokontinuierliche ASL (pCASL) entwickelt und es konnte gezeigt werden, dass damit eine relativ zuverlässige Beurteilung der zerebralen Perfusion ermöglicht wird. In der abdominalen Bildgebung erschweren jedoch Bewegungsartefakte die Anwendung der pCASL-Technik erheblich. Um dieses Problem zu lösen, haben wir eine organspezifische, navigatorbasierte Schnittverfolgungstechnik entwickelt, die eine auf Echo-Planar Imaging (EPI) basierende Sequenz in Nieren- und Leberperfusionsmessungen verwendet, um Atembewegungsartefakte prospektiv zu kompensieren. Dies ermöglicht eine artefaktfreie, frei atmende Mehrschnitt- und nichtinvasive Nierenund Leberperfusionsbildgebung. Um das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) zu verbessern, wurde geschwindigkeitsselektives ASL (VSASL) implementiert und für Leber-ASL simuliert. VSASL markiert Blut entsprechend seiner Geschwindigkeit und erzeugt einen magnetischen Bolus direkt neben der Mikrovaskulatur im Bildgebungsbereich: Im Gegensatz zu räumlich selektiven gepulsten und pCASL-Ansätzen ist VSASL unempfindlich gegenüber Transitverzögerungseffekten und es wurde kein Markierungsplan verwendet. Die Sequenzen wurden für einen 1,5-Tesla-MRT-Scanner (Siemens Aera) entwickelt, an Freiwilligen validiert und mit Standard-ASL-MRT-Techniken verglichen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Navigator-triggered kidney vessel architecture imaging. ISMRM; 2021
  Zhang K., Triphan S., Kurz F. et al.
  
• Navigator-based slice tracking for kidney pCASL using EPI acquisition. ISMRM Annual Meeting. ISMRM.
  Zhang, Ke; Triphan, Simon; Kurz, Felix; Ziener, Chrstian; Kauczor, Hans-Ulrich; Schlemmer, Heinz-Peter & Sedlaczek, Oliver
  
• Comparison of velocity-selective-inversion arterial spin labeling schemes. ISMRM Annual Meeting. ISMRM.
  Zhang, Ke; Triphan, Simon; Sedlaczek, Oliver; Ziener, Christian; Kauczor, Hans-Ulrich; Schlemmer, Heinz-Peter & Kurz, Felix
  
• Navigator-based slice tracking for liver pCASL using spin-echo EPI acquisition. ISMRM Annual Meeting. ISMRM.
  Zhang, Ke; Triphan, Simon; Sedlaczek, Oliver; Ziener, Christian; Kauczor, Hans-Ulrich; Schlemmer, Heinz-Peter & Kurz, Felix
  
• Navigator‐based slice tracking for kidney pCASL using spin‐echo EPI acquisition. Magnetic Resonance in Medicine, 90(1), 231-239.
  Zhang, Ke; Triphan, Simon M. F.; Ziener, Christian H.; Jende, Johann M. E.; Kauczor, Hans‐Ulrich; Schlemmer, Heinz‐Peter; Sedlaczek, Oliver & Kurz, Felix T.
  
• Navigator‐based motion compensation for liver BOLD measurement with five‐echo SAGE EPI and breath‐hold task. NMR in Biomedicine, 37(10).
  Zhang, Ke; Triphan, Simon M. F.; Wielpütz, Mark O.; Ziener, Christian H.; Ladd, Mark E.; Schlemmer, Heinz‐Peter; Kauczor, Hans‐Ulrich; Sedlaczek, Oliver & Kurz, Felix T.
  
• Simultaneous T1, T2 and T2⁎ mapping of the liver with multi-shot MI-SAGE. Magnetic Resonance Imaging, 105, 75-81.
  Zhang, Ke; Triphan, Simon M.F.; Wielpütz, Mark O.; Ziener, Christian H.; Ladd, Mark E.; Schlemmer, Heinz-Peter; Kauczor, Hans-Ulrich; Kurz, Felix T. & Sedlaczek, Oliver
  
• Non-contrast free-breathing liver perfusion imaging using velocity selective ASL combined with prospective motion compensation. Zeitschrift für Medizinische Physik, 35(1), 87-97.
  Zhang, Ke; Triphan, Simon M.F.; Wielpütz, Mark O.; Ziener, Christian H.; Ladd, Mark E.; Schlemmer, Heinz-Peter; Kauczor, Hans-Ulrich; Sedlaczek, Oliver & Kurz, Felix T.