Robuste Perfusionsbildgebung unter freier Atmung mit Arterial Spin Labeling MRT zur Modellierung physiologischer Prozesse in der Leber

• Antragsteller: Dr. Daniel Christopher Hoinkiss
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Radiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 508707144

Medizinische Bildgebungsverfahren zur Messung der Leberperfusion helfen Radiologen bei der Früherkennung von primären und metastasierten Lebermalignomen und Leberzirrhose, aber auch bei der postoperativen Überwachung von Lebertransplantationen. Der derzeitige Stand der Technik in der Bildgebung von Leberperfusion mittels Magnetresonanztomographie (MRT) umfasst die intravenöse Injektion von Kontrastmitteln, die sich, wie in den letzten Jahren festgestellt wurde, im Gehirn anreichern können. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, alternative, kontrastmittelfreie MRT-Techniken zur Gewinnung quantitativer Perfusionsbilder der Leber zu erforschen. Die Arterial Spin Labeling (ASL)-MRT, die sich bereits in der Neuro- Bildgebung etabliert hat, könnte diese Anforderungen erfüllen. Sie ist jedoch sehr anfällig für Bewegungen, die bei der Messung des Bauchraums durch die Atmung sehr ausgeprägt sind. In einem vorangegangenen DFG-Projekt ("ASLiver") haben wir Lösungen entwickelt, die eine ASL-Akquisition der Leber unter freier Atmung ermöglichen. Obwohl dieses Projekt die Proof-of- Principle Entwicklung einer Bewegungskompensation in Leber-ASL zeigte, die den Stand der Technik voranbringt, gibt es noch viele Herausforderungen, bevor ASL als robustes Maß für die quantitative Leberperfusion eingesetzt werden kann. In dem in diesem Antrag vorgestellten Projekt wird der gesamte Arbeitsablauf zur Bewertung der quantitativen Perfusion, einschließlich der Visualisierung physiologischer Austauschprozesse durch Erweiterung des konventionellen Single-Compartment-Modells zur Perfusionsmodellierung durch die Erfassung von Multi-TE-Daten, überarbeitet und bewertet. Dazu gehören auch Verbesserungen der ASL-Sequenz selbst, um von modernsten Techniken zur Messbeschleunigung und Segmentierung zu profitieren und den aktuellen Stand der Background Suppression und Fettsättigung zu verbessern. Die endgültige Sequenz wird dann in einen automatischen Arbeitsablauf eingebettet, der Referenzscans und Bewegungskorrektur umfasst. Dies wird die Erfassung von ASLBildern der Leber mit hoher Qualität ermöglichen und Fortschritte bei der Modellierung der physiologischen Prozesse in der Leber erlauben, für die es aufgrund der komplexen Leberanatomie heute noch keine Goldstandards gibt. Es gibt viele Herausforderungen zu lösen, wie z. B. die korrekte Trennung der Signale der beiden Blutversorgungen, die Bestimmung der Effizienz des Labelings oder die Nutzung von Multi-TE-Daten, die durch die Einbeziehung von Austauschprozessen in die Modellierung eine ganz neue Dimension erreichen könnten. Dies wird neue Einblicke in die physiologischen Prozesse in der Leber ohne Verwendung von Kontrastmitteln oder ionisierender Strahlung ermöglichen und den Einsatz von ASL in der Leber für den klinischen Einsatz vorbereiten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Matthias Günther