Optimierung der Arterial Spin Labeling Input Funktion (ASL-IF) zur Stabilisierung des Perfusionssignals

• Antragsteller: Dr. Thomas Lindner
• Fachliche Zuordnung: Radiologie ; Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 513280552

Die MRT Perfusionsbildgebung ist essenziell zur Beurteilung des Blutflusses in Organen wie dem Gehirn und ermöglicht die Früherkennung von Erkrankungen wie Schlaganfall oder Tumoren. MRT-Techniken wie dynamische kontrastverstärkte MRT (DCE-MRI) nutzen Gadolinium-Kontrastmittel, doch Bedenken über Gadolinium-Ablagerungen und Risiken bei Niereninsuffizienz erhöht die Nachfrage nach nicht-invasiven Alternativen. Arterial Spin Labeling (ASL) verwendet magnetisch markiertes Blut als endogenen Tracer und benötigt daher kein externes Kontrastmittel. Die Pseudo-kontinuierliche ASL (PCASL) ist die zur Zeit empfohlene Methode zur Quantifizierung des zerebralen Blutflusses (CBF), deren Genauigkeit jedoch von der individuellen Labeling Effizienz (LE) abhängt, die oft mit festen Werten angenähert wird, was bei Pathologien zu Fehlern führen kann. Im Vorprojekt wurde die PCASL durch patientenspezifische Messungen optimiert und die diagnostische Relevanz bei Gliom-Subtypen und einseitiger Karotisstenose evaluiert. Diese Studien zeigten, dass ASL die Gliom-Grade via Histogram- und Radiomics-Analysen unterscheiden kann, jedoch nicht bestimmte molekulare Marker. Bei den Karotisstenosen identifizierte PCASL zuverlässig die betroffene Seite, wobei Multi-PLD- und Single-PLD-Ansätze gleichwertig waren. Ein Schwerpunkt lag auf der LE-Schätzung mittels der Arterial Spin Labeled Input Function (ASLIF), die markiertes Blut während der PCASL Anregung misst. Hierfür wurde ein quantitatives ASLIF-Modell zur Bestimmung der LE, Flussgeschwindigkeit und Blutrelaxationszeit (T1b) entwickelt und validiert mit Flussmodellen und ersten In-vivo-Tests. Aktuelle Einschränkungen dieser Methodik umfassen die eindimensionale Natur der ASLIF-Bildgebung, die arterienspezifische Daten limitiert, und die Nutzung nur früher Signalphasen, was die T1b-Schätzung erschwert. Die Datenverarbeitung erfolgt offline, was klinische Anwendung verzögert. Offene Herausforderungen sind die Modellverfeinerung für Dispersionseffekte, Robustheit gegen kardiale und Feldschwankungen, zweidimensionale Bildgebung und Echtzeitanalyse. Ziel ist es daher die ASLIF und PCASL für eine zuverlässige, patientenspezifische Perfusionsbildgebung in der Klinik weiterzentwicklen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen