Einflussfaktoren der pulmonalen Mikrostrukur auf das MRT-Signal
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Da Mainz neben Albuquerque die einzige Arbeitsgruppe darstellte, die über größere Erfahrungen auf dem Gebiet der 19F-MRT der Lunge verfügt, aber auch weil diese im Vergleich zur MRT von hochpolarisiertem 3He ein technisch-logistisch vergleichsweise unaufwändiges Verfahren darstellt, wurde die Weiterentwicklung dieser Technik zunächst vorangetrieben. Außerdem wurde mit verschiedenen Fluorgasen experimentiert zur Untersuchung, welches Gas für die MRT optimal geeignet ist. Es erfolgte eine erste Tierstudie („Einwaschen“ von SF6-Gas) mit Validierung der 19F-MRT-Konzentrationswerte durch die Gasanalyse, sowie - in Synergie mit dem DFG-Paketantrag zur Protektiven Beatmung - Messungen der Verteilung fluorinierter Gase während Hochfrequenzbeatmung. Weiterhin konnte erstmals die Strömung von Fluorgasen mittels Phasenkontrastmessungen gezeigt werden. Der Höhepunkt war der Arbeiten zur 19F-MRT war die weltweit erstmalige Anwendung von SF6 in einem Humanversuch, der erfolgreich durchgeführt werden konnte und damit weitergehende Probanden- und Patientenstudien ermöglicht. Im Bereich der 3He-MRT ergab sich die Möglichkeit, eine Kooperation zur Arbeitsgruppe von Larry Wald am Massachusetts General Hospital / Harvard Medical School aufzubauen, in der das Konzept einer 32-Kanal-3He-Spule entwickelt und umgesetzt werden konnte. Parallele MRT ist insbesondere für den Einsatz an hyperpolarisierten Substanzen von besonderer Bedeutung, so dass sich die Mainzer Arbeitsgruppe hiervon eine wesentliche Weiterentwicklung der Messtechnik und Verbesserung der Bildqualität versprach. Diese Spule konnte als In-Haus-Produkt nach dem Medizinproduktegesetz entwickelt und erstmals sehr erfolgreich getestet werden. Während der Laufzeit der Forschergruppe entwickelte sich das Gebiet der Hyperpolarisation von Flüssigkeiten durch Arbeiten von Arbeitsgruppen, die mit der Firma General Electrics bzw. Oxford Instruments kooperieren, intensiv. Daher entstand der Entschluss, die ursprünglich geplante Bearbeitung der Analyse der Sichtbarkeit von Gasen in der Lunge und zur Größenbestimmung von Lungenkompartimenten zu Gunsten methodischer Entwicklungen in diesem Bereich hintan zu stellen. In enger Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (AG Prof. Spiess) und Teilprojekt 1 wurden hier verschiedene Polarisatoren auf der Basis der „Dynamic Nuclear Polarisation“ (DNP) und der „Parahydrogen Induced Polarization“ (PHIP)“ in Mainz entwickelt und erstmals getestet. Die so polarisierten Flüssigkeiten (H20, 13C-markierte Zielmoleküle) können zukünftig sowohl für an der Lunge, aber auch in anderen Bereichen des Körpers eingesetzt werden, wodurch der Wissenschaftsstandort Mainz nachhaltig gestärkt wurde.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Subsecond Fluorine-19 MRI of the Lung. Magn Reson Med55 (2006) 948 - 951
U. Wolf, A. Scholz, C.P. Heussel, K. Markstaller, W.G. Schreiber
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A Mobile DNP Polarizer for Clinical Applications, Appl. Magn. Reson. 34, 321-330 (2008)
K. Münnemann, C. Bauer, J. Schmiedeskamp, H.W. Spiess, W.G. Schreiber, D. Hinderberger
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19Flourine MRI. In H.U. Kauczor (Hrsg.): MRI of the Lung, p. 69 – 74. Springer (2009)
W.G. Schreiber
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Comparison of magnetic resonance imaging of inhaled SF6 with respiratory gas analysis.Magn Reson Imag 2009 May;27(4):549-56
A.W. Scholz, U. Wolf, M. Fabel, N. Weiler, C.P. Heussel, B. Eberle, M. David, W.G. Schreiber
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Progression of emphysema evaluated by MRI using hyperpolarized 3He (HP 3He) measurements in patients with alpha-1 antitrypsin deficiency (A1AT), compared with CT and lung function tests. Acta Radiologica 2009; 50: 1-8
T. Stavngaard, L.V. Søgaard, M. Batz, L.M. Schreiber, A. Dirksen
