Magnetic resonance elastography of the cerebral tissue
Final Report Abstract
Im Rahmen der durchgeführten Projektarbeiten konnten wichtige wissenschaftliche Fortschritte erzielt werden. Diese umfassen (i) eine solide Datenbasis zur Charakterisierung globaler viskoelastischen Kenngrößen gesunder Versuchspersonen [Neuroimage 2009], die eine Grundlage für alle neurologischen Erkrankungen bilden und (ii) Vergleichsstudien an MS Patienten [Neuroimage 2010]. Überraschend sind hierbei der die nachgewiesene Geschlechtsabhängigkeit und die kontinuierliche Abnahme der Hirnsteifigkeit über das gesamte untersuchte Intervall schon ab einem Alter von 18 Jahren. Ebenfalls überraschend war der sehr deutliche Einfluß der MS auf die globalen viskoelastischen Kenngrößen des Hirngewebes. Mit weiteren, ursprünglich im Projekt nicht geplanten Untersuchungen, konnte sichergestellt werden, daß die nachgewiesenen Änderungen nicht mit der Atrophie von Hirngewebe korreliert [ProcISMRM 2010b, ProcISMRM 2009]. Dies ist ein wichtiges Ergebnis, da a priori eine Beeinflussung der Auswertung durch veränderte geometrischer Randbedingungen nicht ausgeschlossen werden konnte. Die durchgeführte Studie an MS Patienten bildet so die Grundlage zur Erforschung der Anwendung der MRE in Diagnostik und Therapie dieser Erkrankung, die als neurodegenerative Erkrankung mit der höchsten Prävalenz enorme sozioökonomische Bedeutung besitzt. Durch die Förderung konnte die international führende Rolle der Arbeitsgruppe im Bereich der MRE des Gehirns gefestigt werden. Dies zeigt sich auch durch die Vielzahl von Kooperationsanfragen zum Aufbau der MRE an nationalen und internationalen Forschungseinrichtungen. Aufgrund des sich momentan ausbildenden, zunächst noch stark akademisch geprägten Marktes und vorhandener Patente im Bereich der MRE, wird eine Vermarktung von Aktoren und Auswertesoftware erwogen. Insgesamt ist die Arbeitsgruppe durch die im Antragszeitraum durchgeführten technischen und methodischen Entwicklungen gut positioniert, um die Problematik von Hirntumoren [ProcISMRM 2008b], Schlaganfällen [ProcISMRM 2010a], sowie Alzheimer- und Parkinson Erkrankungen zu untersuchen. Dies kann qualitativ mit hoher Ortsauflösung durch CWI-MRE [PhysMedBiol 2009] und quantitativ durch Kombination von MRE und biomechanischer Modellierung durchgeführt werden. Neben weiteren Arbeiten zur MS, wird dies im Zusammenhang mit grundlegenden Arbeiten in Tiermodellen zur Korrelation makroskopisch ermittelter viskoelastischer Gewebeeigenschaften mit mikroskopischen zellulären Strukturen Gegenstand weiterer Anträge sein, um die Führungsposition der Arbeitsgruppe weiter auszubauen.
Publications
- Vorrichtung für die Magnetresonanzelastografie (MRE), DE Patent Nr. 10 2006 037 160
- Noninvasive assessment of the rheological behavior of human organs using multifrequency MR elastography: a study of brain and liver viscoelasticity. Phys Med Biol. 2007 Dec 21;52(24):7281-94
Klatt D, Hamhaber U, Asbach P, Braun J, Sack I
- Comparison of dynamic MR elastography of living brain at 7 T and 1.5 T. Proceedings of the International Society of Magnetic Resonance in Medicine, 1546, 2008
Hamhaber U, Klatt D, Beierbach B, Papazoglou S, Hollmann M, Stadler J, Sack I, Bernarding J, Braun J
- Compliance weighted imaging in MR elastography. Proceedings of the International Society of Magnetic Resonance in Medicine, 1461, 2008
Sack I, Siebert E, Hamhaber U, Klatt D, Papazoglou S, Braun J
- MR elastography reveals tissue degeneration in Multiple Sclerosis patients. Proceedings of the International Society of Magnetic Resonance in Medicine, 1547, 2008
Wuerfel J, Beierbach B, Klatt D, Hamhaber U, Papazoglou S, Braun J, Sack I
- Comparison of brain viscoelasticity and brain volumetry in healthy volunteers. Proceedings of the International Society of Magnetic Resonance in Medicine, 6491, 2009
Sack I, Streitberger KJ, Hamhaber U, Klatt D, Papazoglou S, Krefting D, Braun J
- Scatter-based magnetic resonance elastography. Phys Med Biol. 2009 Apr 7;54(7):2229-41
Papazoglou S, Xu C, Hamhaber U, Siebert E, Bohner G, Klingebiel R, Braun J, Sack I
- The impact of aging and gender on brain viscoelasticity. Neuroimage. 2009 Jul 1;46(3):652-7
Sack I, Beierbach B, Wuerfel J, Klatt D, Hamhaber U, Papazoglou S, Martus P, Braun J
- Decrease of brain stiffness compared to loss of brain volume in Multiple Sclerosis patients. Proceedings of the International Society of Magnetic Resonance in Medicine, 2010
Streitberger KJ, Paul F, Krefting D, Klatt D, Papazoglou S, Hirsch S, Braun J, Sack I
- MR elastography of stroke: A feasibility study. Proceedings of the International Society of Magnetic Resonance in Medicine, 2010
Hirsch S, Streitberger KJ, Hoffmann J, Klingebiel R, Klatt D, Papazoglou S, Braun J, Sack I
- MR-elastography reveals degradation of tissue integrity in multiple sclerosis. Neuroimage. 2010 Feb 1;49(3):2520-5
Wuerfel J, Paul F, Beierbach B, Hamhaber U, Klatt D, Papazoglou S, Zipp F, Martus P, Braun J, Sack I
