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Projekt
Identifizierung nicht-invasiver Biomarker für CKD-Übergänge mit Super-Resolution-Ultraschall
Antragstellerinnen / Antragsteller
Dr. Susanne Fleig; Professor Dr. Fabian Kiessling; Professor Dr.-Ing. Georg Schmitz
Fachliche Zuordnung
Nephrologie
Förderung
Förderung seit 2025
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445703531
Wir untersuchen und validieren die nicht-invasive hochauflösende Ultraschallbildgebung (motion model Ultrasound Localization Microscopy, mULM) für die experimentelle und klinische Nephrologie. Hierfür wurden die Vordergrund-/Hintergrund-Trennung in der mULM für eine bessere Lokalisierung von Mikrobläschen in Phantomen, Mausnieren und Nierentransplantaten optimiert. Dadurch konnte die Mikrozirkulation visualisiert und ihre Dichte und Architektur beurteilt werden. Herausfordernd ist die Anpassung des Protokolls für Eigennieren, die sich atemabhängig stärker bewegen und tiefer liegen. Die Mikrovaskulatur und ihre Rarefizierung sind bedeutsam in der Progression von Nierenkrankheiten, aber es fehlen nicht-invasive Messmethoden für ein tieferes Verständnis. Wir postulieren, dass ein optimiertes mULM-Verfahren eine detailliertere Charakterisierung der Nieren-Mikrovaskulatur von Patienten ermöglichen und durch Bewegungsanalyse einzelner Mikrobläschen Glomeruli visualisieren kann, was ein besseres Verständnis und Monitoring der Transition von Nierenerkrankungen ermöglichen wird. Dafür werden wir mULM für die Nierenbildgebung durch Kombination von Expertisen in Nephrologie und klinischem Ultraschall (Fleig), experimenteller klinischer Bildgebung (Kiessling) und Ultraschallphysik (Schmitz) weiterentwickeln. In WP1 werden wir den Algorithmus zur Mikrobläschenverfolgung verbessern, um Mikrovaskulatur inklusive Glomeruli in gesunden und CKD-Mäusen zu visualisieren und mit komplementärer Bildgebung (P6) und Histologie zu korrelieren (P4). In WP2 werden Bildgebungs-Biomarker für die Nierenfibrose durch eine Kombination aus mULM, Photoakustik und Delta-Radiomik (quantitative Ultraschallbildanalyse zu verschiedenen Untersuchungszeitpunkten) in präklinischen Modellen identifiziert. Präklinische Modelle werden uns erlauben, Radiomik mit Pathomics zu korrelieren (mit P4). In WP3 werden aus CEUS-Bildern von Patienten mit akuter oder chronischer Nierenerkrankung, die sich für eine Nierenbiopsie im Krankenhaus befinden (mit Saritas P3) oder nach einer Biopsie in ambulanter Betreuung sind (z.B. IgAN-Kohorte, Seikrit (P8), mULM-Daten zur quantitativen Auswertung der Mikrovaskulatur (3D Kortexvolumen und eGFR) akquiriert. Wir werden die Bildqualität in Eigennieren und die Postprozessierung (inkl. Atem-Bewegungskorrektur) optimieren und Glomeruli nicht-invasiv visualisieren. Zusammenfassend wird die Verbesserung der mULM die nicht-invasive, quantitative Beurteilung der Nierenmikrovaskulatur bis hin zur Auflösung einzelner Glomeruli ermöglichen und einen neuen, komplementären Messparameter der Nierengesundheit darstellen. Da mULM auf klinisch genutzten Ultraschallgeräten implementiert werden kann, kann die Technologie leicht klinisch etabliert werden, um unser Verständnis von Krankheitsverläufen zu verbessern, potenzielle klinische Endpunkte zu definieren und als diagnostisches Instrument für die (frühzeitige) Erkennung und Überwachung von Nierenerkrankungen zu dienen.
DFG-Verfahren
Klinische Forschungsgruppen
