CEST-DREAM – Eine dynamische Feld-korrigierte CEST MRT Methode

• Antragsteller: Professor Dr. Moritz Zaiss
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 561141763

Chemical Exchange Saturation Transfer (CEST) MRT ist eine metabolische Bildgebungstechnik, die eine Fülle von biochemisch relevanten Informationen liefert, wie z.B. pH-Wert, Kreatin-, Glutamat-, Phosphokreatin-, Protein-/Peptid-Gehalt, Proteinstruktur, Glukoseaufnahme sowie den Lipidgehalt. CEST-MRT hat bereits vielversprechende neue diagnostische Erkenntnisse bei der Bildgebung von Tumoren, Schlaganfällen und neurodegenerativen Erkrankungen gezeigt, und es werden kontinuierlich neue CEST-Effekte und funktionale Zusammenhänge entdeckt. Allerdings bestehen CEST-MRT-Sequenzen aus einer minutenlangen Serie von CEST-präparierten Scans und leiden daher unter Schwankungen, die durch Patientenbewegungen verursacht werden. Obwohl Bewegung korrigiert werden kann, induziert sie dynamische B0- und B1+- -Veränderungen. Da diese Feldschwankungen während der CEST-Aufnahme auftreten, können Pseudo-CEST-Effekte auftreten oder echte CEST-Effekte übersehen werden, was sowohl die wissenschaftliche Forschung als auch die klinisch robuste Anwendung beeinträchtigt. Dies ist besonders problematisch bei höheren Feldstärken wie 7T, wo die Feldinhomogenitäten größer sind, jedoch CEST von einem höheren Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) und der verbesserten spektralen Auflösung profitiert. Wäre die vollständige Feldinformation für jeden einzelnen CEST-vorbereiteten Scan einer Serie verfügbar, könnten Änderungen verfolgt und die Daten korrigiert werden, was zu einem fortschrittlicheren Forschungstool führen würde. Ziel dieses Projects ist es, ein solches neues Werkzeug zu realisieren und zu validieren, indem die CEST-Präparation mit einem Dual-Refocusing-Echo-Acquisition-Mode-(DREAM)-Ausleseverfahren kombiniert wird. Dieses Verfahren ist in der Lage, sowohl CEST-vorbereitete Karten als auch die erwähnten dynamischen Feldkarten in einem einzigen Akquisitionsschritt zu liefern, und das innerhalb der gleichen Scanzeit. Eine solche Lösung wird neue Entdeckungen in vivo ermöglichen, da sie eine genauere und präzisere wissenschaftliche Messung erlaubt, und die klinische Übersetzung beschleunigen, da robuste CEST-Methoden eingesetzt werden können. Wir werden dies an Amine-, Hydroxyl- und rNOE-CEST-Effekten bei 3T und 7T validieren, die derzeit am wenigsten zuverlässig sind. Zudem werden wir nicht-fokale Veränderungen im Gehirn von Tumorpatienten, die sonst von Störfeldern überlagert sind, untersuchen. Wenn dies erfolgreich ist, kann es alle CEST-MRT-Methoden bei unterschiedlichen Feldstärken und Zielregionen verbessern und möglicherweise auch andere magnetisierungs-präparierte Kontraste beeinflussen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen