Institut für Neurowissenschaften und Medizin (INM)

Physik der Medizinischen Bildgebung (INM-4)

QUANTITATIVE BILDGEBUNG

Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit der Messung der gewebespezifischen Relaxationszeiten T₁ und T₂ sowie der Messung des Wassergehaltes. Um effiziente und akkurate Methoden in der klinischen Routine einzusetzen, ist es nötig, passende MR Sequenzen anzupassen und passend zu kombinieren.

Quantitative Bildgebung zur Berechnung physikalischer Parameter des Gehirns aus kernspintomographischen Aufnahmen ist eine viel versprechende und herausfordernde Aufgabe in der Kernspintomographie. Die quantitative Bestimmung von Veränderungen im Hirngewebe zeigt den Vorteil von einer unabhängigen und vergleichbaren Methode im Gegensatz zur traditionellen qualitativen Interpretation der Daten. Zusätzlich eignen sich quantitative Daten zur Erstellung von statistischen Modellen und systematischen Analysen, wie zum Beispiel die Erstellung eines Atlasses des Gehirns. Letztlich eröffnen gewebespezifische quantitative Daten neue Möglichkeiten für langfristige und transversale Studien.

Bei der Kernspintomographie mit Protonen werden im wesentlichen Bilder der Verteilung der Wassermoleküle im Gewebe erzeugt. Die Bildgebung mithilfe von Protonen wird außerdem stark von der chemischen Umgebung, wie zum Beispiel der Anwesenheit von paramagnetischen Substanzen, beeinflusst. Die Verteilung des Wassers hängt im wesentlichen von dem Anteil an Wassermolekülen pro Einheitsvolumen des Gewebes ab. Auf der anderen Seite hat die Bewegungsfreiheit der Moleküle sowie die chemische Umgebung Einfluss auf zwei gewebespezifische Relaxationszeiten, die longitudinale und transversale Relaxationszeit. Die longitudinale Relaxationszeit, T₁, beschreibt die Zeit, nach der die Magnetisierung zu ihrem Gleichgewichtswert relaxiert ist. Dagegen beschreibt die transversale Relaxationszeit, T₂, die Dauer des MR-Signales. Mithilfe von geeigneten Techniken ist es möglich, die Beweglichkeit von Wassermolekülen in Form von Diffusionskoeffizienten zu bestimmen. Mit „single voxel spectroscopy“ ist es aufgrund der chemischen Verschiebung möglich, das Signal aufzuschlüsseln. Dies ermöglicht die Quantifizierung von spezifischen Stoffwechselprodukten.

Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit der Messung der gewebespezifischen Relaxationszeiten T₁ und T₂ sowie der Messung des Wassergehaltes. Um effiziente und akkurate Methoden in der klinischen Routine einzusetzen, ist es nötig, passende MR Sequenzen anzupassen und passend zu kombinieren. Im Rahmen von Kooperationen mit dem Universitätsklinikum Aachen und der Heinrich-Heine Universität Düsseldorf werden diese Methoden in Studien zur medizinischen Forschung angewandt und liefern bereits neue Erkenntnisse. Der Fokus der momentanen Forschung liegt auf Hirnbildgebung von Patienten, die an Leberzirrhose und Hepatischer Enzephalopathie erkrankt sind und Bildgebung von MS-Läsionen, sowie auf Kartierung des Wassergehaltes von Dialysepatienten.

Projekte

Entwicklung von MR Protokollen zur quantitativen Wassergehalts Messung bei 3 Tesla

Ein für ein System mit niedriger Feldstärke (1,5 Tesla) geeignetes Wasserkartierungsprotokoll ist verfügbar und wurde für verschiedene Studien verwendet.

Mehr

Quantitative Kartierung des zerebralen Wassergehalts

Mehr

Ein für ein System mit niedriger Feldstärke (1,5 Tesla) geeignetes Wasserkartierungsprotokoll ist verfügbar und wurde für verschiedene Studien verwendet.

Mehr