Ultra-Hochfeld Multikern-MR-Spektroskopie in vivo

Unser Verständnis physiologischer Prozesse sowie zahlreicher Erkrankungen und ihrer zugrundeliegenden Mechanismen wurden maßgeblich durch die Möglichkeiten der in vivo Magnetresonanz-Spektroskopie (MRS) und ihrer Anwendungen an Patienten und gesunden Versuchspersonen beeinflusst. Dabei wurde diese relativ neue, nicht-invasive Methode zur Untersuchung von Zustand und Veränderungen des Stoffwechsels unter verschiedenen Bedingungen wie körperlicher Aktivität, wechselnder Diät, Medikation oder unterschiedlichem Alter der Versuchspersonen eingesetzt. Das Spektrum der Erkrankungen zu deren Erforschung und Diagnose MRS einen Beitrag leisten kann reicht dabei von metabolischen und neurologischen Störungen (wie z.B. Diabetes, Myopathien, Morbus Parkinson oder Epilepsie) bis zur Grundlagenforschung und Diagnostik von Krebs (etwa bei Gehirntumoren, Brust- oder Prostatakrebs). Die Aussagekraft der MR-spektroskopischen Methoden kann dabei durch ihren Einsatz bei sehr hoher Magnetfeldstärke (z.B. 7 Tesla) durch die damit verbundene erhöhte Signalstärke und Separation der für die Metaboliten charakteristischen Resonanzen wesentlich profitieren. Besondere Vorteile können durch diesen Signalgewinn für die MRS des Kohlenstoffs erwartet werden, mit der hochspezifische Information über Metabolitenkonzentrationen und metabolische Raten im Organismus gewonnen werden können. Um diese Methoden erfolgreich bei hoher Feldstärke für in vivo-Anwendung implementieren zu können, müssen insbesondere einige für den Einsatz in Ganzkörper-MR-Geräten spezifische Herausforderungen bewältigt werden. Dazu zählen vor allem das Erzielen einer hinreichend großen Frequenzbandbreite für die Anregung und die gleichzeitige Limitierung der applizierten Leistung. Die dazu notwendigen Schritte, wie Implementierung und Optimierung von MR-Pulssequenzen und Entwicklung von Hardwarekomponenten, sollen in diesem Projekt vorgenommen werden, indem die im stark auf Grundlagenforschung ausgerichteten Umfeld der ausländischen Forschungseinrichtung entwickelten MRS-Methoden dort auf ein für den Einsatz in anwendungsnäheren klinischen Studien geeignetes MR-System übertragen werden. Die Ausstattung des für den Auslandsaufenthalt gewählten Instituts ist mit den in Österreich verfügbaren Systemen so weit kompatibel, dass die während des Projekts entwickelten Methoden direkt transferiert werden können, weist allerdings einen zur Zeit technisch fortgeschritteneren Stand auf. Insbesondere besteht dort bereits die für Hochfeld-MR künftig wichtige Möglichkeit, über mehrere Kanäle parallel Hochfrequenz-Pulse zu applizieren, sowie die für Hochfeld-MRS notwendigen HF-Spulen vor Ort zu entwickeln. Der Auslandsaufenthalt wird daher einerseits die Entwicklung und Beherrschung von neuen Methoden und Technologien der Hochfeld-MR fördern und andererseits deren Übertragung auf die an der österreichischen Forschungseinrichtung bestehenden Infrastruktur ermöglichen. Die Anwendung dieser Methoden in folgenden klinischen Studien wird zum verbesserten Verständnis der an neurologischen und metabolischen Erkrankungen beteiligten Wechselwirkungen beitragen, und so langfristig die Möglichkeiten in Diagnose und Behandlung erweitern.