Assessment of Tumor Vascularization Using Magnetic Resonance Imaging

Im Rahmen des Projektes wurden MR-Untersuchungstechniken und Bildauswerteverfahren implementiert, die die quantitative Bestimmung von pathophysiologischen Größen im Bereich der Mikrogefäßversorgung von Tumoren ermöglichen. Mit den entwickelten Verfahren können daher in-vivo Informationen des Mikrogefäßsystems gewonnen werden, die ähnlich zu den Ergebnissen histologischer Untersuchungen von Operationspräparaten war. Verschiedene in letzter Zeit durchgeführte histologische Studien ergaben, dass die Mikrogefäßdichte in Tumoren einer der wichtigsten Faktoren in Hinblick auf die Entwicklung von Metastasen und für die Überlebenswahrscheinlichkeit ist. Die Gefäßneubildung ist entscheidend für das Wachstum von Tumoren und die Intravasion von Zellen. Eine Methode zur in-vivo Quantifizierung von Parametern des Mikrogefäßsystems ist daher einerseits von größter Bedeutung für die Abschätzung von Neovaskularisation, Tumorwachstum, Invasivität und andererseits für das Monitoring von Behandlungsverfahren, die auf der Hemmung der Gefäßneubildung basieren. Bei der Projektdurchführung konnten für verschiedene Teilprobleme neuartige Ansätze realisiert werden. Dazu gehört eine MR Sequenz, die die Bestimmung der Kontrastmittelkonzentration im arteriellen Blutplasma (AIF) und im untersuchten Gewebe ermöglicht. Für die Ermittlung der zeitlich veränderlichen Längsrelaxationsrate im untersuchten Gewebe wurde ein Verfahren implementiert das mittels experimentell bestimmter Kalibrierkurven auch verschiedene nichtlineare Einflüsse inkludiert. Es wurde gezeigt, dass für die Analyse der untersuchten Fragestellung das mathematische Verfahren der Entfaltung notwendig ist. Dafür wurden dann das nichtlineare Fitten von "Lösungstemplates" und die Singulärwertzerlegung eingesetzt. Die Integration von morphologischer und funktionelle Information in einer MR-Untersuchung, wie sie in diesem Projekt erreicht wurde, stellt einen wesentlichen Schritt auf dem Weg zu "One Shop Stop" Untersuchungen dar. Die erarbeiteten Methoden und Verfahren stellen zusätzlich eine hervorragende Ausgangsbasis für weitere Arbeiten in verwandten Gebieten und für die Anwendung des MRI im Bereich des "Molekular Imaging" dar.