3D Spektroskopiebildgebung mit ultrakurzem Akquisitionsdelay

Protonen Magnetresonanz-Spektroskopiebildgebung (MRSI) erlaubt die nicht-invasive Darstellung von lokalen Veränderungen in der Neurochemie des Gehirns, welche vielen Hirnerkrankungen zugrunde liegt. Unser Ziel ist es eine verbesserte MRSI Methode für die Ganzhirn-Darstellung einer umfassenden Zahl an chemischen Substanzen zu entwickeln. Herkömmliche MRSI Methoden teilen mehrere methodische Limitationen, welche folgende inkludieren: (a) niedrige räumliche Auflösung; (b) eingeschränkte Hirnabdeckung; (c) Fehleranfälligkeit; (d) Probleem mit der Lokalisierungsgenauigkeit; (e) Quantifizierung eingeschränkt auf wenige neurochemische Substanzen. Um dieMRSIinein wirkungsvolles klinisches/neurowissenschaftliches Bildgebungswerkzeug zu verwandeln, müssen diese Limitationen überwunden werden. Eine robuste Ganzhirn-MRSI muss eine akkurate Darstellung eines umfassenden neurochemischen Profils mit hoher räumlicher Auflösung liefern. Eine derartige MR Bildgebungsmethode wäre ein wertvolles Werkzeug sowohl für klinische aus auch neurowissenscahftliche Untersuchungen verschiedenster Erkrankungen wie etwa Multiple Sclerose, Tumore, oder neurogenerative Erkrankungen. Wir vermuten, dass: (a) Methoden, die die Datenerfassung beschleunigen so kombiniert werden können, dass sie hochaufgelöste Ganzhirn-MRSI innerhalb klinisch sinnvoller Messzeiten erlaubt; (b) Echtzeit Fehlerkorrektur wird eine robuste MRSI Aufnahme mit reproduzierbaren Resultaten für klinische/neurowissenschaftliche Anwendungen erlauben; (c) die bildhafte Darstellung einer größeren Zahl an neurochemischen Substanzen wird das Verständnis für komplexeneurochemische Veränderungen verbessern, welcheden wichtigsten Hirnerkrankungen zugrunde liegen. Bisher hat nur eine einzige Forschungsgruppe eine MRSI-Methodik für Ganzhirn- Abdeckung etabliert, jedoch lediglich für niedrige Feldstärken und unter der Verwendung von Methoden, die wenig sensitiv sind für die meisten chemischen Substanzen. Es existiert bisher aufgrund technischer Limitationen keine Implementierung für höhere Feldstärken. Basierend auf unserer bisherigen Methodenentwicklung, werden wir eine Ganzhirn- MRSI Technik entwickeln, welche: (a) auch bei Ultrahochfeld verwendet warden kann; (b) die bildhafte Darstellung mehrerer chemischer Substanzen erlaubt; (c) wesentlich sensitiver sein wird als bisherige Methoden; (d) höhere räumliche Auflösungen erlauben wird; und (e) robuster sein wird als bisherige Methoden. Die erfolgreiche Abschliessung des Projekts wird deshalb die Entwicklung einer neuen inherent multi-parametrischen Neurobildgebungstechnik ermöglichen, welche ein potentes Werkzeug für sowohl klinische als auch neurowissenschafltiche Untersuchungen sein wird.

In diesem Projekt haben wir ein Bildgebungsverfahren für das gesamte Gehirn entwickelt, das in der Lage ist, die Konzentrationen mehrerer biochemischer Substanzen im menschlichen Gehirn in klinisch attraktiven Messzeiten abzubilden. Dies hat ein hohes Potenzial für eine Reihe klinischer Anwendungen, da lokale oder weitreichende Veränderungen in der Biochemie des Gehirns allgegenwärtig und bei vielen schweren Hirnerkrankungen wichtig sind. Die erfassten Rohdaten sind jedoch enorm und folglich sind die Verarbeitungszeiten, um diese Rohdaten in Konzentrationskarten umzuwandeln, immer noch sehr lang, was derzeit die Verwendung dieser Techniken für den routinemäßigen Gebrauch einschränkt. Dennoch haben wir erste klinische Untersuchungen in einer Kohorte von Patienten mit Hirntumoren und Multipler Sklerose mit vielversprechenden Ergebnissen durchgeführt. In Folgestudien werden wir uns auf eine bessere Integration dieser neuen neurochemischen Bildgebungsverfahren auf den Magnetresonanztomographen und eine verbesserte Robustheit konzentrieren, um eine benutzerfreundliche Anwendung in einer klinischen Umgebung zu ermöglichen.