Arbeitsgruppe 7 Tesla MR: Multikern-Bildgebung

Leiter: Dr. Nicolas Behl

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Dr. Nicolas Behl
Medizinische Physik in der Radiologie
Arbeitsgruppe 7 Tesla MR: Multikern-Bildgebung

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Neben der konventionellen Magnetresonanztomographie (MRT), bei der die Magnetisierung von 1H-Kernen gemessen wird, können auch andere Atomkerne mit Spin > 0 zur Detektion genutzt werden. In unserer Arbeitsgruppe werden Methoden entwickelt, um zum Beispiel in-vivo-Bilder der Natrium (23Na)-, Kalium (39K)-, Chlorid (35Cl)-, Sauerstoff (17O)- oder Phosphor (31P)-Verteilung zu erzeugen. Diese Kerne sind für die medizinische Forschung interessant, weil sie in vielen physiologischen Prozessen eine wichtige Rolle einnehmen. So sind die 23Na-, 39K- und 35Cl-Konzentrationen stark mit dem physiologischen Zustand der Zelle verbunden, und die 17O-MRT kann genutzt werden, um den zellulären Sauerstoffumsatz nichtinvasiv zu untersuchen.
Die Anforderungen für die Multikern-Bildgebung sind eng mit den atomaren Eigenschaften verknüpft; so weisen z.B. viele Kerne einen Spin > 1/2 auf und besitzen sehr kurze Relaxationszeiten. Zudem ist die in-vivo-Konzentration der Multikern-Bildgebung um mehrere Größenordnungen geringer als die 1H-Konzentration. Die physikalischen Eigenschaften der Quadrupolkerne (z.B. 17O,  23Na, 35Cl, 39K) lassen sich andererseits ausnutzen, um spezielle Bildkontraste (z.B. Triple-Quanten-gefilterte Bildgebung) zu erzeugen.
Ziel der Arbeitsgruppe ist es, innovative Bildgebungstechniken für die Multikern-Bildgebung unter der Berücksichtigung der oben genannten Kriterien zu entwickeln. Während 23Na-MR-Bilder nur eine geringe räumliche Auflösung und ein niedriges Signal-zu-Rausch Verhältnis (SNR) aufweisen, können gleichzeitig hochaufgelöste 1H-MRT Bilder aufgenommen werden. In den Bildern beider Atomkerne ist die zugrundeliegende Anatomie sichtbar, was zu einer großen Überlappung der enthaltenen Information führt. Wir verwenden daher Vorwissen aus der 1H-MRT, um mittels iterativer Bildrekonstruktionsverfahren die Bildqualität der Multikern-MRT zu verbessern. Außerdem werden Modelle entwickelt, die in Kombination mit optimierten Bildgebungstechniken zelluläre Prozesse – wie die Zellatmung und die Funktionsweise der Natrium-Kalium-Pumpe – beschreiben können.

Schwerpunkte

Farbkarte der Verteilung der O-17-Konzentration eines gesunden Probanden, überlagert auf einen konventionellen H-1-MRT Datensatz. Ausführlichere Informationen: O-17-MRT
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  • 23Na Magnetresonanztomographie (23Na-MRT)
  • 17O Magnetresonanztomographie (17O-MRT)
  • Nicht-Proton-Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT)
  • Ultra-Hochfeld MRT
  • MRT Puls-Sequenz Design
  • Entwicklung neuer MR-Bildkontraste
  • Entwicklung neuer Bildrekonstruktionstechniken
  • Quantifizierung zellulärer Prozesse mittels MRT
  • Tumor - Bildgebung
  • 7 Tesla Na-23-MRT Datensatz eines gesunden Probanden. Ausführlichere Informationen: Na-23-MRT
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