FWF - Metabo - Generation CEST MRI for Accelerated Non-invasive Metabo

Projekt: Foschungsprojekt

Projektdetails

Beschreibung

Die Magnetresonanzbildgebung (MRI) ist ein wichtiges medizinisches Bildgebungsverfahren, das exzellenten Weichteilkontrast mit einer hohen räumlichen Auflösung vereint und auch funktionelle Informationen liefern kann. Pathologische Prozesse sind aber oft durch molekulare oder metabolische Veränderungen charakte¬risiert die vor morphologischen Effekten zu beobachten sind. Manche Metaboliten sind mit der verwandten Methode der MR-Spektroskopie erfassbar, die Sensiti¬vität dieses Verfahrens ist jedoch relativ gering und sie wird meist auch nur lokal für ein bestimmtes Volumen eingesetzt.
Das CEST MRI ist ein Verfahren, das Bilder der Verteilung von bestimmten Metaboliten im Gewebe anfertigen kann und daher die Anwendungsmöglichkeiten des MRI für die Präzisionsmedizin entscheidend verbreitert. Dazu wird der sogenannte „Chemical Exchange Saturation Transfer“ von Wasserstoffkernen genutzt. Mit diesem Effekt kann durch den hohen Wassergehalt im Gewebe die Sensitivität für spezifische Molekülgruppen bis zum tausendfachen oder auch darüber erhöht werden. Diese vielversprechende Technik verlangt aber noch essentielle methodische Entwicklungen für die diagnostische Anwendung in der Klinik.
Dementsprechend zielt diese Projekt zielt darauf ab, CEST-MRI entscheidend weiterzuentwickeln, indem es neue Methoden in der Bild- und Kontrastkodierung mit aktuellen mathematischen Ansätzen zur Bildrekonstruktion und Datenanalyse kombiniert. Damit soll eine schnelle und quantitative metabolischer Bildgebung an klinischem verwendbaren MR-Systemen erreichen werden. Dabei werden etablierten Grenzen, wie sie zum Beispiel vom Nyquist-Shannon-Abtasttheorem vorgegeben werden, deutlich überschritten.
Das Projekt gliedert sich in zwei überlappende Arbeitsbereiche. Einer¬seits wird die Signalanregung zur Kodierung der metabolischen Information optimiert. Anderseits wird durch die Entwicklung neuer Mess- und Rekonstruktionsverfahren die Untersuchungszeit mas¬sive verkürzt. Die neu entwickelten Verfahren werden auf verschiedenen Magnetfeldstärken untersucht, von 3T bis zu allerhöchsten in-vivo Feldstärken mit 9.4T.
Um diese Ziel zu erreichen bedarf es einer interdisziplinären internationalen Kooperation. Die österreichische Gruppe (R. Stollberger, K. Bredies) hat ihre Stärke in der Entwicklung und Implementierung neuer MRI-Methoden, die auf mathematischer Optimierung und variationellen Bildrekonstruktionsverfahren basieren. Die deutsche Gruppe (M. Zaiss) verfügt über umfassende Erfahrungen mit allen Aspekten des CEST-MRI und hat auch Zugang zu modernsten in-vivo UHF-Systemen.
Bei erfolgreicher Projektumsetzung kann ein entscheidender Beitrag für eine bessere und patienten-freundli¬chere Erfassung metabolischer Information mittels MRI geleistet werden. Dies ist eine wichtige Basis für breitere klinische Anwendung im Biomarker Imaging und in der Präzisionsmedizin.
StatusLaufend
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/10/2030/09/23