PET/MR für die multimodale Herzperfusionsdiagnostik: Validierung und Synergien

• Antragsteller: Professor Dr. Herbert Köstler; Professor Dr. Stephan Nekolla
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 257567879

Durchblutungsstörungen des Herzens stellen in westlichen Industrienationen die häufigste Todesursache dar. Die klinische, nicht-invasive Diagnostik erfolgt derzeit primär mit nuklearmedizinischen Verfahren, wie der Single-Photonen-Emissionstomographie (SPECT) oder der Positronen-Emissionstomographie (PET). Auch die kontrastmittelgestützte MRT eignet sich mit Hilfe der First-pass-Technik zur Diagnostik und besitzt ein hohes Potential für die routinemäßige Anwendung in der Klinik. Auch der quantitativen Perfusions-MRT wird mittlerweile eine große Bedeutung beigemessen. Insbesondere die fehlende Strahlenexposition sowie die hohe räumliche Auflösung sind von Vorteil gegenüber den heutigen nuklearmedizinischen Verfahren. Die Nachteile der MRT liegen vor allem in der geringen anatomischen Abdeckung von 3 bis 4 Schichten je RR-Intervall sowie der suboptimalen Validierung.Ziele des Projekts sind deshalb die Entwicklung von Verfahren zur hochaufgelösten Herzperfusionsmessung mit Abdeckung des gesamten Herzens am MRT sowie deren Validierung an einem integrierten PET/MR-System. Zusätzlich zu den Entwicklungs- und Validierungsarbeiten soll die synergetische Nutzung von simultan aufgenommenen PET/MR Perfusionsdatensätzen zur myokardialen Gewebecharakterisierung untersucht werden.Die neuen Verfahren sollen räumlich hochaufgelöste Bilder liefern, den Herzmuskel vollständig abdecken und eine quantitative Bestimmung der Myokardperfusion erlauben. Geplant ist, die vollständige Abdeckung durch simultanes Anregen mehrerer Schichten (MS-CAIPIRINHA) zu erreichen. In Kombination mit einer radialen k-Raum-Abtastung soll ferner eine Methode entwickelt werden, welche die Bestimmung der Kurven der Kontrastmittelkonzentration in Blut und Myokard aus einer Messung ermöglicht, und so die Gabe eines zweiten Bolus (Präbolus-Verfahren) zur Perfusionsquantifizierung obsolet macht.Die entwickelten Verfahren zur myokardialen Herzperfusionsmessung werden an einem integrierten PET/MR-System validiert. Dabei sollen insbesondere die erwarteten Vorteile von MS-CAIPIRINHA bezüglich einer akkuraten Quantifizierung der Myokardperfusion mithilfe von simultan aufgenommenen PET-Daten untersucht werden. Untersucht werden soll auch inwieweit eine radiale k-Raum-Trajektorie eine systematische Verbesserung der Kontrastmittelquantifizierung ermöglicht.Aufgrund der unterschiedlichen Verteilungskinetik von MR-Kontrastmittel und PET-Tracer wird die Möglichkeit erwartet, aus simultan aufgenommenen PET/MR-Perfusionsdaten einen kombinierten Satz quantitativer Informationen zur Gewebefunktionalität erstellen zu können, der über die Möglichkeiten der einzelnen Modalitäten hinausgeht. Durch den produktiven Austausch von Modellierungsdaten zwischen PET und MRT soll schließlich das synergetische Potential einer simultanen, das gesamte Herz abdeckenden PET/MR-Perfusionsuntersuchung hinsichtlich einer multiparametrischen Herzgewebecharakterisierung erschlossen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen