Magnet-Resonanz-basierte Entropie-Bildgebung in der Onkologie

• Antragsteller: Dr. Christian Ziener
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 272088757

Ziel des Vorhabens ist es, das thermodynamische Konzept der Entropie auf die Magnetresonanz-Bildgebung anzuwenden, um Informationen über die Heterogenität und Aggresivität von Tumoren zu erlangen. Die zu entwickelnde Methode der Entropie-Bildgebung soll somit die Tumor-Entropie als quantitativen Biomarker zur Tumor-Charakterisierung etablieren. Das quantitative Maß der Tumorentopie soll einerseits zur Verlaufskontrolle von Tumoren genutzt werden und andereresits die Aggresivität von Tumoren wie beispielsweise die Metastasierungstendenz beurteilen. Die Tumorentropie korreliert dabei im Wesentlichen mit der Regelmäßigkeit der Anordnung von Zellen und Kapillaren innerhalb des Tumorgewebes. Während gesundes Gewebe eine regelmäßige Anordnung aufweist, zeigt das Tumorgewebe eine irreguläre Anordung der Mikrostruktur, was zur Quantifizierung der Entropie genutzt werden kann. Die Mikrostruktur des Tumorgewebes, wie die Anordnung von Kapillaren und deren Suszeptibilitätseffekte, sowie die Diffusioneinschränkung um Zelleverbände beeinflussen das gemessene MR-Signal in charakteristischer Weise. Somit werden die Charakteristika der suszeptibilitätsgewichteten Bildgebung und der diffusionsgewichteten Bildgebung systematisch berücksichtigt. Durch mathematische Analyse des Dephasierungsprozesses im lokal inhomogenen Magnetfeld der Mikrostruktur kann vom gemessenen Signal auf die Regulärität der Anordnung der Mikrostruktur und somit auf die Entropie des untersuchten Gewebes zurückgeschlossen werden. Die Möglichkeit der Quantifizierung der Tumorentropie ermöglicht damit insbesondere die pharmakologischen Effekte antiangiogenetischer Therapeutika und Zytostatika zu quantifizieren, oder allgemein ein neuartiges Konzept der Tumorresponse zu etablieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen