Funktionelle Diagnostik renaler Pathologien: Kalibermessung der Nieren-Tubuli mittels nicht-invasiver Magnetresonanztomographie

• Antragsteller: Professor Dr. Rotem Lanzman; Professor Dr. Hans-Jörg Wittsack
• Fachliche Zuordnung: Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 408765040

• Erstellungsjahr: 2020

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Verlauf des Projekts wurde zunächst die Akquise-Methodik diffusionsgewichteter MRT-Untersuchungen der Niere angepasst und optimiert. Weiterhin wurde ein Verfahren zur spektralen Diffusionsanalyse erfolgreich entwickelt, welches Informationen über die mikrostrukturelle Zusammensetzung des Nieren-Parenchyms liefert. Die Methode wurde in einer Machbarkeitsstudie an einem klinischen 3T MR-Tomographen eingesetzt und evaluiert. Die erzielten Ergebnisse in gesunden Probanden sind stabil und reproduzierbar. Außerdem wurden deutliche Unterschiede zwischen gesunden Probanden und Patienten mit exemplarischen Nieren-Pathologien gefunden. Damit erscheint die hier entwickelte Methode zur detaillierten Bestimmung der Diffusionskomponenten und damit der mikrostrukturellen Zusammensetzung eine vielversprechende Methode zur Verbesserung der Diagnostik von Nieren-Pathologien zu sein. Eine Patientenstudie zur Klärung der diagnostischen Relevanz steht noch aus. Eine direkte Bestimmung mikrostruktureller Dimensionen im untersuchten Gewebe ist an biologischen Phantomen gelungen. Auch erste Versuche zur Translation dieser Ergebnisse für in-vivo Messungen der menschlichen Niere sind gelungen. Bei in-vivo Untersuchungen stehen noch weitere Anpassungen aus, insbesondere beim Einsatz eines geeigneten theoretischen Modells. Hier sollen zukünftig besser geeignete Modelle, als dass aus der Neuro-Bildgebung stammende „ActiveAx“, entwickelt und eingesetzt werden, um die tubuläre Dimensionen direkt ermitteln zu können. Letztlich bliebe zu zeigen, ob eine direkte Größenbestimmung tubuläre Dimensionen weitergehende diagnostische Informationen beinhaltet, als die hier bereits erfolgreich entwickelte Methode zur Bestimmung der mikrostrukturellen Zusammensetzung. Dazu sollten beide Methoden an ausgewählten renalen Pathologien hinsichtlich ihrer diagnostischen Wertigkeit überprüft werden.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Comparison of PGSE and STEAM DTI acquisitions with varying diffusion times for probing anisotropic structures in human kidneys. Magnetic Resonance in Medicine. 2020 Sep;84(3):1518-1525
  Stabinska J, Ljimani A, Frenken M, Feiweier T, Lanzman RS, Wittsack H-J
  
• Effects of Acquisition Schema and Diffusion Time on Diffusion MRI Measures of Renal Tissue, ISMRM 28th annual meeting 2020
  Stabinska J, Ljimani A, Frenken M, Feiweier T, Wittsack HJ
  
• Spectral Diffusion Analysis of Kidney Intravoxel Incoherent Motion MRI in Healthy Volunteers and Patients with Renal Pathologies. Magnetic Resonance in Medicine
  Stabinska J, Ljimani A, Zöllner HJ, Wilken E, Benkert T, Limberg J, Esposito I, Antoch G, Wittsack H-J