Multinuklear (X-Kern) - Erweiterung für ein Ultrahochfeld-MRT

• Fachliche Zuordnung: Medizin
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 458912084

Eine der wichtigsten potentiellen Anwendungen der translationalen kardiovaskulären Ultrahochfeld MRT Bildgebung wird die X-Kernbildgebung zellulärer und molekularer Prozesse werden. Damit kann man z.B. Entzündungsprozesse nach Herzinfarkt oder bei Myokarditis mittels 19F MR-Tracern, die von Makrophagen aufgenommen werden, seriell quantifizieren. Darauf aufbauend sollen dann vor dem Hintergrund zukünftiger Anwendungen beim Patienten prognostische Parameter aber auch immun-modulatorische Therapien evaluiert werden. Eine weitere Anwendung wird die differentielle Natriumquantifizierung von gebundenen und freien Fraktionen, jeweils im Intra- und Extrazellularraum, mittels 23Na MRT werden. Die Natriumfraktionen bedingen in komplexer und z.T. noch unverstandener Weise Umbauvorgänge in der Matrix, die für die Entwicklung einer Herzinsuffizienz von Bedeutung sind. Die Korrelationen der jeweiligen Natriumfraktionen, bzw. der Einfluss modulatorischer Interventionen (z.B. Gabe von SGLT2 Inhibitoren) mit der diffusen Fibroseentwicklung und mechanischen Dysfunktion sollen dann translational bei verschiedenen Krankheitsmodellen bzw. Erkrankungen (Herzinfarkt, Hypertrophie unterschiedlicher Genese, Diabetes) erstellt werden. Ein anderer Schwerpunkt wird die Charakterisierung der myokardialen Energetik über 31P Spektroskopie-/ Bildgebung werden. Damit sollen Erkrankungen wie die ischämische-, dilatative - und hypertrophe Kardiomyopathie charakterisiert werden. Insbesondere soll der energetische Status z.B. bei der hypertrophen Kardiomyopathie unter neuen Therapieoptionen, die an Mitochondrien oder am Sarkomer angreifen, evaluiert werden. Allen oben dargestellten biomedizinischen Zielen gehen anspruchsvolle methodische Projekte voraus, welche Spulenentwicklung, Spulenvalidierung sowie Sequenzentwicklung im Fokus haben. Beispielsweise müssen kombinierte 1H/X-Kern Spulen gefertigt werden, die auch die Morphologie über ihren Protonenpart erfassen. Bei der 19F MRT muss das Problem der multiplen Resonanzen bei Fluorcarbontracern z.B. mit selektiver spektraler Anregung oder „fingerprinting“ Techniken angegangen werden. Bei der Natriumbildgebung sind Sequenzen mit ultrakurzen Echozeiten (UTE) notwendig, die mit speziellen k-Raum Abtastverfahren (von Gradienten Artefakten freie „stack of spirals“ Trajektorien) arbeiten. Grundvoraussetzung für die oben aufgeführten methodischen und biomedizinischen Projekte ist aber vorab die Implementierung einer speziellen Hard- und Software Erweiterung (Multikernoption) in das Ultrahochfeld MRT. Ohne diese können weder X-Kernspulen betrieben, noch Sequenzen entwickelt werden. Diese Erweiterung soll hier beantragt werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Multinuklear (X-Kern) - Erweiterung für ein Ultrahochfeld-MRT
• Gerätegruppe: 3231 MR-Tomographie-Systeme
• Antragstellende Institution: Julius-Maximilians-Universität Würzburg
• Leiter: Professor Wolfgang Rudolf Bauer