Laser-Mausherz-Ultraschallkombigerät – photoacoustic imaging system

• Fachliche Zuordnung: Medizin
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 471203103

Arbeitsgruppen kardiologischer, herzchirurgischer und onkologischer Fachrichtungen an der medizinischen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg arbeiten an Fragestellungen, die eine moderne, hochsensitive Ultraschallbildgebung mit funktionell tiefgreifenden Analysemethoden benötigen. Das Kleintier-Hochfrequenz-Echokardiographie-Ultraschallgerätkombinat mit photoakustischem Lasermodul muss inhärent beide Signale koregistrieren und Mausherzen in ihrer physiologischerweise hohen Schlagfrequenz (400-600 Schlägen pro Minute) und andere tiefliegende Organe hochauflösend abbilden können. Zwecks anatomischer und funktionaler Analysen des Herzens/Neoplasien und der Kleinstgefäße im Mausmodell (Gewicht zw. 15 und 45g) ist eine hohe zeitliche und örtliche Auflösung notwendig, ebenso wie die Echtzeitdarstellung (z.B. zur Evaluierung kardiovaskulär aktiver Therapeutika). Eine mit dem EKG-getriggerte digitale Nachberechnung und nahtlose Aneinanderreihung von Bildern aus verschiedenen Herzpumpzyklen soll zu Bilddichten bis zu 10.000 frames per second führen können. Echographische Standardaufnahmemethoden, als auch funktionelle Analysemethoden wie kardiologische Funktionsparameter, Farb-Doppler, Pulse-wave-Doppler, Power-Doppler, Tissue-doppler, wie auch Gewebevektoranalysen müssen durchführbar sein. Struktur-Volumetrie muss verfügbar sein, um Organe, Infarktgrößen und Umfangsvermehrungen aufzunehmen, zudem die dreidimensionale Messung dieser Objekte über Zeit. Hierbei müssen die Signale über das Atem- und EKG-Signal normalisierbar sein, sodass Bewegungsartefakte herausgerechnet werden können. Mittels Kontrastmarkern sollen Gewebeperfusionen darstellbar sein. Über die Kombination des klassischen Ultraschallgerätes mit einem photoakustischen System sollen molekulare Analysen durchgeführt werden, wie z.B. Gewebeoxygenierung und - perfusion (über Detektion von Oxy- und Desoxyhämoglobin) und spektroskopische Messungen photoaktiver Stoffe oder molekularer Marker. So können (re)vaskularisierende und onkogene Prozesse quantifiziert werden. Weitere Wellenlängenbereiche dienen der Erfassung verabreichter Kontrastmittel, über die spektrale Auftrennung dieser photoakustischen Signale soll der Einsatz mehrerer Marker möglich sein, ausschließlich non-radioaktiv.Die Mäuse sollen an einer Isofluran-Narkoseanlage gelagert überwacht werden, um die physiologischen Funktionen wie u.a. EKG für spätere Auswertung von Interventionsversuchen separat analysierbar auszuwerten. Um Bewegungsartefakte durch den/die Untersuchenden zu vermeiden, sollte das Gerät per Sprachsteuerung bedienbar sein.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Laser-Mausherz-Ultraschallkombigerät – photoacoustic imaging system
• Gerätegruppe: 3900 Ultraschall-Diagnostikgeräte
• Antragstellende Institution: Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
• Leiter: Professor Dr. Daniel Sedding