Anwendungen MRT

Anwendungen & Techniken Kleintier-MRT

Das 7T Kleintier-MRT der Firma Bruker (Typ BioSpec 70/30) ist flexibel auf die Anforderungen der jeweiligen Untersuchungen anpassbar. Egal ob hochauflösende anatomische oder spektroskopische Studien des Hirns, dynamische Aufnahmen des schlagenden Herzens, großvolumige Untersuchungen ganzer Kaninchen oder nicht-Protonen Untersuchungen (X-Kern Methoden) – für diese und viele weitere Einsatzmöglichkeiten kann das Kleintier-MRT dank vielfältiger Spulenausstattung gerüstet werden. Im Folgenden sind nur einige wenige Beispiele aus den häufigsten Anwendungen aufgeführt:

- - - NEU - - - X-Kern Bildgebung - - - NEU - - -

Worum geht's?

Die nicht-Protonen Bildgebung basiert auf einer Weiterentwicklung der Sende- und Empfangsmöglichkeiten des MRTs, sodass nicht nur resonant angeregte Wasserstoff-Protonen, sondern auch z.B. Natrium-, Fluor-, Phosphor- oder Kohlenstoffatome für die Signalerzeugung in Bildgebung und Spektroskopie verwendet werden können. Durch Verwendung speziell auf die jeweiligen Elemente abgestimmter Spulen ist es möglich, die Einsatzmöglichkeiten des MRTs um ein Vielfaches zu erweitern, z.B.:

Natrium

²³Na: Darstellung z.B. der Na-Verteilung von Gelenkknorpeln, Sehnen, Wirbelsäule, Herz, Muskeln, Nieren, Gehirn usw. sowie bei verschiedenen pathologischen Veränderungen wie Tumoren oder neurologischen & degenerativen Erkrankungen. Der quantitative Parameter, die Natriumkonzentration im Gewebe, der Veränderungen der intrazellulären Natriumkonzentration, der extrazellulären Natriumkonzentration und der intra-/extrazellulären Volumenanteile widerspiegelt, kann zudem als Biomarker für Fragestellungen zur (Zell-) Vitalität herangezogen werden.

fusion_d — Maus Abdomen: Fusion von Anatomie und Na-MRT Signal. Deutlich erhöhter Natrium Anteil (gelb) der Magenfüllung und moderat erhöhter Na-Anteil (rot) in mehreren anderen Organen (z.B. Nieren, Darm) sind zu erkennen.

Fluor

¹⁹F: Medikamenten-Tracking & Organ-Anreicherung, Darstellung inflamatorischer Areale; Tumor- / Therapie-Monitoring; Informationen über Flour-bedingte Veränderungen des Knochenstoffwechsels, Spektroskopie.

19F_Ohr — In-vivo MRT des Mauskopfes: Fusion von 1H und 19F (grün) Bild. Inflammatorische Areale nahe der frischen Ohrlöcher links sind im 19F Signal gut zu erkennen (ein- und ausgeblendet).

Phosphor

³¹P: z.B. Beurteilung des Energie-Metabolismusses verschiedener Köperregionen (Hirn, Muskel, Herz, ...). Spektroskopische Analyse des pH-Wertes im Gewebe basierend auf der Frequenz-Verschiebung der Peakpositionen.

MRT_MRS_mouse — In vivo 31P Spektrum des Mausherzens vor (rot) und nach (schwarz) Infarkt. Deutliche Reduktion des PCr Signals nach Infarkt, wobei das ATP Signal unverändert bleibt.

Kohlenstoff

¹³C: z.B. Beobachtung der Glukoseumsatzrate & des Lipidstoffwechsels, Ernährungseinflüsse auf Lipidkomposition über spektroskopische Verfahren (Work In Progress).

13C_fat — In-vivo Untersuchung der subkutanen Triglyceridkomposition der Maus.

Anatomie

Untersuchungen von z.B. Hirn, Auge, Lunge Leber, Pankreas, Tumor, Extremitäten, usw. in Kombination mit verschiedenen Kontrast-Optionen wie Fettsättigung, Inversion Recovery, Magnetization Transfer, Tagging, BlackBlood.
Speziell für Hirnuntersuchungen stehen sowohl für Mäuse als auch für Ratten sog. Kryo-Spulen zur Verfügung, die durch separate Kühlung ein stark verbessertes Signal/Rausch- Verhältnis ermöglichen und somit hochauflösende anatomische (z.B. Maus-Hirn: isotrope Auflösung mit bis zu (125µm)³ Voxelgröße möglich) sowie spektroskopische Untersuchungen erlauben.

gif_abdomen — T2-gewichtete Aufnahme des Maus-Abdomens (ins Bild klicken für Einzelbild-Aufruf).

maus_hirn_gif — Anatomische Untersuchung des Hirn- und Augenbereichs an der Maus. Auflösung der Bilder: 75µm x 75µm x 500µm (ins Bild klicken für Einzelbild-Aufruf).

Kardio MRT

Lang- & Kurzachsenschnitt, dynamische Aufnahmen über EKG Triggerung von CINE (cinematographischen) Sequenzen. Neben der klassischen EKG Triggerung besteht auch die Möglichkeit der Intra-Gate-Triggerung. Dabei wird aus kontinuierliche aufgenommenen MR-Daten retrospektiv die Dynamik eines kompletten Herzzyklus rekonstruiert – hierfür ist keine EKG Ableitung nötig.

2cham_gif — CINE Darstellung des Mausherzens im Kurzachsenschnitt.

Diffusion

Darstellung und Quantifizierung der Diffusion fluider Komponenten im Gewebe über z.B. Diffusionsgewichtete Bildgebung, Bestimmung des Apparent Diffusion Coefficient (ADC), Diffusion Tensor Imaging (DTI) oder Tractographie.

adc_maus — Falschfarbendarstellung der berechneten ADC-Karte. Flüssigkeitsansammlungen im tumorösen Gebiet erscheinen in kräftigem Blau.

Perfusion

Untersuchung der Durchblutung über Techniken wie z.B. Arterial Spin Labeling (ASL) oder Flussquantifizierung über Dynamic Susceptibility Contrast (DSC).

Angiographie

Darstellung der Blutgefäße / Vaskularisierung.

tof_Angio — Time-of-Flight Angiographie vom Kopf/Hirn der Maus.

Relaxometrie

Ortsaufgelöste Messung der Relaxationszeiten: T1, T2, T2* und Erstellung zugehöriger Karten.

Spektroskopie

Verfügbare Techniken umfassen unter anderem nicht-lokalisierte Spektroskopie (Spektrum über den gesamten sensitiven Bereich der verwendeten Spule), Einzel-Voxel Spektroskopie, Chemical Shift Imaging ( = multi-Voxel Spektroskopie, die es erlaubt z.B. die Verteilung bestimmter Metabolite im Hirn ortsaufgelöst zu untersuchen).

Nicht-Protonen-Spektroskopie siehe dazu auch weiter unten „X-Kern Bildgebung“.

7T_maouse brain — 7T Einzelvoxel Wasserstoff Spektrum am Maushirn. Einige der dominanten Metabolit-Resonanzen wurden markiert: N-Acetyl-Aspartat (NAA), Kreatin(Cr) & Phosphokreatin(PCr), Cholin (Cho) sowie Taurin (Tau).