NeuroNetzwerk 1
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Projekttitel: Vom Mikroskopischen zum Makroskopischen: Ursachenaufklärung des MRT-Phasenkontrastes im Ultra-Hochfeld mit Bezug auf Wasser-Makromolekül-Wechselwirkung Projektleiter: Kai Zhong, Oliver Speck, Liane Hilfert, Karl-Heinz Smalla, Frank Angenstein,Mike Matzke |
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Die Magnetresonanztomographie ermöglicht die Aufnahme detaillierter kontrastreicher Schnittbilder ohne Nebenwirklungen für den Patienten. Insbesondere bei hohen Magnetfeldstärken gewinnen neben den üblichen Relaxations-Kontrasten weitere Kontrastmechanismen an Bedeutung. Der Phasenkontrast basiert auf magnetischen und chemischen Gewebeeigenschaften und hat großes Interesse erzeugt, da er im Ultra-Hochfeld sehr hohe Auflösung mit außergewöhnlich starkem Kontrast, der komplementäre Informationen enthält, ermöglicht. Die genaue Ursache dieses Kontrastes ist jedoch nur teilweise geklärt und wurde in diesem Projekt an einfachen Proteinlösungen, Zellextraktionen, Tiermodellen und in Patienten untersucht.
Eine wesentliche Projektbasis bildet das Wasser-Makromolekül-Austausch- (WMA) Modell für in vivo Phasenkontrast-Bildgebung (Zhong). Darin konnte gezeigt werden, dass Makromoleküle einen wichtigen Beitrag zum Phasenkontrast erbringen (etwa 1/3 im Vergleich zur magnetischen Suszeptibilität). Das Forschungs-Netzwerk vereint Forschungskompetenz in der Kernspintomographie im Ultra-Hochfeld (Zhong), hochauflösender NMR-Spektroskopie (Hilfert), Zell-Biochemie (Smalla), in vivo Tier-MRT (Angenstein) und klinischer Erforschung der Multiplen Sklerose (MS) (Matzke).
Die Teilprojekte untersuchten den WMA und seine Auswirkungen auf Frequenzverschiebungen des Wassers (Zhong) und beziehen diese mikroskopische Wirkung auf die makroskopische MR-Bildgebung bei Experimenten in Tieren (MS-Maus-Modell) (Angenstein). Zudem wurde der Einfluß verschiedener physiko-chemischer Parameter von Makromolekülen und der Beitrag verschiedener subzellulärer Strukturen aus unterschiedlichen Regionen des Rattenhirns zum in vivo Phasenkontrast untersucht (Smalla, Zhong). Das Potential des Phasenkontrastes als neuartiges Diagnosewerkzeug für die Früherkennung und Vorhersage von Krankheiten wurde an MS-Patienten evaluiert (Matzke). Es konnten bislang physikalische, chemische und biochemische Grundlageneffekte geklärt werden und es wurde ein neues klinisches Klassifikationsmodell für die differenzierten Erscheinungsformen von MS-Läsionen im Phasenkontrast vorgeschlagen.
