In-vivo-NMR-Spektroskopie und NMR-Bildgebung

Die In-vivo-¹H-NMR-Spektroskopie ermöglicht eine nicht-invasive Untersuchung des Hirnstoffwechsels. In Patienten mit Phenylketonurie wurde die Transportkinetik von Phenylalanin (Phe) an der Blut-Hirn-Schranke (BHS) durch dynamische Belastungsmessungen untersucht. Unterschiede in der Phe-Konzentration im Gehirn und BHS-Transportparameter korrelierten mit Parametern der klinischen Entwicklung der Patienten.

Ein Nachteil der NMR ist ihre inhärent geringe Empfindlichkeit. Extreme Signalgewinne (bis zu fünf Größenordungen!) lassen sich in den Edelgasisotopen ³He und ¹²⁹Xe durch optisches Spinaustauschpumpen erzielen. Trotz der geringen Spindichte erschließt sich damit der Bereich der Gasphasen-Bildgebung bei geringen Drucken. Im Rahmen eines Forschungsaufenthaltes an der Duke University wurden optische polarisierte Gase zur Lungenbildgebung eingesetzt. Die Spin-Gitter-Relaxationsrate des Edelgases ergibt einen Ansatz zur quantitativen Untersuchung des Gasaustauschs in der Lunge. Interne Magnetfeldgradienten im Lungengewebe aufgrund von lokalen Suszeptibilitätsunterschieden an Luft/Gewebe-Grenzflächen bewirken kurze T₂*-Relaxationszeiten, die sich durch Betrachtung des Diffusionsverhaltens und der lokalen Morphologie deuten lassen. Effektive Edelgas-Diffusionskoeffizienten lassen sich in Analogie zur Porendiffusion beschreiben und ermöglichen mikrostrukturelle Abschätzungen.

Drittmittelgeber:

Innovative Medizinische Forschung an der Univ. Münster, Round Table Germany

Beteiligte Wissenschaftler:

Dr. X.J. Chen, Dr. B. Driehuys, Prof. Dr. H. Eckert, Prof. Dr. L.W. Hedlund, Prof. Dr. W. Heindel, Prof. Dr. G.A. Johnson, Priv.-Doz. Dr. H. Möller, Prof. Dr. K. Ullrich, Priv.-Doz. Dr. Dr. J. Weglage, Prof. Dr. Roger Blachnik

Veröffentlichungen:

Möller, H.E., P. Vermathen, M.G. Lentschig, G. Schuierer, S. Schwarz, D. Wiedermann, S. Evers, I.W. Husstedt: Metabolic characterization of AIDS dementia complex by spectroscopicimaging, J. Magn. Reson. Imag. 9, 10-18, 1999

Viallon, M., G.P. Cofer, S.E. Suddarth, H.E. Möller, X.J. Chen, M.S. Chawla, L.W. Hedlund, Y. Crémillieux, G.A. Johnson: Functional MR microscopy of the lung using hyperpolarized ³He,Magn. Reson. Med. 41, 787-792, 1999

Möller, H.E., X.J. Chen, M.S. Chawla, G.P. Cofer, B. Driehuys, L.W. Hedlund, S.A. Suddarth, G.A. Johnson: Sensitivity and resolution in 3D NMR microscopy of the lung withhyperpolarized noble gases, Magn. Reson. Med. 41, 800-808, 1999

Möller, H.E., M.S. Chawla, X.J. Chen, B. Driehuys, L.W. Hedlund, C.T. Wheeler, G.A. Johnson: Magnetic resonance angiography with hyperpolarized ¹²⁹Xedissolved in a lipid emulsion, Magn. Reson. Med. 41, 1058-1064, 1999

Chen, X.J., H.E. Möller, M.S. Chawla, G.P. Cofer, B. Driehuys, L.W. Hedlund, G.A. Johnson: Spatially resolved measurements of hyperpolarized gas properties in the lungin vivo. Part I: diffusion coefficient, Magn. Reson. Med. 42, 721-728, 1999

Chen, X.J., H.E. Möller, M.S. Chawla, G.P. Cofer, B. Driehuys, L.W. Hedlund, J.R. MacFall, G.A. Johnson: Spatially resolved measurements of hyperpolarized gas properties in the lungin vivo. Part II: T₂*, Magn. Reson. Med. 42, 729-737, 1999

Hedlund, L.W., H.E. Möller, X.J. Chen, M.S. Chawla, G.P. Cofer, G.A. Johnson: Mixing oxygen with hyperpolarized 3He for small-animal lung studies, NMRBiomed. 13, 202-206, 2000

Möller, H.E., A. Gaupp, K.H. Dietl, B. Buchholz, T. Vestring: Tissue pH in human kidney transplants during hypothermic ischemia, Magn.Reson. Imag. 18, 743-751, 2000

Möller, H.E., K. Ullrich, J. Weglage: In vivo proton magnetic resonance spectrocsopy in phenylketonuria, Eur. J.Pediatr. 159 [Suppl. 2], S121-S125, 2000

Chen, X.J., L.W. Hedlund, H.E. Möller, M.S. Chawla, R.R. Moronpot, G.A. Johnson: Detection of emphysema in rat lungs by using magnetic resonance measurementsof ³He diffusion, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 11478-11481,2000