MO 2397/4-1 P1 639847 Validating MRI-bas

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 313644856

Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer neuartigen, MRT-basierten Methode zur Messung der Mikrostruktur des Gehirns (Micro-Scale-magnetic-resonance-Imaging oder MSI), welches neuartige Gewebsinformationen an lebenden Objekten erfassen könnte. Diese MSI Methode wird, im Gegensatz zur herkömmlichen MRT, erwartungsgemäß hochempfindliche und spezifische Marker für die Gewebebestandteile und Mikrostruktur zur Verfügung stellen. Zentraler Bestandteil dieser Methode sind biophysikalische Modelle, mit deren Hilfe in MSI direkt relevante Größen zur Charakterisierung von Strukturen auf der Mikroskala geschätzt werden können, z.B. das G-ratio, die Myelindichte oder die axonale Faserdichte (alle drei sind zentrale Komponenten in der Übertragung von Informationen im Gehirn). MSI könnte damit den Weg eröffnen, krankheitsbedingte Änderungen an der Mikrostruktur von Nervenzellen auch im lebenden Körper zu verfolgen, eine Aufgabe, die bisher nur am totem Gewebe mittels ex-vivo Histologie möglich ist (d.h. erst nach dem Versterben des Patienten). Die für MSI zu entwickelnden biophysikalischen Modelle werden die Signale von fünf unterschiedlichen, hochaufgelösten quantitativen MRT Techniken kombinieren (Relaxometrie, Magnetisierungstransfer-, Diffusions-, Protonendichte- und Phasenbildgebung). Diese MRT-Techniken liefern jeweils unterschiedliche Blickwinkel auf die Gewebeeigenschaften der Nervenzellen: So ist zum Beispiel die Diffusionsbildgebung empfindlich gegenüber axonaler Orientierung, während Relaxometrie sensitiv gegenüber der Konzentration an Eisen und Myelin ist. Um die hohe räumliche Auflösung von bis zu 500 Mikrometer für alle MRT-Techniken zu erreichen, ist geplant, verschiedene Bildverarbeitungsmethoden und neue Bildgebungstechniken zu kombinieren.Schließlich wird unter den entwickelten Modellen für die Myelindichte, die Faserdichte, und den G-ratio das beste bestimmt, indem die potentiellen Kandidaten mit dem jeweiligen ex-vivo Histologie-Goldstandard quantitativ verglichen werden.