Medizinische Physik

Neue Techniken und Anwendungen der MRT



„Der Vortrag gibt einen Überblick über die Anwendungen mit hyperpolarisiertem Xenon für die Darstellung verschiedener molekularer Marker und die Entwicklung hochsensitiver Ansätze für diagnostische Zwecke“, so Dr. Leif Schröder. „Hyper-CEST mit funktionalisiertem Xenon ermöglicht molekulare MRT-Diagnostik durch verschiedene Ansätze wie Bindung an Membranproteine, metabolische Markierung von Glykanstrukturen, Markierung von liposomalen Nanopartikeln und die Untersuchung enzymatischer Aktivität.“  

Die dynamische Kernpolarisation von Lösungen

Dr. Franz Schilling, München, präsentiert „Dynamische Kernpolarisation und metabolische Bildgebung in vivo“. Mit der Methode der dynamischen Kernpolarisation von Lösungen (engl. dissolution dynamic nuclear polarisation, DNP) können Lösungen von Molekülen hergestellt werden, die eine nahezu vollständige Kernspinpolarisation erreichen. Das um vier bis fünf Größenordnungen verstärkte Magnetresonanzsignal hat viele neue Anwendungen ermöglicht, die von der chemischen Analyse kleiner Moleküle bis hin zur metabolischen Bildgebung in vivo reichen. In dem Vortrag wird die dynamische Kernpolarisation in Lösung behandelt, und es werden aktuelle Beispiele für metabolische Bildgebung in präklinischen Modellen in vivo aufgezeigt.

„Die dynamische Kernpolarisation von Lösungen ermöglicht die MRT-Bildgebung von biochemisch und medizinisch relevanten quantitativen Messgrößen“, so Dr. Franz Schilling. "In Experimenten in vivo in Ratten wurde gezeigt, dass hyperpolarisierte 13C-markierte Zymonsäure zur Messung des pH-Gradienten in den Nieren sowie zur Detektion des extrazellulären Tumor-pH in einem Brustkrebs-Tumormodell eingesetzt werden kann. Mittels zeitaufgelöster spektroskopischer Bildgebung konnten wir die enzymatische Konversion durch Laktat-Dehydrogenase(LDH) von Pyruvat zu Laktat in Echtzeit messen und die gemessene LDH-Aktivität mit der mittels PET gemessenen Aufnahme von 18F-Fluordesoxyglucose (FDG) vergleichen. Dabei fanden wir eine positive Korrelation der LDH-Aktivität mit der 18F-FDG-Aufnahme.“

„Diamantbasierte Dynamische Kernpolarisation“

Prof. Dr. Fedor Jelezko, Ulm, zeigt in seiner Untersuchung „Diamantbasierte Dynamische Kernpolarisation“, dass die Empfindlichkeit der Magnetresonanz stark von der Kernspinpolarisation abhängt. Dynamische Kernspinpolarisation wurde vor kurzem angewendet, um die MRT und NMR zu verbessern, jedoch erfordern die derzeitigen Systeme zur Erreichung der Kernpolarisation extrem niedrige, kryogene Temperaturen. Kernspins, die mit dem 13C-Kohlenstoffisotop in Diamant assoziiert sind, besitzen einzigartig lange Spin-Gitter-Relaxationszeiten. „Wenn sie in Diamantnanokristallen vorhanden sind, insbesondere wenn sie stark polarisiert sind, bilden sie ein vielversprechendes Kontrastmittel für die MRT“, so Prof. Dr. Fedor Jelezko.


„Wir zeigen ein effizientes Schema, das eine optisch induzierte 13C-Kernspin-Hyperpolarisation in Diamant bei Raumtemperatur und niedrigem Magnetfeld realisiert. Das optische Pumpen eines Stickstoff-Vakanz-Zentrums (NV) erzeugt eine kontinuierlich erneuerbare Elektronenspin-Polarisation, die auf umliegende 13C-Kernspins übertragen werden kann. Wir werden auch aktuelle Experimente zur Polarisationsübertragung von optisch polarisierten Elektronenspins von NV-Zentren auf externe Kernspins diskutieren.“

 

Quelle: DGMP/ISMRM, 05.09.2018

Kongress zur Medizinischen Physik

Neben der Optimierung der bildgebenden Verfahren in Radiologie und Nuklearmedizin liegen weitere wichtige Tagungsschwerpunkte der interdisziplinären Tagung der beiden Fachgesellschaften DGMP (49. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Physik) und ISMRM (21. Jahrestagung der Deutschen Sektion der International Society for Magnetic Resonance in Medicine), zum Beispiel in den Themen Künstliche Intelligenz und Big Data in Strahlentherapie und Diagnostik. Spannende Diskussionen werden auch zum hochaktuellen Thema eines neuen Strahlenschutzrechts erwartet, zu dem es eine eigene Plenarsitzung mit Diskussionen zu neudefinierten Aufgaben und Verantwortungen für Medizinphysiker/innen gibt. Ein weiteres Highlight ist die Einladung zu einem öffentlichen Vortrag zum Thema Radiologie im Nationalsozialismus am 21. September mit einer begleitenden Sonderposterausstellung.