Optimierte 7-Tesla-MRT für die spinozerebelläre Ataxie
Europäische MRT-Fachleute arbeiten an einer verbesserten Steuerung von MRT-Scannern, um feinere zerebrale Details sichtbar zu machen. Damit sollen krankhafte Veränderungen der spinozerebellären Ataxie erfasst werden.
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Datum:14.07.2021
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Autor:M. Neitzert (mh/ktg)
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Quelle:Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e.V. (DZNE)
Europaweit gibt es etwa 20 MRT-Scanner mit 7 Tesla, einer davon steht am Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e.V. (DZNE) in Bonn. Das internationale Forschungsprojekt SCAIFIELD widmet sich nun der Optimierung der 7-Tesla-MRT.
7-Tesla-MRT mit inhomogenen Feldern
Obwohl die hohe Feldstärke prinzipiell eine besonders hohe räumliche Auflösung ermöglicht, bringt sie auch Herausforderungen mit sich. Denn bei der 7-Tesla-MRT ist die Wellenlänge der Radiowellen im Gewebe physikalisch bedingt kleiner als die Größe des menschlichen Kopfes.
„Wir haben Wellenberge und Wellentäler, die sich über das Gehirn verteilen und sich zudem überlagern können. Infolgedessen ist das elektromagnetische Feld nicht überall gleich stark. Das verschlechtert an manchen Stellen das Signal-zu-Rausch-Verhältnis und damit die mögliche Auflösung. Im Zentrum des Gehirns ist die Bildqualität gut und wird nach außen hin schlechter“, erklärt Prof. Tony Stöcker, Physiker und MRT-Experte am DZNE. „In gewisser Weise ist es so, als ob man in einem dunklen Raum ein großes Wandgemälde mit einer Taschenlampe beleuchtet. Außerhalb des Lichtflecks bleibt das Bild im Halbdunkel. Details sind dann schwer zu erkennen.“
Ansatz: Paralleles Senden
Einen Ansatz um diese Inhomogenitäten auszubessern, bietet seit wenigen Jahren das „parallele Senden“ (parallel transmission, pTx): Statt die Radiowellen auf herkömmliche Weise mit nur einer Sendespule zu erzeugen, kommen mehrere Sendespulen gleichzeitig zum Einsatz, die separat angesteuert werden. „Dadurch ergeben sich zahlreiche Freiheitsgrade, weil man die Amplitude der Radiowellen und ihre Phasenbeziehung zueinander individuell einstellen kann“, so Stöcker. „Die Hardware dafür liegt in Form spezieller Sendespulen vor. Aber bei den Steuerungsprogrammen, die man benötigt, um solche Spulenkombinationen optimal zu betreiben, steht die Entwicklung noch am Anfang.“
Klinische Studie
Die optimierten MRT-Verfahren sollen in einer klinischen Studie in Bonn und an vier weiteren europäischen Standorten zur Anwendung kommen. An diesen Untersuchungen werden Menschen mit einer genetischen Veranlagung für spinozerebelläre Ataxie (SCA) teilnehmen. „Es besteht ein dringender Bedarf an hochsensitiven Biomarkern, die subtile Veränderungen des Gehirns erkennen und Behandlungseffekte messen. Mit SCAIFIELD wollen wir neue bildgebende Biomarker identifizieren, die Frühzeichen und Krankheitsverlauf erfassen und als Messparameter für künftige therapeutische und präventive Studien bei SCA dienen können", sagt Thomas Klockgether, Direktor der Klinischen Forschung am DZNE.
Europäische Arbeitsteilung
Die Projektpartner übernehmen sich ergänzende Arbeitspakete: Das DZNE konzentriert sich auf die MRT-Sequenzen, die Norwegische Universität für Wissenschaft und Technologie in Trondheim sowie die Bilkent Universität in Ankara steuern Know-how über die pTx-Methode bei, Fachleute der Universität Lüttich entwickeln Software für die Daten-Analyse.
Das vom DZNE koordinierte Projekt ist auf drei Jahre angelegt und wird unter dem Dach des „EU Joint Programme – Neurodegenerative Disease Research“ mit insgesamt etwa 1,4 Millionen Euro gefördert. Das DZNE erhält davon rund 630.000 Euro, die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung bereitgestellt werden.
