AG "Quantitatives und Metabolisches Neuroimaging"

Leitung: Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. X. Ding

Die AG Ding beschäftigt sich mit der Etablierung neuer MR-Verfahren, um die mikrostrukturellen und metabolischen Veränderungen im Gehirn in vivo zu detektieren und zu erforschen. Ein Forschungsschwerpunkt der AG ist das quantitative MR-Imaging (qMRI). Es wurden verschiedene quantitative Mapping-Verfahren als Tools für die wissenschaftliche Forschung und klinische Anwendung entwickelt bzw. optimiert, wie z.B. T1-, T2-, T2*- und T2‘- Mapping. In Kombination mit DTI ist das qMRI häufig in der Lage, die subtilen und deshalb in der konventionellen MRT nicht sichtbaren pathologischen Veränderungen bei verschiedenen neurodegenerativen Erkrankungen festzustellen. Ein weiteres Forschungsgebiet ist die 1H-MR Spektroskopie (1H-MRS). Mit 1H-MRS kann man die Konzentrationen von Metaboliten - wie dem N-Acetyl-Aspartat  (NAA) als Marker für Integrität von neuronalem Gewebe, dem gesamten Cholin (Cho) als Marker des Membran-phospholipid-metabolismus, dem gesamten Kreatin (tCr) als Marker für den Energiemetabolismus oder dem Myo-Inositol (mI) als Marker für die Gliosis und als Osmolyt sowie dem Glutamin/Glutamat (Glx) als Neurotransmitter - in vivo im Gehirn bestimmen und Informationen über Neurometabolismus gewinnen. Allerdings können die bisherigen 1H-MRS Verfahren jedes Mal nur ein kleines Hirnareal untersuchen, und zwar mit einer relativen langen Untersuchungszeit. Dadurch ist der Einsatz von 1H-MRS limitiert. Als neuesten Erfolg hat die AG mit Hilfe einer von der DFG finanziell unterstützten internationalen Kooperation ein weltweit neuartiges Verfahren zum Ganzhirn-Magnetresonanz-Spektroskopie-Imaging (wbMRSI) in der MHH erfolgreich aufgebaut.  Mit diesem wbMRSI können sogenannte Metaboliten-Maps für das gesamte Gehirn erstellt werden (Abbildung 1), die  detaillierte Information über Metaboliten-Verteilungen im Gehirn enthalten (Abbildung 2). Mit diesem wertvollen Werkzeug können wir ganz neue Aspekte in der Erforschung des Neurometabolismus einbringen und neue/tiefe Kenntnisse z.B. über die physiologischen Alterungsprozesse in Gesunden oder über die pathologischen neurodegenerativen Prozesse in Patienten gewinnen.

© Xiaoqi Ding/Neuroradiologie/MHH
Abbildung 1: Metaboliten-Maps eines gesunden Probanden (Zeil 1-5) sowie entsprechende anatomische Schnitte, erstellt aus den Rohdaten der Ganzhirn-Magnetresonanz-Spektroskopie-Imaging.
© Xiaoqi Ding/Neuroradiologie/MHH
Abbildung 2: Schichten der Spektren in Höhe Centrum semiovale eines Gesunden: 1) MR Spektren aller Voxels (Links); 2) Vergrößerung der Spektren von 6 Vexels (Rechts oben); 3) Entsprechende Metaboliten-Maps und Anatomie (T1w) (Rechts unten).