Magnetic Resonance Elastography of the brain: methodical evaluation and characterization of tissue parameters of primary brain tumors (gliomas)
Final Report Abstract
Inhalt des Forschungsprojektes war die Weiterentwicklung eines wissenschaftlichen Projektes über die Beurteilung mechanischer Eigenschaften intrakranieller Tumoren mittels MR-Elastographie. Mit den bereit gestellten Forschungsmitteln konnte ein vollständig amagnetisches Anregungssystem erworben werden. Dies ermöglichte eine sichere und exakter reproduzierbare Datenakquisition. Sowohl die Konzeption der Anregungseinheit als auch die Nachverarbeitungssoftware wurde von der Arbeitsgruppe um Prof. Sack (Charité Berlin) zur Verfügung gestellt. Nach Installation und Testung des neuen Systems erfolgte die Implementierung in das standardisierte Bildgebungsprotokoll vor neurochirurgischer Operation. Sowohl Datenakquisition als auch die Nachverarbeitung/Auswertung der Daten erfolgte angepasst an das Procedere der Berliner Forschungsgruppe. Es konnte gezeigt werden, dass die Datenerhebung unabhängig vom verwendeten MRT-Gerät (1.5 T vs. 3 T) sind. Die Auswertung der verwendeten viskoelastischen Parameter zeigte eine gute Differenzierung von benignen intrakraniellen Tumoren (Meningeome) und malignen Raumforderungen (hirneigene Tumoren, Metastasen) hinsichtlich ihrer Viskosität. Maligne Tumoren wiesen in unserer Arbeit eine geringere Viskosität im Vergleich zu normalem Hirnparenchym auf. Meningeome sind visköser - a.e. bedingt durch ihre zellulare Vernetzung. Der Parameter der Elastizität scheint weniger gut geeignet zur Differenzierung intrakranieller Raumforderungen. Es zeigt sich jedoch ein Trend zu einer direkten Korrelation zwischen Elastizität und Grad der Malignität. Erfreulicherweise entwickelte sich während der Forschungszeit ein Kooperationsprojekt mit dem Institut für experimentelle Physik I der Universität Leipzig unter Leitung von Prof. J. Käs. Im Rahmen dieses Projekts konnte eine Untergruppe der Tumore im direkten Vergleich zwischen MRE und ex vivo Einzelzell-Laser-Elastographie untersucht werden. Vorläufige Daten zeigten eine sehr gute Korrelation beider Methoden und indizieren damit den weiten Skalierungsbereich mechanischer Kenngrößen, von zellulären Eigenschaften zu makroskopischen Gewebeparametern, wie sie mittels MRE messbar sind. Insgesamt wurde mit der durch die DFG finanzierte Anschaffung der MRE-Hardware die Grundlage der erfolgreichen Etablierung der Hirn-MRE in der Neuroradiologie am Universitätsklinikum Leipzig geschaffen.
Publications
- High resolution mechanical imaging of glioblastoma by multifrequency magnetic resonance elastography. PLoS One 2014; 9: e110588
Streitberger KJ, Reiss-Zimmermann M, Freimann FB, Bayerl S, Guo J, Arlt F, Wuerfel J, Braun J, Hoffmann KT, Sack I
(See online at https://doi.org/10.1371/journal.pone.0110588) - High resolution imaging of viscoelastic properties of intracranial tumours by multifrequency magnetic resonance elastography. Clin Neuroradiol 2015; 25(4): 371378
Reiss-Zimmermann M, Streitberger KJ, Sack I, Braun J, Arlt F, Fritzsch D, Hoffmann KT
(See online at https://doi.org/10.1007/s00062-014-0311-9)
