Struktursensitive quantitative MR-Bildgebung der mechanischen Eigenschaften von Nieren: Kombination von anisotroper MR-Elastographie und Diffusionstensorbildgebung zur Beurteilung der Nierenfunktion

• Antragstellerin: Professorin Dr. Jing Guo
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen ; Nephrologie ; Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 317329106

Die Magnetresonanzelastographie (MRE) erlaubt die nichtinvasive Charakterisierung viskoelastischer Gewebeeigenschaften in vivo. Es ist eine etablierte Methode, die beispielsweise zur Graduierung von Leberfibrose oder Stadienbestimmung von Tumoren eingesetzt wird. Im beantragten Projekt soll die Kombination von Mehrfrequenz-MRE (MMRE) und Diffusionstensorimaging (DTI) zur mechanischen Beurteilung der Nierenfunktion entwickelt werden. Das Projekt zielt darauf, zum ersten Mal mechanische Gewebekenngrößen unter Berücksichtigung anisotroper Gewebeeigenschaften zu bestimmen, wie beispielsweise in den im Nierenmark gelegenen schleifenförmigen Abschnitten des renalen Tubulussystems (Henle Schleifen). Die kombinierte MRE/DTI-Methode soll zuerst an ex vivo Gewebeproben validiert, nachfolgend an gesunden Freiwilligen getestet und abschließend an Patienten mit chronischen Nierenerkrankungen (CKD) angewendet werden. Dazu ist das beantragte Projekt in folgende Arbeitspakete untergliedert: (1) Implementierung der kombinierten MMRE/DTI Methode auf einem klinischen MR-Tomographen des Instituts für Radiologie der Charité unter Einbezug eines patientenaktivierten Atmungstriggers und eines druckluftbasierten Aktorsystems. (2) Ex vivo Validierung der kombinierten MMRE/DTI-Methode an in Agarose Gel eingebetteten Schweinenieren. (3) Implementierung von Datennachverarbeitung und anisotroper Inversion zu Erzeugung von Elastogrammen. (4) In vivo Untersuchungen an Nieren von gesunden Freiwilligen zur Bestimmung von Referenzwerten für anisotrope viskoelatische Gewebekenngrößen in Strukturen wie Nierenrinde, Medulla und Hilus. (5) Pilotstudie an Patienten mit CKD und Korrelation anisotroper viskoelastischer Gewebekenngrößen mit klinisch erhobenen Daten. Die kombinierte MMRE/DTI-Methode erlaubt die Berechnung des vollständigen Elastizitätstensors mittels der mit DTI bestimmten lokalen Faserrichtungen. Dies ermöglicht eine umfassende mechanische Charakterisierung anisotroper Gewebe und verspricht somit neue Erkenntnisse über fibrose- und perfusionsbezogene Änderungen mechanischer Kenngrößen der Nieren. Die so erhobenen mechanischen Kenngrößen könnten in der Zukunft als Grundlage neuer quantitative Bildmarker zur Beurteilung der Nierenfunktion von CKD-Patienten dienen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen