Entwicklung und Evaluierung der Natrium (23Na) MR-Bildgebung am Herzen zur Quantifizierung der myokardialen Natriumakkumulation in vivo beim Menschen

• Antragsteller: Dr. Simon Konstandin; Dr. Christoph Kopp; Professor Armin Nagel, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 449552397

Kardiovaskuläre Erkrankungen sind die häufigste Todesursache weltweit. Für die Entwicklung von Herzkreislauferkrankungen stellt eine erhöhte Kochsalzzufuhr (NaCl) einen bedeutenden Risikofaktor dar. Neuere Untersuchungen mittels Natrium (23Na)-Magnetresonanztomographie (MRT) konnten eine pathophysiologisch relevante Natriumakkumulation im Haut- und Muskelgewebe in vivo beim Menschen nachweisen, die mit der Entwicklung von Hypertonie vergesellschaftet war und bei kardiovaskulären Risikopatienten wie Diabetikern und Dialysepatienten auftrat. Bei Patienten mit chronischer Nierenerkrankung (CKD) konnten erhöhte Gewebe-Natriumkonzentrationen zudem als wichtigster Faktor für eine linksventrikuläre Hypertrophie, einem unabhängigen Risikofaktor für kardiale Morbidität und Mortalität, identifiziert werden. Ob erhöhte Natriumkonzentrationen auch direkt im Herzen auftreten ist bisher nicht bekannt.Um die kardiale Gewebe-Natriumkonzentration erstmals bei CKD-Patienten zu quantifizieren, soll in enger interdisziplinärer Kooperation zwischen MR-Physikern und Medizinern die 23Na-MRT des Herzens implementiert und für die klinische Anwendung optimiert werden. Im ersten Schritt sollen neue effiziente Messtechniken für die kardiale 23Na-MRT bei 7 Tesla entwickelt werden, die eine reproduzierbare Quantifizierung der kardialen Natrium-Konzentration in klinisch akzeptabler Messzeit (< 15 min) erlauben. Zusätzlich werden Messtechniken entwickelt, die Rückschlüsse auf die physiologische Umgebung der Natriumionen im Myokard liefern. Außerdem werden robuste Korrekturverfahren für die Herz- und Atembewegung, sowie zur Korrektur von Partialvolumeneffekten entwickelt und implementiert. Durch die Verwendung von doppel-resonanten Spulen sollen zeitlich verschachtelt Daten für die 23Na- und 1H-MRT aufgenommen werden. Durch die quasi zeitgleiche Aufnahme dieser Daten werden zum einen kürzere Messzeiten und zum anderen eine verbesserte Korrektur von Bewegungsartefakten ermöglicht. Zur Steigerung der zeitlichen Effizienz der kardialen 23Na-MRT sollen Daten aus allen Atemphasen verwendet werden. Dazu sollen sogenannte "motion vector fields" berechnet werden, welche eine verformbare Registrierung erlauben. Diese sollen direkt in die Bildrekonstruktion integriert werden, sodass ein Bewegungs-korrigierter 23Na-MRT Datensatz erstellt werden kann. Im zweiten Schritt sollen die neuen Messmethoden in ersten klinischen Studien angewendet werden. Wir planen Dialyse-Patienten vor und nach Hämodialysebehandlung mittels kardialem 23Na-MRT zu untersuchen. Wir nehmen an, dass bei diesen Patienten eine Akkumulation von Natrium im Herzgewebe auftritt und, dass dieser Natriumüberschuss mit einer kardialen Strukturstörung und damit einer Endorganschädigung einhergeht. In Zukunft könnten mit den entwickelten Methoden spezifisch Patienten mit chronischer myokardialer Natriumüberladung identifiziert und einer personalisierten Therapie, z.B. durch Anpassung der Dialyseverschreibung, zugeführt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen