In-vivo NMR-Spektroskopie und Imaging-System

• Fachliche Zuordnung: Grundlagen der Biologie und Medizin
• Förderung: Förderung in 2007
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 53694558

• Erstellungsjahr: 2011

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Rahmen dieses Projektes wurde der geförderte 7T MR-Magnet für die tierexperimentelle Verbundforschung an murinen Tiermodellen eingesetzt. Die technisch-methodischen Forschungsarbeiten haben dabei die Entwicklung (1) neuer MR-Bildgebungsverfahren 19 (quantitative & Multiparameter-MRT, CINE & radiale MRT-Verfahren, schnelle F-CSI-Techniken etc.) und Kalibrierungsmethoden (z.B. B1-Mapping) und (2) entsprechender Hochfrequenzspulen (1H-HF-Arrays, 19F-Spulen) umfasst. In ihrer Anwendung wurden diese Verfahren in interdisziplinären Projekten für verschiedene biomedizinische Fragestellungen an Gefäßen, Herz und Gehirn, und zum in-vivo Monitoring von Krankheitsprozessen eingesetzt. Zentrale Arbeitsgebiete, die größtenteils im Rahmen von SFB- und IZKF-Projekten bearbeitet wurden, umfassten dabei: (1) Die native und kontrastmittelgestützte MRT, um die Plaqueentstehung im Zeitverlauf zu untersuchen und eine verbesserte Plaquecharakterisierung zu erreichen. (2) Die Entwicklung und Validierung von Verfahren zur Messung der globalen und lokalen Pulswellengeschwindigkeit und damit eine verbesserte Darstellung von Gefäßen bei der Maus. Damit lassen sich die Auswirkungen der Arteriosklerose auf Morphologie und Funktion der Gefäße und deren Wechselbeziehung erfassen. (3) Die Entwicklung und der Einsatz von MRT-Methoden an Kleintieren, mit denen die Aktivität und Ausdehnung mikrobieller Infektionen in-vivo im Zeitverlauf dargestellt und charakterisiert werden kann, um eine Beurteilung und Kontrolle antimikrobieller Therapien in-vivo zu ermöglichen. (4) Die Etablierung einer Fluor-MRT-Plattform (Messmethoden & Hardware) zum hintergrundfreien Makrophagennachweis bei der Maus (Herz und Hirn) mit der Möglichkeit auch unterschiedlich markierte Zellsorten unterscheidbar im MRT nachzuweisen. (5) Die Darstellung der Herz-Morphologie und Funktion an verschiedenen Tiermodellen (Myokarditis, Infarktmodell).

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• "Der Hepatozyten-Wachstumsfaktor (HGF) beeinflusst die Mikrozirkulation und das linksventrikuäre Remodeling am Herzen der Ratte nach Ischämie und Reperfusion", Aktuelle Trends in der invasiven Kardiologie: Akad. Verlagsges. Berlin (2007)
  Gollnau, K., Bathe, K., Hiller, KH., Wiederer, J., Ertl, G., Bauer, WR., Waller, C.
  
• "HMG CoA reductase inhibition and left ventricular mass in hypertrophic cardiomyopathy: a randomized placebo-controlled pilot study", Eur J Clin Invest 37: 852-859 (2007)
  Bauersachs, J., Störk, S., Kung, M., Waller, C., Fidler, F., Hoyer, C., Frantz, S., Weidemann, F., Ertl, G., Angermann, C.E.
  
• "Mouse MRI using phased-array coils", NMR in Biomedicine 20(3): 326-334 (2007)
  D. Gareis, T. Wichmann, T. Lanz, G. Melkus, M. Horn, P.M. Jakob
  
• "Cell-based therapy for myocardial infarction: Dose-Dependent Effects of ß-catenin- Transduced Hematopoietic Progenitor Cells on Cardiac Function", J Mol Cell Cardiol 45 (3): 394-403 (2008)
  C. Templin, D. Kotlarz, J. Faulhaber, S. Schnabel, K. Grote, G. Salguero, K.H. Hiller, P. Jakob, B. Schieffer, D. Hilfiker-Kleiner, U. Landmesser, F.P. Limbourg, H. Drexler
  
• "Functional mechanisms of myocardial microcirculation in left ventricular hypertrophy. A hypothetical model of capillary remodeling post myocardial infarction", Microvasc Res 75 (1): 104-11 (2008)
  C. Waller, K.H. Hiller, D. Pfaff, S. Gattenlohner, G. Ertl, W.R. Bauer
  
• "Intermolecular zero-quantum coherence NMR spectroscopy in the presence of local dipole fields", J Chem Phys 128: 154522 (2008)
  D. Z. Balla, C. Faber
  
• "Localized intermolecular zero-quantum coherence spectroscopy in vivo", Concepts Magn Reson A 32: 117-133 (2008)
  D.Z. Balla, C. Faber
  
• "Magnetic Resonance of Cardiac Disease", Handbook of Experimental Pharmacology: Molecular Imaging II (2008)
  K.H. Hiller, C. Waller, A. Haase, P.M. Jakob
  
• "A Four-Channel Hole-Slotted Phased Array at 7 Tesla", Concepts Magn Reson 37B(4): 226-236 (2010)
  M.A. Lopez, P. Ehses, F.A. Breuer, I.P. Ponce, D. Gareis, P.M. Jakob
  
• "Application of compressed sensing to in vivo 3D (19)F CSI", JMR: Epub. (2010)
  Kampf, T., Fischer, A., Basse-Lüsebrink, TC., Ladewig, G., Breuer, F., Stoll, G., Jakob, PM., Bauer, WR.
  
• "Flow-enhanced off-resonance saturation for remote detection of iron-based contrast agents", Mag Reson Med 63 (6): 1708-1715 (2010)
  Krämer, P., Helluy, X., Kampf, T., Lang, E., Jakob, P.M.
  
• "Intracellular and Extracellular T1 and T2 Relaxivities of Magneto-Optical Nanoparticles at Experimental High Fields", Magn Reson Med. 64: 1607-1615 (2010)
  Klug, G., Kampf, T., Bloemer, S., Bremicker, J., Ziener, C.H., Heymer, A., Gbureck, U., Rommel, E., Nöth, U., Schenk, W.A., Jakob, P.M., Bauer, W.R.
  
• "Tissue ACE Inhibition Improves Functional Microcirculation in Remote Myocardium after Coronary Stenosis: MR Imaging Study in Rats", Microvasc Res: Epub. (2010)
  Hiller, KH., Ruile, P., Kraus, G., Bauer, WR., Waller, C.
  
• "In vivo imaging of inflammation in the peripheral nervous system by 19F MRI", Experimental Neurology 229: 494–501 229 (2011), 494–501 (2011)
  G. Weise, T.C. Basse-Luesebrink, C. Wessig, P.M. Jakob, G. Stoll
  
• "Specific identification of iron oxide labeled stem cells using magnetic field hyperthermia and magnetic resonance thermometry", NMR Biomed: Epub (2011)
  D. Haddad, M.F. Hildenbrand, K.H. Hiller, M. Haddad-Weber, P.M. Jakob
  
• "Visualization of Abscess Formation in a Murine Thigh Infection Model of Staphylococcus aureus by 19F Magnetic Resonance Imaging (MRI)", PLoS ONE 6 (3): e18246 (2011)
  T. Hertlein, V. Sturm, S. Kircher, T. Basse-Lüsebrink, D. Haddad, K. Ohlsen, P. Jakob