Metabolische Bildgebung und Spektroskopie
Dynamic nuclear polarization
MR-Bildgebung und -Spektroskopie sind relativ insensitive Verfahren, da bei Raumtemperatur nur ein kleiner Teil der Atomkerne polarisiert ist. Bei sehr niedrigen Temperaturen von etwa 1 Kelvin kann der Polarisationsgrad von jedoch mithilfe von Techniken wie 'Dynamic Nuclear Polarisation' (DNP) erheblich erhöht werden. Durch die jüngsten bahnbrechenden Fortschritte in der DNP ist es möglich geworden, die MR-Sensitivität relevanter Stoffwechselmoleküle um mehr als das 35.000-Fache zu erhöhen. In Zusammenarbeit mit Partnern entwickeln wir Instrumente, um DNP für In-vivo-Anwendungen weiter voranzutreiben.
Hyperpolarisierte Metabolische Bildgebung
Der rasche Zerfall hyperpolarisierter Signale bei der Auflösung erfordert hocheffiziente spektroskopische Bildgebungsverfahren. Zu diesem Zweck entwickeln, implementieren und validieren wir spektroskopische Bildgebungsverfahren, um Stoffwechselwege im Herzen abzubilden. In Kombination mit dedizierten Sende- und Empfangsgeräten sowohl in präklinischen als auch in klinischen MR-Scannern sind wir in der Lage, Studien durchzuführen, die Veränderungen im Herzstoffwechsel während verschiedener Eingriffe offenlegen. Ausgehend von präklinischen Arbeiten an Kleintieren sind wir bestrebt, die Technologie vom Labor auf das Krankenbett zu übertragen, einschliesslich Studien am Menschen.
Spektroskopie des Herzens
Neben Hyperpolarisationsmethoden werden auch Bildgebungs- und Spektroskopiemethoden zur Untersuchung thermischer Polarisationssignale von Protonen und X-Kernen weiterentwickelt. Um bewegungsbedingte Signalverzerrungen zu beheben, entwickeln und validieren wir spezielle Pulssequenzdesigns und Bewegungskorrekturansätze. Es werden fortschrittliche Techniken zur Daten-Nachbearbeitung eingesetzt, um Signalbeiträge kohärent zu addieren und quantitative Informationen über metabolische Substrate und Produkte abzuleiten. Die Methoden werden zur Untersuchung der Modulation der Fettsäurespeicherung und der Umwandlung von energiereichen Phosphaten im Herzen unter verschiedenen metabolischen Herausforderungen und Bedingungen angewendet.