MR-Angiografie mit hyperpolarisiertem Wasser in Kleintieren

Zielsetzung:

Die Gabe von Gadolinium-basiertem Kontrastmittel birgt u.a. das Risiko allergischer Reaktionen, einer systemischen nephrogenen Fibrose (NSF) und führt bei einigen Typen zu dauerhaften Ablagerungen im Gehirn mit bislang unbekanntem Langzeiteffekten. Ziel unserer Arbeit ist es die dynamische Kernspin-Polarisation (dynamic nuclear polarization, DNP) als alternatives Verfahren in der MR Angiografie zu evaluieren.

Material und Methoden:

Unser Setup generiert kontinuierlich hyperpolarisierte Wassermoleküle mittels Overhauser DNP, bei welchem Elektronenspins von Radikalen mittels energiereicher Mikrowellen angeregt werden und dann innerhalb eines eines Magnetfeldes mit dem Kernspin von Wassermolekülen hyperfein gekoppelt werden. Diese wurden mit einem Fluss von 1,2 ml/min in die Aorta von fünf C57BL/6 Mäusen injiziert, welche mit einem Katheter-Innendurchmesser von 0,15 mm transiliacal kanüliert worden waren. Die Aorta und ihre Gefäßabgänge wurden mit GRE-Sequenzen visualisiert (TR 110 s, TE 3.8 s, FoV 78 × 58 × 2 mm, Matrix 256 × 192 px), intravaskuläre DNP Signalintensitäten, SNR und CNR Werte bestimmt und mit den korrespondierenden Nativsequenzen verglichen.

Ergebnisse:

Das DNP Setup ist in der Lage, kontinuierlich hyperpolarisiertes Wasser herzustellen, welches eine hohe T1 Signalverstärkung generiert bei nur kurzer Halbwertszeit. Die maximalen intravaskulären Signalintensitäten waren hierdurch von 231 ± 47 auf 994 ± 194 um den Faktor 4.3 erhöht. Entsprechend zeigten sich auch verbesserte vaskuläre SNR und CNR Werte mit einem 5,3-fachen SNR (nativ 24 ± 2, DNP 126 ± 62) und 26,3-fachen CNR (native 3 ± 2, DNP 79 ± 49).

Schlussfolgerungen:

Durch die starke Signalverstärkung ist bei Verwendung eines klinischen 1,5 T Standard-Scanners neben einer Visualisierung der murinen Aorta selbst die Darstellung kleiner Gefäßabgänge möglich. Somit scheint hyperpolarisiertes Wasser eine vielversprechende, inerte Alternative zu gadoliniumhaltigen Kontrastmittel zu sein, welche kein allergenes Risiko oder potentielle intrakorporale Ablagerungen befürchten lässt.

Die Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.