Untersuchung der regionalen Abhängigkeit des zerebralen Sauerstoffumsatzes und neuronaler Aktivität in gesunden Probanden durch dynamische 17O Magnetresonanztomografie bei 7-Tesla

Zielsetzung Die Inhalation von 17O2-Gas ermöglicht eine spezifische metabolische Bildgebung durch Darstellung des zerebralen, mitochondrialen Sauerstoffumsatzes (engl. cerebral metabolic rate of oxygen consumption= CMRO2 [μmol/g/min]). Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der regionalen Abhängigkeit des zerebralen Sauerstoffumsatzes sowie der neuronalen Aktivität in gesunden Probanden mittels dynamischer 17O-MRT bei 7-Tesla.

Material und Methoden 4 gesunde Probanden (50±20 J., 4 Männer) wurden in die prospektive Studie eingeschlossen und an einem 7-Tesla Ganzkörper-MRT (Siemens Healthcare, Erlangen, DE) in einem 3-phasigen Inhalationsexperiment mit ca. 4,0L 70%-angereichertem 17O2-Gas (Nukem Isotopes GmbH, Alzenau, DE) gemessen. Mit einer 17O/1H-Kopfspule konnte die CMRO2 durch eine dynamische Messung bestimmt werden. Zur Quantifizierung wurden automatisierte 3D-Ganzhirn-Segmentierungen der grauen und weißen Substanz benutzt. CMRO2-Werte der beiden Hemisphären wurden mit dem Wilcoxon-Vorzeichen-Rang-Test verglichen (p<0,05). In einer laufenden Studie wird zudem die mögliche Darstellung neuronaler Aktivität mittels 17O-MRT überprüft.

Ergebnisse Die Messungen ergaben eine signifikant erhöhte CMRO2 in der grauen Substanz (GS: 2,38±0,15) im Vergleich zur weißen Substanz (WS: 0,63±0,05; p<0,001). Der Vergleich der CMRO2 der linken und rechten Hemisphäre zeigte keinen signifikanten Unterschied auf (GS: p=0,50; WS: p=0,25). Die Auswertung der segmentierten CMRO2-Werte ließ nur geringe intraindividuelle Varianzen erkennen (maxΔGS: 0,28; maxΔWS: 0,07).

Schlußfolgerungen Der zerebrale Sauerstoffumsatz ist in grauer Substanz im Vergleich zur weißen Substanz signifikant erhöht entsprechend gesteigerter metabolischer Aktivität. Ohne spezifischen Stimulus ergibt sich kein signifikanter Unterschied der CMRO2-Werte der rechten und linken Hemisphäre. In einer fortlaufenden Studie wird darauf aufbauend die Darstellbarkeit aufgabenspezifischer neuronaler Aktivität durch gezielte Stimulation mittels dynamischer 17O-MRT bei 7-Tesla untersucht.