Zielsetzung:
Die Gabe von Gadolinium-basiertem MR-Kontrastmittel birgt u.a. das Risiko allergischer
Reaktionen und einer systemischen nephrogenen Fibrose (NSF) und führt bei einigen
Typen zu dauerhaften Ablagerungen im Gehirn – mit bislang unbekanntem Langzeiteffekten.
Ziel unserer Arbeit ist es mit der dynamischen Kernspin-Polarisation (dynamic nuclear
polarization, DNP) ein alternatives Verfahren zur Kontrastverstärkung zu entwickeln.
Die verwendete Technik der Overhauser DNP stellt eine Technik dar bei der Elektronenspins
von Radikalen mittels energiereicher Mikrowellen angeregt werden und dann innerhalb
eines Magnetfeldes mit dem Kernspin von Wassermolekülen gekoppelt werden.
Material und Methoden:
Unser Setup besteht aus einem 42 GHz Mikrowellengenerator, sowie einem DNP Polarisator
innerhalb der Gantry eines klinischen 1,5 T Scanners (Siemens Aera), welcher die kontinuierliche
Hyperpolarisation von Wassermolekülen ermöglicht. Wir charakterisierten die Performance
des DNP Setups vergleichend mit Gadolinium-haltigen Kontrastmittel in verschiedenen
Gefäßmodellen anhand von 2D und 3D Scanprotokollen mit Messung von Signalintensitäten
und Kalkulation von SNR- und CNR-Werten.
Ergebnisse:
Das verwendete DNP Setup erzeugt kontinuierlich hyperpolarisiertes Wasser, welches
hohe T1 Signalverstärkungen bei kurzer Relaxationszeit aufweist. In stark T1-gewichteten
GRE- und VIBE-Sequenzen zeigte sich eine bis zu 30-fache Signalverstärkung der hyperpolarisierten
Lösung verglichen mit einer 12-fachen Signalverstärkung durch Gadolinium-haltiges
Kontrastmittel. SNR und CNR Werte werden substantiell durch die Hyperpolarisation
verbessert, so dass in einem klinischen 1,5 T Standard-Scanner Kapillardurchmesser
bis 75 µm visualisiert werden konnten.
Schlussfolgerungen:
Die starke T1 Signalverstärkung durch die Hyperpolarisation von Wasser scheint eine
vielversprechende Alternative zu Gadolinium-haltigen Kontrastmitteln zu sein, welche
kein allergenes Risiko oder potentielle intrakorporale Ablagerungen befürchten lässt.
