Funktionelle MRT 2.0

Zusammenfassung

In den letzten Jahren wird die reine morphologische Magnetresonanztomographie (MRT) zunehmend von sogenannten funktionellen Bildgebungsmethoden, wie der diffusionsgewichteten Bildgebung („diffusion-weighted imaging“, DWI), flankiert, um zusätzliche Informationen über Gewebe oder pathologische Prozesse zu gewinnen. In diesem Übersichtsartikel werden 2 MR-Techniken vorgestellt, welche physiologische Prozesse im menschlichen Körper erfassen können. Im Gegensatz zu allen anderen funktionellen MR-Methoden, welche Wasserstoffprotonen für die Bildgebung verwenden, nutzt die erste vorgestellte Technik den Spin anderer Kerne für die Bildgebung und ermöglicht hierdurch eine gänzlich differente Einsicht in den menschlichen Körper. Der Fokus dieses Artikels liegt hierbei auf der ²³Na-MRT, da sie aufgrund der MR-günstigen Eigenschaften des Natriumkerns momentan den Schwerpunkt der Forschung im Bereich der sogenannten X-Kern-Bildgebung darstellt.

Bei der zweiten Technik handelt es sich um ein relativ neuartiges MR-Verfahren, die Chemical-exchange-saturation-transfer(CEST)-Bildgebung, welche Austauschprozesse zwischen Protonen in Metaboliten und Protonen in freiem Wasser detektieren kann. Im ersten Teil dieses Artikels werden die technischen Grundlagen, Probleme, Vor- und Nachteile und im zweiten Teil die potenziellen klinischen Anwendungen dieser Techniken beleuchtet. Anwendungsbeispiele kommen aus dem Gebiet der zerebralen Bildgebung (z. B. Schlaganfall, Tumoren), der muskuloskelettalen Bildgebung (z. B. Arthrose, degenerative Prozesse) und der abdominellen Bildgebung (z. B. Niere, Hypertension). Beide Techniken bieten ein unglaubliches Potenzial für die Zukunft, stehen aber bislang noch an der Schwelle zum klinischen Einsatz und werden aktuell nur in ausgewählten universitären Zentren evaluiert.

Abstract

In recent years the purely morphological magnetic resonance imaging (MRI) has been increasingly flanked by so-called functional imaging methods, such as diffusion-weighted imaging (DWI), to obtain additional information about tissue or pathological processes. This review article presents two MR techniques that can detect physiological processes in the human body. In contrast to all other functional MR imaging techniques, which are based on hydrogen protons, the first technique presented (X-nuclei imaging) uses the spin of other nuclei for imaging and consequently allows a completely different insight into the human body. In this article X‑nuclei imaging is focused on sodium (²³Na) MRI because it currently represents the main focus of research in this field due to the favorable MR properties of sodium. The second MR technique presented is the relatively novel chemical exchange saturation transfer (CEST) imaging that can detect exchange processes between protons in metabolites and protons in free water. The first part of this article introduces the basic technical principles, problems, advantages and disadvantages of these two MR techniques, whereas the second part highlights the potential clinical applications. Examples illustrate several potential applications in neuroimaging (e. g. stroke and tumors), musculoskeletal imaging (e. g. osteoarthritis and degenerative processes) and abdominal imaging (e. g. kidneys and hypertension). Both techniques inherently contain an incredible potential for future imaging but are still on the threshold of clinical use and are currently under evaluation in many university centers.