MR Bildgebung an Kleintieren im klinischen 3T Scanner
- T2-gewichtetes MR Bild eines Rattenkopfes, aufgenommen mit einer 8-Kanal Multifunktionsspule. Die Auflösung ist isotrop 0.33mm, die Aufnahmezeit ca. 14min.
Für neurologische und onkologische Forschung werden verschiedenste Tiermodelle eingesetzt. Um Langzeitstudien durchzuführen, die die Entwicklung einer Krankheit über zum Teil Jahre hinweg verfolgen, sind nicht-invasive Bildgebungsmethoden wie MRT Untersuchungen unverzichtbar. Da die Methoden, die zur Bildgebung an Kleintieren eingesetzt werden, im wesentlichen genauso auch am Menschen eingesetzt werden können, sind Fortschritte in der Bildgebung in der Regel auch direkt auf die klinische Diagnostik übertragbar.
Trotzdem stellt eine hochaufgelöste Bildgebung an Kleintieren wie Ratten oder Mäusen eine gerätetechnische Herausforderung dar, insbesondere wenn die MR Untersuchungen wie an unserem Institut nicht an einem dezidierten Kleintierscanner sondern in regulären klinischen Ganzkörper-Scannern erfolgt. Die wichtigsten technischen Unterschiede zwischen einem Tierscanner und einem klinischen Humanscanner sind die erreichbaren Gradientenstärken, die im wesentlichen die erzielbare Auflösung limitieren, und das Hauptmagnetfeld, das im wesentlichen das Signal-zu-Rauschverhältnis der gemessenen Bilder beeinflusst.
Während die Limitierung der Auflösung letztlich durch das Gradientensystem des scanners vorgegeben ist kann das Signal-zu-Rausch Verhältnis vor allem durch die Verwendung von speziellen Tierspulen erheblich verbessert werden.
Hochfeld und Spezialspulen zur Signaloptimierung
Durch den Einsatz eines, zumindest im klinischen Bereich, zu den Hochfeldgeräten zu rechnenden Ganzkörperscanners mit einer Feldstärke von 3 Tesla wird das erzielbare MR-Signal bereits deutlich gegenüber normalen klinischen Systemen mit 1.5Tesla verbessert. Zusätzlich können kleine Spezialspulen, die an die Körpergröße der kleinen Nagetiere angepasst sind, das Messsignal erheblich verbessern. Wir arbeiten derzeit mit 3 Spulen:
- Am flexibelsten einsetzbar ist eine Multifunktionsspule die aus zwei Teilspulen (Abb. 1) mit je 4 Empfangskanälen besteht. Die einzelnen Empfangsspulen haben einen Durchmesser von 5cm und erreichen damit bereits ein erstaunlich gutes Signal-zu-Rausch Verhältnis. Die flexibel einsetzbare Halterung erlaubt eine relativ freie Positionierung und Winkelung der Spulen-Module.
- Dedizierte 1-Kanal Tierspule für Kopfuntersuchungen an Ratten (Abb. 2 und 3) Die Spule bietet mit einem Innendurchmesser von 38mm und einer Länge von 50mm gerade ausreichend Platz für den Kopf einer Ratte und optimiert durch die so ereichte hohe Spulenbeladung ein optimales Empfangssignal. Die Bauform als Volumenresonator erlaubt außerdem sehr homogene Bilder.
- Die 8-Kanal Mausspule (Abb. 4) verfolgt einen anderen Ansatz: Statt eines Volumenresonators besteht diese Spule aus 8 Einzelelementen die in zwei Ringen zu je 4 Elementen im vorderen Teil der Spule platziert ist. Die Spule hat mit 35mm einen ähnlichen Durchmesser wie die Rattenkopf-Spule, aber durch das Design mit 2 Ringen erlaubt diese Spule eine größeres, für Ganzköperaufnahmen von Mäusen ausreichendes, Sichtfeld entlang der Spule was vor allem für onkologische Studien von großem Nutzen ist.
- Abb 1: Multifunktionsspule bestehend aus zwei Modulen mit je 4 Empfangskanälen.
- Abb. 2: Rattenkopfspule, Durchmesser 38mm, nutzbares FoV 40mm, 1-Kanal-Volumeresonator.
- Abb. 3: Kopfhalterung mit Beissbügel und Anästhesie Zuführung (Gas).
- Abb. 4: Maus-Ganzkörperspule, 8-Kanal, Durchmesser 35mm, nutzbares FoV 100mm
