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Sonntag, 2021-06-13

Kleintier MRT am neuen 9.4T System

Abb. 1: Das im April 2015 in Betrieb genommene Bruker BiopSpec 94/20 mit Avance III HD Hardware im Scannerraum. Als Zubehör ist eine breite Palette an Spulen verfügbar, inklusive einer heliumgekühlten, besonders SNR effizienten 2-Kanal Quadratur Spule für Mäuse (CryoProbe).

Im April 2015 ging das neu installierte 9.4T Kleintier MRT von Bruker in Betrieb (Abb. 1). Gegenüber der Kleintierbildgebung am klinischen Scanner vefügt das System mit 20cm über einen wesentliche kleineren Innendurchmesser (Bore). Mit Gradientensystem und Volumenspule verbleiben 86mm Platz, womit das System im wesentlichen für Ratten und Mäuse geeeignet ist. Die höhere Feldstärke erzeugt eine deutlich höhere Magnetisierung und damit ein höheres Messignal. Gleichzeitig sind durch die kleinere Geometrie der Gradientensysteme erheblich höhere Gradientenstärken möglich (660 mT/m bzw. 1000mT/m mit Insert). Diese ermöglichen wesentlich höhere Auflösungen als am klinischen Scanner und schnelle Bildgebungstechniken wie EPI sind dann auch bei Kleintieren anwendbar. Damit eröffnet der dedizierte Kleintierscanner die volle Bandbreite an MR Kontrasten auch für Mäuse. Der Einsatz von nicht invasiven Bildgebungstechniken wie der MRT hilft gleichzeitig die Anzahl an Versuchstieren drastisch zu reduzieren, da in Longitudinalstudien, im Gegensatz zu invasiven histologischen Methoden, die selben Tiere zum Einsatz kommen wodurch die Gruppengrößen wesentlich kleiner sind.


Hochaufgelöste anatomische Bildgebung am Kleintier MRT

Abb. 2: Hochaufgelöste (83µm isotrop), T2-gewichtete anatomische Darstellung eines fixierten Maushirns. Aus dem 3D Datensatz lassen sich nachträglich beliebig orientierte Schichten ohne Bildqualitätsverlust anzeigen.
Abb. 3: In vivo Darstellung des arteriellen Gefäßsystems im Kopf einer Maus (Auflösung 38µm isotrop).

Das dedizierte Kleintier MRT erlaubt durch die Kombination  seiner hohen Feldstärke von 9.4T mit einem leistungsfähigen Gradientensystem und hocheffizienten, teilweise heliumgekühlten, MR Empfangsspulen eine der Humanbildgebung mindestens äquivalente, wenn nicht überlegene Auflösung auch an Kleintieren wie Mäusen. Neben weniger zeitkritischen anatomischen Darstellungen sind durch das schnelle Gradientensystem auch für die Scannerhardware anspruchsvollere Sequenztechniken wie funktionelle Time-Of-Flight Angiographien zur arteriellen Gefäßdarstellung möglich. 

Die in Abbildung 2 gezeigten Bilder zeigen den Kopf einer formalinfixierten Maus mit einer isotropen Auflösung von 83µm. Durch diese isotrope Auflösung lassen sich nachträglich beliebige Schichten aus diesem 3D Datensatz anzeigen ohne dabei Verluste in der Bildqualität hinzunehmen.  Letzteres ist ein Problem bei Daten die in einer Schichtselektiven Messtechnik mit dicken Schichten und hoher Auflösung nur innerhalb der Schicht gemessen wurden. Ein wesentlicher Nachteil bei T2 gewichteten 3D-Sequenzen ist die lange Messzeit.

Die langen Messzeiten bei 3D Sequenzen können allerdings deutlich reduzieren werden, wenn, statt eines T2-gewichteten Bildekontrastes mit langen Repetitonszeiten, ein T1 Kontrast generiert werden soll. Die Time-of-flight Angiographie in Abb. 3 entstand bei einer isotropen Auflösung von 38µm in 30min Messzeit an einer narkotisierten, lebenden Maus. In dieser Sequenz wird der Magnetisierung durch eine kurze Repetitionszeit (TR) nicht genug Zeit gegeben für eine vollständige T1 Relaxation. Durch die spezifischen Einstellungen von TR und Anregungspuls  ist das MR-Signal, also die Bildhelligkeit, aller statischen Gewebe  sehr dunkel. Durch die Messung mit der heliumgekühlten CryoProbe, einer Oberflächen Spule im Sende-Empfangsbetrieb, wird aber nur das Gewebe im Kopf an der T1-Relaxation gehindert. Insbesondere das Blut im restlichen Körper kann vollständig T1 relaxieren und strömt dann mit voller Magnetisierung in den Kopf ein (sogenannter Inflow Arefakt). Entsprechend hell werden die arteriellen Gefäße dargestellt.

 

 


Zuletzt geändert: 25.02.2017 (15:33)