Auswirkungen von Fluidbewegungen auf die Signale bei der volumenselektiven 1H-MR-Spektroskopie: Untersuchungen in-vitro für eine verbesserte Interpretation von Ergebnissen in-vivo

Abstract

In dieser Dissertation wurden die Phänomene, die in 1H-MR-Spektren des Knochenmarks von Gesunden und Leukämiepatienten entdeckt wurden, durch in-vitro Experimente nachgestellt und erklärt. Dabei geht es insbesondere um die schnellere Signalabnahme mit steigenden Echozeiten und damit um die Verringerung der 1H-MR-spektroskopisch gemessenen T2-Werte des Wassers nach der Chemotherapie im Vergleich zur Situation vor der Chemotherapie. Die Dephasierung der assersignalanteile bei einer stärkeren Wasserbewegung in der magnetisch inhomogenen Umgebung, die im Knochenmark vorliegt, wurde als wahrscheinliche Ursache angenommen. Zunächst wurde ein Probenmaterial gesucht, bei dem das 1H-MR-Spektrum desWassers, welches das Probenmaterial umgibt, in etwa vergleichbar mit dem 1H-MR-Spektrum des menschlichen Knochenmarks sein sollte. Die Auswahlkriterien hierbei waren die Halbwertsbreite und eine ausreichende Signalintensität. Die Auswahl fiel auf das Kationenaustauscherharz LEWATIT S 100. Da das 1H-MR-Spektrum von Wasser in LEWATIT S 100 zwei Peaks mit unterschiedlichen Amplituden zeigt, wurde dasWassersignal in LEWATIT S 100 als großer und kleiner Peak bezeichnet. Als weitere Versuchsreihen erfolgten 1H-MRS-Messungen im Tierknochen. Ausgewählt wurde ein distaler Hirschfemur. Das 1H-MR-Spektrum von Wasser im Hirschfemur zeigt einen Peak mit einer ähnlichen Halbwertsbreite wie der kleine Peak von Wasser in LEWATIT S 100. Es erfolgten je vier Messreihen von Wasser in LEWATIT S 100 und im Hirschfemur mit unterschiedlichen Flussgeschwindigkeiten. Pro Messreihe wurden zehn unterschiedliche Echozeiten aufgenommen. Anschließend wurde für jede Messreihe eine Exponentialfunktion bestimmt, die den Signalabfall mit steigenden Echozeiten am besten beschreibt. Aus der Exponentialfunktion wurde die transversale Relaxationszeit T2eff berechnet. Zu beobachten war, dass die gemessenen T2 -Relaxationszeiten der kleinen Peaks von Wasser in LEWATIT S 100 mit steigendem Wasserfluss kürzer werden. Dies bestätigt die Annahme, dass Bewegungseffekte des freien Wassers im fließendem Blut einen bedeutenden Anteil an den verkürzten T2-Relaxationszeiten des Wassers in Knochenmark mit geringer Zellularität haben. Das MR-Spektrum von Wasser im distalen Hirschfemur zeigt dieselben Tendenzen wie die Messwerte der kleinen Peaks von Wasser in LEWATIT S 100. Damit bestätigen die Messungen mit dem Tierknochen die Schlussfolgerungen aus den Messergebnissen mit LEWATIT S 100. Damit ist gezeigt worden, dass Fluidbewegungen in einer magnetisch inhomogenen Umgebung deutliche Auswirkungen auf T2 und auf den Signalabfall mit steigenden Echozeiten haben. Diese Dissertation leistet somit einen Beitrag zur Grundlagenforschung in der 1H-MR-Spektroskopie.