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Das „vergessene“ Kontrastmittel der MRI taucht auf dramatische Weise wieder auf

Zeitstempel: 2. Juni 2022, 4:30 Uhr

© TanteMinnieEurope.com
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Nach Jahrzehnten des Ruhezustands wird Deuterium zunehmend in der Forschung als Kontrastmittel für die MRT eingesetzt. Forscher diskutierten das Potenzial von Deuterium in einem Vortrag bei der International Society for Magnetic Resonance in Medicine (ISMRM) treffen.

In ihren Präsentationen Josef Ackermann von der Washington University in St. Louis und Robin de Graaf von der Yale University sprach über die Geschichte von Deuterium und wie es als sicheres, wirksames Kontrastmittel in einer Methode namens Deuterium Metabolic Imaging (DMI) verwendet werden kann.

„Es [DMI] bietet einen einzigartigen Bildkontrast, der mit keiner anderen Technik verfügbar ist“, sagte de Graaf. „Es ist einfach zu implementieren und sehr robust. Ich denke, es spielt eine Rolle in der Klinik … und die Zukunft sieht rosig aus.“

Das ISMRM-Treffen wurde in Zusammenarbeit mit der European Society for Magnetic Resonance in Medicine and Biology und der International Society for MR Radiographers and Technologists abgehalten.

Schwerer Wasserstoff

Deuterium ist ein stabiles, ungiftiges Wasserstoffisotop, manchmal auch „schwerer Wasserstoff“ genannt. In der Radiologie kann Deuterium Metabolic Imaging (DMI) den aktiven Stoffwechsel nichtinvasiv darstellen, um die Stoffwechselrate abzubilden oder ungewöhnliche Stoffwechselvorgänge in Tumoren oder Schlaganfallfällen zu erkennen.

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Deuterium wurde erstmals 1982 zur Verwendung als Kontrastmittel vorgeschlagen und verwendet in vivo als Perfusions-Tracer für schweres Wasser in den 1980er und 1990er Jahren. Ein Forschungsartikel aus dem Jahr 1987 zeigte auch, dass Deuteriumresonanzen von Stoffwechselprodukten wie Glukose und Acetat beobachtet werden können in vivo. Frühere Untersuchungen mit Tiermodellen zeigten auch, dass die Perfusion quantitativ gemessen werden konnte und eine hohe Übereinstimmung mit Standardmessungen aufwies.

Die Forschung zu Deuterium verstummte jedoch, als die Welt in das 21. Jahrhundert eintrat. Ackermann sagte, dies sei auf den Fokus auf die Protonen-MRT zurückzuführen, die eine hohe Signal-Rausch-Auflösung, Geschwindigkeit und mehrere Kontraste aufweist.

„Die meisten MRT-Scanner waren und sind immer noch nur protonenfähig“, sagte er.

Ackerman fügte hinzu, dass DMI „stark“ von Ultrahochfeld-Scannern profitieren könnte, die in den frühen Tagen der frühen Deuterium-Forschung noch nicht verfügbar waren. Diese Scanner sind jedoch teuer und im Allgemeinen in großen MRI-Forschungszentren zu finden.

Bildgebung des Deuteriumstoffwechsels
Metabolische Deuterium-Bildgebung: DMI ist im Forschungsbereich als Bildgebungsmodalität, die mit MRT verwendet werden kann, wieder aufgetaucht. Forscher beim ISMRM-Meeting beschrieben, wie es als sicheres und wirksames Kontrastmittel zur Erkennung von Tumoren wie dem abgebildeten Hirntumor eingesetzt werden kann. (Mit freundlicher Genehmigung von Robin de Graaf)

De Graaf sagte, dass DMI ein starkes Potenzial hat, ein dominantes MR-Forschungsinstrument und eine bildgebende Modalität zu werden. Er fügte hinzu, dass zu den Vorteilen hohe Empfindlichkeit, leistungsstarke Erfassungsmethoden, Verfügbarkeit und Zeiteffizienz gehören.

Er wiederholte auch die Meinung eines Zitats von Robert London aus dem Jahr 1992, in dem er sagte, dass der Hauptvorteil der Verwendung von Deuterium als in vivo tracer ist die „extreme technische Leichtigkeit“, mit der Studien durchgeführt werden können.

„Ich denke, das ist einer der Gründe, warum die Bildgebung des Deuterium-Stoffwechsels an Bedeutung zu gewinnen scheint. Fast jede Studie wird erfolgreich sein“, sagte de Graaf.

Dieser Start, sagte de Graaf, wurde durch Studien in den Jahren 2014 und 2017 hervorgehoben, die die hohe Leistung von DMI bei Verwendung mit Hochmagnetfeldscannern zeigten. Die Aufnahmezeit für diese Studien dauerte etwa eine Minute, aber es wurden Tiermodelle verwendet.

Im Jahr 2018 wurde jedoch die Anwendung von DMI beim Menschen mit einer Studie an zwei Patienten demonstriert, die zeigte, dass eine Bildgebung möglich ist in vivo. Die Studie ergab 3D-Bilder des menschlichen Gehirns, nachdem Patienten deuteriertes Wasser mit Glukose, Glutamat und Laktat konsumiert hatten.

De Graaf führte auch Studien durch, die die Leistung von DMI über mehrere Magnetfelder hinweg zeigten und zeigten, wie sie die Voxelgröße beeinflussen, eine Komponente der Bildqualität. Bei einer Feldstärke von 4 T ergibt DMI eine Voxelgröße von 8 ml, 3 ml bei 7 T und 2 ml bei 9.4 T. Bei konventionelleren 3-T-Messungen wird jedoch eine Voxelgröße von 14 ml gesehen Ergebnisse wurden in gesunden Studienkohorten beobachtet.

„DMI hat das Potenzial, selbst bei [3 T]“, sagte de Graaf. DMI kann auch parallel zur MRT durchgeführt werden, was die Bilderfassungszeit von einer Stunde, wenn die beiden hintereinander durchgeführt werden, auf 30 Minuten verkürzen könnte, fügte er hinzu.

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