thesis

Selektive NMR-Bildgebung am Menschen mittels des Protonenaustauschs zwischen Metaboliten und Wasser

Abstract

Der chemische Austausch von Protonen zwischen freien Wassermolekülen und darin gelösten Stoffen kann mittels 1H-NMR gemessen werden. Das dazu verwendete Verfahren wird als Chemical Exchange Saturation Transfer (CEST) bezeichnet. Es beruht auf der selektiven Sättigung des Resonanzsignals von labil gebundenen Protonen gelöster Stoffe und der anschlieÿenden Detektion der durch chemischen Austausch von Protonen übertragenen Sättigung auf den Pool von freien Wassermolekülen. Die maximale Gröÿe des Sättigungstransfers ist abhängig vom Konzentrationsverhältnis der labilen Protonen zu Protonen des freien Wassers und der Geschwindigkeit des chemischen Austauschs, die wiederum durch den pHWert der chemischen Umgebung sowie deren Temperatur beeinusst wird. In dieser Arbeit wurde eine neue Methode zur selektiven Sättigung von Kernspinresonanzen mit Serien von Hochfrequenzpulsen entwickelt. Darüber hinaus wurden verschiedene Techniken zur schnellen Detektion von präparierten CEST-Eekten an klinischen MR-Tomographen entwickelt und experimentell durch Untersuchungen an Modelllösungen validiert. Parallel dazu wurden Ans ätze zur Korrektur von Fehlerquellen bei CEST-Experimenten evaluiert. Schlieÿlich wurden die Verfahren an klinischen Ganzkörper-MR-Tomographen für pH-gewichtete Bildgebung des Gehirns, zur Evaluation der biochemischen Qualität von Knieknorpel und zur Detektion von Tumoren in der weiblichen Brust bei magnetischen Feldstärken von B0 = 3 T und 7 T eingesetzt. Dabei konnte gezeigt werden, dass das höhere statische Feld die Detektierbarkeit von CEST-Kontrasten verbessert, was hauptsächlich durch eine Verlängerung der Lebensdauer (T1) der gesättigten Spinzustände bedingt ist

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