In den letzten Jahren wurden eine Reihe viel versprechender Verfahren zur nichtinvasiven Perfusionsmessung nach dem Prinzip des Spin-Labelings entwickelt, diese finden bislang jedoch kaum klinische Anwendung. In der vorliegenden Arbeit sollten Spin-Labeling-Verfahren für ihre Anwendung in der MR-Diagnostik von Erkrankungen des Gehirns weiterentwickelt und erprobt werden. Konventionelle, Nicht-Spin-Labeling-Methoden haben eine Reihe von Nachteilen: so lassen sich MR-Perfusionsmessungen nach dem Prinzip der kontrastmittelgestützten First-Pass-Bolus-Methoden nur schwer quantifizieren; eine Störung der Blut-Hirn-Schranke kann die berechneten Perfusionswerte verfälschen; die Verwendung eines Kontrastmittels beeinflusst zusätzlich die Messung, indem etwa die physiologischen Eigenschaften des Blutes oder der allgemeinen Perfusionszustand des Patienten verändert werden, zum Beispiel durch erhöhten Herzschlag in Folge von Schmerz oder psychischer Belastung bei der Injektion.

Im Vordergrund des Interesses bei den vorliegenden Untersuchungen stand zum einen die Messung der kapillären Mikroperfusion bei Hirntumoren, zum anderen die Darstellung der Blutflussdynamik in größeren Gefäßen (Arterien) bei verschiedenen Gefäßerkrankungen des Gehirns.

Perfusionsmessung von Hirntumoren

Ziel der Studie war es, die mikrovaskuläre Perfusion von Hirntumoren (Gliome und Metastasen) mittels MR-Perfusionsbildgebung darzustellen. Die Spin-Labeling-Methode sollte mit den Messverfahren des dynamischen Suszeptibilitätskontrastes verglichen werden. Insbesondere stand die Frage im Vordergrund, ob sich mittels Spin-Labeling tatsächlich der mikrovaskuläre Blutfluss und damit die Versorgung des Gewebes bestimmen lässt. Vorversuche sollten dabei an der isolierten Schweineniere die Genauigkeit des theoretischen Modells zur Quantifizierung des lokalen Blutflusses überprüfen. Es war zu klären, in wieweit die gemessene Perfusion von Gliomen mit dem histologisch ermittelten Malignitätsgrad (Grading) korreliert und ob sich damit Aussagen über die Prognose des Patienten treffen lassen. Die Vor- und Nachteile der Spin-Labeling-Methode im Vergleich zu den kontrastmittelabhängigen Perfusionsmessverfahren sollten herausgearbeitet werden.

Dynamische Spin-Labeling Angiographie bei zerebralen Gefäßerkrankungen

Ziel der Studien war es der Frage nachzugehen, in wie weit durch Spin-Labeling auch eine Visualisierung der großen Gefäße (Arterien) möglich ist. Insbesondere ging es um die Frage, ob mit einer solchen Methodik - ähnlich einer konventionellen digitalen Subtraktionsangiographie - zeitaufgelöst Projektionsbilder der Blutflussdynamik aufgenommen werden können. Diese weitgehend fehlende Information war bislang ein wesentlicher Nachteil der konventionellen MR-, aber auch CT- angiographischen Methoden.

Verschiedene Methoden der Dynamischen Spin-Labeling-Angiographie (DSLA) wurden entwickelt und an Probanden evaluiert. Anschließend stand die technische Verbesserung der Messsequenzen im Vordergrund (zeitliche und örtliche Auflösung, Erweiterung auf eine dreidimensionale Darstellung, klinisch vertretbare Messzeit). In einer Untersuchung an Patienten mit extrazerebralen Gefäßstenosen sollte evaluiert werden, ob die Bestimmung der arteriellen Ankunftszeitsverzögerungen in definierten Gefäßsegmenten Aussagen über den Grad der Stenosierung und das Ausmaß der Kollateralisierung zulassen. Bei Patienten mit arteriovenösen Malformationen war durch die Darstellung der Blutflussdynamik im Vergleich zur TOF-MR Angiographie eine bessere Unterscheidbarkeit von zu- und abführenden Gefäßen eines Angioms zu erwarten. Alle Untersuchungen sollten mit den Ergebnissen der digitalen Subtraktionsangiographie als Goldstandard verglichen werden.