MR Elastographie an Gewebeproben und Anwendung an verschiedenen Mausmodellen

Fragestellung: Korrelation der gemessenen viskoelastischen Eigenschaften von Gewebe mit den Veränderungen der Gewebestruktur durch die Möglichkeit einer histopathologischen Aufarbeitung der Gewebe.

Hypothese: Die ermittelten elastischen Eigenschaften von verschiedenen Gewebeproben bzw. die Veränderung dieser Gewebeparameter im Krankheitsfall begründen sich auf teilweise feinste Unterschiede in der Gewebestruktur. Die gemessenen Änderungen können mit histopathologischen Befunden korreliert werden.

Methode: Bestimmung viskoelastischer Gewebekenngrößen verschiedener gesunder Gewebe sowie Vergleich von gesundem und erkranktem Gewebe in Tierversuchen. Aktuell wird der Einfluss neurodegenerativer Erkrankungen auf die elastischen Eigenschaften des Gehirns in Studien von Mausmodellen der Multiplen Sklerose (aktive experimentelle Enzephalomyelits), sowie im Parkinsonmodell (MPTP-Injektion) untersucht. Parallel wird eine Langzeitstudie zur Änderung der Hirnsteifigkeit im Alterungsprozess an gesunden Mäusen durchgeführt.
In weiteren Studien soll der Einfluss von Sport und Ernährung auf die Neurogenese im Parkinsonmodell untersucht werden.

Abb1: Wellenbilder verschiedener Gewebe, aufgenommen bei einer Anregungsfrequenz von 600 Hz. A: Kalbshirn, B: gesunde Rinderleber, C: Rindermuskel (Lende), D: fibrotische, humane Leber (METAVIR score 3).


Ergebnisse: In Gewebeproben Experimenten konnte die Abhängigkeit der viskoelastischen Eigenschaften von der Anregungsfrequenz an gesundem Hirn-, Leber- und Muskel-Gewebe vom Rind sowie einer frisch explantierten, fibrotischen, humanen Leber (METAVIR score 3) über einem Frequenzbereich von mehreren hundert Hz bestimmt werden. Es zeigt sich, dass gesundes Hirn- und Lebergewebe sehr ähnliche Eigenschaften besitzt, während die fibrotische Leberprobe eine bis zu 15-mal höhere Steifigkeit zeigt, ähnlich der von Muskelgewebe.

Erste Ergebnisse der Studien der Maus-Modelle bestätigen den Einfluss neurodegenrativer Erkrankungen auf mechanische Eigenschaften des Gehirns. Die gemessenen Effekte bestätigen die Resultate vorangegangener, am 1.5 T Human-Scanner durchgeführter Versuche an gesunden und erkrankten Freiwilligen, bei welchen sich eine deutliche Erweichung des Hirngewebes im Krankheitsfall feststellen lässt.

Dipl. Phys. Kerstin Riek | t: +49 30 4 50 52 72 79

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Prof. Dr. Ingolf Sack

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