Schnelle RASER‐MRT

Angewandte Chemie, vol. 138

Abstract

Zusammenfassung Die konventionelle Magnetresonanztomographie (MRT) basiert auf intensiven Radiofrequenzimpulsen (RF‐Impulsen) zur Anregung von Kernspins, und damit zur Erzeugung von NMR‐Signalen. Diese Impulse erfordern große, leistungsstarke RF‐Verstärker und verursachen Wärme im Gewebe, die aus Sicherheitsgründen minimiert werden muss. Dies stellt bei der Entwicklung von MRT‐Geräten mit immer höheren Feldstärken ein wachsendes Problem dar. Eine Alternative zur RF‐Impulsanregung ist die Selbstanregung von Kernspins mittels Radiofrequenzverstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung (Radiofrequency Amplification by Stimulated Emission of Radiation, RASER), bei der die Kernspins ohne RF‐Anregung einen spontanen Übergang von einem energetischen Nichtgleichgewichtszustand in einen Grundzustand durchlaufen. In dieser Arbeit wird die Möglichkeit der Aufzeichnung von „schnellen“ Protonen‐RASER‐MRT‐Bildern von Pyrazin in geringer Konzentration (120 mM) demonstriert. In nur 78 ms werden Bilder mit großer Matrix (128x128 Pixel) bei 500 MHz (11,7 T) aufgenommen. Weiter wurde eine Zeitreihe von Bildern unter Verwendung eines einzelnen Bolus hyperpolarisierten (HP) Pyrazins aufgezeichnet, um die Machbarkeit einer dynamischen Verfolgung zu verdeutlichen. Der demonstrierte Ansatz ermöglicht die Aufzeichnung von MRT‐Scans ohne die Sende‐Empfänger‐Elektronik des MRT‐Scanners, was für tragbare MRT‐Geräte sowie für das aufstrebende Gebiet der hyperpolarisierten MRT, bei der z. B. HP Protonen ( 1 H), 129 Xe‐Gas oder HP 13 C‐markierte Biomoleküle als molekulare Tracer und Bildgebungsmittel verwendet werden, äußerst vorteilhaft ist.

Authors 8

1. Sören Lehmkuhl

   Karlsruhe Institute of Technology

   Affiliation as printed

   Institut für Mikrostrukturtechnologie Karlsruher Institut für Technologie Eggenstein‐Leopoldshafen Karlsruhe 76344 Deutschland

2. Simon Fleischer

   Karlsruhe Institute of Technology

   Affiliation as printed

   Institut für Mikrostrukturtechnologie Karlsruher Institut für Technologie Eggenstein‐Leopoldshafen Karlsruhe 76344 Deutschland

3. Jing Yang

   Karlsruhe Institute of Technology

   Affiliation as printed

   Institut für Mikrostrukturtechnologie Karlsruher Institut für Technologie Eggenstein‐Leopoldshafen Karlsruhe 76344 Deutschland

4. Eduard Y. Chekmenev

   Wayne State University · The Barbara Ann Karmanos Cancer Institute

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   Department of Chemistry Integrative Biosciences (Ibio) Karmanos Cancer Institute (KCI) Wayne State University Detroit Michigan 48202 United States

5. Thomas Theis

   North Carolina State University

   Affiliation as printed

   Department of Chemistry Department of Physics Comparative Medicine Institute North Carolina State University Raleigh North Carolina 27695‐8204, 513 United States

6. Stephan Appelt Aachen Institut für Technische und Makromolekulare Chemie

   Forschungszentrum Jülich · RWTH Aachen University

   Affiliation as printed

   Institut für Technische und Makromolekulare Chemie RWTH Aachen University Aachen 52056 Deutschland

   Peter‐Grünberg‐Institut (PGI‐4) Integrated Computing Architectures (ICA) Forschungszentrum Jülich GmbH Jülich 52425 Deutschland

7. Jan Gerrit Korvink

   Karlsruhe Institute of Technology

   Affiliation as printed

   Institut für Mikrostrukturtechnologie Karlsruher Institut für Technologie Eggenstein‐Leopoldshafen Karlsruhe 76344 Deutschland

8. Mazin Jouda

   Karlsruhe Institute of Technology

   Affiliation as printed

   Institut für Mikrostrukturtechnologie Karlsruher Institut für Technologie Eggenstein‐Leopoldshafen Karlsruhe 76344 Deutschland