@article{SchreiberLohrBaltesetal.2023, author = {Schreiber, Laura M. and Lohr, David and Baltes, Steffen and Vogel, Ulrich and Elabyad, Ibrahim A. and Bille, Maya and Reiter, Theresa and Kosmala, Aleksander and Gassenmaier, Tobias and Stefanescu, Maria R. and Kollmann, Alena and Aures, Julia and Schnitter, Florian and Pali, Mihaela and Ueda, Yuichiro and Williams, Tatiana and Christa, Martin and Hofmann, Ulrich and Bauer, Wolfgang and Gerull, Brenda and Zernecke, Alma and Erg{\"u}n, S{\"u}leyman and Terekhov, Maxim}, title = {Ultra-high field cardiac MRI in large animals and humans for translational cardiovascular research}, series = {Frontiers in Cardiovascular Medicine}, volume = {10}, journal = {Frontiers in Cardiovascular Medicine}, issn = {2297-055X}, doi = {10.3389/fcvm.2023.1068390}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-317398}, year = {2023}, abstract = {A key step in translational cardiovascular research is the use of large animal models to better understand normal and abnormal physiology, to test drugs or interventions, or to perform studies which would be considered unethical in human subjects. Ultrahigh field magnetic resonance imaging (UHF-MRI) at 7 T field strength is becoming increasingly available for imaging of the heart and, when compared to clinically established field strengths, promises better image quality and image information content, more precise functional analysis, potentially new image contrasts, and as all in-vivo imaging techniques, a reduction of the number of animals per study because of the possibility to scan every animal repeatedly. We present here a solution to the dual use problem of whole-body UHF-MRI systems, which are typically installed in clinical environments, to both UHF-MRI in large animals and humans. Moreover, we provide evidence that in such a research infrastructure UHF-MRI, and ideally combined with a standard small-bore UHF-MRI system, can contribute to a variety of spatial scales in translational cardiovascular research: from cardiac organoids, Zebra fish and rodent hearts to large animal models such as pigs and humans. We present pilot data from serial CINE, late gadolinium enhancement, and susceptibility weighted UHF-MRI in a myocardial infarction model over eight weeks. In 14 pigs which were delivered from a breeding facility in a national SARS-CoV-2 hotspot, we found no infection in the incoming pigs. Human scanning using CINE and phase contrast flow measurements provided good image quality of the left and right ventricle. Agreement of functional analysis between CINE and phase contrast MRI was excellent. MRI in arrested hearts or excised vascular tissue for MRI-based histologic imaging, structural imaging of myofiber and vascular smooth muscle cell architecture using high-resolution diffusion tensor imaging, and UHF-MRI for monitoring free radicals as a surrogate for MRI of reactive oxygen species in studies of oxidative stress are demonstrated. We conclude that UHF-MRI has the potential to become an important precision imaging modality in translational cardiovascular research.}, language = {en} } @phdthesis{ReissZimmermann2008, author = {Reiß-Zimmermann, Martin}, title = {Entwicklung und Erprobung eines standardisierten Auswerteverfahrens f{\"u}r die Bestimmung der Myokardperfusion mit der MRT}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-34560}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2008}, abstract = {Mit dem hier vorgestellten Untersuchungs- und Auswertealgorithmus konnte die Myokardperfusion weitgehend automatisiert semiquantitativ und quantitativ bestimmt werden. Daf{\"u}r wurden zun{\"a}chst die Bilddaten segmentiert und in Signalintensit{\"a}ts-Zeit-Kurven transferiert. Durch eine Basislinien- und Kontaminationskorrektur wurden Artefakte minimiert. Mit Anwendung des Parallel-Bildgebungs-Verfahrens Auto-SENSE konnte zus{\"a}tzlich eine Erh{\"o}hung der Schichtanzahl erreicht werden. Durch die angewendete Basislinienkorrektur konnten Inhomogenit{\"a}ten verringert werden, welche durch Verwendung einer Oberfl{\"a}chenspule methodenbedingt auftreten. Partialvolumeneffekte, die durch die Morphologie des Herzens insbesondere basis- und spitzennah auftraten, f{\"u}hrten durch eine Mischung aus KM-Anflutung im Myokard und Kontamination aus dem Ventrikellumen zu einer Beeinflussung der Perfusionsergebnisse. Durch die Verwendung der vorgestellten Kontaminationskorrektur konnten diese Artefakte erheblich minimiert werden. Die so errechneten Perfusionswerte korrelierten gut mit den in der Literatur angegebenen Daten, welche sowohl in tierexperimentellen als auch Probanden- und auch Patientenstudien mit unterschiedlichen Modalit{\"a}ten ermittelt wurden. Eine regionale Heterogenit{\"a}t konnte nicht signifikant nachgewiesen werden. Molekular-physiologische Untersuchungen legen zwar nahe, dass es diese Heterogenit{\"a}t gibt, die regionale Verteilung der Perfusion wird jedoch kontrovers und noch keinesfalls abschließend in der Literatur diskutiert. Durch Anwendung von Auto-SENSE konnte mit einer Erh{\"o}hung der Schichtanzahl bei gleichbleibender Schichtdicke das gesamte linksventrikul{\"a}re Myokard untersucht werden. Trotz verringertem SNR waren die Ergebnisse vergleichbar mit der konventionellen Turbo-FLASH-Technik. Ob das Potential der Parallelbildgebung f{\"u}r eine Abdeckung des gesamten Herzens oder f{\"u}r eine h{\"o}here Aufl{\"o}sung von 3-4 Schichten pro Untersuchungen genutzt werden soll, ist in der aktuellen Literatur noch Gegenstand der Diskussion. Die hochaufgel{\"o}sten Untersuchungen scheinen jedoch derzeit vorteilhafter aufgrund geringerer Partialvolumeneffekte sowie der besseren Beurteilbarkeit einer subendokardialen Zone und eines transmuralen Perfusionsgradienten. Die MR-Perfusionsbildgebung ist ein aktives und rasch wachsendes Gebiet innerhalb der kardialen Bildgebung mit großem Entwicklungspotential. Durch Einbindung in ein umfassendes Herz-MR-Untersuchungsprotokoll (z.B. Morphologie, Kinetik, evtl. MR-Koronarangiographie) ist in einem Untersuchungsgang eine umfassende Diagnostik bei Patienten mit Verdacht auf KHK m{\"o}glich.}, subject = {NMR-Tomographie}, language = {de} } @phdthesis{Johnson2003, author = {Johnson, Thorsten}, title = {Entwicklung und Etablierung einer quantitativen Auswertemethode zur Beurteilung des Kontraktionsablaufs des Herzens (Tagging)}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-8897}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2003}, abstract = {Ziel dieser Arbeit war es, verschiedene Parameter der linksventrikul{\"a}ren Wandbewegung aus MR-tagging-Aufnahmen quantitativ zu analysieren. Die Auswertemethode sollte angewendet werden, um den physiologischen Kontraktionsablauf zu charakterisieren und pathophysiologische Ver{\"a}nderungen zu erfassen. Die tagging-Untersuchung wurde in einer basisnahen, mittventrikul{\"a}ren und einer apikalen Schicht des linken Ventrikels durchgef{\"u}hrt. F{\"u}r die automatische Quantifizierung von Rotation, Kontraktion und Umfangsverk{\"u}rzung wurde eine geeignete Software erstellt. Die Methode wurde bei 8 gesunden Probanden, 13 Patienten mit Aortenstenose vor und 1 Jahr nach Klappenersatz und 10 Patienten mit Myokardinfarkt vor und nach Revaskularisation angewendet. Die entwickelte Software gestattet die Quantifizierung der linksventrikul{\"a}ren Wandfunktion {\"u}ber die Bestimmung von Rotation, Kontraktion und Umfangsverk{\"u}rzung. Bei den Probanden zeigte sich eine Wringbewegung mit gegenl{\"a}ufiger Rotation der Herzbasis zur Herzspitze. Vor Klappenersatz zeigten die Patienten mit Aortenstenose eine signifikant verst{\"a}rkte apikale Rotation und Torsion. 1 Jahr postoperativ hatte sich die Torsion normalisiert. Bei den Patienten mit Myokardinfarkt zeigte sich nach Revaskularisierung eine Zunahme der Umfangsverk{\"u}rzung im Infarktareal. Die Quantifizierung der linksventrikul{\"a}ren Wandbewegung mit MR-tagging-Aufnahmen erm{\"o}glicht die Charakterisierung und Verlaufsbeobachtungen von Ver{\"a}nderungen der linksventrikul{\"a}ren Wandfunktion bei verschiedenen Herzerkrankungen.}, language = {de} }