Validierte Simulation der Fluid-Struktur-Interaktion in arteriellen Bypässen

Magnetic Particle Imaging (MPI) ist eine neuartige, strahlungs- und hintergrundfreie, derzeit noch experimentelle Bildgebungstechnik zur Abbildung superparamagnetischer Eisenoxidpartikel. Eine der großen Stärken der MPI Bildgebung – positiver Kontrast ohne Hintergrundsignal – ist zugleich eine große Herausforderung in der praktischen Anwendung. So benötigt man zusätzliche Bildgebungsverfahren wie Magnetresonenztomographie (MRT) um MPI Signale mit anatomischen Informationen zu korrelieren.

In diesem Dokument werden die im Rahmen des FMTHH Projekt „Automatische Bildregistrierung von MPI und MRT Daten mittels bimodaler Fiducial-Marker“ entstandenen Ergebnisse, Publikationen, Drittmittelanträge und Kooperationen zusammengefasst.

Im ersten Teilprojekt wurden Fiducial-Marker und eine Registrierungssoftware entwickelt [1]. Dabei dienen die Fiducial-Marker als gemeinsamen Orientierungspunkte um die MRT und MPI Daten registrieren (überlagert) zu können. Die Güte der Registrierung hängt ganz wesentlich von der Genauigkeit ab, mit der die Position der Marker bestimmt werden kann. Mit unserem Beitrag zur submillimetergenauen Positionsbestimmung im MPI [2] konnten wir die Güte der Registrierung entscheidend steigern. In vivo Studien machen es erforderlich die Bildregistrierung schon während des Aufnehmens der MPI Daten durchzuführen und das Ergebnis zu visualisieren. Hierfür wurde unsere echtzeitfähige Rekonstruktionssoftware [3] für MPI Daten um die nötigen Funktionen erweitert. Auf der Anwenderseite ermöglichten diese technischen Fortschritte die Darstellung der beiden Großen Gefäße Vena Cava inferior und Aorta (Teilprojekt 2). In dedizierten Sensitivitätsstudien wurde festgestellt, dass MPI derzeit nicht sensitiv genug ist um atheroklerotische Plaques abzubilden, weswegen keine Studien mit gesunden und atheroklerotischen Tiermodellen durchgeführt wurden. Der Fokus des Projekts wurde statt dessen auf das dritte Teilprojekt „Flussmessungen“ verschoben. Hier konnte gezeigt werden, dass es möglich ist aus den MPI Daten die Blutflussgeschwindigkeit in Mäusen zu bestimmen [4].

Zusammenfassend konnten fast alle im Projektantrag gesetzten Ziele erreicht und darüber hinaus eine Vielzahl von Folgeprojekten, wie zum Beispiel [5,6], ermöglicht werden.
Aufbauend auf diesem FMTHH Projekt wurde das Teilprojekt „Real-time processing and visualization of spatio-temporal MPI data“ für einen transregionalen Sonderforschungsbereich beantragt. Der Verbundantrag ist derzeit noch unentschieden.

Im Rahmen der submillimetergenauen Positionbestimmung der bimodalen Marker hat sich eine Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Professor Schläfer ergeben, in der untersucht wird, ob sich optische Köhärenztomografiekatheter mit MPI Markern verfolgen lassen.