Ortsaufgelöste Messung von Zellgrößen in biologischem Gewebe mit Methoden der diffusionsgewichteten Magnetresonanztomographie
Die diffusionsgewichtete Magnetresonanztomographie (MRT) ermöglicht die ortsaufgelöste Messung der Selbstdiffusion, also der Brownschen Molekularbewegung, beispielsweise von Wasser im untersuchten Objekt. In biologischem Gewebe oder porösen Medien beeinflussen die Zell- oder Porenwände die freie Diffusion der Moleküle: Abhängig vom Abstand und der Permeabilität dieser Barrieren verringert sich die Wahrscheinlichkeit für große Diffusionsstrecken gegenüber der freien Diffusion. Aus diesem Grund mißt man in derartigen Objekten für längere Diffusionszeiten tau erniedrigte effektive Diffusionskoeffizienten D_eff und kann aus dem funktionellen Zusammenhang D_eff(tau) auf die Zellgröße und die Membranpermeabilität zurückschließen. Diese Arbeit beschreibt ein Verfahren, mit dem auf dieser Grundlage die Zellgrößen in biologischem Gewebe ortsaufgelöst gemessen werden können. Ein eindimensionales mathematisches Modell der Diffusion in einem unendlichen System permeabler Membranen wurde in Simulationsrechnungen analysiert, und eine Methode wurde entwickelt, um aus Meßwerten D_eff(tau) mit vergleichsweise wenig Rechenaufwand die Zellgröße und die Permeabilität zu berechnen. Dieses Verfahren wurde an Karotten erprobt. Es wurden erstmals Parameterbilder der Zellgröße berechnet, und die Resultate wurden mit lichtmikroskopisch gemessenen Zellgrößen verglichen; dabei ergab sich eine sehr gute Übereinstimmung der Ergebnisse aus beiden Verfahren. Außerdem wurde der Einfluß des Rauschens auf die Signalintensität in MRT-Bildern und auf die daraus berechneten Diffusionskoeffizienten untersucht. Zwei Korrekturverfahren, die den Einfluß des Rauschens beseitigen, wurden vorgeschlagen.
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