%0 Generic
%A Ludwig, Dominik
%C Heidelberg
%D 2021
%F heidok:29980
%K Porenbildgebung,  Austauschraten,  Permeabilität
%R 10.11588/heidok.00029980
%T Diffusions-Porenbildgebung und Austauschraten-Messungen mittels kernmagnetischer Resonanz
%U https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/29980/
%X Diffusionsmessungen mittels Magnetresonanztomographie ermöglichen tiefe Einblicke in die mikroskopische Zellstruktur und deren funktionale Eigenschaften. In dieser Arbeit wurde einerseits die Diffusions-Porenbildgebung weiterentwickelt, welche es prinzipiell ermöglicht nichtinvasiv histologieähnliche Parameter wie Zellgrößenverteilungen zu bestimmen. Andererseits wurden Techniken zur Ermittlung der Permeabilität von Zellmembranen mittels doppelter Diffusionswichtung untersucht.  Die Diffusions-Porenbildgebung mit ultrahohen Gradienten wurde erfolgreich an einem 14.1 T-Spektrometer implementiert. Dabei konnte die Porenfunktion von Glaskapillaren (dinnen = 10 - 25 μm) bestimmt werden. Der neuentwickelte Filteransatz ermöglicht durch Unterdrückung unerwünschter Signalanteile eine direkte Messung der Porenfunktion in Gegenwart einer extraporalen Flüssigkeit. Ultrahohe Gradienten (G = 12.06 T/m) ermöglichten die Bestimmung der Porenfunktion von polymerisierten Hohlkugeln (daußen = 3.3 μm). Für üblicherweise vorherrschende Austauschraten ist die Porenbildgebung auch für permeable Poren möglich, sodass eine Übertragung auf Zellen erfolgversprechend ist.  Im zweiten Teil wurden theoretische, experimentelle sowie Monte-Carlo-Simulations-basierte Analysen zu Austauschraten-Messungen (Apparent Exchange Rate Mapping) durchgeführt. Hierzu wurden unterschiedliche Geometrien, Packungsdichten, Permeabilitäts- und Größenverteilungen, Signal-zu-Rausch-Verhältnisse sowie Axon-Orientierungsdispersionsmodelle betrachtet. Mit Ausnahme von sehr schnellem Austausch (AXR ≥ 20 - 30 1/s) und sehr kleinen Packungsdichten gilt die erwartete Proportionalität zur Membranpermeabilität in allen betrachteten Systemen, sofern SNR > 150 erreicht wird. Ohne weitere Kenntnisse über die Gewebestruktur ist keine absolute Quantifizierung der Zellmembranpermeabilität möglich. Permeabilitätsänderungen in Pathologien könnten jedoch prinzipiell detektiert werden.