Contrast-Enhanced Magnetic Resonance Angiography - Development and optimization of techniques for paramagnetic and hyperpolarized contrast media

Abstract: Popular Abstract in Swedish Magnetkameran är ett diagnostiskt instrument med vilket man kan ta skiktbilder av kroppen. Den började användas i sjukvården för drygt 20 år sedan och baseras på ett fysikaliskt fenomen som kallas för kärnmagnetisk resonans (MR). Detta innebär att vissa atomkärnor som placeras i ett starkt magnetfält kan avge en radiosignal när de utsätts för korta radiopulser. Radiosignalen utnyttjas för att bygga upp en digital MR-bild. Magnetkameran kan bland annat användas för att undersöka kärlsjukdomar genom att avbilda kroppens blodkärl – så kallad angiografi. MR-angiografi (MRA) kan utföras på flera olika sätt, men det var först när man i början av 1990-talet började utnyttja kontrastmedel som MRA fick sitt stora kliniska genombrott. Kontrastmedlet injiceras intravenöst och får blodkärl med kontrastmedel att lysa upp i MR-bilden. Denna teknik har snabbt blivit ett viktigt och skonsamt komplement till traditionell angiografi som utförs med röntgenstrålning och injektion av kontrastmedel direkt i artärerna. Syftet med denna avhandling har dels varit att optimera de befintliga tekniker som finns för kontrastmedelsförstärkt MRA och dels att studera en ny typ av kontrastmedel baserade på så kallade hyperpolariserade atomkärnor. Detta har gjorts i ett antal delprojekt som i korthet beskrivs nedan. Datorsimuleringar visade att fel i bilderna kan uppstå om koncentrationen av kontrastmedel varierar när MR-signalen samlas in. Blodkärlen kan till exempel bli suddiga eller helt enkelt se tjockare eller tunnare ut än de egentligen är. Därför är det viktigt att kontrastmedelsinjektion och bildinsamling är korrekt synkroniserade. Felaktig synkronisering kan leda till försvårad, eller i värsta fall, fel diagnos. Vid vissa undersökningar finns en risk för att både artärer och vener lyser upp samtidigt i bilden, vilket kan leda till svårigheter att skilja på de två kärltyperna. För att minska detta problem utvecklades en metod för att släcka ut den ena kärltypen i den färdiga bilden. Metoden testades på två frivilliga och visade sig fungera bra för större kärl i benen. Ett möjligt sätt att förbättra dagens MRA-tekniker kan vara att utnyttja en helt ny typ av kontrastmedel baserade på hyperpolariserade atomkärnor. Dessa har potential att förstärka signalen från blodet ytterligare, jämfört med dagens kontrastmedel. Teoretiska signalnivåer för hyperpolariserade kontrastmedel beräknades. Teorin bekräftades med mätningar, dels på hyperpolariserat 129Xe, och dels på ett nytt kontrastmedel baserat på hyperpolariserat 13C. Det nya kontrastmedlet gav mycket hög signal och god bildkontrast. Resultaten i den här avhandlingen har bidragit till ökad kunskap om hur undersökningar med kontrastmedelsförstärkt MRA kan optimeras. Studierna av nya hyperpolariserade kontrastmedel är ett steg på vägen för att ytterligare förbättra befintliga tekniker för MRA.