"Charakterisierung unbewusster spontaner fokaler Muskelaktivität mittels bewegungssensitiver Magnetresonanz-Bildgebung und automatischer Datennachverarbeitung"

01.07.2017 bis 30.06.2019

Dieses Projekt wird gemeinsam mit dem Institut für Informationsverarbeitung an der Universität Stuttgart (Prof. Bin Yang) durchgeführt.
In diffusionsempfindlichen Single-Shot-Magnetresonanz-Aufnahmen von gesunder Skelettmuskulatur der Wade in bequemer Ruhelage treten häufig deutliche regional begrenzte Signalauslöschungen auf. Diese sporadischen Signalauslöschungen zeigen im Verlauf einer Messreihe unterschiedliche Geometrie und Lokalisation in verschiedenen Muskelgruppen. Relativbewegungen im mikroskopischen Maßstab bewirken eine Dephasierung der Signalanteile (ähnlich echten Diffusionsbewegungen) und führen zu den beobachteten Signalauslöschungen in diffusionsempfindlichen Aufnahmen. Diese unbewussten Muskelaktivitäten haben möglicherweise eine Bedeutung für das Verständnis der physiologischen Muskelfunktion (Muskeltonus, Energieaufnahme) und bei vielen Erkrankungen.
Dieses Forschungsvorhaben zielt darauf ab, die physiologischen Hintergründe und mögliche Einflüsse vorhergehender Muskelbeanspruchung auf die Häufigkeit und räumliche Verteilung der unbewussten Muskelaktivität in den Muskelgruppen der Wade bei verschiedenen Alters- und Geschlechtsgruppen aufzuklären. Eine zur MRT zeitgleiche Anwendung elektromyographischer Verfahren (MR-kompatibles Multikanalsystem zur Ableitung der Oberflächenpotenziale ist verfügbar) soll zur Verbesserung des Verständnisses der Zusammenhänge zwischen elektrischer und mechanischer Aktivität in ruhender Skelettmuskulatur führen.
Um die oben genannten Ziele zu erreichen, werden vor allem in der ersten Projektphase MRT-Sequenzen für genauere Untersuchungen der räumlichen und zeitlichen Charakteristik des Phänomens weiterentwickelt. Da kurze sporadische mechanische Aktivitäten möglichst genau detektiert werden sollen, müssen Methoden eingesetzt werden, bei denen der gesamte von mikroskopischen Bewegungen abhängige Bildkontrast in einem sehr kleinen Zeitfenster entsteht. Die räumlich-zeitlichen Eigenschaften der Muskelaktivitäten mit ihren mikroskopisch inkohärenten Bewegungsmustern sollen durch Variation der Messparameter von Single-Shot-Sequenzen näher bestimmt werden. Zudem werden Methoden der parallelen Bildgebung und der Multiband-Anregung implementiert, um größere Gewebevolumina mit hoher Qualität zu erfassen.
Für eine rasche und zuverlässige Auswertung der aufzunehmenden Bilderserien mit vielen Einzelbildern werden Software-Tools entwickelt, die diese Serien zunächst automatisch bezüglich der relevanten Muskelgruppen segmentieren und eine umfangreiche räumliche und zeitliche Analyse der sporadischen Signalauslöschungen erlauben. Auf dieser Basis können Studien mit größeren Teilnehmerzahlen mit begrenztem Auswerteaufwand objektiv ausgewertet werden.