Neue Methoden zur Untersuchung metabolischer Prozesse mittels spektroskopischer und bildgebender 17O Kernspinresonanz Abstract: Tumore und neurodegenerative Erkrankungen wie z.B. Alzheimer oder Parkinson weisen eine veränderte Rate des Sauerstoffmetabolismus CMRO2 auf (engl. cerebral metabolic rate of oxygen consumption).<br>Ziel dieser Arbeit war daher die lokalisierte CMRO2 Quantifizierung mit Hilfe dynamischer 17O MRT bei einer klinischen Feldstärke von 3 Tesla. <br>Hierzu wurde zur Aufnahme des schnell zerfallenden 17O Signals (T2* ≈ 2 ms) eine SNR effiziente dichtegewichtete 3D Radialsequenz implementiert und eine homogene zirkular polarisierte 17O Kopfspule gebaut. Für die Gabe und Rückgewinnung des teuren 17O Gases wurde ein Atemsystem verwendet.<br>Aus dem Fit eines pharmakokinetischen Modells an die aus den zeitaufgelösten 3D 17O MR Datensätzen für große Regionen grauer und weißer Hirnsubstanz ermittelten H217O Konzentrationskurven wurden gemittelte CMRO2 Werte von 1 17 ± 0 18 µmol g min bzw. 0 90 ± 0 10 µmol g min erhalten. Diese stimmen mit Raten aus 15O PET Studien überein. <br><br>Darüber hinaus wurde erstmals die zelluläre Glycolyse im Maushirn mit 17O Glucose und dynamischer 17O MRS bei 9 4 Tesla untersucht. Die Glucosemoleküle (Glc 1 Glc 6 und Glc 1 6) waren dabei am anomeren Kohlenstoffatom C1 oder am C6 oder an beiden mit 17O markiert.<br>Für die Aufnahme der zeitaufgelösten MR Spektren nach Injektion eines Glucosebolus wurde eine SNR effiziente Oberflächenspule konstruiert sowie eine FID Sequenz (engl. free induction decay) mit sehr kurzen Echo und Repetitionszeiten von TE = 62 µs bzw. TR = 5 4 ms verwendet. Die Signaldynamiken der Glucoseresonanzen 1 OH und 6 CH2OH konnten mit der Unterdrückung der dominanten H217O Resonanz durch einen HLSVD Algorithmus (engl. Hankel Lanczos singular value decomposition) qualitativ beobachtet werden (SNR ≈ 4 5). Die Ergebnisse der Austauschmessungen von Glc 1 und Glc 6 Lösungen sowie der in vivo Experimente zeigen dass die 17O Markierung in der 6 CH2OH Gruppe ausschließlich glycolytisch in das metabolische Endprodukt H217O umgesetzt wird während 17O in der OH Gruppe am C1 sowohl über die direkte Hydrolyse als auch über die Glycolyse metabolisiert wird.<br>Aus dem CMRGlc Modellfit an den zeitlichen Verlauf der H217O Konzentrationen (zeitliche Auflösung: 10 5 s) wurde ein Wert von 0 07 ± 0 02 µmol g min extrahiert. Diese Rate liegt in derselben Größenordnung wie ein mit 18FDG PET gemessener Wert