Oddział V

Zakład Tomografii

Magnetyczno-Rezonansowej

W.P. Węglarz

Prof. dr hab. Andrzej Jasiński

(1941-2011)

• 1986 - pierwsze obrazowanie MR w Polsce

magnes stały 0.6T, elektronika spektrometru Bruker MSL,konsola sterująca CAMAC

Aparatura pomiarowa

� Tomograf MR z magnesem nadprzewodzącym 4,7T/310 (Bruker, Niemcy)

� Konsola MARAN DRX (Resonance Instruments Ltd., Wielka Brytania),

� 3 zestawy cewek gradientowych (140mm, 90mm, 60 mm)

� Szereg cewek nadawczo-odbiorczych objętościowych i powierzchniowych

� Urządzenie do monitorowania funkcji życiowych badanych zwierząt (SA Instruments Ltd, USA)

� Zestaw do podtrzymywania funkcji życiowych zwierzęcia w warunkach anestezji

Nowa aparatura pomiarowa(POIG; Działanie 2.2 - JCET)

Tomograf MR (Bruker Biospec)z magnesem nadprzewodzącym 9,4T

� Zalety:� Wyższe pole – lepszy SNR� Bogatsze oprogramowanie sterujące i

wyposażenie (cewki macierzowe, krio-cewka)

� Znacznie szerszy zakres możliwych do zastosowania technik obrazowania i spektroskopii zlokalizowanej

� Zastosowanie:� Badania biomedyczne (modele zwierzęce)� Badania materiałowe

Planowana instalacja – kwiecień 2011

Wykorzystanie metod Obrazowania

Magnetyczno-Rezonansowego

do rozwoju terapii chorób cywilizacyjnych

Badania na modelach zwierzęcych (etap przedkliniczny)

-Układ nerwowy-Układ naczyniowy

Centralny Układ Nerwowy

www.paraplegic-online.com Uszkodzenie rdzenia -> zmiana struktury

Dyfuzja swobodna i ograniczona

∆⋅⋅= DR 2

∆∆∆∆ czas dyfuzjiR średnie przemieszczenieD współczynnik dyfuzji

R2

∆∆∆∆

H2O, 21oC D = 2x10-3 mm2/s

∆ [ms] 10 40 100R [µm] 6 12 20

Uszkodzenie rdzenia - DW MRI

0 1 2 3 4

0,0000

0,0004

0,0008

0,0012

0,0016

0,0020

0,0024

DL [m

m2/s

]

numer pomiaru

istota biała

istota szara

1

0 1 2 3 4

0,0000

0,0004

0,0008

0,0012

0,0016

0,0020

0,0024

DT

[m

m2/s

]

numer pomiaru

istota biała

istota szara1

0 1 2 3 4

0,0000

0,0004

0,0008

0,0012

0,0016

0,0020

0,0024

3 istota biała

istota szara

numer pomiaru

DL [m

m2

/s]

0 1 2 3 4

0,0000

0,0004

0,0008

0,0012

0,0016

0,0020

0,0024

3

DT [m

m2

/s]

numer pomiaru

istota biała

istota szara

Pomiar kontrolny Uszkodzenie rdzenia

Uszkodzenie rdzenia

T2

T2

DT

DL

cysta cysta + blizna

5 mm

Ograniczanie skutków urazu

(terapie farmakologiczne i komórkowe)

Współpraca: Śląski Uniwersytet Medyczny

Ruggeri, Nature Medicine 2002, 8 (11), 1227-34

mediatory płytkowe

np. TXA2, ADP, PDGFsCD40L, RANTES, IL-1,selektyna P

prazakrzepowe mechanizmy ściany naczyniowej

np. vWF, TF, PAI-1

TFPI

Zapalenie śródbłonka (dysfunkcja śródbłonka) przez upośledzenie mechanizmów przeciwzakrzepowych śródbłonka

prowadzi do aktywacji płytek krwi i powstawania zakrzepów wewnątrznaczyniowych

CO EETs

Zapalenie śródbłonka

(dysfunkcja śródbłonka)

hipercholesterolemia

cukrzyca

hiperhomocysteinemia

nadciśnienie

palenieoporność na insulinę

menopauza

czynniki infekcyjne/zapalne

wiek

otyłość

stres psychiczny

zawał serca udar choroby naczyń obwod.

Aterotromboza (miażdżyca)

lokalne i ogólnoustrojowe czynniki modulujące skutki działania czynników ryzyka

ZAKRZEP ZAPALENIE

hipertriglicerydemiainne dyslipidemie

zespół metaboliczny

zapalenie tkanki tłuszczowej odpowiedz

zapalna wątroby

bezdech senny

ENDOTELIOCENTRYCZNE SPOJRZENIE NA ATEROTROMBOZĘ

S.Chlopicki, KpD 2005

Model zwierzęcy

Masa myszy mieści się w granicach 20-30 g, masa serca wynosi ok. 0,1 g, a jego wielkość to 13 mm w przekroju podłużnym i 8 mm w przekroju poprzecznym. Częstośćakcji serca wynosi 400-600 bpm (RR 100-150 ms).

Lewy

przedsionekLewa

komora

Prawy

przedsionekPrawa

komora

30 mm

0 40 120 160

00

6600

8800

2200

4400

80 0

4

8

12 Regresja liniowa

Czas [ms]

Pow

ierz

chnia

prz

ekro

ju L

V [m

m2]

Odci

nkow

a z

mia

na

pola

pow

ierz

chni (%

)

ER

ESA

EDA

FA

C

FR

Fractional Area Change - TG Mice

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

basal 0.15 0.50 1.50 5 20

Dobutamine dose [mg/kg]

FA

C [%

] TG18

Mean

TG16

# # # # # # #* * *

Modele niewydolności serca

Mysz dzikaFVB

Mysz TGZaawansowana niewydolność

Mysz TGαq*44 Szczurzy model

nadciśnienia płucnego

Miażdżyca

Obrazowanie molekularne i komórkowe – metoda

selektywnego kontrastowania. Silny kontrast (np.

tlenki żelaza) dołączany do markerów procesów

patologicznych lub wbudowywany w komórki.

Nahrendorf et al., Circulation,

114:1504 (2006)

J. Sans, ZA Fayad, Nature 451:21 (2008)

Charakteryzacja własności środków kontrastowych opartych na tlenkach żelaza

(wsp. Wydział Chemii UJ, IBD NRC – Kanada)

Śródbłonek naczyniowy w rozwoju i leczeniu chorób cywilizacyjnych: od badań poznawczych do oferty innowacyjnego leku o działaniu śródbłonkowym.

Modele zwierzęce.

PO IG Działanie 1.1.2: Program Strategiczny w obszarze „Zdrowie”:

ZDROWE NACZYNIA KRWIONOŚNE – ZDROWE SPOŁECZEŃSTWO

Partnerzy: JCET(5 wydziałów UJ, IFJ, PŁ) + 6 ośrodków akademickich +

2 Instytuty PAN

Koordynator: Prof. S.Chłopicki, CMUJ

Badania skuteczności terapeutycznej związków o działaniu śródbłonkowym w rozkurczowej

niewydolności serca […] Charakterystyka

rozwoju niewydolności

czynności skurczowej oraz rozkurczowej

w powiązaniu z dysfunkcjąśródbłonka

naczyniowego […]

Opracowanie metodyki niezależnej oceny rezerwy kurczliwości czynności skurczowej oraz rozkurczowej w opisanych modelach niewydolności serca

Badanie skuteczności farmakoterapii wybranych leków naczynioprotekcyjnych

o działaniu śródbłonkowym w wybranych modelach

III k

w20

10IV

kw

2010

I kw

2011

II kw

2011

III k

w20

11IV

kw

2011

I kw

2012

II kw

2012

III k

w20

12IV

kw

2012

I kw

2013

II kw

2013

III k

w20

13IV

kw

2013

I kw

2014

II kw

2014

III k

w20

14IV

kw

2014

I kw

2015

II kw

2015

1

2

3

Badanie stanu czynnościowego ściany naczynia in vivo z wykorzystaniem

obrazowania molekularnego przy pomocy MRI

Opracowanie metod obrazowania MR stanów zapalnych i uszkodzenia tkanek

Opracowanie metodyki badań obrazowaniamolekularnego MR pod kątem charakterystyki

procesów związanych z czynnością śródbłonka in vivo

Badanie skuteczności farmakoterapii wybranych leków naczynioprotekcyjnych

o działaniu śródbłonkowym w wybranych modelach

III k

w20

10IV

kw

2010

I kw

2011

II kw

2011

III k

w20

11IV

kw

2011

I kw

2012

II kw

2012

III k

w20

12IV

kw

2012

I kw

2013

II kw

2013

III k

w20

13IV

kw

2013

I kw

2014

II kw

2014

III k

w20

14IV

kw

2014

I kw

2015

II kw

2015

1

2

3

Nahrendorf et al.,

Circulation 2006;

114(14):1504.

Zespół• Dr hab. Bogusław Tomanek

• Dr Władysław Węglarz,

• Dr Tomasz Skórka,

• Dr Piotr Kulinowski,

• Dr Stanisław Kwieciński,

• Dr Artur Krzyżak,

• Dr Tomasz Banasik

• Dr inż. Sylwia Heinze-Paluchowska

• Dr Katarzyna Majcher

• Dr Mateusz Suchenek

• Mgr Urszula Tyrankiewicz

• Mgr inż. Grzegorz Woźniak

• Mgr Krzysztof Jasiński

• Mgr Barbara Błasiak

• Mgr Anna Młynarczyk

• Mgr Paulina Rosicka

• Mgr inż. Magdalena Jabłońska

• Mgr Katarzyna Byk

• 18 osób;

• 11.6 etatów (9.5 - FStatutowe, 2.1 – FStrukturalne), 1- umowa zlecenie, 4 - SD,

Dziękuję za uwagę !

Modele zwierzęce uszkodzenia

rdzenia kręgowego• Mechaniczne uderzenie o

kontrolowanej sile

• Uderzenie ciśnienia

• Nacinanie/Przecinanie rdzenia

Zadania badawcze – ZTMR IFJ

• Badania nad rolą śródbłonka naczyniowego w rozwoju rozkurczowej niewydolności serca in vivo z wykorzystaniem metody obrazowania magnetyczno - rezonansowego - podstawy dla farmakologii śródbłonka w rozkurczowej niewydolności serca(kontynuacja badań przy pomocy istniejącej metodyki)

• Opracowanie metodyki obrazowania MR in vivo zachodzących w śródbłonku procesów oraz ich wpływu na rozwój patologii w wybranych modelach zwierzęcych (rozwój i wdrożenie nowej metodyki: obrazowanie molekularne, spektroskopia zlokalizowana, obrazowanie perfuzji)

�Tensor dyfuzji wody Dcharakterystyczny dla fantomu jest

użyty jako wzorzec dyfuzji do

określenia macierzy b z równania

Stejskala-Tannera

Opracowanie metody obliczania macierzy gradientowej b, w

oparciu o nowy rodzaj fantomów, charakteryzujących sięanizotropią tensora dyfuzji wody.

Opracowanie metody obliczania macierzy gradientowej Opracowanie metody obliczania macierzy gradientowej bb, w , w

oparciu o nowy rodzaj fantomoparciu o nowy rodzaj fantomóów, charakteryzujw, charakteryzująących sicych sięęanizotropianizotropiąą tensora dyfuzji wody.tensora dyfuzji wody.

.

=

DDDDDDDDD

zzzyzx

yzyyyx

xzxyxx

D

αββα

αβ DbA(0)

)A(ln

3

1,

∑=

−=

bA(bA(b), A(0) ), A(0) –– intensywnointensywnośści obrazci obrazóów MRw MR z i bez z i bez

gradientgradientóów dyfuzyjnychw dyfuzyjnych,,

bbαβαβ –– skskłładowe szukanej macierzy gradientowejadowe szukanej macierzy gradientowej, ,

DDαβαβ –– komponenty wzorcowego tensora dyfuzjikomponenty wzorcowego tensora dyfuzji..

Tab.1 Wartości główne D i FA.D1=2.12 +/- 0.15[x10-mm2/s]D2=1.81 +/- 0.14[x10-mm2/s] D3= 0,7 +/- 0.19[x10-3mm2/s]FA=0.45+/-0.07

Parametry:-wymiary: 2cm x 2,5cm x 2,5cm-grubość płytek: 100 µm-odległość między płytkami: 20 µm

3

2

1

00

00

00

D

D

D

Fantom stanowi wzorzec dyfuzji, dla którego tensor dyfuzji w układzie osi głównych jest znany:

Obrazowanie MR serca myszy Obrazowanie MR serca myszy inin vivovivo

w Zakw Zakłładzie Tomografii MR IFJadzie Tomografii MR IFJ

Mysz (FVB, Tgαq*44)

Łóżeczko

Cewka RF

System 4,7 T z konsolą MARAN DRX oraz

urządzenia do anestezji oraz

synchronizacji EKG

Elektrody EKG Anestetyk