Modellsystem zur Analyse der Erythrozytenströmung im NMR-Hochfeld mittels hyperpolarisiertem 129Xenon

Das Bild der komplexen Blutströmung ist nach wie vor nur unvollständig. Mit dem Ziel die Zellbewegungen der Blutströmung in engen Spalten zu analysieren, wird angestrebt mittels NMR-Methoden die lokale Zellkonzentration unter definierten Strömungsbedingungen zu erfassen. Voraussetzung für diese rheologischen Untersuchungen ist die intra- bzw. extrazelluläre chemische Verschiebung des Xe. Die Vorteile der Xe-NMR lassen sich nur dann optimal nutzen, wenn eine effektive Einbringung des Xe in den Blutfluss gewährleistet werden kann. Hierzu wird ein kompaktes Begasungsmodul zur kontinuierlichen 'Xenonisierung' des Blutes über Hohlfasermembranen innerhalb des NMR-Tomographen entwickelt. In einer Studie wird der Einfluss unterschiedlicher Hohlfasermembrantypen auf die Xe-Einbringung in Blut Xe- NMR-spektroskopisch untersucht. Zur Erzeugung definierter Strömungszustände wird eine NMR-kompatible Couette-Apparatur zur experimentellen Analyse der Blutströmungen in engen Spalten umgesetzt. Nicht nur die magnetische Umgebung sondern auch die hohen Anforderungen an die Passgenauigkeit des Rotationskörpers der Couette-Apparatur stellen dabei Herausforderungen für die Konstruktion, den Werkstoff und die Fertigung dar. Es werden experimentelle Untersuchungen der Blutströmung im glatten Scherspalt der Couette-Apparatur durchgeführt. Darüber hinaus wird das rheologische Verhalten von Blut in Kapillaren bei verschiedenen Volumenströmen mit den genannten NMR-Methoden untersucht. Die anschließende Korrelation der ortsabhängigen Spektroskopie mit lokalen Geschwindigkeitsfeldern und Belastungszuständen gibt Aufschluss über die Effektivität der NMR-Methode zur Analyse der lokalen Strömungsverhältnisse und der zellulären Migration, und deren Auswirkungen auf das Organ Blut auf zellulärer Ebene.