DYNAMIC
Het Nederlandse nationale 14Tesla MRI-initiatief in de medische wetenschap
Het Nederlandse nationale 14Tesla-initiatief in de medische wetenschap zal het eerste MRI-systeem ter wereld met deze veldsterkte opzetten. Het zal een nationale en internationale bron vormen die de leidende positie van Nederland op het gebied van ultrahoge veldbeeldvormingstechnieken en de toepassing daarvan in de geneeskunde en neurowetenschappen zal helpen versterken. De extra gevoeligheid van het systeem in combinatie met het verbeterde vermogen om metabolietensignalen te onderscheiden, biedt wetenschappers een krachtig instrument voor een betere karakterisering van een reeks ziekten en nieuwe inzichten in de werking van de hersenen.
Infrastructuur en gebruikersdiensten
Het belangrijkste apparaat zal een 14 Tesla MRI-systeem voor het hele lichaam zijn. Dit zal worden ondergebracht in een gerenoveerd gebouw op de campus van RadboudUMC. Deze locatie biedt ideale toegang voor zowel patiënten als gezonde vrijwilligers. Het gebouw is voor patiënten toegankelijk via het tunnelcomplex van RadboudUMC en ligt dicht bij het Donders Centre for Cognitive Neuroimaging (DCCN). De MRI-scanner zal in eerste instantie worden uitgerust met alle hardware die nodig is om protonsignalen uit de hersenen te registreren voor zowel beeldvorming (met behulp van het signaal van water) als spectroscopie (het meten van signalen van metabolieten). Dit omvat de zend-/ontvangstketen van elektronica plus een speciaal ontworpen radiofrequentie (RF) hoofdspoel. Het zal mogelijk zijn om het protonsignaal van andere organen te registreren zodra geschikte RF-spoelen zijn ontwikkeld. Het systeem zal ook worden uitgerust met de zend-/ontvangstketen voor kernen anders dan protonen, zodat gebruikers hun eigen RF-spoelen kunnen ontwikkelen die zijn afgestemd op de behoeften van specifieke projecten. Het gebouw zal een werkplaats huisvesten die geschikt is voor de constructie en het testen van RF-spoelen. De IT-infrastructuur zal het mogelijk maken om gegevens te verzamelen, op te slaan en te archiveren volgens de FAIR-principes. Er zal toegang zijn tot de high-performance computing-infrastructuur van DCCN en de mogelijkheid om patiëntgegevens veilig over te dragen naar alle deelnemende instellingen.
DYNAMIC ondersteunt door nieuwsgierigheid en marktgedreven onderzoek. Het biedt gebruikers toegang tot de scanner en werkplaatsen, en biedt ondersteuning bij gegevensverzameling en hoogwaardig advies over scanmethodologieën.
Voorbeelden/beschrijving van het type onderzoek
Het 14 Tesla MRI-systeem kan worden beschouwd als een 'mesoscoop': een apparaat dat biologisch relevante schalen kan onderzoeken. We hebben drie belangrijke onderzoeksgebieden geïdentificeerd: neurowetenschappen, hersenaandoeningen en algemene geneeskunde. Daarnaast zijn er aanzienlijke technische uitdagingen op het gebied van MRI-hardware en -methodologie bij de overstap naar 14T.
Voor de neurowetenschappen is een mesoscopisch resolutieniveau van cruciaal belang voor het blootleggen van de neuronale implementatie van fundamentele hersenmechanismen, zoals feedforward- en feedbackverwerking, die aan de basis liggen van de menselijke cognitie. 14T biedt de mogelijkheid om een aantal biologisch gescheiden ruimtelijke domeinen in het levende menselijke brein te betreden, die tot nu toe alleen toegankelijk waren in postmortale monsters of diermodellen. Dit maakt een integraal beeld mogelijk dat neuronale organisatie, activiteit en metabolisme met elkaar verbindt, wat van cruciaal belang is om ons begrip van de menselijke hersenfunctie te vergroten.
Bij hersenaandoeningen stelt de ultrahoge ruimtelijke resolutie ons in staat om fijnmazige patronen van structurele hersenafwijkingen te visualiseren, vergelijkbaar met microscopie, en deze veranderingen te relateren aan moleculaire functionele veranderingen, terwijl de aanzienlijk verhoogde spectrale resolutie het mogelijk maakt om individuele moleculen die verband houden met pathologische processen te detecteren en te meten.
In de algemene geneeskunde kan een 14T-MRI-systeem voor het hele lichaam gedetailleerde kaarten van veel verschillende morfologische en functionele contrasten leveren met een ongekende ruimtelijke resolutie. Bovendien kunnen metabole veranderingen die voorafgaan aan functionele en anatomische afwijkingen bij de ontwikkeling van ziekten op mesoscopische schaal worden bestudeerd. De gevoeligheid van 14T zal helpen bij het visualiseren van chemische processen in de micro-omgeving van bijvoorbeeld kanker of ontstekingen.
Toegang tot de infrastructuur
We verwachten dat bijna alle toegang fysiek zal zijn. We zullen echter de technische mogelijkheid van toegang op afstand mogelijk maken, zodat het mogelijk is om de scanner op afstand te bedienen, maar het toezicht op de patiënt/proefpersoon moet nog steeds lokaal plaatsvinden.