Pre-clinical functional Magnetic Resonance Imaging part I: The kidney

• Published in: Zeitschrift für medizinische Physik 2014-12, Vol.24 (4), p.286-306
• Main Authors: Zöllner, Frank G., Kalayciyan, Raffi, Chacón-Caldera, Jorge, Zimmer, Fabian, Schad, Lothar R.
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Animals; Contrast Media - pharmacokinetics; functional MRI; funktionelle MRT; Glomerular Filtration Rate; Image Interpretation, Computer-Assisted - instrumentation; Image Interpretation, Computer-Assisted - methods; Kidney - pathology; Kidney - physiopathology; kidney disease; Magnetic Resonance Imaging - instrumentation; Magnetic Resonance Imaging - methods; Magnetic Resonance Imaging - veterinary; Mice; Nierenerkrankung; Pre-clinical research; Präklinische Forschung; Rats; Renal Insufficiency, Chronic - diagnosis; Renal Insufficiency, Chronic - physiopathology
• ISSN: 0939-3889; 1876-4436
• DOI: 10.1016/j.zemedi.2014.05.002

The prevalence of chronic kidney disease (CKD) is increasing worldwide. In Europe alone, at least 8% of the population currently has some degree of CKD. CKD is associated with serious comorbidity, reduced life expectancy, and high economic costs; hence, the early detection and adequate treatment of kidney disease is important. Pre-clinical research can not only give insights into the mechanisms of the various kidney diseases but it also allows for investigating the outcome of new drugs developed to treat kidney disease. Functional magnetic resonance imaging provides non-invasive access to tissue and organ function in animal models. Advantages over classical animal research approaches are numerous: the same animal might be repeatedly imaged to investigate a progress or a treatment of disease over time. This has also a direct impact on animal welfare and the refinement of classical animal experiments as the number of animals in the studies might be reduced. In this paper, we review current state of the art in functional magnetic resonance imaging with a focus on pre-clinical kidney imaging. Fallzahlen chronischer Nierenerkrankungen (CKD) steigen weltweit. In Europa sind z.B. mindestens 8% der Bevölkerung betroffen. CKD ist der Ausgangspunkt für eine reduzierte Lebenserwartung und eine hohe Komorbidität, welche sozio-ökonomische Kosten nach sich zieht. Daher sind eine frühe Erkennung und eine adäquate Therapie von Nierenerkrankungen wichtig. Präklinische Forschung kann dabei helfen, die Grundmechanismen dieser Krankheitsbilder zu verstehen, aber auch neue Medikamente für eine mögliche Therapie zu testen. Funktionale Magnetresonanztomographie (MRT) bietet dabei die Möglichkeit nicht-invasiv Zugang zu Gewebe- und Organfunktion zu erhalten. Vorteil gegenüber klassischen Tierversuchen ist, dass die Tiere hierbei nicht getötet werden müssen und mehrmals untersucht werden können, z.B. in Verlaufsuntersuchungen. Neben dem wissenschaftlichen Gewinn trägt dies auch direkt zum Tierschutz bei, da mit MRT-Techniken klassische Tierversuche überarbeitet werden können und so Tierzahlen reduziert werden können. In diesem Beitrag stellen wir den aktuellen Stand der präklinischen funktionalen MRT mit einem Fokus auf Nierenbildgebung vor.