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Forschung

Allgemeiner Überblick

Ziel der Forschung des Bereiches Medizinische Physik der Klinik für Radiologie ist die Entwicklung neuer und innovativer Methoden für die nicht-invasive Beurteilung und Quantifizierung von Gewebefunktion, Mikrostruktur und Physiologie des Herzens, der Lunge und Tumoren. Die neusten Entwicklungen zielen auf die Bildgebung auf zellulärer und molekularer Ebene ab. Darüber hinaus sollen die entwickelten Methoden für die Therapie-Überwachung genutzt werden, aber auch zum Verständnis von (patho-) physiologischen Zuständen beitragen und damit zur Therapieoptimierung beitragen.

Die Studien werden im stark interdisziplinären Forschungsrahmen unternommen und bringen so Wissenschaftler des Bereichs Medizinische Physik (Physiker, Chemiker, Medizintechnik-Ingenieure) mit einer weitgefächerten Auswahl anderer medizinischer (z.B. Radiologen, Kardiologen, Anästhesisten, Pneumologen, Toxikologen) und nicht-medizinischer Disziplinen zusammen. Initiativen für Forschungsprojekte gehen dabei beidseitig sowohl vom Bereich Medizinische Physik als auch von deren Kooperationspartnern aus.

Als Bildgebungsmodalität für unsere Forschung verwenden wir zumeist die Magnetresonanztomographie (MRT), aber auch unter bestimmten Bedingungen, z.B. als Goldstandard oder in Fällen, in denen die MRT nicht geeignet ist, die Positronen Emissions Tomographie (PET), Computertomographie und die Röntgen Herz-Katheter Untersuchung sowie die fluoreszierende Microsphere-Bildgebung.

Stufen der Forschung

1. Methoden und methodische Entwicklung

  • Pulssequenzentwicklung, z.B. für schnelle sowie für Nicht-Protonen-/X-Kern-MRT (z.B.  3He, 19F, 13C, 23Na, 15N), unter Gebrauch kartesischen als auch nicht-kartesischer Techniken (Spiral, Radial) und paralleler Bildgebung (GRAPPA, SENSE, TSENSE)
  • Entwicklung von Spulen für die Bildgebung von Phantomen und Klein- oder Großtieren, sowie Spulen für die simultane Bildgebung mehrerer Kleintiere. Außerdem wurde die erste 32-Kanal-Spule aus eigener Fertigung für die 3He MRT am Menschen entwickelt. Dieses Projekt entstand in enger Zusammenarbeit mit Prof. Larry Wald der Havard Medical School / Massachusetts General Hospital, Boston, USA.
  • Entwicklung und Optimierung von Protokollen für die Bildgebung in klinischen Studien
  • Entwicklung mathematischer und numerischer Auswertemethoden und Nachverarbeitungssoftware, um die Quantifizierung physiologischer Gewebeparameter wie der Gewebedurchblutung, Mikrostruktur, Lungenventilation oder auch des intrapulmonaren Sauerstoffpartialdrucks zu ermöglichen
  • Mathematische und numerische Simulationsstudien zur Beurteilung physiologischer Methoden und Modelle, die vom Bereich Medizinische Physik als auch von anderen Arbeitsgruppen verwendet werden. Hierfür werden unter anderem mathematische Analysen, Monte-Carlo Berechnungen und Computational Fluids Dynamics (CFD) verwendet.
  • MRT von eisenmarkierten Zellen (z.B. endothelial progenitors Zellen)
  • Entwicklung von Apparaturen für die Hyperpolarisation von Flüssigkeiten und X-Kernen, z.B. von Kohlenstoff-13, sowie von Methoden für den Gebrauch hyperpolarisierter Substanzen für die molekulare Bildgebung.

2. Phantome, Studien mit Tieren und Menschen                  

  • Test von Pulssequenzen und Methoden, die vom Bereich Medizinische Physik oder Anderen entwickelt wurden          
  • Pilotstudien unter Anwendung der entwickelten Methoden an Klein- (Maus, Ratte) und Großtieren (Schwein) oder am Menschen zur Verifizierung der Methoden und Durchführung physiologischer Untersuchungen
  • Unterstützung von vor-klinischen und klinischen Studien, die von medizinischen  Kooperationspartnern durchgeführt werden
  • Analyse von therapeutischen Methoden, z.B. der Hochfrequenz-Oszillations-Beatmung (HFOV)

3.  Medizinische Disziplinen und Krankheiten                               

  • Kardiologie (ischämische Herzkrankheiten (z.B. Infarkt im Myokard), Stammzelltheraie)                      
  • Anästhesie (akutes Atemnot-Syndrom / acute respiratory distress syndrome (ARDS), protektive Beatmung mit Hilfe der Hochfrequenz-Oszillations-Beatmung (HFOV))
  • Pneumologie (chronische obstruktive Lungenkrankheit (COPD), chronische thromboembolische pulmonale Hypertonie (CTEPH), Lungentransplantatione
  • Onkologie (Rektal- und Ösophaguskarnzinom, kindliches Neoplasma; frühere Aktivitäten: Hirn- und Brusttumore)
  • Neurologie (frühere Aktivitäten: zerebrale ischämische Erkrankungen wie Schlaganfall, PRIND, TIA; Multiple Sklerose)
  • Radiologie (alles erwähnte)
Laufende Veranstaltungen WS2009/10
  • Vorlesung Bildgebende Verfahren
  • Kolloquium Medizinische Physik
  • Hands-On Kurs fMRI