Wir entwickeln und wenden verschiedene MR-Techniken an, um unterschiedliche menschliche Gewebe und Krankheiten zu untersuchen. Auf dieser Seite stellen wir unsere Arbeiten im Bereich des Thorax und des Abdomen vor. Gerade in diesen Regionen ist Gewebe ständig in Bewegung. Während einer MR-Untersuchung, die oft mehrere Minuten dauert, sind physiologische Bewegungen wie Herzschlag, Kreislauf, Atmung oder peristaltische Aktivität zu berücksichtigen.
Entsprechend unserer Forschungshistorie liegt unsere Stärke im Bereich der MR-Spektroskopie, insbesondere Phosphor-31-, Kohlenstoff-13- und Protonenspektroskopie zur Untersuchung des Energiestoffwechsels. Aufgrund der Atembewegungen in Thorax und Abdomen haben wir Navigationstechniken entwickelt, um diesen Verschiebungen gerecht zu werden, womit die spektroskopische Messung genauer wird. Derzeit weiten wir unsere Bemühungen auf ehrgeizige Bildgebungsprojekte aus.
MR-Spektroskopie des Herzens
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Das Herz ist dafür verantwortlich, uns am Leben zu erhalten, und verbraucht dabei selbst viel Energie. Als Pumpe und weil es sich zwischen den Lungen befindet, ist es ständig in Bewegung. Dies stellt eine Herausforderung für die MR-Bildgebung und die Erfassung seines Stoffwechsels durch MRS darstellt. Der Energieumsatz des Herzens und der Umgang mit Atembewegung sind daher unsere derzeitigen Forschungsschwerpunkte.
Wir bauen dabei auf unserer langjährigen Erfahrung aus der Untersuchung des Skelettmuskelstoffwechsels auf. Die vergleichsweise dünne Schicht Herzmuskel, eingebettet hinter der Brustwand und von Blut in den Herzkammern umspült, stellt eine Herausforderung für das Erreichen von genügend Signal und dessen korrekte Zuordnung dar. Wir verwenden quasi-gleichzeitige, verschachtelte Multikernaufnahmen für MR-bildgesteuerte ³¹P-MR Spektroskopie, um die Lokalisierungsgenauigkeit zu verbessern.
Kompensation von Bewegung mittels MRT-Navigator
Atembewegung ist ein großes Problem in der Magnetresonanztomographie und -Spektroskopie des Herzens. Externe Sensoren wie Atemgürtel oder auch optische Kameras können nur indirekte Hinweise auf die tatsächliche Bewegung der Organe im Bauchraum liefern. Spezialisierte schnelle MRT-Scans, so genannte MRT-Navigatoren, bieten eine einzigartige Möglichkeit, direkt die Bewegung der inneren Organe zu bestimmen.
Wir haben Methoden zur automatischen Erkennung des Herzens auf MRT-Navigatoren entwickelt, sowie Verfahren, die der Bewegung des Organs folgen. Diese Methoden wurden für 3T- und 7T-Scanner entwickelt, die es ermöglichen, langes unbequemes Atemanhalten zu vermeiden, welches bislang für detaillierte MRT des Herzens notwendig waren.
Bildgebung der Nieren
Die chronische Nierenerkrankung ist eine schwere Krankheit, von der jeder zehnte Mensch betroffen ist, und PatientInnen im Endstadium brauchen eine lebensrettende Dialyse bzw. Nierentransplantation. Die damit verbundenen Behandlungskosten sind eine globale Belastung für die Gesundheitssysteme, denn die dadurch entstehenden Kosten werden auf über 1000 Milliarden USD geschätzt.
Die größte Herausforderung besteht darin, dass Betroffene in frühen Krankheitsstadien oft nicht rechtzeitig erkannt werden, da vorhandene Blut- und Urinuntersuchungen nur begrenzt Auskunft über die Nierenschädigung geben. Gemeinsam mit europäischen und internationalen Partnern (www.renalmri.org) optimieren wir nicht-invasive MRT-Techniken, um die Diagnose von chronischen Nierenerkrankungen zu verbessern.
Stoffwechsel der Leber
Die Leber ist die zentrale Chemiefabrik unseres Körpers. Nährstoffe und Gifte aus dem Darm werden gefiltert, verstoffwechselt oder zur späteren Freisetzung gespeichert. Es überrascht nicht, dass die Leber eine zentrale Rolle in der Pathophysiologie vieler Krankheiten spielt.
Krankheitsbedingte Stoffwechselveränderungen gehen strukturellen Veränderungen oft um Jahre voraus und bieten direkten Einblick in die Funktion der Leber. Insbesondere deren Gehalt an Lipiden, Glykogen und hochenergetischen Phosphaten und deren Umsatz sind sehr empfindliche Marker.
Bewegungserkennung mit externen Sensoren
Bei starren Objekten und nicht verformbaren Organen können die negativen Auswirkungen der Bewegung auf die MRT-Daten vollständig beseitigt werden, wenn genaue Positions- und Orientierungsinformationen in Echtzeit verfügbar sind. Optische Bewegungserfassungsysteme sind in der Lage, solche Informationen mit ausreichender Genauigkeit und einer geringen zeitlichen Verzögerung zu liefern.
Es wurden mehrere Systeme entwickelt, die die Position spezieller Marker auch unter Einfluss von starken Magnet- und Hochfrequenzfeldern verfolgen können. Solche Systeme, basierend auf einer oder mehreren Kameras, werden in der Magnetbohrung platziert und haben sich als wirksam erwiesen, um die Kopfbewegung während langer Aufnahmen genau zu verfolgen und dadurch die Bildqualität bei aufwendigen MRT-Untersuchungen zu verbessern.