Forschung

Radiologie

Direktor:
Prof. Dr. med. Michael Uder

Forschung

Die Magnetresonanztomographie (MRT) hat sich seit ihrer ersten experimentellen Anwendung vor ca. 40 Jahren zu einem wichtigen klinischen Diagnoseverfahren entwickelt. Sie ermöglicht, im Gegensatz zu anderen medizinischen Schnittbildverfahren wie der Computertomographie (CT) und der Positronenemissionstomographie (PET), einen hohen Weichteilkontrast und kommt ohne ionisierende Strahlung aus.

Metabolische und Funktionelle MR-Bildgebung (Leitung: Prof. Dr. Armin M. Nagel)

Die Arbeitsgruppe entwickelt MR-Messtechniken zur Charakterisierung von metabolischen und funktionellen Prozessen. Der Schwerpunkt unserer Forschung liegt im Bereich der Ultrahochfeld (7 Tesla) und der sogenannten X-Kern MRT. „X“ steht dabei für einen beliebigen Atomkern mit Kernspin, außer 1H.

In unserer Arbeitsgruppe werden Methoden entwickelt, um zum Beispiel in-vivo-Bilder der Natrium (23Na)-, Kalium (39K)-, Chlorid (35Cl)-, Sauerstoff (17O)- oder Phosphor (31P)-Verteilung zu erzeugen. Diese Kerne sind für die medizinische Forschung interessant, da sie in vielen physiologischen Prozessen eine wichtige Rolle spielen. So sind die 23Na-, 39K- und 35Cl-Konzentrationen stark mit dem physiologischen Zustand der Zelle verbunden, und die 17O-MRT kann genutzt werden, um den zellulären Sauerstoffumsatz nichtinvasiv zu untersuchen.

Zur Messung dieser Kerne müssen mehrere Herausforderungen gemeistert werden. Die meisten der X-Kerne weisen einen Kernspin > 1/2 auf und besitzen damit ein elektrisches Kern-Quadrupolmoment, welches zu kurzen transversalen Relaxationszeiten führt. Außerdem ist die in-vivo Konzentration der X-Kerne um mehrere Größenordnungen geringer als die 1H-Konzentration. Die physikalischen Eigenschaften der Quadrupolkerne (z.B. 17O, 23Na, 35Cl, 39K) lassen sich andererseits ausnutzen, um spezielle Bildkontraste (z.B. Triple-Quanten-gefilterte Bildgebung) zu erzeugen.

Eine relativ neue Technik, die wir zur Detektion von metabolischen Prozessen verwenden, ist die Chemical-Exchange-Saturation-Transfer (CEST)-Bildgebung. Darüber hinaus entwickeln wir parallele Sendetechniken (ptx) zur Homogenierung des Sendefeldes bei 7 Tesla und Verfahren zur Visualisierung des arteriellen Blutflusses.

Quantitative MR-Bildgebung (Leitung: Prof. Dr. Frederik B. Laun)

Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit der Entwicklung quantitativer Messverfahren in der Magnetresonanztomographie.

Ein Fokus liegt dabei auf der Entwicklung neuer Methoden zur Messung der Wasserdiffusion im Gewebe in vivo. Die Messung der Diffusion erlaubt Aussagen über die Gewebestruktur bzw. Gewebeintegrität und wird beispielsweise in der Schlaganfallsdiagnostik und bei der Diagnostik des Prostatakarzinoms klinisch eingesetzt. Forschungsschwerpunkte liegen auf der Messung anisotroper Diffusion (Diffusions-Tensor Bildgebung), nicht-Gaußscher Diffusionsprozesse (z.B. Kurtosis-Bildgebung, IVIM-Bildgebung), der Bestimmung der Gewebemikrostruktur (z.B. Diffusions-Porenbildgebung) und der Entwicklung von Hochgradientenverfahren (z.B. dedizierte Brustgradienten, G > 1 T/m). Um eine quantitative Evaluation zu ermöglichen, werden zudem geeignete Validierungs-, Referenz-, und Eichungsobjekte, sogenannte Phantome, entwickelt.

Ein weiterer Fokus liegt auf der quantitativen suszeptibilitätsgewichteten Bildgebung. Verschiedene biologische Gewebe unterscheiden sich in ihren magnetischen Suszeptibilitäten, welche mittels geeigneter MRT-Techniken gemessen und quantifiziert werden können. Anwenden lässt sich diese Technik beispielsweise zur Differenzierung von Kalk und Blutungen.

Publikationen

Ausführliche Informationen zu den Arbeiten der beiden Gruppen finden Sie unter Projekte und in den entsprechenden Publikationen.

 
Ansprechpartner
Prof. Dr. rer. nat. Armin Nagel
Telefon: 09131 85-25900
DECT: 09131 85-45618
E-Mail: armin.nagel@uk-erlangen.de
Visitenkarte
Prof. Dr. rer. nat. Frederik B. Laun
Telefon: 09131 85-26268
DECT: 09131 85-45622
E-Mail: frederik.laun@uk-erlangen.de
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