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Institut für Neurowissenschaften und Medizin
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Diffusions-Bildgebung

Die Arbeitsgruppe Diffusions-Bildgebung beschäftigt sich mit der Entwicklung und Anwendung der Diffusions-Tensor-Bildgebung im Rahmen von neurologischen Studien des Gehirns. Die Diffusions-Tensor-Bildgebung selbst ist ein nicht mehr wegzudenkendes Werkzeug zur nicht-invasiven Erforschung der Mikrostruktur und Dynamik von Gewebe. Diese Technik bietet einzigartige Möglichkeiten in der Hirndiagnostik und erzielt ausgezeichnete Ergebnisse in der Erkennung des Faserverlaufs der weißen Substanz. Die vereinfachte Annahme, dass Gaußsche Diffusion vorliegt, führt jedoch bei konventionellen Methoden zu Beeinträchtigungen aufgrund von intrinsischen Beschränkungen. Erhebliche Einschränkungen resultieren außerdem aus der geringen Winkelauflösung der Standard-Methoden zum Tracking des Faserverlaufs. Die von uns entwickelten und optimierten Methoden, ermöglichen eine offensichtliche Steigerung, sowohl in der Winkelauflösung (HARDI) als auch für den möglichen Bereich der Gradienten-Feldstärke zur Diffusions-Codierung (Nicht-Gaußsche Diffusion). Durch diese verbesserten Verfahren, stehen uns erweiterte Informationen über den Diffusionsmechanismus, die zugrunde liegenden Mikrostrukturen sowie der Hirnfunktionen zur Verfügung. In Zusammenarbeit mit internen und externen Partnern arbeiten wir an potentiellen Anwendungen dieser neuen Methoden in Bezug auf Gehirn-Monitoring und -Diagnose.

Projekte

Nicht-Gaußsche Wasserdiffusion in Hirngewebe

Nicht-Gaußsche-Diffusion vom Wasser in Hirngewebe

Die Abschwächung des Wasser-NMR-Signals durch molekulare Diffusion in Hirngewebe gibt wertvolle Informationen über die Früherkennung von Schlaganfällen und die Diagnose von verschiedenen neurologischen Erkrankungen wie Multipler Sklerose oder Alzheimer.

Non-Gaussian Water Diffusion in Brain Tissue

Nicht-Gaußsche-Diffusionbildgebung in der Entwicklung und Alterung

Die weiße Substanz spielt eine wichtige Rolle bei der Informationsübertragung zwischen den verschiedenen Regionen der grauen Substanz. Diffusions-Tensor-Imaging (DTI) hat sich zu einem unverzichtbaren Werkzeug in der Hirnforschung entwickelt.

Zufallsbewegungen in Gehirngewebemodellen

Zufallsbewegungen in Gehirngewebemodellen

Konventionelle Methoden zur Modellierung von Diffusion basieren auf dem vereinfachten Modell der Gaußschen Diffusion freier Flüssigkeiten. Betrachtet man die Ergebnisse von Diffusionsexperimenten an Hirngewebe jedoch genauer, so zeigen sich starke Abweichungen von diesem Modell.

Entwicklung von Postprocessing-Methoden zur HARDI Daten Analyse

Entwicklung von Postprocessing Methoden zur HARDI Daten Analyse

Das Hauptziel dieses Projektes ist es, die Einschränkungen des Modells des Diffusionstensors zweiter Ordnung zu überwinden, welchem die Annahme eines Gaußschen DW-Signals zugrunde liegt.

Entwicklung von Phantomen zur Untersuchung der Anisotropen Diffusion im Gehirn

Entwicklung von Phantomen zur Untersuchung der anisotropen Diffusion im Gehirn

Das Ziel dieses Projektes ist die Konstruktion von Diffusions-Phantomen mit genügend hoher Anisotropie, die sich zum Validieren analytischer Modelle eignen.

Diffusionsgradienten-Kalibrierungsmethode

Diffusionsgradienten-Kalibrierungsmethode

Genau definierte, externe Magnetfeldgradienten sind die Basis zur Quantifizierung molekularer Bewegung und der Berechnung des anscheinlichen Diffusionskoeffizienten (ADC) entlang verschiedener Diffusionskodierrichtungen.

Rauschverminderung in MR-Bildern

Rauschverminderung in MR Bildern

Rauschverminderung ist besonders wichtig bei Bildgebungsverfahren, denen intrinsisch nur ein geringes Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) zur Verfügung steht. Ein Beispiel dafür ist die Diffusionstensorbildgebung mit hohen b-Werten.

Zusatzinformationen

Diffusions-Bildgebung

Leiter der Arbeitsgruppe

Prof. Dr. N. J. Shah

Mitarbeiter

Priv.-Doz. Grinberg

Dr. Ivan Maximov

Dr. Ezequiel Farrher




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