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Institut für Neurowissenschaften und Medizin
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Quantitative Bildgebung

Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit der Messung der gewebespezifischen Relaxationszeiten T1 und T2 sowie der Messung des Wassergehaltes. Um effiziente und akkurate Methoden in der klinischen Routine einzusetzen, ist es nötig, passende MR Sequenzen anzupassen und passend zu kombinieren.

Quantitative Bildgebung zur Berechnung physikalischer Parameter des Gehirns aus kernspintomographischen Aufnahmen ist eine viel versprechende und herausfordernde Aufgabe in der Kernspintomographie. Die quantitative Bestimmung von Veränderungen im Hirngewebe zeigt den Vorteil von einer unabhängigen und vergleichbaren Methode im Gegensatz zur traditionellen qualitativen Interpretation der Daten. Zusätzlich eignen sich quantitative Daten zur Erstellung von statistischen Modellen und systematischen Analysen, wie zum Beispiel die Erstellung eines Atlasses des Gehirns. Letztlich eröffnen gewebespezifische quantitative Daten neue Möglichkeiten für langfristige und transversale Studien.

Bei der Kernspintomographie mit Protonen werden im wesentlichen Bilder der Verteilung der Wassermoleküle im Gewebe erzeugt. Die Bildgebung mithilfe von Protonen wird außerdem stark von der chemischen Umgebung, wie zum Beispiel der Anwesenheit von paramagnetischen Substanzen, beeinflusst. Die Verteilung des Wassers hängt im wesentlichen von dem Anteil an Wassermolekülen pro Einheitsvolumen des Gewebes ab. Auf der anderen Seite hat die Bewegungsfreiheit der Moleküle sowie die chemische Umgebung Einfluss auf zwei gewebespezifische Relaxationszeiten, die longitudinale und transversale Relaxationszeit. Die longitudinale Relaxationszeit, T1, beschreibt die Zeit, nach der die Magnetisierung zu ihrem Gleichgewichtswert relaxiert ist. Dagegen beschreibt die transversale Relaxationszeit, T2, die Dauer des MR-Signales. Mithilfe von geeigneten Techniken ist es möglich, die Beweglichkeit von Wassermolekülen in Form von Diffusionskoeffizienten zu bestimmen. Mit „single voxel spectroscopy“ ist es aufgrund der chemischen Verschiebung möglich, das Signal aufzuschlüsseln. Dies ermöglicht die Quantifizierung von spezifischen Stoffwechselprodukten.

Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit der Messung der gewebespezifischen Relaxationszeiten T1 und T2 sowie der Messung des Wassergehaltes. Um effiziente und akkurate Methoden in der klinischen Routine einzusetzen, ist es nötig, passende MR Sequenzen anzupassen und passend zu kombinieren. Im Rahmen von Kooperationen mit dem Universitätsklinikum Aachen und der Heinrich-Heine Universität Düsseldorf werden diese Methoden in Studien zur medizinischen Forschung angewandt und liefern bereits neue Erkenntnisse. Der Fokus der momentanen Forschung liegt auf Hirnbildgebung von Patienten, die an Leberzirrhose und Hepatischer Enzephalopathie erkrankt sind und Bildgebung von MS-Läsionen, sowie auf Kartierung des Wassergehaltes von Dialysepatienten.

Projekte

Quantitative imaging software development

Software Entwicklung zur quantitativen Bildgebung

Die Entwicklung eines Software Pakets für quantitative MR Bildgebung ist ein wichtiger Schritt um quantitative Bildgebung populärer zu machen.

Design of quantitative water content MRI protocols for 3 Tesla

Entwicklung von MR Protokollen zur quantitativen Wassergehalts Messung bei 3 Tesla

Wassergehaltsinformation ist in gewisser Weise in jedem MRI Bild vorhanden, da die Magnetisierung M0, welche durch das statische Magnetfeld hervorgerufen wird - durch das Curie’sche Gesetz – proportional zur Protonendichte (PD) ist.

Development and application of ultra-high resolution relaxation time and water content mapping

Entwicklung und Anwendung von ultrahochauflösende Relaxationszeit und Wassergehaltsmessungen

Quantitative MRI (qMRI) Bildgebung hat viel Aufmerksamkeit aufgrund seiner Fähigkeit, sehr spezifische Informationen zu gewonnen, erhalten.

Quantitative cerebral water content changes after CSF removal in idiopathic normal pressure hydrocephalus

Quantitative Bestimmung der Änderung des Wassergehalts nach Liquorentfernung bei idiopatischem Normaldruck Hydrocephalus

Idiopathische Normaldruck-Hydrocephalus (iNPH) ist eine chronische Erkrankung von Erwachsenen und in der Regel, in seinem frühen Stadium, reversible Erkrankung, gekennzeichnet durch den allmählichen Beginn eines Zusammenspiels von Gangstörungen, kognitive Dysfunktion und Harninkontinenz.

Zusatzinformationen

Quantitative Bildgebung

Leiter der Arbeitsgruppe

Prof. Dr. N. J. Shah

Mitarbeiter

Dipl.- Phys Zaheer Abbas

Yun Gu

Dr. Vincent Gras

Dipl. Phys. Klaus Möllenhoff

Dr. Ana-Maria Oros-Peusquens



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