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Prof. Dr. Lothar R. Schad

Unser Arbeitsgebiet widmet sich der Optimierung der onkologischen Bildgebung /Bestrahlungsplanung mittels physiologischer und funktioneller Bildgebung mit CT, MRT und PET. Einer unserer Forschungsschwerpunkte ist die Entwicklung neuer Techniken für die bildgebenden Verfahren wie die Magnetresonanztomographie (23Na-Bildgebung, dynamische MRT, MR Perfusions- und Diffusionsbildgebung, ASL, BOLD MRT) für die Therapieplanung und -kontrolle. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Bildgebung mit hyperpolarisiertem 3He in der Lunge, ferner die nicht-invasive Messung der Gewebeoxygenierung mit einer T2*-gewichteten Sequenz, sowie die Perfusions- bzw. morphologische T1-gewichtete Bildgebung des Myokards; Themen, die für die Radiologie von allgemeinem Interesse sind.

Unsere Schwerpunkte sind:

  1. Bestrahlungsplanung und Lungenbildgebung
  2. funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT)
  3. Natrium-23 und X-Kern MR-Bildgebung
  4. MR Perfusions- und Diffusionsbildgebung
  5. MR Angiographie und Fluss
  6. MRT bei 9.4 Tesla

Unser Hauptziel ist die Erarbeitung von quantitativen Biomarkern für die medizinische Diagnostik und/oder Verlaufskontrolle bei Patienten mit malignen Erkrankungen unter zu Hilfenahme von translationalen Tier- und Zellexperimenten. Hierzu zählen folgende Entwicklungen: die MR-Bildgebung am 9.4T zur Auswertung der Glomerulizahl in Rattennieren (Heilmann et al. 2012, Abbildung 1A); die Erstellung eines Messprotokolls bei der hochauflösenden Diffusions-Tensor-Bildgebung am 3T zur Darstellung der Hirnstruktur; die klinische Auswertung der Diffusions-Kurtosis basierend auf einer Ganzkörper-Bildgebung (Lemke et al. 2009, Abbildung 1B); die Implementierung und klinischen Anwendung zur Messung der Natrium-Konzentration in Humannieren bei 3T (Nagel et al. 2009, Abbildung 1C); die Implementierung eines Messprotokolls am 1.5T für die klinische Anwendung zur Bestimmung der Perfusion und Ventilation in Humanlungen (Baumann et al. 2009, Abbildung 1D); und die MRT-Sequenzentwicklung zur Messung quantitavier Perfusionskarten der Humannieren (Zöllner et al. 2009, Abbildung 1E).

Beispiele: A – Ultra-hochauflösendes MRT-Bild, Glomeruli in der Rattenniere bei 9.4T (Heilmann et al. 2012); B – Diffusionsbildgebung: Faserbahnen im Gehirn bei 3T (Lemke et al. 2009); C – Natrium MRT: Humanniere bei 3T (Nagel et al. 2009); D – Lungen MRT: Perfusion und Ventilation bei 1.5T (Bauman et al. 2009); E– Perfusions-MRT: Perfusionskarte einer Humanniere bei 3T (Zöllner et al. 2009)

Zukünftige Forschungsvorhaben

Seit 1985 besitzen wir Erfahrung in der Methodenentwicklung und der Entwicklung neuer Techniken für die Magnetresonanztomographie mit Fokus auf Techniken zur Verbesserung der modernen Therapieplanung und –kontrolle in der Onkologie. Unser Lehrstuhl hat Zugang zu 3x 1.5 Tesla und 2x 3.0 Tesla MRT-Humangeräten und zu einem 9.4T Tiergerät am Zentralinstitut für Seelische Gesundheit. Darüber hinaus entwickeln wir molekular innovative Technologien durch Fusion verschiedener bildgebender Modalitäten wie CT, MRT oder PET, um eine bildgestützte Intervention mit höchstmöglicher Präzision an einem ZEEGO-Roboter (SIEMENS) durchzuführen. Unser Team besteht aus Wissenschaftlern wie Physikern, Elektroingenieuren und IT-Experten und arbeitet mit den klinischen Einrichtungen (Radiologie, Strahlentherapie, Neuroradiologie, Neurologie und Kardiologie) eng zusammen. Hierbei stehen neuartige Methoden für die medizinische Diagnostik und klinische Routine im Vordergrund, um optimierte morphologische, funktionelle und metabolische Informationen der Diagnostik bzw. Therapie zur Verfügung zu stellen.

Begleitet werden diese Entwicklungen durch translationale Untersuchungen mittels eines hochauflösenden Tiergeräts. Das Hauptaugenmerk unserer Forschung liegt hierbei auf der Methodenentwicklung für die physiologische MR-Bildgebung (Perfusion, Diffusion, Oxygenierung) am Menschen vor allem im Abdomen (Niere, Lunge, Herz) als auch auf der Natrium MRT für eine nicht invasive Messung der Gewebevitalität. Ein weiteres Ziel ist die Etablierung von geeigneten Tiermodellen (Ratte und Maus) für verschiedene translationale Studien (hochauflösende Morphologie, X-Kern-Bildgebung, Schlaganfall und Darstellung der Glomeruli in der Niere) unter Zugrundelegung von Zellversuchen in einem Bioreaktor.

Auswahl aktueller Publikationen

  1. Heilmann M, Neudecker S, Wolf I, Gubhaju L, Sticht C, Schock-Kusch D, Kriz W, Bertram JF, Schad LR, Gretz N. Quantification of glomerular number and size distribution in normal rat kidneys using magnetic resonance imaging. Nephrol Dial Transplant 2012; 27(1):100-107.
  2. Bauman G, Puderbach M, Deimling M, Jellus V, Chefd'hotel C, Dinkel J, Hintze C, Kauczor HU, Schad LR. Non-contrast-enhanced perfusion and ventilation assessment of the human lung by means of Fourier decomposition in proton MRI. Magn Reson Med 2009; 62:656-664.
  3. Nagel AM, Laun FB, Weber MA, Matthies C, Semmler W, Schad LR. Sodium MRI using a density-adapted 3D radial acquisition technique. Magn Reson Med 2009; 62:1565-1573.
  4. Lemke A, Laun FB, Klauß M, Re TJ, Simon D, Delorme S, Schad LR, Stieltjes B. Differentia¬tion of pan¬creas carcinoma from healthy pancreatic tissue using multiple b-values: Comparison of Apparent Diffu¬sion Coefficient and Intravoxel Incoherent Motion Derived Parameters. Invest Ra¬diol 2009; 44(12):769-775.
  5. Zöllner F, Sance R, Rogelj P, Ledesma-Carbayo M, Rørvik J, Santos A, Lundervold A. Assessment of 3D DCE-MRI of the kidneys using non-rigid image registration and segmentation of voxel time courses. Comput  Med Imag Graph 2009; 33 (3):171-181.

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