Ziele

Ziel unseres Verbundprojektes ist die Entwicklung und Analyse von mathematischen Modellen, die eine ortsspezifische Auswertung temporaler medizinischer Bilddaten und deren Rückführung auf klinisch relevante Parameter ermöglicht. Thematisch fällt der Antrag in den Bereich des Dynamic imaging und bezieht sich auf Bildgebungsverfahren, bei denen mehrere Bilder oder indirekte Messungen eines Objektes gemacht werden, welches sich in Bewegung und/oder metabolischer/physiologischer Veränderung befindet. Konkret werden wir in diesem Projekt mathematische Modelle und Methoden entwickeln und anwenden, die eine Auftrennung und damit die individuelle Analyse von Bewegung und kinetischer Veränderung (sowie auch die Auftrennung verschiedener Arten von Bewegung) ermöglichen.

Kardiovaskuläe Untersuchungen

Das vordringliche kardiovaskuläre Ziel ist die Bildgebung physiologischer Parameter wie Perfusion, Glukosemetabolismus oder Innervation. Räumliche Auflösung der Perfusion im Myokard liefert wichtige Informationen über kardiale Fehlfunktion. Als Perfusion bezeichnen wir hier das Blutvolumen, das pro Zeiteinheit durch biologisches Gewebe gegebener Masse fließt. Die Erkennung lokaler Bereiche geringer Perfusion unter Ruhe- und insbesondere auch unter Stressbedingungen (Perfusionsreserve) ist zentral in der Früherkennung von Herzkrankheiten sowie in der Überwachung von Therapien, z.B. nach Revaskularisierung, von Koronararterien als Folge von Ischämien oder Infarkten. Innervationsstörungen gerade des rechten Herzmuskels führen häufig zu Rhythmusstörungen des Herzen, sind aber für verschiedene Erkrankungen bisher nur unzureichend erforscht (cf. [63]). In der Herzbildgebung ist die Bewegung nicht nur ein Störfaktor, der korrigiert werden sollte, sondern von genuinem Interesse. Die Abbildung der lokalen Bewegung liefert ebenfalls Rückschlüsse über die Funktion bzw. eine Diagnose für Funktionsstörungen.

Renale Untersuchungen

Das Ziel ist eine Gewebe-spezifische Bestimmung von physiologischen Nierenfuntionsparametern auf der Basis von DCE-MRI Sequenzen. Insbesondere die Beurteilung von Nierenfehlfunktionen ist heute noch unbefriedigend: hier ist die Glomeruläre Filtrationrate (GFR) der wichtigste klinische Parameter (cf. [65]). Mit Standard-Protokollen kann die GFR aber nur global (d.h. ein Wert pro Patient) bestimmt werden. Frühzeitige und detaillierte Erkenntnisse über Einschränkungen der GFR sind zentral sowohl für Fortschritte in der Diagnose als auch in der Überwachung von Therapiefortschritten (cf. [61]). Früherkennung kann aber nur dann durchgeführt werden, wenn man ortsspezifische Informationen über die GFR erhält, z.B. aus MR-Bildgebung mit Kontrastmittel.