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Biomedizinische NMR

Bildgebende Verfahren spielen eine wichtige Rolle für strukturelle und funktionelle Untersuchungen des Organismus – in der Forschung ebenso wie in der Medizin. Dies gilt in besonderem Maße für die Magnetresonanz-Tomografie (MRT), die auf nicht-invasive Weise vielfältige und detaillierte Einblicke in den Körper von Mensch und Tier erlaubt. Unsere Forschungen dienen der weiteren Entwicklung und Anwendung von MRT-Verfahren, um neue Einsichten in die Anatomie und Physiologie von Organsystemen zu gewinnen. Durch eine Verbindung von methodischem Fortschritt mit biomedizinischer und klinischer Forschung versuchen wir, das große Potenzial der MRT zur Charakterisierung von lebendem Gewebe zu nutzen. Viele unserer Ziele werden durch die Zusammenarbeit mit anderen Forschungsgruppen und klinischen Partnern erreicht.

MRT-Filme in Echtzeit

Bereits 1985 haben wir ein neues Prinzip der schnellen Bildgebung (FLASH) erfunden, das die Messzeiten der MRT um mindestens den Faktor 100 reduzierte und eine entscheidende Grundlage für die moderne MRT legte. Heute arbeiten wir an weiteren Verbesserungen der Messtechnik und Bildberechnung, wobei zunehmend numerisch-mathematische Methoden zum Einsatz kommen. Eine wichtige Variante sind quantitative Kartierungen physikalischer und physiologischer Parameter des Gewebes oder von Organen. Diese Verfahren profitieren auf besondere Weise von modellbasierten Rekonstruktionen, die ein bekanntes Signalmodell nutzen und sich als Lösung eines nichtlinearen inversen Problems ergeben. Gleichermaßen eröffnen derartige Ansätze erstmalig eine Rekonstruktion von Bildern aus extrem unterabgetasteten Datensätzen, die einer noch schnelleren Messung entprechen. Für serielle Bilder erzielen wir damit Messzeiten im Bereich von 10 bis 40 Millisekunden pro Einzelbild. Die Echtzeit-MRT ermöglicht erstmals MRT-Filme von Gelenkbewegungen, Sprechbewegungen und Schluckvorgängen ebenso wie vom schlagenden Herzen und dem Blutfluss. Die technische und klinische Translation der Echtzeit-MRT bildet heute einen Schwerpunkt unserer Forschungsarbeit.

<p>Dieser Echtzeit-MRT-Film zeigt live die Bewegungen im Mund- und Rachenraum beim Sprechen: Dabei wird die räumlich-zeitliche Koordination der Lippen, der Zunge, des Gaumensegels und des Kehlkopfes sichtbar, die nötig ist, um Vokale, Konsonanten und Koartikulationen zu bilden. </p>

Beim Sprechen live zusehen

Dieser Echtzeit-MRT-Film zeigt live die Bewegungen im Mund- und Rachenraum beim Sprechen: Dabei wird die räumlich-zeitliche Koordination der Lippen, der Zunge, des Gaumensegels und des Kehlkopfes sichtbar, die nötig ist, um Vokale, Konsonanten und Koartikulationen zu bilden. 

<span>Die Echtzeit-MRT-Aufnahme zeigt die natürlichen Bewegungen des Brustkorbs: Atmung und Herzschlag sind deutlich sichtbar. Im Gegensatz zur klinischen Praxis mit herkömmlichen Magnetresonanztomografen muss der Patient hier dank der schnellen Bildrate weder den Atem anhalten, noch muss die Aufnahme über das EKG-Signal gesteuert werden.</span>

Wie unser Herz schlägt

Die Echtzeit-MRT-Aufnahme zeigt die natürlichen Bewegungen des Brustkorbs: Atmung und Herzschlag sind deutlich sichtbar. Im Gegensatz zur klinischen Praxis mit herkömmlichen Magnetresonanztomografen muss der Patient hier dank der schnellen Bildrate weder den Atem anhalten, noch muss die Aufnahme über das EKG-Signal gesteuert werden.
<span>Das Echtzeit-MRT-Video macht die Bewegungen im Mund- und Rachenraum beim Singen sichtbar.</span>

Live gesungen

Das Echtzeit-MRT-Video macht die Bewegungen im Mund- und Rachenraum beim Singen sichtbar.

Pressemitteilungen & Neues aus der Forschung

Jens Frahm erhält Europäischen Erfinderpreis 2018 für schnelle MRT in der medizinischen Diagnostik

Das Europäische Patentamt würdigt den Göttinger Physiker Jens Frahm vom MPI für biophysikalische Chemie mit dem Europäischen Erfinderpreis für seine bahnbrechenden Weiterentwicklungen in der Magnetresonanztomografie (MRT). In zwei Schritten ist es ihm und seinem Team gelungen, die MRT um das bis zu 10.000-fache zu beschleunigen und diese Technologie in der klinischen Praxis zu etablieren. mehr


Jahrbuchbeitrag (2007)
Magnetresonanz-Tomografie in der Neurobiologie – von Maus bis Mensch
Die Arbeitsgruppe „Biomedizinische NMR“ befasst sich mit der Weiterentwicklung der Magnetresonanz-Tomografie und ihrer Anwendung in der Neurobiologie. Die Ansätze erlauben einzigartige Einblicke in die Struktur, den Stoffwechsel und die Funktion des intakten lebenden Gehirns – von Maus bis Mensch. Schwerpunkte bilden neben methodischen Entwicklungen die Untersuchungen von Tiermodellen neurodegenerativer Erkrankungen sowie neue Zugänge zu der Verschaltung von Nervenfasern und der kortikalen Informationsverarbeitung im menschlichen Gehirn. mehr

 

 

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