UKJ-Forschungsbericht 2009/2010

Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie I
Institute of Diagnostic and Interventional Radiology I
Das Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie
(IDIR) wurde im Jahr 2010 in ein Zentrum für Radiologie mit den
Instituten IDIR I und IDIR II umstrukturiert. Die wissenschaftlichen
Schwerpunkte der vier Bereiche des IDIR I sind:
• Die Erforschung neuer Technologien in der Diagnostik und minimal-invasiven
Therapie des Mammakarzinoms mit der Magnetresonanztomographie
(Sektion MR-Mammographie und Mammatherapie,
Prof. Dr. Werner A. Kaiser)
• Moderne Diagnostik im Kindesalter mit alternativen Verfahren
zur Reduktion der Strahlenexposition (Sektion Pädiatrische Radiologie,
Prof. Dr. Hans-J. Mentzel)
• Die Entwicklung neuer Messtechniken und Anwendungen
auf dem Gebiet der MRT (Arbeitsgruppe Medizinische Physik,
Prof. Dr. Jürgen R. Reichenbach)
• Molekulare Bildgebung von diagnostischen Krankheitsmarkern,
Entwicklung von Kontrastmitteln für die molekulare Bildgebung
und magnetische Wärmebehandlung von Tumoren (Arbeitsgruppe
Experimentelle Radiologie, Prof. Dr. Ingrid Hilger)
Forschungsprojekte
Klinische Relevanz einer Bildfusion von digitalen Röntgen-Mammogrammen
mit Magnetresonanztomographie-Aufnahmen
der Brust
(Prof. Dr. Werner A. Kaiser, Dr. Nicole V. Ruiter), DFG 2009-2010
Röntgen-und MR-Mammographie gehören zu den wichtigsten Diagnoseverfahren
beim invasiven Mammakarzinom. Die notwendige
exakte topographische Korrelation zwischen beiden Verfahren
ist insbesondere bei kleinsten Karzinomen anspruchsvoll, da die
MRT als 3D-Verfahren ohne und die Röntgenmammographie als
2D-Verfahren mit Kompression der Mamma durchgeführt wird.
Um dieses Problem zu lösen, soll eine automatische Bildfusion von
Röntgen-Mammographie und MRT entwickelt werden.
Entwicklung schneller, nichtinvasiver und hochauflösender
Magnetresonanz-Angiographie-Sequenzen zur
Segmentierung und Quantifizierung des zerebralen arteriellen
und venösen Gefäßsystems
(Prof. Jürgen R. Reichenbach), DFG 2007-2011
Das Projekt hat die Entwicklung neuer MR-Sequenzen zur räumlich
hochaufgelösten Darstellung des zerebralen arteriellen und venösen
Gefäßsystems ohne Einsatz von Kontrastmitteln zum Ziel. Dabei
werden die Time-of-Flight Angiographie (TOF) und die suszeptibilitätsgewichtete
Bildgebung (SWI) in einer Sequenz vereint. Die
potentiellen Anwendungsgebiete der Methode sind vielfältig. So
können neben einer quantitativen Suszeptibilitätskartierung auch
Gefäßbäume aus den Daten simuliert werden, was für eine detaillierte
Kenntnis der Gefäßarchitektur sehr wichtig sein kann (Abb.2).
ultraMEDIS: Ultrabreitband-Technologie für biomedizinische
Anwendungen
(Prof. Dr. Ingrid Hilger, Prof. Dr. Werner A. Kaiser), DFG 2007-2012
Das Forschungsvorhaben schöpft die spezifischen Vorteile ultrabreitbandiger
(UWB) Funksensoren wie hohe zeitliche und räumliche
Auflösung, Durchdringungsfähigkeit optisch dichter Objekte,
geringe Leistungspegel und Koexistenz mit schmalbandigen Funksystemen
gezielt für medizinische Anwendungen aus. ultraMEDIS
zielt auf eine nicht-invasive, schnelle und genaue bildgebende
Identifizierung und Lokalisierung von Brusttumoren sowie auf die
synergetische Entwicklung eines kombinierten Abbildungsverfahrens
mittels UWB und Magnetresonanztomographie (MRT) ab.
A
Direktor: Prof. Dr. Werner A. Kaiser
Adresse: Erlanger Allee 101, 07747 Jena
Werner.Kaiser@med.uni-jena.de
www.idir.uniklinikum-jena.de/idir1.html
7 mm
Abb.1: Erstmalige separate Darstellung des Nervus Intermedius (NI)
in vivo getrennt vom Nervus Facialis: Lage des NI im mittleren Drittel
des inneren Gehörganges. Semi-Dünnschicht-Präparat des linken
inneren Gehörganges (A) und korrelierendes in vivo-Bild einer
CISS-Sequenz (B) bei 3 Tesla mit Darstellung des Nervus facialis.
Fig.1: First-time representation of the NI in vivo separated from
the Nervus Facialis: The intermediate position of the NI in the
middle third of the IAC. Semi-thin anatomic section of the left
IAC (A) and a correlating parasagittal in vivo CISS sequence image
(B) at 3T.
Nervus facialis (1), NI (2), Nervus vestibularis superior (3), Nervus
vestibularis inferior (4), „Haken“ des Nervus cochlearis (5) und des
Nervus cochlearis (6).
Prospektive, multizentrische Studie „battered child“
(Prof. Dr. Hans-J. Mentzel), kind & radiologie e.V. 2009-2011
In dieser Studie wird die Qualität der Röntgendiagnostik bei Verdacht
auf Kindesmisshandlung (battered child) in Deutschland,
Österreich, Schweiz erhoben. Dabei wird die Leitlinie „Verdacht auf
Misshandlung - Bildgebende Diagnostik“ der Gesellschaft für Pädiatrische
Radiologie sowie der Qualitätsstandard der angefertigten
Aufnahmen überprüft. Hierzu werden prospektiv die vorgelegten
radiologischen Untersuchungen (Röntgen, CT, MRT) im Consensusverfahren
analysiert.
Herausragende Leistungen
Im Rahmen einer Gastprofessur an der Harvard Medical School
nahm Professor Dr. Werner A. Kaiser Lehrtätigkeiten am Brigham
and Women´s Hospital in Boston, USA, wahr.
Das Institut engagiert sich erfolgreich in der Förderung des ärztlichen
und wissenschaftlichen Nachwuchses: Drei Doktoranden erhielten
2009 und 2010 Promotionsstipendien des UKJ-Fördervereins,
zwei Nachwuchsprojekte wurden vom IZKF und der FSU Jena
gefördert und eine im Bereich Medizinische Physik angefertigte
Physik-Diplomarbeit wurde 2010 mit dem Examenspreis der Physikalischen
Fakultät ausgezeichnet. Die Sektion Kinderradiologie
bietet jährlich ganztägige Workshops im Rahmen der Facharztweiterbildung
an.
B
The Institute of Diagnostic and Interventional Radiology (IDIR) was
restructured and renamed in a Center of Radiology comprised of
the institutes IDIR I and IDIR II. The main scientific areas of IDIR I,
consisting of four sections, are:
• Research for new technologies in diagnostic and minimally invasive
therapies of breast cancer using Magnetic resonance
tomography (Section MR-Mammography and Breast-Therapy,
Prof. Dr. Werner A. Kaiser)
• Modern diagnostics in pediatrics using alternative modalities to
reduce radiation (Section Pediatric Radiology”, Prof. Dr. Hans-J.
Mentzel)
• Development of new measurement techniques and applications
in the field of MRI (Medical Physics Group, Prof. Dr. Jürgen R.
Reichenbach)
• Molecular imaging of diagnostic markers, development of contrast
agents using molecular imaging and magnetic thermo
therapy of tumors (Experimental Radiology Group, Prof. Dr.
Ingrid Hilger)
Research projects
Clinical relevance of image fusion of digital X-ray mammograms
with MR images of the breast
Breast cancer is the most frequent cancer in women. X-ray mammography
and MR mammography are the most important diagnostic
modalities but they yield different information (calcification
vs. tumor angiogenesis). The essential exact topographic correlation
between these two imaging modalities is challenging, especially
in case of small cancers, because MR and X-ray are performed in
completely different precision of the patient without and with
compression of the breast, respectively. To solve this problem, an
automatic fusion of images between X-ray and MR is developed.
Development of fast non-invasive magnetic resonance
angiography sequences for segmentation and quantification
of the cerebral arterial and venous vascular system
from high-resolution 3D data
The aim of this project is to develop MR sequences for high resolution
mapping of the cerebral vascular arterial and venous system
without administration of exogenous contrast agents by combining
time-of-flight angiography (TOF) and susceptibility weighted
imaging (SWI) into a novel sequence. Potential applications of the
method are manifold. Besides quantitative susceptibility mapping,
vessel trees can be simulated from the data, which may be important
for an improved detailed understanding of vessel architecture
(Fig.2).
ultraMEDIS: Ultra-Wideband technologies for biomedical
applications
The project ultraMEDIS has been designed to exploit the specific
advantages of ultra-wideband (UWB) radio sensors for medical
applications: high temporal and spatial resolution, penetration
into objects, low integral power, and co-existence with established
narrowband systems for dedicated biomedical applications. ultra-
MEDIS addresses a non-invasive, fast, and accurate identification
and localization of tumors in the breast as well as the synergistic
development of a combined imaging modality via UWB and magnetic
resonance tomography.
Abb.2: Farbliche Darstellung der intrakraniellen Faserbahnen in
vivo. Moderne Clustertechniken separieren die Nervenfasern vollautomatisch
und fassen sie zu einzelnen Faserbündeln zusammen.
Fig.2: Color-coded visualization of intracranial bundles of nerve
fibers in vivo. By applying modern post-processing cluster techniques,
fiber tracts were separated to achieve the fully automatic
extraction of the nerve fiber bundles.
Prospective, multi-center study „battered child“
This study ascertains the quality of radiological diagnostics on suspicion
of battered children in Germany, Austria and Switzerland.
The guideline „Suspicion of battered child - Imaging diagnostic“
of the Society of Pediatric Radiology and the quality standard of
radiological images have been evaluated by analyzing the radiological
examinations (CR, CT, MRI) by consensus.
Outstanding achievements
In 2010, Prof. Dr. Werner A. Kaiser held an appointment as visiting
Professor in Radiology at the Brigham and Women´s hospital, Harvard
Medical School, Boston, USA.
The Institute is successfully getting involved in the promotion of
young scientists and physicians: In 2009 and 2010, three students
received MD scholarships from the JUH-support association, two
projects of young researchers were funded by the IZKF and the
Jena University, and a diploma thesis, which has been prepared in
the Medical Physics Group, was awarded the prize of the faculty
of physics in 2010. The section of Pediatric Radiology provides annually
full-day workshops as part of specialist training.
Publications
• Baltzer PA, et al. False-positive findings at contrast-enhanced
breast MRI: a BI-RADS descriptor study. AJR Am J Roentgenol.
2010,194:1658-63
• Kettering M, et al. Characterization of iron oxide nanoparticles
adsorbed with cisplatin for biomedical applications. Phys. Med.
Biol. 2009, 54:5109-2
• Burmeister HP, et al. Olfactory Bulb ventricles as a frequent finding
- a myth or reality? Evaluation using high resolution 3 Tesla
magnetic resonance imaging. Neuroscience 2010, 172: 547-553
• Gussew A, et al. Time-resolved functional 1H MR spectroscopic
detection of glutamate concentration changes in the brain during
acute heat pain stimulation. Neuroimage. 2010, 49:1895-902
• Güllmar D, et al. Influence of anisotropic electrical conductivity
in white matter tissue on the EEG/MEG forward and inverse
solution. A high-resolution whole head simulation study.
Neuroimage. 2010, 51:145-63
44|45