Mikroskopie und biomedizinische Bildgebung

Moderne bildgebende Verfahren sollen präzise Diagnosen ermöglichen und für Patientinnen und Patienten möglichst wenig belastend sein. Zahlreiche Forscherinnen und Forscher arbeiten an der MSB auf diesem Gebiet: sie entwickeln etablierte Verfahren weiter, machen weitere physikalische Prozesse für die Bildgebung nutzbar und optimieren die Methoden für unterschiedliche medizinische Fragestellungen.

Auf dieser Seite finden Sie ausgewählte Forschungsprojekte von MSB-PIs aus folgenden Bereichen: Biomedizinische Bildgebung | Bildgebung und Strahlentherapie 


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Biomedizinische Bildgebung

Biologische und optische Bildgebung

PI Vasilis Ntziachristos 
Lehrstuhl für Biologische Bildgebung 
Publikationsliste des Lehrstuhls

Optoacoustic imaging, or photoacoustic imaging, is insensitive to photon scattering within biological tissue and, unlike conventional optical imaging methods, and makes high-resolution optical visualization deep within tissue possible. Recent advances in laser technology, detection strategies and inversion techniques have led to significant improvements in the capabilities of optoacoustic systems. A key empowering feature - pioneered at TUM - is the development of video-rate multispectral imaging in two and three dimensions, which offers fast, spectral differentiation of distinct photo-absorbing modalities.  

Weitere Informationen: 
MSB Aktuelles:
27.05.2020 | Hochauflösende 3D-Ansicht des Tumorinneren – Optoakustische Mesoskopie visualisiert Gewebemuster von Tumoren
09.01.2020 | Looking at the good vibes of molecules – A new method for label-free metabolic imaging

Radiobeitrag (Deutschlandfunk): Bilder aus Licht und Schall

TUM-Pressemitteilungen:

04.04.2019 | Schwarze Nanopartikel bremsen Tumorwachstum – Melanin als neuer Diagnose- und Behandlungsansatz für Tumore
18.03.2019 | Mit Purpurbakterien auf Fresszellenjagd – Wissenschaftler nutzen Bakterien, um Tumorregionen zu charakterisieren
12.03.2018 | Braunes Fett wird durchschaubar – Metabolische Aktivität von Braunem Fettgewebe mit neuer Methode einfacher zu überprüfen
28.07.2016 | „Ein Bild sagt mehr als tausend Worte“ – Interview: Prof. Ntziachristos über Bildgebungsmethoden und wie man sie in den Klinikalltag bringt
28.07.2016 | Ein Blick unter die Haut – Neue Bildgebungsmethode macht Sauerstoffgehalt in Gewebe sichtbar

Phasenkontrast Röntgen-Bildgebung

PI Franz Pfeiffer 
Lehrstuhl für Biomedizinische Physik 
Publikationsliste des Lehrstuhls

Konventionelle Röntgenbildgebung nutzt nur einen Teil der in den Röntgenstrahlen enthaltenen Information. Die Phasenkontrast-Methode macht mehr Information zugänglich und erzeugt damit Bilder, in denen viele unterschiedliche Gewebetypen deutlich voneinander unterschieden werden können. Die Methode ist in den letzten Jahren am Lehrstuhl von Prof. Franz Pfeiffer soweit entwickelt worden, dass sie demnächst routinemäßig in der klinischen Diagnostik zum Einsatz kommen kann.

MSB-News:
07.05.2020 |
Neue Röntgenmethode für Corona-Diagnose im Patiententest – Schonendes Verfahren könnte typische Lungenveränderungen zeigen (Hintergrundinformation: Gitterbasierte Dunkelfeldbildgebung mit Röntgenlicht)
14.01.2020 | Genauer Blick in die Lunge – Röntgen und Fluoreszenz zeigen, wie sich Medikamente in der Lunge ausbreiten

TUM Pressemeldungen: 
27.02.2017
 | Mini-Teilchenbeschleuniger spart Kontrastmittel – Röntgenstrahlen aus der MuCLS bieten neue Möglichkeiten für Herz-Untersuchungen
29.10.2015 |
Neue hochmoderne Röntgenquelle auf kleinem Raum – Weltweit erster Mini-Teilchenbeschleuniger für hochbrillante Röntgenstrahlen an der TUM
30.04.2015
 
| Kompaktes Synchrotron macht Tumore sichtbar – Neue Röntgentechnik verbessert Kontrast von Weichgeweben

NMR-Bildgebung

PI Axel Haase

Nuclear Magnetic Resonance (NMR) is a spectroscopic method, which is commonly used in science to elucidate the structure and dynamics of molecules. It uses strong magnetic fields (up to 23 Tesla) with highest homogeneity, temporal stability, and with radio frequency fields (up to 1 GHz). The additional use of magnetic field gradients (up to 1 Tesla/m) allows for the acquisition of MR images.

In general, Magnetic Resonance Imaging (MRI) uses the 1H MR signal from water and lipid molecules to create 2D or 3D images of biological objects (organs, animals, plants, human subjects). MRI is a non-invasive method and shows no biological side effects.

Therefore it is ideally suited to study and visualize the anatomy, function and metabolism of internal organs.

Morpho-molekulare Bildgebung

PI Wilko Weichert

Tissue based morphomolecular “imaging” and deep multiparameter characterization has become one of the cornerstone of individualized patient care. The integration of histology with molecular information such as sequencing results or imaging mass spectrometry data allows for a deeper biological understanding of diseases and thus for tailored therapeutic approaches. This is specifically important in the field of oncology where such integrated multiparameter “imaging” datasets already dictate therapeutic decisions and allow for the application of novel drugs which prolong patient survival substantially. To exploit the tremendous new set of morphomolecular disease information at hand new methods of bioinformatics and computer learning have to be applied and will further deepen our understanding of the true nature of disease.

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Physik der biomedizinischen Bildgebung

PI Julia Herzen 
Homepage der Forschungsgruppe
Publikationsliste der Forschungsgruppe

We develop novel X-ray imaging methods using highly brilliant synchrotron radiation and conventional laboratory X-ray sources. We mainly focus on quantitative multi-modal approaches combining spectral and phase-contrast imaging. Currently, we are aiming at applying these methods for improved breast cancer detection and for quantitative 3D virtual histology of human tissue.

Weitere Informationen: 
TEDx Talk (Youtube-Video): Novel X-Ray technology that can revolutionize preventive medicine  

Magnetic Resonance Imaging Biomarkers

PI Franz Schilling

Magnetic resonance imaging biomarkers enable a comprehensive characterization of tissue providing functional, physiological, metabolic, cellular and molecular information beyond anatomical structures. In recent years, hyperpolarization techniques allowed to increase the inherent low sensitivity of magnetic resonance by more than four orders of magnitude, opening new applications ranging from the tracking of chemical reactions in real-time to the direct monitoring of metabolic processes in vivo. Another functional MRI technique that has already shown promise in characterizing tissue in clinical studies is diffusion-weighted MRI (DW-MRI). It enables the quantitative assessment of the apparent diffusion coefficient (ADC) that depends on microstructural tissue properties, including cellularity and intercellular matrix composition. At TUM, sensitive hyperpolarized molecules and advanced diffusion MRI techniques are being developed aiming to provide novel imaging biomarkers to characterize tissue function.

Experimental Magnetic Resonance Imaging

PI Dimitrios Karampinos

Our research focuses on the development of novel Magnetic Resonance Imaging (MRI) and Magnetic Resonance Spectroscopy (MRS) acquisition, reconstruction and signal modeling methods with an emphasis on the extraction of quantitative imaging biomarkers. We are developing novel methods for proton density fat fraction mapping, lipid diffusion mapping, quantitative susceptibility mapping, T2 and T2* mapping, diffusion tensor imaging and body diffusion-weighted imaging. The developed methods are being translated into clinical studies for improving the diagnosis, the therapy monitoring, and the understanding of disease pathophysiology in the diseases of the musculoskeletal system (e.g. osteoporosis, neuropathies, neuromuscular diseases), in metabolic dysfunction (e.g. obesity, diabetes, cachexia) and in body oncology.

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Bildgebung und Strahlentherapie

Theranostics

PI Wolfgang Weber

Theranostics, the combination of imaging and targeted radionuclide therapy, aims to treat cancer by radioisotopes that specifically accumulate in the tumor tissue due to molecular targeting. Theranostics expands the use of radiotherapy - one of the most effect therapies for virtually all cancers - to the treatment of patients with metastatic disease. Quantitative nuclear imaging is used to select patients for targeted radionuclide therapy, calculate radiation doses and monitor tumor response.

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