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Medizinische Physik in der Radiologie

  • Bildgebung und Radioonkologie

Prof. Dr. Mark Ladd

Abteilungsleitung und Sprecher des Forschungsschwerpunkts Bildgebung und Radioonkologie

Wir entwickeln innovative Methoden zur bildgebenden Diagnostik und Therapie, um Krebspatienten besser und individueller behandeln zu können. Im Fokus unserer Forschung stehen neue Technologien für MRT, PET und optische Tomographie, um wichtige Informationen über Tumore und Metastasen nicht-invasiv und schonend zu gewinnen. In Zusammenarbeit mit klinischen Partnern arbeiten unsere Forscher:innen daran, diese Methoden in die Routineversorgung zu integrieren.

3D mapping of intracellular pH in a glioma patient

Bild: 3D-Kartierung des intrazellulären pH-Werts bei einem Hirntumorpatienten unter Verwendung von Phosphor-31 spektroskopischer MR-Bildgebung bei 7 Tesla (Verfahren nach Korzowski A et al., 2020, Magn Reson Med, 84:1707-1723). Interpolierte pH-Karte, überlagert mit einem klinischen kontrastverstärkten MRT-Bild., © dkfz.de

Unsere Forschung

Die Abteilung Medizinische Physik in der Radiologie entwickelt neue Methoden für bildgebende Diagnose- und Therapieverfahren. 

Unsere Forschung konzentriert sich auf neuartige Hardware sowie softwarebasierte Aufnahme- und Rekonstruktionsstrategien für die Magnetresonanztomographie (MRT), die Positronenemissionstomographie (PET) und die optische Tomographie. 

Unser Ziel ist es, die Behandlung von Krebspatienten zu verbessern und zu individualisieren, indem wir quantitative biomedizinische Informationen über Tumoren und Metastasen mit nicht-invasiven Bildgebungsverfahren gewinnen. So erweitern wir beispielsweise den diagnostischen Wert der MRT, indem wir sehr starke Magnetfelder (7 oder 9,4 Tesla) einsetzen, um die Verteilung von Natrium, Sauerstoff, Kalium und Chlor im Körper darzustellen. Ein weiterer Ansatz zur Erfassung von Stoffwechselprozessen ist die Hyperpolarisation von Kohlenstoff in verschiedenen chemischen Substraten, die dann in den Körper injiziert und mittels MRT gemessen werden können. Durch die Optimierung von MRT-Diffusionstechniken konnten wir die diagnostische Genauigkeit der Brustkrebsvorsorge erheblich verbessern, und wir untersuchen, wie Karten der Gewebesuszeptibilität mit Krankheitsprozessen korrelieren. Eine weitere neue Methode in der MR-Bildgebung ist die CEST-Bildgebung (Chemical Exchange Saturation Transfer), die den Nachweis und die Messung von Glukose oder mobilen Proteinen ermöglicht. Außerdem erforschen wir neue Detektorkonzepte für die simultane PET- und optische Bildgebung.

Die medizinische Bildgebung ist nach wie vor eine der Schlüsseltechnologien für die Krebserkennung, -charakterisierung und -therapieüberwachung. Trotz der enormen technologischen Fortschritte, die in den letzten Jahrzehnten erzielt wurden, hat die Bildgebung nach wie vor ein enormes Potenzial, weitere Informationen über die metabolischen, physiologischen und funktionellen Parameter von Tumoren und Metastasen zu liefern. Diese Informationen können dann genutzt werden, um die beste Therapie für jeden einzelnen Patienten zu wählen. In Zusammenarbeit mit den klinischen Abteilungen des DKFZ und Partnern am Universitätsklinikum Heidelberg arbeiten wir daran, unsere Entwicklungen in die Regelversorgung der Patienten zu überführen. Dazu gehören auch modernste Bildgebungsprotokolle an unseren MRT-Geräten im Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen (NCT).

Bildergalerie

Arbeitsgruppen

Unsere Forschungsgruppe entwickelt nicht-invasive metabolische und molekulare MR-Techniken unter Verwendung von 1H- und X-Kernen, einschließlich hochauflösender NMR-Spektroskopie (MRS) und MR-spektroskopischer Bildgebung (MRSI) bei ultrahohen Feldern (B0 ≥ 7T), MR-Bildgebung mit chemischem Austausch-Sättigungstransfer (CEST) und hyperpolarisiertem Kohlenstoff-13 (HYP 13C). Ein besonderer klinischer Forschungsschwerpunkt ist die molekulare Gewebecharakterisierung von Hirntumoren zur Stratifizierung genetischer Subtypen und zur Beurteilung des Ansprechens auf Therapien. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Entwicklung neuartiger Bildgebungsverfahren zur besseren molekularen Charakterisierung von Brustkrebs.

Mehr Informationen finden Sie hier.

Ausgewählte Projekte

Ein 8-Kanal-Hochfrequenzepositionssystem, äquivalent zu einem 3T MRT-System. Entwickelt und gebaut am DKFZ

Standardisation for safe implant scanning in MRI

Innerhalb des STASIS-Projekts (www.ptb.de/stasis) leiten wir das Arbeitspaket 2 – Referenzhardware. In diesem Teilprojekt soll ein mehrkanaliges Referenzsendesystem zum Testen von Implantaten realisiert werden. Das Testsystem besteht aus einem 8-Kanal-Array in der Größe einer Sende-Bodyspule für ein MRT-System, einem System zur Erzeugung von acht unabhängigen Wellenformen und acht Verstärkern mit 1000 W Leistung pro Kanal. Hinzu kommt eine einfache grafische Benutzeroberfläche zur Bedienung. Alle Pläne für das gesamte System sowie die Software werden unter einer Open Source Lizenz veröffentlicht.

Lehre

Weitere Informationen zu unseren Lehrveranstaltungen und der Möglichkeit Bachelor- und Masterarbeiten in unserer Abteilung anzufertigen finden Sie hier.

Medizin-Physik-Seminar

Im Medizin Physik Seminar werden Übersichtsvorträge zum aktuellen Stand der Forschung sowie Fachvorträge zu fortgeschrittenen Themen gehalten. Dieses Seminar wird in jedem Semester angeboten. Im Sommersemester wird das Seminar von der Abteilung Medizinische Physik in der Strahlentherapie (E040) verwaltet. Im Wintersemester verwaltet die Abteilung Medizinische Physik in der Radiologie (E020) dieses Seminar zum Thema: Radiologische Bildgebung (MRT/CT/PET). Weitere Informationen finden Sie hier.

Team

Die Abteilung der Medizinischen Physik in der Radiologie teilt sich in verschiedene Arbeitsgruppen auf.

  • Prof. Dr. Mark Ladd

    Abteilungsleitung und Sprecher des Forschungsschwerpunkts Bildgebung und Radioonkologie

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  • Helen Abeln

    PhD-Studentin

  • Gabriel Ahl

    Bachelor-Student

  • Marcel Awenius

    PhD-Student

  • Prof. Dr. Peter Bachert

    Arbeitsgruppenleiter

  • Renate Bangert

    Technikerin

  • Bottyan Batkai

  • Prof. Dr. Andreas Bitz

  • Dr. Philip Boyd

    Projektgruppenleiter

  • Seraphin Bücklers

    Studentische Hilfskraft

  • Petr Bulanov

    PhD-Student

  • Silke Cardona

    Sekretariat Forschungsschwerpunkt Bildgebung und Radiookologie

  • Linda Danetzki

  • Rosa Daschner

    PhD-Studentin

  • Dr. Thomas Fiedler

    Projektgruppenleiter

  • Dr. Vanessa Franke

    Projektgruppenleiterin

  • Sabine Fritz

    Sekretariat

  • Oliver Gödicke

    PhD-Student

  • Alissa Greshake

    Sekretariat

  • Johannes Grimm

    PhD-Student

  • Lukas Helmstetter

  • Pablo Jimenez

    PhD-Student

  • Dr. Stefan Kegel

    Physiker

  • Neele Kempa

    Studentische Hilfskraft

  • Jan Kesting

    Studentische Hilfskraft

  • Christian Kindtner

    Technischer Assistent

  • Laura Körner

    Master-Studentin

  • Dr. Andreas Korzowski

    Arbeitsgruppenleiter

  • Helene Kramer

    Master-Studentin

  • Dr. Fabian Kratzer

  • Priv. Doz. Dr. Tristan Anselm Kuder

    Arbeitsgruppenleiter & Stellv. Abteilungsleitung

  • Jana Lechner

  • Dr. Alexandra Lipka

    Wissenschaftlerin

  • Ignacio Nicolás Lopez Martinez

    PhD-Student

  • Jana Losch

    PhD-Studentin

  • Dr. Petr Menshchikov

    Wissenschaftler

  • Una Molnar

  • Melanie Müller

    Technikerin

  • Dr. Armin Nagel

  • Dr. Stephan Orzada

    Arbeitsgruppenleiter

  • Lucas Oswald

  • Dr. Jörg Peter

    Arbeitsgruppenleiter

  • Andrea Pino Ramos

    PhD-Studentin

  • Justyna Platek

    PhD-Studentin

  • Dr. Tanja Platt

    Projektgruppenleiterin

  • Julian Rauch

    Postdoc

  • Daniel Richter

  • Anna Scheipers

    PhD-Studentin

  • Mirjam Schleske

  • Dr. Simon Schmidt

    Projektgruppenleiter

  • Sebastian Schmitter

    Arbeitsgruppenleiter

  • Jan-Philipp Schmitz

    Master-Student

  • Lauren Seeger

    Master-Studentin

  • Anton Stahl

    PhD-Student

  • Dr. Reiner Umathum

    Wissenschaftler

  • Francesca Vacca

    PhD-Studentin

  • Yuting Wang

    PhD-Studentin

  • Jannis Wirtz

    Master-Student

  • Jinyang Yu

    PhD-Student

  • Henrik zu Jeddeloh

    PhD-Student

Gesamtes Team

Ausgewählte Publikationen

2021 - NMR in Biomedicine (Volume 35, Issue 5)

Fiedler TM, Orzada S, Flöser M, Rietsch SHG, Schmidt S, Stelter JK, Wittrich M, Quick HH, Bitz AK, Ladd ME

2023 - Magnetic Resonance in Medicine (Volume 90, Issue 4)

Kroh F, von Knebel Doeberitz N, Breitling J, Maksimovic S, König L, Adeberg S, Scherer M, Unterberg A, Bendszus M, Wick W, Bachert P, Debus J, Ladd ME, Schlemmer H-P, Korzowski A, Goerke S, Paech D

2023 - Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine (Volume 36)

Ladd ME, Quick HH, Speck O, Bock M, Doerfler A, Forsting M, Hennig J, Ittermann B, Möller HE, Nagel AM, Niendorf T, Remy S, Schaeffter T, Scheffler K, Schlemmer H-P, Schmitter S, Schreiber L, Shah NJ, Stöcker T, Uder M, Villringer A, Weiskopf N, Zaiss M, Zaitsev M

2025 - Magnetic Resonance in Medicine (Volume 93, Issue 1)

Awenius M, Abeln H, Müller M, Franke VL, Rincon G, Glowa C, Schmitt M, Bangert R, Ludwig D, Schmidt AB, Kuder TA, Ladd ME, Bachert P, Biegger P, Korzowski A

Alle Publikationen

Aktuelles

Aktuelle Informationen und Neuigkeiten aus der Abteilung finden Sie hier.

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