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.

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

3D mapping of intracellular pH in a glioma patient

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).

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.

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

Profil anzeigen
Helen Abeln

PhD-Studentin
Gabriel Ahl

Bachelor-Student
Marcel Awenius

PhD-Student
Prof. Dr. Peter Bachert

Arbeitsgruppenleiter
Renate Bangert

Technikerin
Ute Beutel

Studentische Hilfskraft
Prof. Dr. Andreas Bitz
Tabita Charlotte Bomhard
Dr. Philip Boyd

Projektgruppenleiter
Petr Bulanov

PhD-Student
Seraphin Bücklers

Studentische Hilfskraft
Silke Cardona

Sekretariat Forschungsschwerpunkt Bildgebung und Radiookologie
Linda Danetzki
Rosa Daschner

PhD-Studentin
Dr. Thomas Fiedler

Projektgruppenleiter
Dr. Vanessa Franke

Projektgruppenleiterin
Lucas Freitag
Alissa Greshake

Sekretariat
Johannes Grimm

Wissenschaftler
Oliver Gödicke

PhD-Student
Valentin Hahn

Master-Student
Lukas Helmstetter

Studentische Hilfskraft
Metin Can Isik
Pablo Jimenez

PhD-Student
Dr. Stefan Kegel

Physiker
Neele Kempa

Studentische Hilfskraft
Christian Kindtner

Technischer Assistent
Dr. Andreas Korzowski

Arbeitsgruppenleiter
Helene Kramer

Master-Studentin
Priv. Doz. Dr. Tristan Anselm Kuder

Arbeitsgruppenleiter & Stellv. Abteilungsleitung
Laura Körner

Master-Studentin
Jana Lechner

Master-Studentin
Dr. Alexandra Lipka

Wissenschaftlerin
Ignacio Nicolás Lopez Martinez

PhD-Student
Jana Losch

PhD-Studentin
David Luca Marko

Bachelor-Student
Dr. Petr Menshchikov

Wissenschaftler
Una Molnar
Melanie Müller

Technikerin
Dr. Armin Nagel
Dr. Stephan Orzada

Arbeitsgruppenleiter
Lucas Oswald

Studentische Hilfskraft
Dr. Jörg Peter

Arbeitsgruppenleiter
Andrea Pino Ramos

PhD-Studentin
Justyna Platek

PhD-Studentin
Dr. Tanja Platt

Projektgruppenleiterin
Anna Scheipers

Wissenschaftlerin
Mirjam Schleske

Doktorandin
Dr. Simon Schmidt

Projektgruppenleiter
Sebastian Schmitter

Arbeitsgruppenleiter
Jan-Philipp Schmitz

Master-Student
Lauren Seeger
Bela Seng

Master-Student
Anton Stahl

PhD-Student
Maximilian Stucke

Master-Student
Moritz Thierfeld

Master-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)

Performance and safety assessment of an integrated transmit array for body imaging at 7 T under consideration of specific absorption rate, tissue temperature, and thermal dose

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)

Semi-solid MT and APTw CEST-MRI predict clinical outcome of patients with glioma early after radiotherapy

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)

Germany’s journey toward 14 Tesla human magnetic resonance

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)

Three-dimensional radial echo-planar spectroscopic imaging for hyperpolarized 13C MRSI in vivo

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

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