Magnetic Particle Imaging Verbesserung bildgebender Verfahren in der Medizin

Die Mathematik ist eine Grundlage für ein Verbundforschungsvorhaben, um ein spezielles bildgebendes Verfahren in der Medizin zu verbessern.

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Universität des Saarlandes

Das Verbundvorhaben zur Verbesserung eines bildgebendes Verfahrens in der Medizin wird geleitet von Prof. Peter Maaß der Universität Bremen. Durch das so genannte „Magnetic Particle Imaging“ (MPI), bei dem Eisenoxid-Nanopartikel auf ihrem Weg durch den Körper verfolgt und somit die Strukturen sichtbar gemacht werden können, soll die Diagnose kardiovaskulärer Erkrankungen erleichtert werden. MPI ist strahlungsfrei, hoch sensitiv und bietet eine sehr hohe zeitliche Auflösung.

Die für Magnetic Particle Imaging benötigten mathematischen Grundlagen sind allerdings sehr komplex. Denn es muss die Konzentration der paramagnetischen Partikel im menschlichen Körper aus den an Empfängerspulen gemessenen Spannungen bestimmt werden. Wenn man mathematisch genauer beschreiben kann, wie sich die Nanopartikel durch den menschlichen Körper bewegen, wird auch die Darstellung für die behandelnden Mediziner am Computerbildschirm genauer, so dass letzten Endes auch für den einzelnen Patienten individuell viel passgenauere Therapien möglich werden.

Gelingt es den Forschern im Verbund, das Verfahren bis Ende 2019 maßgeblich zu verbessern, können insbesondere Herz-Kreislauf-Patienten viel effizienter und schonender untersucht werden als bisher.

Aufgaben der Saarländer Mathematiker

Die Saarbrücker Mathematiker um Thomas Schuster versuchen in ihrem Teilprojekt, die so genannte Systemfunktion zu bestimmen, welche letzten Endes das mathematische Modell für das spezielle bildgebende Verfahren des „Magnetic Particle Imaging“ darstellt.

„Die Systemfunktion, die wir bestimmen wollen, muss letztendlich viele verschiedene physikalische und messtechnische Phänomene berücksichtigen, die bei den existierenden MPI-Verfahren derzeit nicht einfließen“, erklärt Thomas Schuster. Seine Arbeitsgruppe am Lehrstuhl für Numerische Mathematik hat auf dem Gebiet der Algorithmen-Entwicklung für bildgebende Verfahren eine große Expertise. Die Mitarbeiter forschen unter anderem an Vektortomographie, Terahertz-Tomographie, der hyperspektralen Bildgebung und an der Schadensdetektion elastischer Werkstoffe.

Das Projekt wird von 2017 bis 2019 mit rund 800.000 Euro gefördert. 212.000 Euro davon fließen ins Saarland.

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