Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein Blick ins Herz - Forscher entwickeln neue bildgebende Verfahren

02.10.2007
Vor der Behandlung von Erkrankungen steht ihre Erkennung. Der Sonderforschungsbereich (SFB) 656 der Universität Münster "Molekulare kardiovaskuläre Bildgebung (MoBil) - von der Maus zum Menschen" entwickelt neue Methoden, um Herzerkrankungen durch molekulare Untersuchungsverfahren frühzeitig sichtbar zu machen.

"Damit können wir bereits in frühen Stadien Patienten, die ein Herzinfarktrisiko haben, identifizieren und gezielt einer vorbeugenden Therapie zuführen", so SFB-Sprecher Prof. Dr. Dr. Otmar Schober.

Durch ein Pilotprojekt mit Schwerpunkt Öffentlichkeitsarbeit sollen demnächst auch Patienten über die Forschungsergebnisse informiert werden und Schüler aus Münster und Umgebung die Gelegenheit haben, mit den SFB-Forschern zu experimentieren.

Herzerkrankungen sind die häufigste Todesursache in Industrieländern. Zu ihrer Diagnose gibt es verschiedene Verfahren, die häufig invasiv sind, also einen Eingriff in den Körper nötig machen. Der SFB 656 entwickelt nicht-invasive molekulare Methoden, bei denen zum Beispiel Entzündungsherde im Körper durch fluoreszierende oder radioaktive Markermoleküle, so genannte Tracer, sichtbar gemacht werden. Wissenschaftler aus Medizin, Physik, Chemie und Pharmazie, Mathematik und Informatik arbeiten eng zusammen, um neue molekularen Tracer zu entwickeln, die technischen Methoden der Bildgebung zu verbessern und die Befundauswertung durch Computerprogramme zur dreidimensionalen Visualisierung zu optimieren.

... mehr zu:
»PET

Die neuen Verfahren werden zunächst an Mäusen getestet, die ähnliche Krankheitssymptome wie menschliche Patienten zeigen, zum Beispiel Verengungen der Herzkranzgefäße oder Herz-Muskel-Erkrankungen. Der Test am Mausmodell ist Voraussetzung dafür, dass die Methoden später auch am Menschen angewandt werden können.

Nach einem Herzinfarkt stirbt Herzmuskelgewebe ab - die Zellen erleiden den programmierten Zelltod. Dabei bilden die Zellen selbst bestimmte Enzyme, so genannte Caspasen, die zu ihrem Absterben führen. Die Forscher haben einen speziellen Tracer entwickelt, der die Caspasen erkennt und mit ihnen eine Bindung eingeht. Der Tracer selbst ist mit einem Gamma-Licht emittierenden Radionuklid markiert, das mit dem nuklearmedizinischen Verfahren "Positronen-Emissions-Tomographie" (PET) visualisiert werden kann.

"Durch die intravenöse Injektion des Tracers wollen wir die absterbenden Zellen im menschlichen Herzen sichtbar machen", so die Vision von Teilprojektleiter Dr. Klaus Kopka. Zur Zeit befindet sich die Entwicklung in der vorklinischen Phase, bei der sie am Mausmodell getestet wird.

Die Daten, die durch bildgebende Verfahren wie die PET oder die Computertomographie (CT) gewonnen werden, können am Computerbildschirm in Form eines dreidimensionalen Bildes für die Forscher sichtbar gemacht werden. Mediziner können so Knochen und Organe, zum Beispiel das menschliche Herz, Schicht für Schicht und aus jedem beliebigen Blickwinkel untersuchen. Die CT liefert Bilder mit einem hohen räumlichen Auflösungsvermögen, die PET macht Stoffwechselprozesse auf molekularer Ebene sichtbar. Eine Kombination von Datensätzen verschiedener bildgebender Verfahren wie CT und PET durch spezielle Computerprogramme erzeugt Bilder, die eine Fülle von Informationen enthalten und zum Beispiel in der Diagnostik eingesetzt werden können.

Informatiker eines SFB-Teilprojekts unter der Leitung von Prof. Dr. Klaus Hinrichs und Dr. Timo Ropinski entwickeln eine Visualisierungssoftware, die genau auf die Bedürfnisse ihrer Kollegen aus der Medizin zugeschnitten ist: Im Gegensatz zu existierenden Programmen bietet die SFB-eigene Software "Voreen" zum Beispiel die Möglichkeit, schon während der Messung und Rekonstruktion Einblick in die Daten zu nehmen. Bei der Rekonstruktion werden die Daten von einem speziellen Programm mathematisch nach einer bestimmten Handlungsvorschrift (Algorithmus) ausgewertet und schließlich für die Visualisierung aufbereitet; Messung und Rekonstruktion können zusammen etliche Stunden dauern. "Die Mediziner haben sich gewünscht, die Daten schon während der Messung anschauen zu können", erklärt Jennis Meyer-Spradow, der an der Entwicklung von Voreen arbeitet. "Dadurch können sie schneller erkennen, ob die Aufnahme geklappt hat." Die Forscher arbeiten an der Lösung zahlreicher Probleme, zum Beispiel, wie man Daten aus vielen verschiedenen Quellen wie PET, CT und Ultraschall gleichzeitig darstellen oder die Veränderungen zwischen aufeinanderfolgenden PET-Aufnahmen in einem Bild visualisieren kann.

Die Qualität der Bilder hängt auch von der Leistungsfähigkeit der verwendeten mathematischen Algorithmen ab. Ziel eines weiteren Teilprojekts ist daher die Modellierung der physikalischen Vorgänge beim "Scannen", zum Beispiel der Streuung im untersuchten Objekt, um alle notwendigen Korrekturen in den Rekonstruktionsalgorithmus einbauen zu können. "Die verbesserten Algorithmen sind im Allgemeinen sehr rechenintensiv", erklärt Thomas Kösters, der sich unter Leitung von Prof. Dr. Sergei Gorlatch mit dem Problem beschäftigt. Die Arbeitsgruppe nutzt daher leistungsstarke Parallelrechner. "Um dem medizinischen Personal die Anwendung zu erleichtern, stellen wir ein System bereit, das die Nutzung über eine komfortable graphische Oberfläche ermöglicht", erklärt Kösters, wie die über das Internet verbundenen Hochleistungsrechner trotz der komplizierten Berechnung einfach bedienbar gemacht werden.

Die Forschungsergebnisse des SFB 656 sind für viele Menschen besonders interessant, weil sie weit verbreitete Herzkrankheiten betreffen. Eine umfassende Öffentlichkeitsarbeit ist daher das Anliegen eines neuen Teilprojekts, dessen Förderung kürzlich von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, die auch die anderen Teilprojekte fördert, bewilligt wurde. "Unser Ziel ist es, die Öffentlichkeit über unsere Arbeit zu informieren.", erklärt Mitarbeiterin Dr. Susanne Weckesser. So sollen zum Beispiel neue Internetseiten in Zukunft Informationen für Patienten mit Herzerkrankungen bieten sowie eine Publikationsdatenbank und ein Diskussionsforum für Fachleute. Die Wissenschaftler besuchen unter dem Slogan "Discover SFB MoBiL" zudem Schüler der Stufen 9 bis 13 in münsterschen Schulen und stellen ihre Arbeit vor. Umgekehrt laden sie die Schüler ein, den Forschern an der WWU bei ihrer Arbeit über die Schulter zu schauen und experimentell mitzuarbeiten. "Wir bereiten uns gerade auf den ersten Schulbesuch vor", so Weckesser. "Nach den Herbstferien geht es los."

| Universität Münster
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenster.de/SFBmobil/

Weitere Berichte zu: PET

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht UKR setzt auf roboterassistierte Wirbelsäulenchirurgie
02.12.2016 | Universitätsklinikum Regensburg (UKR)

nachricht Neu entwickeltes Plasmaskalpell ermöglicht schonende Operationen
22.11.2016 | FH Aachen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie