Forschung

Mittlerweile acht Forschungsgruppen sind derzeit am Erwin L. Hahn Institut für MR Bildgebung  angesiedelt. Dabei verteilen sich die Forschungsschwerpunkte und Expertisen dieser Gruppen auf sehr unterschiedliche Fach- und Einsatzgebiete. Durch das enge interdisziplinäre und internationale Zusammenwirken der Forschungsgruppen können am ELH technische, methodische und medizinische Fragestellungen der 7-Tesla UHF-MRT übergreifend untersucht und so absolute Spitzenforschung betrieben werden.

Die Forschungsarbeit der Gruppe von Prof. Mark E. Ladd (Deutsches Krebsforschungszentrum, Heidelberg) beschäftigt sich mit der Entwicklung von (7T UHF-MRT) Methoden und Technologien, die 7-Tesla-Untersuchungen im gesamten Körper einschließlich des Rumpfs ermöglichen sollen. In diesem Zusammenhang entwickeln und erforschen das ELH in Essen, das Deutsche Krebsforschungszentrum in Heidelberg und die Hochfrequenztechnik in Duisburg (Prof. Klaus Solbach) als Teil einer Kooperation ein bisher weltweit einziges 32-Kanal-HF-Sendesystem.

Die Arbeitsgruppe Hochfeld- und Hybride MR-Bildgebung unter der Leitung von Prof. Harald H. Quick entwickelt und evaluiert neue Techniken und Methoden zur Erweiterung des klinischen Einsatzspektrums der 7-Tesla Ultrahochfeld-Magnetresonanztomographie. Ziel ist es, das hohe Signal-zu-Rausch-Verhältnis der UHF-MRT auszuschöpfen und damit eine möglichst hohe funktionelle und räumliche Detailauflösung für verschiedene Anwendungen zu erzielen. Die Forschungsgruppen von Prof. Harald Quick und Prof. Mark E. Ladd forschen hierzu in enger Kooperation.

Auf die Weiterentwicklung der MR-Bildgebung und -Spektroskopie für onkologische Anwendungen  und deren Überführung in eine klinisch relevante Verwendung, hat sich die Forschungsgruppe von Dr. Tom Scheenen spezialisiert. Die Forschungsarbeiten reichen von der Entwicklung neuer HF-Spulentechnologie und Bildgebungssequenzen für die 7-Tesla UHF-MRT über die Erforschung neuer in vivo Biomarker zur Beurteilung der Krebs-Aggressivität, insbesondere von Prostatakrebs, bis hin zu großen Patient*innen­studien.

Dr. Peter J. Koopmans’ Ziel ist es, die räumliche Detailschärfe in der Neurobildgebung (fMRT & DWI) zu verbessern. Der zweite Fokus der Gruppe liegt auf einem speziellen Anwendungsbereich der hochauflösenden fMRT: Dem Abbilden von einzelnen Schichten in der Großhirnrinde. Unterstützt durch das Emmy Noether-Programm der DFG will Dr. Koopmans als einer der Pioniere im Bereich schichtenspezifisches fMRT die Bildgebungsmethoden verbessern.

Gamma-Aminobuttersäure (GABA) ist der wichtigste inhibitorische Neurotransmitter im Gehirn und mittels MRT-Protonenresonanzspektroskopie nachweisbar. Allerdings wird das schwache Signal durch die Signale anderer Metabolite überlagert. Der Arbeitsgruppe von Prof. David Norris ist es gelungen, Techniken für die 7-Tesla MRT-Spektroskopie zu implementieren, mit denen das GABA-Signal detektiert werden kann. Die Arbeit der Forschungsgruppe widmet sich der Verbesserung der Messmethoden und der Anwendungen hauptsächlich auf dem Gebiet der Diabetesforschung, in der unter anderem der Zusammenhang zwischen Gedächtnisleistung und GABA-Konzentration in bestimmten Gehirnarealen untersucht wird.

Mit neuralen Korrelaten kognitiver und emotiver Prozesse beschäftigt sich die Arbeitsgruppe von Prof. Matthias Brand. Besonders im Fokus stehen hierbei die Beeinflussbarkeit von Entscheidungen durch Emotionsverarbeitungsprozesse, die Mensch-Technik-Interaktion, sowie die neurobiologischen und neuropsychologischen Grundlagen von Verhaltenssüchten, wie Internetsucht oder Kaufsucht. Die Verwendung der UHF-MRT am Erwin L. Hahn Institut ermöglicht, eine Binnendifferenzierung in einzelnen Hirnstrukturen sowie für die skizzierte fMRT-Forschung auch das Sichtbarmachen von Aktivierungen in kleinen Strukturen, die mittels 1.5- oder 3.0-Tesla MRT gar nicht oder nur mühsam darstellbar sind.

Auch für die Erforschung des Kleinhirns bringt die hohe Feldstärke des MRTs am Erwin L. Hahn Institute erhebliche Vorteile: So wird die Untersuchung der in der Tiefe des Kleinhirns gelegenen Kleinhirnkerne durch die Nutzung der 7-Tesla UHF-MRT wesentlich verbessert und für bestimmte Fragestellungen überhaupt erst möglich.  Die Arbeitsgruppe Experimentelle Neurologie unter Leitung von Prof. Dagmar Timmann nutzt die UHF-MRT zum einen zur strukturellen Darstellung der Kleinhirnkerne sowohl bei Gesunden als auch bei Patient*innen mit bestimmten Erkrankungen des Kleinhirns, und zum anderen für funktionelle MRT-Untersuchungen. Im Rahmen eines durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft geförderten Sonderforschungsbereichs (SFB 1280) stehen aktuell Untersuchungen zur Bedeutung des Kleinhirns für die Extinktion von gelernten Furchtantworten im Vordergrund.

Die Arbeitsgruppe von Prof. Ulrike Bingel nutzt die hochaufgelöste MRT-Bildgebung des Hirnstamms und des Rückenmarks, um die Zusammenhänge zwischen bestimmten subkortikalen Arealen und der weiteren Schmerzverarbeitung im Rückenmark zu untersuchen. Die Erforschung der Schnittstelle zwischen Schmerzverarbeitung im zentralen Nervensystem und den kognitiven Neurowissenschaften steht dabei im Vordergrund.