LEITPROJEKT 3: M²IBID

Molekulare innovative Bildgebung für individualisierte Diagnostik

Das übergeordnete Ziel von Leitprojekt 3, M²IBID, ist die Weiterentwicklung, Anwendung und Fusion mehrerer bildgebender Verfahren wie CT (Computertomographie), MRT (Magnetresonanztomographie) oder PET-CT (Positronen-Emissions-Tomographie-CT) für eine bilddatenbasierte und robotergestützte Intervention. Dadurch soll eine individualisierte Intervention eines krebserkrankten Patienten optimal und mit höchstmöglicher Präzision an einem Artis zeego® System durchgeführt werden können. Hierbei steht im Vordergrund, molekulare und neuartige funktionelle Bildinformationen, die mittels unterschiedlicher bildgebender Verfahren akquiriert werden, zu fusionieren und alle relevanten Informationen der unterschiedlichen Verfahren auf das Artis zeego® System zu transferieren. In diesem Prozess sollen dem an diesem System arbeitenden Arzt kompakt alle morphologischen, molekularen und funktionellen Informationen über den zu behandelnden Tumor patientenindividuell bereitgestellt und in Echtzeit mit den am Artis zeego® System (Cone Beam CT) akquirierten Daten zu multimodalen 3D- und 4D-Daten fusioniert werden.

Optimale individualisierte Intervention mit höchstmöglicher Präzision bei einem krebskranken Patienten mit Hilfe eines Interventionsroboters an einem Artis zeego® System.

Das Leitprojekt M²IBID besteht aus vier Teilvorhaben:
  1. Im Teilprojektvorhaben "Erforschung und Fusion mehrerer bildgebender Modalitäten" der Universität Heidelberg werden in der Abteilung „Computerunterstützte Klinische Medizin“ Algorithmen und Verfahren zur Datenfusion, automatischen Erkennung von Körperstrukturen bzw. funktionellen Gewebeparameter sowie strahlenarmen Intervention entwickelt, die in Kombination mit den Ergebnissen der anderen Teilvorhaben des Leitprojekts 3 als Grundlage für eine robotergestützte Tumorbiopsie oder Tumortherapie (M²INT) eingesetzt werden können.
  2. Die Ergebnisse des Teilvorhabens "Niedrigdosis DynaCT und Rekonstruktionstechniken" des DKFZ ermöglichen eine starke Strahlenreduzierung für Kontrollaufnahmen, die während der Positionierung von Interventionswerkzeugen, wie z. B. Biopsienadeln (Leitprojekt 1), getätigt werden müssen.
  3. Ziel des Teilvorhabens „Bewegungskorrektur und Multiparametrische Registrierung“ der Hochschule Mannheim ist die Entwicklung und Evaluation von Verfahren zur bildbasierten Bewegungskorrektur und multiparametrischen Registrierung von dreidimensionalen Bilddaten, die mit den in anderen Teilvorhaben des Leitprojekts 3 weiterentwickelten Akquisitionstechniken aufgenommen werden. Dies dient als Grundlage für eine präzise Fusion zu einem multimodalen Datensatz und damit zur Lokalisierung des zu biopsierenden und/oder zu behandelnden Zielgebiets, das mit Hilfe der in Leitprojekt 1 entwickelten Robotersteuerung angefahren wird.
  4. Im Teilvorhaben „Spulenbau und Natriumbildgebung“ der RAPID Biomedical GmbH wird eine Natrium-Spule für die MRT-Bildgebung entwickelt, um die physiologischen Unterschiede zwischen Tumor und Normalgewebe besser als mit der üblichen Wasserstoff-Spule abzubilden und somit einen essentiellen Beitrag für eine hochauflösende Bildgebung im Leitprojekt 3 zu liefern.

Arbeits- und Forschungsschwerpunkte von M²IBID:

  • Bildakquisition mit MR-Tomographen, PET-Scannern und einem neuartigen und innovativen experimentellen CT-System, das im Rahmen des Forschungscampus die Aufnahme neuartiger funktioneller sowie morphologischer Daten mit einer minimalen Strahlendosis erlaubt
  • Matchen dieser Bilddaten mit funktionellen und molekularen Bilddaten, welche an einem 3-Tesla MRT-System oder State of the Art PET-CT unter Verwendung von neuartigen PET-Tracern für eine individualisierte Patientendiagnostik akquiriert werden
  • Übertragen dieser Informationen in den Interventionsraum, wo diese mit der Flat-Panel-Scantechnik des Artis zeego® Systems in Echtzeit fusioniert und aktualisiert werden können.

Erreichte Ziele

  • Kombination von innovativer und dynamischer Bildakquisition mit neuartigen Bildverarbeitungsalgorithmen in den Bereichen Rekonstruktion und Bildfusion
  • Etablierung eines Leitprojekt übergreifenden Workflows vom diagnostischen CT über das Cone Beam CT zum Leichtbauroboter durch den Einsatz von speziell entwickelten Phantomen
  • Lagekontrolle von Interventionswerkzeugen durch CT-Aufnahmen mit reduzierter Dosis aufgrund der Entwicklung eines Algorithmus mit Nutzung von Vorinformationen.

Industriepartner von M²IBID

  • INFOMOTION GmbH
  • Mint Medical GmbH
  • RAPID Biomedical GmbH
  • Siemens Healthcare GmbH

Akademische Partner von M²IBID

  • Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ)
    - Röntgenbildgebung und Computertomographie
  • Hochschule Mannheim
    - Institut für Medizinische Informatik
  • Universität Heidelberg, Medizinische Fakultät Mannheim
    - Computerunterstützte Klinische Medizin
    - Institut für Klinische Radiologie und Nuklearmedizin
    - Klinik für Strahlentherapie und Radioonkologie

Unsere Teammitarbeiter


DKFZ
Prof. Dr. Marc Kachelrieß


DKFZ
Sedat Aktas


Hochschule Mannheim
Prof. Dr. Ivo Wolf


Hochschule Mannheim
Barbara Trimborn


Rapid Biomedical GmbH
Michael Mayer


Rapid Biomedical GmbH
Dr. Titus Lanz


Radiologie Nuklearmedizin Mannheim
PD Dr. Hans Scheffel


Universität Heidelberg, Medizinische Fakultät Mannheim
Prof. Dr. Lothar Schad


Universität Heidelberg, Medizinische Fakultät Mannheim
Tanja Gaa


Universität Heidelberg, Medizinische Fakultät Mannheim
Joshua Gawlitza


Universität Heidelberg, Medizinische Fakultät Mannheim
Prof. Dr. Thomas Henzler


Universität Heidelberg, Medizinische Fakultät Mannheim
Gordian Kabelitz


Universität Heidelberg, Medizinische Fakultät Mannheim
PD Dr. Frank Zöllner


Universität Heidelberg, Medizinische Fakultät Mannheim
Dr. Holger Haubenreiser


Universität Heidelberg, Medizinische Fakultät Mannheim
Michaela Ruttorf


Universität Heidelberg, Medizinische Fakultät Mannheim
Khanlian Chung


Universität Heidelberg, Medizinische Fakultät Mannheim
Wiebke Neumann


Universität Heidelberg, Medizinische Fakultät Mannheim
Dr. Manuel Blessing


Universität Heidelberg, Medizinische Fakultät Mannheim
PD Dr. Hansjoerg Wertz


Infomotion GmbH
Mark Zimmermann


Infomotion GmbH
Gert Jan Feick


Infomotion GmbH
Josef Haller


Projektpartner

Projektverantwortlicher im Forschungscampus M²OLIE:


Prof. Dr. Lothar R. Schad
Universität Heidelberg
Medizinische Fakultät Mannheim
Lehrstuhl für Computerunterstützte Klinische Medizin
Theodor-Kutzer-Ufer 1-3
68167 Mannheim
Tel.: +49 621 383 5121
Lothar.Schad@MedMa.Uni-Heidelberg.de

Dr. Heidrun Endt
Siemens Healthcare GmbH
Siemensstr. 1
91301 Forchheim

Projektpartner:
Akademische Partner

Prof. Dr. Marc Kachelrieß
Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ)
Röntgenbildgebung und Computertomographie
Im Neuenheimer Feld 280
69120 Heidelberg
Tel.: +49 6221 423067
marc.kachelriess@dkfz.de

Prof. Dr. Ivo Wolf
Hochschule Mannheim
Institut für Medizinische Informatik
Paul-Wittsack-Str. 10
68163 Mannheim
Tel.: +49 621 292 6758
i.wolf@hs-mannheim.de

PD Dr. Frank Zöllner
Universität Heidelberg
Medizinische Fakultät Mannheim
Computerunterstützte Klinische Medizin
Theodor-Kutzer-Ufer 1-3
68167 Mannheim
Tel.: +49 621 383 5117
frank.zoellner@medma.uni-heidelberg.de

Prof. Dr. Stefan Schönberg
Universität Heidelberg
Medizinische Fakultät Mannheim
Institut für Klinische Radiologie und Nuklearmedizin
Theodor-Kutzer-Ufer 1-3
68167 Mannheim
Tel.: +49 621 383 2276
stefan.schoenberg@medma.uni-heidelberg.de

Prof. Dr. Frederik Wenz
Universität Heidelberg
Medizinische Fakultät Mannheim
Klinik für Strahlentherapie und Radioonkologie
Theodor-Kutzer-Ufer 1-3
68167 Mannheim
Tel.: +49 621 383 4960
frederik.wenz@medma.uni-heidelberg.de

Firmenpartner

INFOMOTION GmbH
Ludwigstraße 33-37
60327 Frankfurt

Mint Medical GmbH
Friedrich-Ebert-Str. 2
69221 Dossenheim / Heidelberg

Rapid Biomedical
Kettelerstraße 3-11
97222 Rimpar

Siemens Healthcare GmbH
An der Lände 1
91301 Forchheim