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CoS-MRXI - Compressed sensing für die Magnetorelaxometrie-Bildgebung magnetischer Nanopartikel

Fachliche Zuordnung Mathematik
Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
Förderung Förderung von 2015 bis 2019
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 273505405
 
Erstellungsjahr 2020

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Magnetische Nanopartikel bieten ein breites Spektrum vielversprechender biomedizinscher Anwendungen, insbesondere in der Krebs-Therapie. Für die Sicherheit und Effizienz dieser Anwendungen ist die quantitative Kenntnis der Partikelverteilung von entscheidender Bedeutung. Aktuell gibt es keine klinisch verfügbare Technologie für deren quantitativer Detektion in vivo. Magnetorelaxometrie-Bildgebung (MRXI) mit inhomogenen Anregungsfeldern ist in der Lage, Partikelverteilungen quantitativ zu erfassen. In diesem Projekt wurde durch theoretische Erkenntnisse, algorithmische Entwicklungen und experimentelle Untersuchungen ein großer Schritt erreicht, diese Technologie weiter in Richtung einer klinischen Anwendung zu bringen. Es wurden u.a. Methoden des Compressed Sensing (CS) auf die Magnetorelaxometrie-Bildgebung magnetischer Nanopartikel angepasst und erweitert, um geeignete Anregungssequenzen für existierende Bildgebungs-Setups sowie Design-Ansätze für die Anregungs- und Sensorgeometrie zukünftiger Setups zu entwickeln. Damit konnten deutliche Verbesserungen in der räumlichen Auflösung und eine erhebliche Reduktion der Messzeiten erzielt werden. Neben der Optimierung der Sensor- und Anregungsgeometrien sowie -sequenzen wurden auch erste Systeme mit für diese Technologie neuartigen Sensoren, optisch-gepumpten Magnetometern, entworfen, umgesetzt und auf ihre praktische Eignung untersucht. Schließlich wurde ein numerisches Modell entwickelt, um die in-vivo Verteilung der magnetischen Nanopartikel vorherzusagen. Diese Vorhersage kann zukünftig zum Einen als a-priori Wissen für die Rekonstruktion der Partikelverteilungen in der Bildgebung, zum Anderen für die Therapieplanung, beispielsweise im magnetischen Drug Targeting eingesetzt werden.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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