Nominiert 2019

Ultra-Hochfeld-MRT

Ultra-Hochfeld-MRT – Präzisionsmedizin zum Wohl der Patienten

Christina Triantafyllou, Ph.D. (Sprecherin)
Univ.-Prof. Dr. med. Arnd Dörfler*
Univ.-Prof. Dr. sc. techn. Mark E. Ladd**
Siemens Healthineers AG, Erlangen

*Universitätsklinikum Erlangen, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
**Deutsches Krebsforschungszentrum, Heidelberg

(v.l.n.r.) Univ.-Prof. Dr. med. Arnd Dörfler, Christina Triantafyllou, Ph.D.,
Univ.-Prof. Dr. sc. techn. Mark E. Ladd

Die Magnetresonanztomographie (MRT) hat sich in der Medizin als wichtiges Verfahren etabliert, um Erkrankungen anhand charakteristischer Veränderungen im Körper frühzeitig zu erkennen. Bei der Diagnose neurologischer Erkrankungen und bei der Verlaufskontrolle von Krebstherapien hat diese Technik noch viel Potenzial. Wie lässt es sich ausschöpfen?

Die Antwort gaben Christina Triantafyllou, PH.D., Prof. Dr. med. Arnd Dörfler und Univ.-Prof. Dr. sc. techn. Mark E. Ladd. Dazu haben die drei Nominierten die Stärke des Magnetfelds für die MRT deutlich erhöht – und dadurch neue und detailliertere Einblicke in den menschlichen Körper ermöglicht. Durch innovative Ansätze gelang es ihnen, die Technik der Ultra-Hochfeld-MRT nicht nur für die Grundlagenforschung, sondern nun auch für den Einsatz in Kliniken zugänglich zu machen.

Christina Triantafyllou leitet den Bereich Globale Ultra-Hochfeld-Lösungen bei der Siemens Healthineers AG in Erlangen, Arnd Dörfler leitet die Abteilung Neuroradiologie am Universitätsklinikum Erlangen der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg und Mark E. Ladd ist Leiter der Abteilung Medizinische Physik in der Radiologie am Deutschen Krebsforschungszentrum Heidelberg.

Jedes Jahr werden in Deutschland mehrere Millionen Magnetresonanztomographie-Untersuchungen gemacht. Der Erfolg des magnetischen Bildgebungsverfahrens basiert auf mehreren Vorteilen: So ist die MRT, anders als die Computertomographie, welche Röntgenstrahlung verwendet, gesundheitlich unbedenklich. Zugleich liefert sie detaillierte und kontrastreiche Aufnahmen von Weichteilgewebe wie das zentrale Nervensystem, Muskeln, Bändern, Blutgefäßen und inneren Organen – als zweidimensionale Schnittbilder oder in 3D.

Das ermöglicht es Ärzten, viele Krankheiten schon in einer frühen Phase zu erkennen und zu behandeln. Allerdings: Im Frühstadium entzündlicher oder degenerativer Erkrankungen des Zentralen Nervensystems wie Demenz, Epilepsie und Multipler Sklerose (MS) genügt die Auflösung herkömmlicher MRT-Systeme nicht, um die feinen krankhaften Veränderungen festzustellen. Bei der Verlaufskontrolle bei Krebspatienten dauert es noch lange, bis damit der Erfolg oder Misserfolg einer Tumortherapie erkennbar ist.

Der Schlüssel zur Lösung liegt in der Stärke des Magnetfelds. Das dient bei der MRT dazu, Wasserstoff-Atomkerne (Protonen) so zu präparieren, dass sie sich mit Hochfrequenz-Pulsen anregen lassen. Die dabei gemessenen Signale liefern Informationen über die Umgebung der Protonen im Gewebe. Je stärker das angelegte Magnetfeld, desto mehr Details verraten sie. Klinische MRT-Systeme nutzen bisher eine magnetische Feldstärke von höchstens 3 Tesla – das ist mehr als 50.000 Mal so stark wie das Erdmagnetfeld. Geräte mit 7 Tesla, die eine deutlich bessere Auflösung erzielen und präzisere Bilder liefern, sind seit gut 15 Jahren im Einsatz – allerdings nur in Labors der Grundlagenforschung. Denn die aufwendige Technik und die riesigen supraleitenden Magnete machen die Geräte groß, schwer und kompliziert.

Die drei Nominierten mit ihren Teams haben die Technik nun auch für die klinische Nutzung fit gemacht. Es gelang ihnen unter anderem, durch neuartige innovative Ansätze, Gewicht und Größe von Ultra-Hochfeld-MRT-Geräten deutlich zu verringern, so lassen sich diese nun auch erstmals per Flugzeug transportieren. Die Technik lässt sich an den meisten Krankenhäusern in die bestehende Infrastruktur integrieren und vom Klinikpersonal leicht bedienen. Erstmals sind nun mit der MRT auch klinische Messungen an Natrium- statt Wasserstoff-Kernen möglich. Das ermöglicht einen Einblick in metabolische Prozesse: Stoffwechselvorgänge im Körper lassen sich direkt beobachten – wodurch Veränderungen im Körpergewebe, sei es krankhaft oder als Reaktion auf eine Therapie, bereits erkennbar werden, bevor es zu einer Veränderung der Struktur kommt.

Siemens Healthineers hat auf der Basis dieser Innovationen ein Ultra-Hochfeld-MRT-Gerät für Krankenhäuser entwickelt. Das „Magnetom Terra“ hat als bisher einziges Gerät seit 2017 eine Zulassung für den klinischen Einsatz in den USA und der EU. Seit 2018 ist auch die Natrium-Bildgebung von Stoffwechselvorgängen klinisch zugelassen. Als erste Klinik erhielt das Universitätsklinikum Erlangen ein solches System. Inzwischen arbeiten weitere Krankenhäuser damit. Welchen medizinischen Fortschritt die Ultra-Hochfeld-MRT bringt, belegen Forschungsergebnisse an Laborgeräten: So ließen sich Multiple-Sklerose-Läsionen – Schädigungen der Hirnsubstanz – bereits in der Frühphase der Erkrankung diagnostizieren – Ansatzpunkte für eine wirkungsvolle Therapie. Bei Epilepsie-Patienten gelang es, zuvor unerkannte Epilepsieherde zu entdecken – Das schafft die Grundlage für eine chirurgische Behandlung. Mit dem neuen MRT-Gerät lassen sich Strukturen im Gehirn, die kleiner sind als ein Kubikmillimeter, erkennen. Künftig könnten dadurch auch bei Demenzerkrankungen früher als bisher Veränderungen festgestellt werden. Eine früh ansetzende Therapie könnte den geistigen Verfall vielleicht bremsen oder gar aufhalten.

Die klinische Ultra-Hochfeld-MRT bietet also nicht zuletzt mit Blick auf den demographischen Wandel mit immer mehr alten Menschen, vielversprechende Perspektiven. Heute noch großenteils rätselhafte Krankheiten werden sich besser verstehen lassen, Möglichkeiten zur Behandlung vieler Erkrankungen lassen sich durch frühere Diagnosen effektiver nutzen. Verschiedene Arten von Tumoren werden leichter unterscheidbar sein, was bei der Wahl der richtigen Therapie hilft. Und die Wirksamkeit von Medikamenten wird in Zukunft vielleicht „live“ beobachtbar und überprüfbar sein.

Das Vorschlagsrecht zum Deutschen Zukunftspreis obliegt den führenden deutschen Einrichtungen aus Wissenschaft und Wirtschaft sowie Stiftungen.


Das Projekt „Ultra-Hochfeld-MRT – Präzisionsmedizin zum Wohl der Patienten“ wurde vom BDI Bundesverband der Deutschen Industrie e. V. eingereicht.



Bundespräsident Frank-Walter Steinmeier verleiht am 27. November 2019 den Deutschen Zukunftspreis an eines der drei nominierten Teams.

"Eine Besonderheit bei der MRT ist zudem, dass man nicht nur die anatomische Information erhält, ... , sondern auch Informationen über den biologischen Zustand des Gewebes..."

Christina Triantafyllou, Ph.D.

Fragen an die Nominierten

Ihre Innovation ist technischer Natur, hat aber enorme Auswirkungen auf Menschen, genauer auf die Diagnostik bei hat. Viele Erkrankte haben in ihrem Leben bereits Erfahrungen mit bildgebenden Verfahren, also Computertomografie (CT) oder Magnetresonanztomografie (MRT), gemacht. Aber was ist MRT überhaupt?

Christina Triantafyllou, Ph.D.
Ein Magnetresonanztomograf ist ein Gerät, mit dem man Aufnahmen aus dem Inneren des menschlichen Körpers machen kann. Das Besondere daran ist, dass man den Menschen dabei keiner schädlichen Strahlung aussetzt.

Beruht das auf einem physikalischen Prinzip?

Christina Triantafyllou, Ph.D.
Die MRT beruht auf einem quantenmechanischen Phänomen. Mit großen Elektromagneten produzieren wir ein starkes Magnetfeld. Ein Patient, der in ein solches Magnetfeld gebracht wird, wird selbst zu einem enorm schwachen, aber messbaren Magneten. Diese schwache Magnetisierung kommt von den Wasserstoffatomkernen. Wasser spielt bei der MRT eine herausragende Rolle, weil ja auch der Mensch zu rund 70 Prozent aus Wasser besteht.
Um ein MRT-Signal zu erzeugen, muss diese sehr schwache Magnetisierung angeregt werden. Wir senden dazu ein Signal, und anschließend empfangen wir ein Signal, das von den Wasserstoffatomkernen kommt. Je nachdem, wo sich diese Wasserstoffatomkerne befinden, wie viele es sind und in welcher chemischen Umgebung sie sich aufhalten, entsteht ein anderer Kontrast im Magnetresonanz (MR)-Bild.
Eine Besonderheit bei der MRT ist zudem, dass man nicht nur die anatomische Information erhält, also wo sich welcher Gewebetyp befindet, sondern auch Informationen über den biologischen Zustand des Gewebes, also metabolische Information.

Das MRT-Verfahren an sich ist ja nicht neu. Wie war der Stand der Technik vor Ihrer Innovation?

Univ.-Prof. Dr. sc. techn. Mark E. Ladd
Als die Entwicklung der 7-Tesla-Systeme vor über 15 Jahren anfing, war die Magnetfeldstärke von 1,5 Tesla der Standard in der Klinik, und Geräte mit 3 Tesla waren gerade erst in der Einführung. Es gab schon länger den Wunsch, stärkere Magnete einzusetzen, weil die Sensitivität des Verfahrens grundlegend davon abhängt. Wenn Sensitivität fehlt, dauern die Aufnahmen sehr lange, oder die räumliche Auflösung ist suboptimal. Durch die höhere Feldstärke ist es dann gelungen, höhere Auflösungen zu erhalten und auch bestimmte Messungen in einer vernünftigen Zeit zu machen. Denn ein Mensch kann in der Regel maximal eine Stunde in einem solchen Gerät liegen. Das ist unser Zeitfenster, in dem wir zu messen haben.

Christina Triantafyllou, Ph.D.
Als die ersten 3-Tesla-Systeme eingeführt waren, etablierte sich anschließend eine neue klinische Magnetfeldstärke. Die damaligen 7-Tesla-MRT-Systeme waren reine Forschungssysteme, die in der Grundlagenforschung eingesetzt wurden. Die beindruckenden Ergebnisse, die dort erzielt wurden, führten zu einem wachsenden Interesse, dies auch im medizinischen Bereich zu nutzen. Aber diese MRT-Systeme waren noch nicht für eine klinische Nutzung ausgereift.

Der Sprung von 1,5 Tesla auf 3 Tesla war in der klinischen Anwendung bereits eine erhebliche Verbesserung in der Bildauflösung …

Prof. Dr. med. Arnd Dörfler
Ja, ich glaube, dass es immer einen Trend zur höheren Feldstärken gab. Die Entwicklung der MRT-Bildgebung fing auch nicht bei 1,5 Tesla, sondern bei 0,2 bis 0,5 Tesla an, ging dann auf 1,5, das lange Standard war und für ausgewählte Indikationen immer noch ist. Es hat auch gedauert, bis die MRT mit 3 Tesla in der klinischen Routine ankam. Das ist mittlerweile der Fall. Letztlich hängt das von der medizinischen Fragestellung und speziellen Untersuchung ab, bei einfacheren reichen 1,5 Tesla Feldstärke durchaus. Als Laie denkt man natürlich, dass ein Gerät mit 3 Tesla im Auflösungsverhalten und im Kontrast doppelt so gut ist wie ein 1,5-Tesla-Gerät und dass Scanner mit 7 Tesla Feldstärke noch mal deutlich effektiver sein sollten. Und in der Tat zeigt der Magnetom Terra bei physikalischen Eigenschaften – wie dem sogenannten Signal-zu-Rausch- und Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis – deutlich bessere Leistungen. Übersetzt bedeutet dies eine viel höhere räumliche Auflösung – also eine exaktere Darstellung der anatomischen Gegebenheiten und eine detailliertere Darstellung der Morphologie.
Wir sehen damit bestimmte Läsionen, vor allem kleinere Läsionen, bei 7 Tesla viel besser als bei 3 Tesla und natürlich als bei 1,5 Tesla – wo sie vielleicht gar nicht zu sehen sind. Insofern ist 7 Tesla definitiv ein Quantensprung gegenüber den etablierten klinischen Feldstärken 3 und 1,5 Tesla.
Diese Innovation, das MRT mit 7 Tesla Feldstärke, und insbesondere der Technologietransfer in ein marktfähiges Produkt und vor allem in die erste klinische Anwendung ist nicht „mal eben so“ mit unserem Projekt möglich geworden, sondern stellt das Ergebnis eines langjährigen Prozesses dar, an dem wir und vor allem ein großes interdisziplinäres, internationales Team aus vielen Fachbereichen intensiv gearbeitet haben.

Christina Triantafyllou, Ph.D.
Der Sprung von 3 auf 7 Tesla erinnert uns an den von 1,5 zu 3 Tesla. Wir können viele Dinge besser sehen als zuvor mit 3 Tesla. Zusätzlich aber sehen wir Neues in der Anatomie, der Funktion und dem Stoffwechsel im menschlichen Körper. Das 7-Tesla-System kombiniert ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis, einen stärkeren Gewebekontrast und eine höhere räumliche Auflösung, sodass 7 Tesla Informationen aufdecken kann, die bei 3 Tesla unsichtbar wären. Diese Vorteile und Erkenntnisse waren das Ergebnis langjähriger Forschung mit den Vorgängersystemen des Magnetom Terra. Es war also ein langer Weg von 15 Jahren bis zu unserem innovativen Produkt.

Prof. Dr. med. Arnd Dörfler
Der Innovationssprung ist, dass das Gerät wesentlich leichter ist. Das hat viele Vorteile. Zum Beispiel kann es einfacher, selbst im Flugzeug, transportiert werden. Und es ist vor allem im klinischen Umfeld viel einfacher zu installieren. Mark Ladd und ich haben zusammen in Essen gearbeitet, er hat dort das 7-Tesla-Zentrum mit aufgebaut und installiert. Wie viele Tonnen Stahl sind da verbaut?

Univ.-Prof. Dr. sc. techn. Mark E. Ladd
Weil wir das Gerät in ein bestehendes Gebäude eingebaut haben, brauchten wir 430 Tonnen Stahl, um das Magnetfeld abzuschirmen.

Prof. Dr. med. Arnd Dörfler
Der Magnet des Magnetom Terra heute ist aktiv geschirmt, der Scanner ist zwar etwas schwerer als klinische 3-Tesla-MRT-Systeme – für einen Statiker kann das schon eine Herausforderung sein –, aber das Gerät kann in einem klinischen Umfeld stehen, also in unmittelbarer Nähe unserer Patienten – und damit auch den größten klinischen Nutzen entfalten. Das System hat einen klinischen Bedien-Modus, es verfügt aber weiterhin über das vollumfängliche wissenschaftliche Potenzial von 7 Tesla – wenn wir es auf ein Auto übertragen, würde das bedeuten: noch mal mit mehr PS, und mehr Beschleunigung. Im Endausbau bietet das Magnetom Terra also das komplette klinische Spektrum, und man kann in Minutenschnelle am Scanner diesen Modus wechseln.

Christina Triantafyllou, Ph.D.
Das Umschalten, das wir als „Dual-Mode-Funktionalität“ bezeichnen, eröffnet beide Möglichkeiten. Der Magnetom Terra kann als reines Forschungsgerät mit erweiterter Funktionalität verwendet werden, aber auch als ein klinisches MR-System.

Sie beschreiben den Unterschied in der Nutzung des Gerätes, einmal in der Forschung und einmal für die klinische Forschung. Warum gibt es diesen Unterschied? Sind das andere Voraussetzungen?

Univ.-Prof. Dr. sc. techn. Mark E. Ladd
Dazu muss man zurückgehen zur Entwicklung von niedrigeren auf höhere Feldstärken. Es gab schon diesen Sprung von 1,5 auf 3 Tesla, aber die 3-Tesla-Geräte, zumindest die der ersten Generationen, haben mehr oder weniger die Technologie des 1,5er weitergeführt, nur bei einer höheren Feldstärke.
Die Herausforderung bei 7 Tesla ist, dass die zugrunde liegende Physik eine andere ist. Deshalb hat diese Entwicklung relativ lange gedauert.
Wenn wir zum Beispiel ein Objekt anregen wollen, um ein Bild zu machen, kann man bei den niedrigeren Feldstärken annehmen, dass die hochfrequenten Radiowellen, die zur Anregung erforderlich sind, alle in Phase bleiben. Auch wer nichts über elektromagnetische Wellen weiß, kennt vielleicht Kopfhörer, die eine aktive Geräuschdämmung bieten. Das wird erzeugt, indem man eine gegenphasige Welle einspeist; das Geräusch von außen und diese erzeugte Welle kommen am Ohr zusammen, und es gibt eine Auslöschung – man hört quasi nichts. Das passiert bei 7 Tesla und höheren Feldstärken auf ähnliche Weise. Es gibt Signalauslöschungen an den Stellen, wo die Wellen sich aufheben. Eine große Herausforderung war, Techniken zu entwickeln, die es uns erlauben, unsere gewohnte Bildqualität wieder zu gewinnen. Wir haben also viele Vorteile durch die höhere Feldstärke, aber auch viele Herausforderungen. Deshalb hat es so lange gedauert:
Die ersten 7-Tesla-Scanner gab es bereits im Jahr 2000, die klinische Zulassung kam 2017.

Christina Triantafyllou, Ph.D.
2015 haben wir den ersten Magnetom Terra im Universitätsklinikum Erlangen installiert. Und die klinische Zulassung 2017 war ja nicht nur die erste klinische Zulassung für ein 7-Tesla-System von Siemens Healthineers, sondern weltweit die erste klinische Zulassung für ein 7-Tesla-Gerät überhaupt. Für diese Zulassung brauchten wir viele Publikationen und Prüfungen, auch Probanden- und Patientenmessungen, die bestätigten, dass diese Geräte einen klinischen Wert haben. Wir haben damit das erste Mal seit 2000 wieder eine neue klinische Magnetfeldstärke etabliert, nämlich 7 Tesla.
Neben der klinischen Zulassung gibt es aber noch weitere innovative Aspekte beim Magnetom Terra.
Erstens der Magnet: Wir haben eine völlig neue Magnettechnologie für den Magnetom Terra. Dieser innovative Magnet hat ein Gewicht von weniger als 50 Prozent im Vergleich zu anderen 7-Tesla-Magneten: 17 statt 40 Tonnen. Wie bereits erwähnt, ist es nun möglich, den 7-Tesla-Magneten erstmals per Flugzeug zu transportieren, was die Installationszeiten deutlich reduziert. Zusätzlich ermöglicht dies die einfache Installation in der bestehenden Infrastruktur der Klinik. Zweitens die sogenannte Multikernfähigkeit: Neben Wasserstoffkernen können auch andere Kerne, wie zum Beispiel Natrium, für die MR-Bildgebung verwendet werden. Dies ermöglicht die Untersuchung von Stoffwechselvorgängen.
Drittens die innovative MR-Technologie: Das System basiert auf den neuesten Soft- und Hardwarekomponenten. Für die Anwender, zum Beispiel Medizinisch-Technische Radiologie-Assistenten (MTRA), bedeutet das, dass sie den Terra wie jedes andere klinische MRT-System bedienen können.
Damit haben wir den gesamten Workflow sehr viel einfacher gemacht. Das zahlt sich nun gerade auch in der klinischen Anwendung aus.

Stichwort Vereinfachung des Workflows: Welche weiteren wesentlichen Fortschritte sehen Sie, mit denen der Magnetom Terra die Nutzung der 7-Tesla-Technologie in der Breite möglich macht?

Prof. Dr. med. Arnd Dörfler
Die Physiker sind ja immer bescheiden – aber mit dem Magnetom Terra ist ein völlig neues Paket an Innovationen entstanden. Das Herzstück ist der Magnet, der wesentlich leichter ist als die Vorgängermagnete. Er verbraucht weniger Helium, das zur Kühlung notwendig ist. Man kann das Gerät aus dem Stand in ein klinisches Umfeld versetzen, denn es muss nicht in Hunderte von Tonnen Stahl verpackt und abgeschirmt werden, was bisher bei Forschungsanlagen üblich war. Das ist von der technischen Seite her ein gewaltiger Innovationssprung. Dass es zudem gelungen ist, innerhalb kurzer Zeit eine klinische Zulassung zu erlangen, ist die zweite große Leistung. Der Sprung von 3 auf 7 Tesla ist elementar, vor allem wenn man die Gehirnfunktionen anschauen möchte. Bei 7T gelingen Bilder, die mit einem 3-Tesla-System nicht machbar sind.
Unabhängig von der klinischen Anwendung betrifft dies hier ganz überwiegend Forschungsaspekte, denn man erhält wesentlich mehr Informationen. Ich kann zum Beispiel Aktivierungen überprüfen, wenn ich dem Gehirn bestimmte Reize anbiete: Sprechen, Sehen, Riechen, Hören, das kann man alles mit der funktionellen MRT sichtbar machen – und bei 7 Tesla ist das, vereinfacht gesagt, doppelt so gut sichtbar.
Außerdem erhält man Informationen über Stoffwechselprozesse. Dank der Multikernfunktion man kann verschiedene Elemente darstellen: Wenn es zum Beispiel um die Niere geht, spielt Natrium, also der Salzhaushalt, eine enorme Rolle. Auch Kalium, Phosphor und andere Kerne kann man mit MR erfassen und darüber beispielsweise Hirntumore oder Entzündungen besser charakterisieren, also auch differentialdiagnostisch von anderen Erkrankungen besser abgrenzen. Die Darstellung bestimmter Stoffwechselprodukte – etwa Natrium, Kalium oder Phosphor – ist dabei erst mit 7 Tesla Feldstärke sinnvoll.

Univ.-Prof. Dr. sc. techn. Mark E. Ladd
Wenn man ein normales MRT-Bild anschaut, wird Wasserstoff dargestellt. Wo gibt es viel Wasserstoff im Körper? Im Wasser und im Fett. Über weitere MR-Methoden kann man auch andere Kerne wie etwa Natrium oder Phosphor darstellen, oder man kann Wasserstoff in sonstigen Molekülen und Metaboliten abbilden. Davon gibt es wiederum sehr wenig im Körper, verglichen mit Wasser, was ein Problem ist. Daher braucht man die Sensitivität der höheren Feldstärken, um eine solche Untersuchung auch in einer vernünftigen Zeit vornehmen zu können. Das gehört letztlich auch zum Workflow.
Und hier ist Siemens Healthineers etwas Wesentliches gelungen, denn als 7 Tesla noch im Forschungsstadium war, brauchte man fünf oder sechs Physiker, die alles vorbereitet, eingerichtet und kalibriert und dann die Messung begleitet haben. In dem neuen Gerät ist es gelungen, diese Komplexität zu „verstecken“, sodass jemand mit klinischer Routine in der Lage ist, diese Untersuchungen so auszuführen, als ob das ein 1,5- oder 3-Tesla-Gerät wäre.

Christina Triantafyllou, Ph.D.
Auch für Siemens Healthineer, ist die klinische Zulassung der Multikernfähigkeit ein sehr großer Schritt. Dies ist das erste Mal, dass so etwas gemacht wurde.

Bestandteil des Gerätes ist auch ein neues Sicherheitskonzept. Die sogenannten „Hotspots“ sollen nicht vorkommen. Was muss man sich darunter vorstellen?

Univ.-Prof. Dr. sc. techn. Mark E. Ladd
Das geht auf das gleiche Thema zurück, das ich vorhin erwähnt hatte. Wenn elektromagnetische Wellen zur Anregung des Signals hineingesendet werden, kann es zu Signalauslöschungen kommen. Für die Bildgebung brauchen wir hochfrequente Magnetfelder im Radiowellenbereich. Mit denen gehen – laut Maxwell – auch elektrische Felder einher, und diese können eine Erwärmung von Gewebe erzeugen. Christina Triantafyllou hatte vorhin angemerkt, dass es keine ionisierende Strahlung im MRT gibt, aber es kann zu einer gewissen Erwärmung von Gewebe kommen. Deswegen sind alle MRT-Geräte entsprechend geregelt. Das Problem bei den elektrischen Feldern ist im Vergleich zu den hochfrequenten Magnetfeldern genau umgekehrt:
Signalauslöschungen sind uns egal, aber wir wollen vermeiden, dass die Wellen sich konstruktiv überlagern und dann zu einem sogenannten Hotspot, einem kleinen Bereich führen, wo viel Wärme deponiert wird. Das erfordert ein ganz anderes Sicherheitskonzept, und viel davon basiert auf numerischen Simulationen, die in den vergangenen 15 Jahren eine rasante Entwicklung gemacht haben. Damals waren sie in der MRT-Welt praktisch unbekannt, und jetzt nutzen wir sie standardmäßig, um die Sicherheit zu gewährleisten.

Als besondere technische Neuerung gilt der supraleitende Magnet. Was hat es damit auf sich?

Univ.-Prof. Dr. sc. techn. Mark E. Ladd
Es gibt verschiedene Methoden, ein Magnetfeld zu erzeugen. Die einfachste ist ein Material, das permanent ein Magnetfeld erzeugt; man kennt das vom Kühlschrank. Dieses Magnetfeld ist natürlich zu schwach für eine solche Anwendung. Man könnte auch einfach eine Spule aus Kupfer wickeln, einen elektrischen Strom hindurchspeisen und so ein Magnetfeld erzeugen. Beim MRT ist der Anspruch so hoch, dass es günstiger ist, im Betrieb einen anderen Weg zu gehen. Wir nehmen ein Material, das teuer, aber supraleitend ist. Diese Materialien verlieren ihren kompletten elektrischen Widerstand, wenn sie auf typischerweise 4 Kelvin, also minus 273 Grad Celsius, heruntergekühlt sind. Wenn dann einmal Strom eingespeist ist, wird dieser mehr oder weniger ewig weiterfließen. Das ist der Trick dieser supraleitenden Magneten: Sie werden runtergekühlt, ein Netzteil wird angeschlossen, Strom wird eingespeist, das Netzteil entfernt – und das Magnetfeld ist immer da, solange die Kühlung aufrechterhalten bleibt. Das typische Material, das dafür genommen wird, ist Niob-Titan.

Haben diese technischen Neuerungen auch Auswirkungen auf die Arbeitsabläufe im täglichen Betrieb?

Christina Triantafyllou, Ph.D.
Für den Magnetom Terra verwenden wir die gleiche Software für die Bedienung wie für unsere anderen klinischen MR-Systeme mit 1,5 und 3 Tesla. Jemand, der mit der Bedienung unserer klinischen Standardsysteme vertraut ist, kann auch sofort einen Magnetom Terra bedienen. Das ist speziell in der klinischen Routine von großer Bedeutung.

Prof. Dr. med. Arnd Dörfler
Das ist richtig, unsere MTRAs arbeiten mit dem Magnetom Terra ebenso wie mit unseren Systemen mit 3 oder 1,5 Tesla. Das ist für die Mitarbeiter klinischer Alltag, letztendlich unabhängig von der Feldstärke.

Viele Menschen – Erhebungen zufolge fast 50 Prozent – fürchten sich vor MRT-Untersuchungen. Bringt dieses Gerät auch eine Verbesserung für ängstliche Menschen?

Prof. Dr. med. Arnd Dörfler
Nein, nicht wirklich – hier bin ich ganz ehrlich. Viele Menschen fürchten sich aber eher vor dem Ergebnis ihrer Untersuchung, das kann man nicht immer trennen. Nur ein kleiner Prozentsatz hat tatsächlich Platzangst. Es gibt unterschiedlich weite Öffnungen, auch unterschiedlich lange Tunnel bei den verschiedenen MR-Modellen. Das 7-Tesla-System hat eine relativ große Öffnung. Für den Patienten ist das Empfinden ähnlich wie bei 3 Tesla, obwohl das Magnetfeld deutlich stärker ist. Wir fahren den Patienten langsamer hinein, damit ihm nicht schwindlig wird. Dazu haben wir Erfahrungen aus den vergangenen 19 Jahren, es gibt also sehr gute Daten dazu.
In der weiteren Sequenzentwicklung für 7T ist es aber durchaus realistisch, dass mit ultraschnellen Sequenzen die Messzeit bei gleichbleibender Auflösung erheblich verkürzt werden kann. Das würde wiederum Patienten mit Platzangst sehr entgegenkommen.

Christina Triantafyllou, Ph.D.
Zur Erklärung: Relativ große Öffnung bedeutet, dass das Magnetom Terra einen Durchmesser von 60 Zentimetern hat. Im Vergleich dazu gibt es einige MRT-Systeme mit bis zu 70 Zentimetern Durchmesser bei 3 Tesla.

Die Technik ermöglicht neue Erkenntnisse über Vorgänge im Körper oder Krankheiten. Was bedeutet das für die Therapien und für die Chancen einer Heilung?

Prof. Dr. med. Arnd Dörfler
Die Anwendung von 7 Tesla in der Forschung gibt es ja schon lange, doch die klinische Zulassung datiert vom August 2017. Daher befinden wir uns immer noch in einer eher frühen Phase. Natürlich reicht es nicht, jetzt nur ein schönes Bild zu haben. Die bessere Bildgebungsqualität, die bessere Auflösung, das bessere Erkennen von Stoffwechselprodukten, Funktionalitäten oder Nervenbahnen lassen sich aber in einen Mehrwert für den Patienten übersetzen. So können bestimmte Erkrankungen leichter oder früher diagnostiziert werden. Differentialdiagnosen, also andere Erkrankungsmöglichkeiten, die im Bild gleich oder sehr ähnlich aussehen, lassen sich eher ausschließen oder bestätigen mit dem Ergebnis, dass der Patient idealerweise – es ist nicht immer alles messbar – zum Beispiel länger lebt, weniger durch seine Krankheit behindert wird oder später kein Pflegefall wird.
Ein konkretes Beispiel dafür ist die Multiple Sklerose (MS), eine Erkrankung, die überwiegend jüngere Erwachsene betrifft. Sie ist chronisch und verläuft klassisch in Schüben. Es gibt mittlerweile sehr effektive Therapeutika, die das Immunsystem beeinflussen und den Krankheitsverlauf verzögern. Wichtig ist es dabei, die Erkrankung früh zu entdecken und dann auch unmittelbar mit der Behandlung zu beginnen. Mit 7 Tesla sehen wir jetzt kleinste Läsionen viel besser. Das Gehirn hat eine weiße und eine graue Substanz, und bei der MS gibt es nicht selten Schädigungsmuster in der grauen Hirnsubstanz, der Hirnrinde. Diese Läsionen sind bisher mit 1,5 Tesla ganz schlecht und mit 3 Tesla auch nicht richtig gut zu sehen, doch bei 7 Tesla erkennen wir hier selbst kleinste Läsionen mit einer hervorragenden Auflösung. Gerade bei der frühen Diagnosestellung ist dieser Nachweis sehr wichtig.
Diese Schädigungsmuster der Hirnrinde bei der Multiplen Sklerose kommen bei anderen Erkrankungen, die ansonsten im MRT ähnlich aussehen können, so nicht vor. 7T bietet also damit auch Vorteile in der Differentialdiagnostik dieser Erkrankungen. Zudem gibt es in diesen Läsionen häufig ein Blutgefäß, eine „zentrale Vene“, die man bei 7 Tesla sehr gut ausmachen kann und die damit einen Biomarker in der MS-Diagnostik darstellen kann.
Insgesamt zeigt sich also bei der MS schon in der sehr frühen Phase der klinischen Anwendung ein deutlicher Mehrwert für den einzelnen Patienten.

Zweites Beispiel: Epilepsie
Epilepsie ist ebenfalls eine häufige Erkrankung. In Deutschland werden rund 500.000 Menschen ärztlich betreut, es gibt 38.000 Neuerkrankungen im Jahr. Das sieht man den Erkrankten nicht an, die meisten Patienten, etwa 70 Prozent von ihnen, sind mit Medikamenten gut behandelbar und haben damit keine oder vielleicht nur noch wenige Anfälle. Aber rund 30 Prozent dieser Epilepsiepatienten mit einer fokalen Epilepsie werden trotz maximaler medikamentöser Behandlung nicht anfallsfrei. Das heißt, die Anfälle lassen sich durch Medikamente nicht zur Ruhe bringen oder verhindern. Manchmal haben solche Patienten fünf oder auch zehn Anfälle am Tag. Sie können damit kein normales Leben führen, nicht mehr arbeiten, nicht Auto fahren und trauen sich nicht mehr am gesellschaftlichen Leben teilzunehmen – sind also ganz erheblich physisch und psychisch belastet. Glauben Sie mir, diese Patienten würden alles tun, um wieder anfallsfrei zu werden.

Die Epilepsiechirurgie, ein Spezialbereich der Neurochirurgie, kann gezielt den epileptischen Anfallsherd, also den Fokus, der den Anfall auslöst, entfernen und damit diese Patienten mit einer hohen Erfolgschance von circa 80 Prozent heilen. Voraussetzung dafür ist aber die Lokalisation des Anfallsherdes. Auch hier kommt der MRT eine Schlüsselrolle zu.

Oftmals erfordert dies eine aufwendige Abklärung. Mit einem 1,5-Tesla-MRT sehen wir nicht viel, und bei 3 Tesla erkennen wir nur bestimmte Läsionen. Und selbst da haben wir einen gewissen Prozentsatz an Patienten, bei denen wir im MRT nicht wirklich etwas sehen, aber wissen, dass es irgendwo einen Herd geben muss. Diesen Herd kann man vielleicht elektrophysiologisch charakterisieren, dafür werden zum Teil sogar Elektroden im Gehirn platziert, um das zu messen. Aber jetzt hat 7 Tesla das Potenzial, diese Läsionen besser zu zeigen. Selbst Mikroveränderungen sind damit auszumachen.

Das gilt insgesamt auch für die Neurotraumatologie, zum Beispiel beim Schädel-Hirn-Trauma oder bei Rückenmarksverletzungen oder Erkrankungen, die mit Veränderungen im Hirnstoffwechsel oder mit einer Demenz einhergehen. Bei der Parkinson-Demenz zeigen sich einige Veränderungen in einer ganz bestimmten Gehirnstruktur, der sogenannten Substantia nigra. Diese ähnelt im hinteren Bereich dem Schwanz einer Schwalbe – im Englischen wird dies als Swallow-Tail-Sign bezeichnet –, und mit 7 Tesla sehen wir erstmals, dass sich diese Struktur bei Parkinson-Erkrankten verändert. Diese Anatomie sehen wir mit 7 Tesla in sehr hoher Auflösung und können damit schon in-vivo sagen: Ja, da gibt es Veränderungen, die da nicht hingehören und die gut zu einer Parkinson-Erkrankung passen. Das ist leider nicht spezifisch für Parkinson, aber es ist hilfreich bei der Abklärung und Abgrenzung gegenüber anderen Erkrankungen.

Wir könnten noch Stunden über diese neuen Bilder sprechen. Denn all das ist erst der Anfang, und natürlich braucht man mehr Daten. Aber schon die jetzigen Daten – und deshalb bin ich auch so begeistert – zeigen, dass dies bereits einen Mehrwert für die Patienten bedeutet, und ich bin sehr sicher, dass sich mit der breiteren Anwendung hier noch weitere Felder eröffnen werden.

Was bedeutet das denn für unsere Gesellschaft, die ja immer älter wird?

Prof. Dr. med. Arnd Dörfler
Auf unsere Gesellschaft wird sich das bestimmt nicht sofort auswirken. Aber im Sinne einer Spitzen- und Präzisionsmedizin, für die insbesondere die Universitätsmedizin in Deutschland auch weltweit bekannt ist, ist diese Entwicklung ein echter Gewinn. Und bezogen auf den einzelnen Patienten wird sich hier definitiv mit der Zeit ein Mehrwert entwickeln. Nehmen wir Erkrankungen wie vorgenannt die Epilepsie oder die Multiple Sklerose: Patienten, die möglicherweise bereits mit 30 Jahren im Rollstuhl sitzen – oder bei früher Diagnose und Intervention eben nicht und anfallsfrei bleiben. Stattdessen könnten sie vielleicht noch 30 Jahre arbeiten und ein normales Leben führen. Das ist ein erheblicher Mehrwert für den einzelnen Patienten, und hier gibt es für 7 Tesla zwar noch keine Daten, aber ganz sicher einen erheblichen Mehrwert für unser Gesundheitssystem insgesamt.

Univ.-Prof. Dr. sc. techn. Mark E. Ladd
Es gibt andere Beispiele, auch wenn das noch nicht mit Zahlen belegt ist, die zu Einsparungen führen könnten, zum Beispiel bei Krebspatienten. Einige Krebstherapien sind extrem teuer, mehrere Zehntausend Euro im Monat. Dabei haben wir das Problem, dass wir erst einmal abwarten müssen, ob diese Therapie überhaupt anschlägt. Jede Methode, die es uns erlaubt, frühzeitiger zu erkennen, ob eine Therapie wirkt oder nicht, würde erstens dem einzelnen Patienten helfen, der früher eine alternative Therapie erhalten könnte, und zweitens würde es auch vermeiden, dass Kosten entstehen, die keinen Nutzen haben.

Prof. Dr. med. Arnd Dörfler
Das ist wirklich ein guter Punkt. Die Entwicklung geht schon dahin, sogenannte „Biomarker“ für Erkrankungen zu identifizieren – nicht nur in der MR, sondern auch im Labor, mit Genetik, mit DNA, insbesondere auch zusammen mit maschinellem Lernen. Auch hier hat 7 Tesla ein enormes Potenzial, insbesondere im Hinblick auf metabolische und funktionelle Vorgänge. Ein Beispiel: Bei einer rheumatoiden Arthritis werden Antikörperblocker gegeben, ähnlich den onkologischen Therapien. Das sind Medikamente, die das Immunsystem dämpfen. Die sind richtig teuer. Ob diese Medikamente wirken, erkennt man häufig erst nach vier oder sechs Wochen. Abgesehen von den Nebenwirkungen sind dann bereits enorme Kosten angefallen.

Univ.-Prof. Dr. sc. techn. Mark E. Ladd
Das ist das eigentliche Schlagwort: „personalisierte Medizin“. Man will davon wegkommen, dass man eine oder vielleicht drei mögliche Therapien hat, die man für alle Patienten mit einer bestimmten Erkrankung nutzt, sondern man wählt die Therapiekombination, die wirklich am besten für diesen Patienten geeignet ist. Bildgebung spielt dabei eine sehr wichtige Rolle in der Medizin. Alle Krebspatienten werden mehrfach bildgebungstechnisch untersucht. Jetzt, mit 7 Tesla, hoffen wir, dass wir einen wesentlichen Beitrag zu diesen patientenspezifischen Entscheidungen leisten können.

Christina Triantafyllou, Ph.D.
Wir bei Siemens Healthineers sind überzeugt, dass die medizinische Versorgung in Zukunft individuell – im Sinne einer personalisierten Medizin – sein wird. Präzisionsmedizin bedeutet, dass jeder einzelne Patient die bestmögliche, auf seine Bedürfnisse zugeschnittene Behandlung zum richtigen Zeitpunkt erhält. Wir erwarten, dass der Magnetom Terra dabei eine wichtige Rolle spielen wird.

Gab es in dem Entwicklungsprozess zu 7 Tesla einen Punkt, an dem Sie daran gezweifelt haben, dass die Entwicklung und der Innovationsprung, den Sie beschreiben, auch wirklich gelingt?

Prof. Dr. med. Arnd Dörfler
Ja, ich war hier eher kritisch. Ich bin zwar auch Wissenschaftler, aber eigentlich mit Herz und Seele Kliniker.
Und natürlich sind die Bilder bei 3 Tesla „schöner“ als bei 1,5 Tesla und bei 7 Tesla „schöner“ als bei 3 Tesla.
Aber aus klinischer Sicht stellt sich die

, ob sich schönere Bilder und eine höhere Auflösung auch in einen klinischen Mehrwert für den Patienten übersetzen lassen, denn nur dann verkauft sich dieses Produkt. Da bin ich aber mittlerweile sehr zuversichtlich.

 

Christina Triantafyllou, Ph.D.
Die Magnetentwicklung war ein großes Risiko. Aber unsere erfahrenen Ingenieure haben dieses Projekt zum Erfolg geführt. Abgesehen von der technologischen Seite: Wir hatten durchaus Zweifel wegen der klinischen Zulassung. Denn wir wussten nicht, was die amerikanische Zulassungsbehörde fordert, ob es am Ende klappt oder nicht. Die Zulassung war uns sehr wichtig, weil 7 Tesla bis dahin eine Forschungsentwicklung war. Wir haben das dann mit viel Material und vielen Studien belegt, viele Bilder zusammengetragen und die Technologie im Detail ganz genau beschrieben. Das war ein spannender Prozess – und es hat hervorragend funktioniert.

Gibt es einen Wettbewerb für diese Innovation?

Christina Triantafyllou, Ph.D.
7-Tesla-MR-Systeme für die menschliche Bildgebung gibt es von drei verschiedenen Herstellern. Unser Magnetom Terra ist aber das weltweit einzige 7-Tesla-System mit klinischer Zulassung. Forschungsgeräte haben in der Vergangenheit drei große Firmen entwickelt, die alle den Magneten, das Herzstück, beim gleichen Unternehmen zugekauft haben. Das hat die Magnetproduktion eingestellt. Da standen wir vor der Entscheidung, die Magneten selbst zu entwickeln. Das Produkt sehen wir jetzt. Man kann ganz klar sagen: Zurzeit hat Siemens Healthineers mit diesem Wurf ein Alleinstellungmerkmal.

Prof. Dr. med. Arnd Dörfler
Kein anderer hat ein derartiges Produkt, auch nicht annähernd etwas, was produktereif ist. Insgesamt ist damit nicht nur aus technischer und ingenieurswissenschaftlicher Sicht, sondern mit der klinischen Zulassung und der ersten Anwendung ein beeindruckendes Beispiel für einen Technologietransfer auf höchstem Niveau gelungen.

Und wie sieht der Markt für Ihre Geräte aus?

Christina Triantafyllou, Ph.D.
Weltweit liegt der Markt für MRT-Systeme bei 4,3 Milliarden Euro pro Jahr. Das gilt für alle Geräte und Feldstärken insgesamt. Wir erwarten dabei marktübergreifend eine jährliche Wachstumsrate von zwei Prozent innerhalb der kommenden fünf Jahre. Das Top-Marktsegment wächst aber überdurchschnittlich schnell, getrieben von Innovationen und neuen Möglichkeiten in der Diagnostik. Es wird erwartet, dass Siemens Healthineers in den nächsten fünf Jahren einen deutlichen Anteil an einem branchenweiten Umsatzvolumen von fast 600 Millionen Euro im 7-Tesla-Segment haben wird.

Prof. Dr. med. Arnd Dörfler
Das steht und fällt mit dem klinischen Mehrwert für die Patienten.
Wenn sich dieser belegen lässt – und die ersten klinischen Erfahrungen gehen ganz eindeutig in diese Richtung –, dann bin ich mir sicher, dass diese Technik deutlich skalierbar ist. Dann wollen sehr viele Kliniken dieses Gerät haben – nicht das kleine Krankenhaus, aber die Uni-Kliniken und die großen medizinischen Zentren dieser Welt.

Christina Triantafyllou, Ph.D.
Mit dem Magnetom Terra haben wir ein neues Marktsegment für die Ultra-Hochfeld-MRT erschlossen: Was bisher nur an reinen Forschungseinrichtungen verfügbar war, kann heute innerhalb einer klinischen Infrastruktur realisiert werden. Und was sehr wichtig ist: Dieser Markt wächst. Wir haben in den vergangenen drei Jahren so viele 7-Tesla-Systeme verkauft wie in den 15 Jahren zuvor.

Prof. Dr. med. Arnd Dörfler
Natürlich hat das seinen Preis, aber das Ganze hat Einfluss auf den Standort Deutschland, auf die Industrie. Da geht es um Wissenschaftstransfer und Know-how, um geistiges Eigentum, aber insbesondere auch um die Spitzenmedizin in Deutschland. Und es steckt eine Menge an Potenzial darin. Nehmen wir die Formel 1: Die kostet Mercedes sicherlich auch eine Menge Geld, aber sie hilft Mercedes auch wiederum bei der Entwicklung ihrer Serienmodelle, weil das Unternehmen bestimmte Techniken zuerst dort testet, um sie dann wieder in Serie verbauen zu können. Und so ist dies auch beim 7-Tesla-System: Auch hier profitieren wiederum die 3-Tesla- und 1,5-Tesla-Scanner von den Innovationen.

Christina Triantafyllou, Ph.D.
Wir haben bei der Weiterentwicklung unserer MRT-Systeme tatsächlich genau dieses Bild der Formel 1 im Kopf. Wir haben den neuen Magneten für den Magnetom Terra entwickelt, und jetzt benutzen wir genau diese Magnettechnologie auch in unseren Serien-MRT-Systemen und haben dieses Magnetdesign auf große Teile unseres Produktportfolios übertragen. Das war anfangs vielleicht ein Wagnis, denn es ging um eine sehr innovative Technologie. Heute können die Anwender all unserer MRTs davon profitieren.

Univ.-Prof. Dr. sc. techn. Mark E. Ladd
Das ergibt unglaubliche Effekte bis in die Klinik hinein. Als man dort die Bilder des 7-Tesla-Geräts das erste Mal gesehen hat, gab es darauf Strukturen, die man nicht wirklich erkennen konnte, weil man sie nur aus Lehrbuchansichten kannte. Jetzt kann man diese Bilder interpretieren und in die Diagnostik übertragen; teilweise kann man auch die Bilder bei den niedrigeren Feldstärken anhand dieser Erkenntnisse besser deuten.

Was war denn das Ausschlaggebende dafür, dass Sie in der Ausbildung in diese Kombination – letztlich Medizin und Technik – eingestiegen sind?

Christina Triantafyllou, Ph.D.
Ich habe in Griechenland Physik studiert und viel, viel gelernt über Energie, Raum und Zeit. Aber es war mir nicht klar, wie all diese Theorien in der Praxis umgesetzt werden können. Ich wollte das Gelernte anwenden, um damit Menschen zu helfen.
Dabei war es eigentlich ein Zufall. Ich war in der Uni-Bibliothek, dort wurden gerade neue Bücher angeschafft, darunter war eines für Medizinphysik. Das war damals ein sehr neues Thema, und ich hatte keine Ahnung, was das ist. Dann habe ich mich ein wenig eingelesen und war fasziniert, dass diese physikalischen Theorien in der Praxis umsetzbar waren. Das war mir sehr wichtig und ich wollte mehr darüber lernen. So habe ich mich für einen Master-Kurs in Medizinischer Physik beworben. Zu dieser Zeit war das in Griechenland nicht möglich, deshalb ging ich nach Großbritannien. In diesem Studium habe ich sehr viel über Röntgenstrahlung und Positronen-Emissions-Tomografie und über MRT gelernt. Die Arbeit mit MRT, wie das funktioniert, hat mich sehr interessiert, denn das ist ein wirklich starkes Diagnosewerkzeug. Deshalb wollte ich unbedingt etwas mit diesen Geräten in der Forschung machen. Dann erhielt ich ein Dissertationsstipendium am King’s College, London. Nach meiner Doktorarbeit ging ich als Postdoc nach Boston, zur Harvard Medical School. Dort lehrte Prof. Larry Wald, ein 7-Tesla-Pionier, der mein Mentor wurde. In der Harvard Medical School hatten sie gerade das erste 7-Tesla-Gerät bekommen, sie entwickelten das mit Siemens zusammen. Ich war zur richtigen Zeit am richtigen Ort – und hatte Lust, mehr zu lernen. Und so hat alles für mich angefangen.

Prof. Dr. med. Arnd Dörfler
Es ist wahrscheinlich immer Zufall, wo man landet; so war es auch bei mir. Ich wollte immer etwas mit Sport machen. Sportmedizin und später am liebsten natürlich die Fußballnationalmannschaft betreuen! Ich habe dann im Studium auch viel in der Orthopädie und Unfallchirurgie gearbeitet und eine Doktorarbeit in der Orthopädie begonnen, die Knorpelschäden mithilfe der Magnetresonanztomografie untersuchen sollte – im Jahr 1990. Das war damals in Heidelberg ein ganz neues Verfahren. Diese Doktorarbeit war schlecht betreut, irgendwie kam ich nicht weiter. Aber ich war supermotiviert, wollte eine experimentelle Doktorarbeit machen, hatte mich ja bereits sehr gut in die MRT eingelesen und dachte: Das ist eine tolle Technik. Damals gab es in Heidelberg in der Institution, in der Mark Ladd jetzt arbeitet, am Deutschen Krebsforschungszentrum, ein MRT. Dort wurden nur onkologische Fälle untersucht, und die hatten keine Doktorarbeit mehr zu vergeben. Im Max-Planck-Institut in Heidelberg gab es auch einen MRT, aber es wurden nur Strukturanalysen und Spektroskopie gemacht – also keine Bilder. Dann gab mir jemand den Hinweis, dass im Kopfklinikum in Heidelberg in der Neuroradiologie – dieses Wort hatte ich bis dahin nie gehört – ebenfalls ein MRT-Gerät steht.
Und so bin ich bei meinem Doktorvater gelandet, der auch noch jung war, sich habilitieren wollte, und ich war sein erster Doktorrand. Da stand ich nächtelang im Labor, habe überwiegend nachts an den freien Messzeiten am MRT gemessen und neue MR-Kontrastmittel untersucht. Mein damaliger Doktorvater, Prof. Dr. Michael Forsting, inzwischen Direktor der Radiologie und Neuroradiologie am Universitätsklinikum Essen, war nicht nur ein sehr guter Mentor – das ist er übrigens immer noch –, sondern schon viele Jahre ein guter Freund. Er war es auch, der mir früh vorgeschlagen hat, in der Neuroradiologe zu bleiben.

Ich habe dann doch mit Orthopädie in Zürich angefangen im Praktischen Jahr und hatte vor, bei der Orthopädie zu bleiben, bin aber doch sehr schnell in der Neuroradiologie gelandet – zunächst in Heidelberg, dann in Essen und seit mittlerweile 15 Jahren hier in Erlangen.
Es gab auch immer wieder Gelegenheiten, an anderer Stelle zu arbeiten, etwa ein Ruf an die Charité vor vier Jahren oder nach Zürich ans Uni-Spital vor zwei Jahren. Aber ich bin in Erlangen geblieben. Das Gesamtpaket in Klinik und Forschung, vor allem die Unterstützung vor Ort und die Lebensqualität, passen. Es ist zwar alles ein bisschen kleiner, aber es macht Spaß, hier zu arbeiten.

Und wie war das bei Ihnen?

Univ.-Prof. Dr. sc. techn. Mark E. Ladd
Das war eine Reihe von Zufällen, würde ich sagen. Ich habe irgendwann entschieden, Elektrotechnik zu studieren. Es hängt sicher damit zusammen, dass mein Vater Ingenieur war, allerdings auf der mechanischen Seite. Als ich fertig war, habe ich mit dem Gedanken gespielt, Medizin zu studieren. Denn die Strukturen in den USA sind anders, dort studiert man zunächst etwas anderes und macht das Medizinstudium anschließend.

Aber ich war unsicher, hatte keinen richtigen Einblick in die Berufswelt. Deswegen wollte ich erst einmal eine Zeit lang arbeiten, habe mir mehrere Firmen angeschaut und eine gefunden, die im Bereich Medizintechnik tätig ist: General Electric. Das war die perfekte Möglichkeit, Medizin und Ingenieurwissenschaften zu kombinieren. Es gab zunächst ein Trainingsprogramm für neue Mitarbeiter, man rotierte von Abteilung zu Abteilung. Dabei habe ich viel gelernt, war unter anderem. im Bereich MRT, PET (Positronenemissionstherapie) und CT.
Ich hatte auch schon immer den Wunsch, irgendwann in Deutschland zu arbeiten. Das hing damit zusammen, dass ich Deutsch in der Schule gelernt hatte, in Deutschland zwei Sommer bei Gastfamilien war und diese Erfahrung wirklich toll fand. Das sind viele schöne Erinnerungen, aber ich wollte arbeiten und nicht als Tourist kommen. Bei General Electric schienen die Voraussetzungen gut, es gab eine Niederlassung in Frankreich. Das war aber die Zeit einer Krise im Gesundheitssystem der USA, und alles sehr schwierig. Ein Kunde in Zürich wollte zum Glück für eine Softwarenentwicklung jemanden von GE haben, und so bin ich nach Zürich gewechselt. Es sollte nur ein Jahr sein, fünfeinhalb Jahre sind es geworden. In der Zeit konnte ich meine Doktorarbeit fertigstellen und habe auch eine sehr, sehr wichtige Person kennengelernt: Prof. Jörg Debatin. Er war Oberarzt in der Radiologie dort, ist dann Chef der Allgemeinen Radiologie in Essen geworden – und ich bin mitgegangen. Wir waren sozusagen ein dynamisches Duo zwischen Medizin und Physik, haben extrem viel gemeinsam bewegt. Er wurde dann Ärztlicher Direktor an der Uniklinik in Eppendorf, aber wir hatten zuvor ein kleines Projekt angestoßen, das war 7 Tesla. Und dann stand ich da mit dem Projekt …

Und so sind Sie zusammengekommen?

Prof. Dr. med. Arnd Dörfler
Es war schon eine richtige Aufbruchszeit. Die beiden, die diese jeweiligen klinischen Institute geführt haben, haben sich natürlich auch irgendwie gefunden. Es war kein Zufall, dass wir alle nach Essen kamen, und wir sind auch heute noch sehr gut vernetzt und befreundet.

Wenn ein junger Mensch, der noch nicht weiß, was er beruflich machen will, zu Ihnen kommt: Was würden Sie ihm sagen, warum das so spannend ist, was Sie machen?

Univ.-Prof. Dr. sc. techn. Mark E. Ladd
Die MRT an sich als technisches Verfahren finde ich extrem spannend, weil es eine Menge an Technologien bündelt. Wir haben es mit Supraleitung zu tun, mit Optik, mit Rekonstruktionsverfahren, mit Machine Learning, mit elektromagnetischen Feldern, numerischen Simulationen, also fast allem, was man überhaupt denken kann. Die Motivation, im Bereich der medizinischen Bildgebung zu arbeiten, ist, glaube ich, relativ offensichtlich. Es ist ein sehr großer Zufriedenheitsfaktor, zu wissen, dass das, was man macht, später jemandem zugutekommt, jemandem hilft.

Prof. Dr. med. Arnd Dörfler
Es gibt viele gute Fächer, aber Medizin kann wirklich super sein. Das hängt davon ab, wie viel Motivation man mitbringt, wo man hinwill – die Work-Life-Balance wird zunehmend wichtiger –, und insbesondere, ob und wie man gefördert wird. Hat man jemanden, der einen fördert, kann man das auch gerne zurückgeben. Ich habe das so erlebt: Ich wurde sehr gefördert, umgekehrt wurde von mir aber auch sehr viel verlangt, und ich habe das gerne zurückgegeben. Neuroradiologie ist dabei ein sehr cooles Fach: Ich habe einen klinischen Bezug: Patienten, denen man wirklich helfen kann, hochmoderne Bildgebungstechniken, die sich ständig weiterentwickeln, und es ist auch ein operatives beziehungsweise interventionelles Fach – wir nehmen ja auch minimal-invasive Kathetereingriffe am Gehirn und am Rücken vor. Und parallel an der Universitätsklinik haben wir ganz ausgezeichnete Forschungs- und Lehrbedingungen. Insgesamt ist also alles super spannend und abwechslungsreich.

Christina Triantafyllou, Ph.D.
Es ist immer faszinierend, an neuen und innovativen Technologien zu arbeiten. Aus der Industrieperspektive finde ich es sehr spannend, ein neues Medizinprodukt zu definieren – ein Produkt, das auf fundamentalen physikalischen Prinzipien wie Elektromagnetismus oder Supraleitung beruht und neueste Elektronik sowie Computeralgorithmen verwendet. Wenn es dann auch noch dem Patienten und damit Menschen helfen kann, ist das etwas ganz Besonderes.
Um Ihre Frage direkt zu beantworten: Ich möchte junge Menschen ermutigen, in Bereiche zu schauen, in denen verschiedene Disziplinen zusammenkommen, wie etwa in der medizinischen Bildgebung. Der Grund dafür ist nicht nur, dass dies besonders interessant ist, sondern dass in interdisziplinären Feldern oftmals die größten technischen Durchbrüche erzielt werden.

 

Als Frau in einem technischen Beruf – ist das noch ein Problem heutzutage? Oder fühlen Sie sich gleichberechtigt? Werden Sie als Kapazität in Ihrem Bereich auch akzeptiert?

Christina Triantafyllou, Ph.D.
Ich persönlich habe kein Problem damit, und ich habe nicht das Gefühl, dass es etwas anderes ist. In meinem Leben, in meinem beruflichen Werdegang und meinem Studium, habe ich nur Menschen in einem wissenschaftlichen Umfeld getroffen – und es hat keine Rolle gespielt, ob das eine Frau war oder ein Mann. Manchmal ist dies ein wenig anders, aber beim Physikstudium in Griechenland waren immerhin 40 Prozent weiblich. Im Medizinphysikkurs waren wir ungefähr 30 Prozent und auch in meinem Ph.D.-Studium am King’s College in London oder an der Harvard University, wo ich gearbeitet habe. Auch hier bei Siemens Healthineers ist meine Erfahrung die gleiche: Ich arbeite mit meinen Kollegen zusammen, die dieselben Ziele und Arbeitsbedingungen haben, unabhängig davon, ob wir Männer oder Frauen sind. Für mich war es sehr wichtig, Vorbilder zu haben. Und diese Vorbilder, vier Menschen in meinem Leben, waren zwei Frauen und zwei Männer. Sie haben mich motiviert und geführt, brachten mich dazu, über meine Grenzen zu gehen. Und das ist es, was wichtig ist. Für mich gilt: „The sky is the limit“. Diese Motivation, ein Vorbild zu finden, ist für junge Leute sehr wichtig. Für mich war es sehr wichtig, immer wieder Neues zu erkunden. Ich bin Physikerin, habe auch Medizinphysik studiert, jetzt habe ich einen geschäftlichen, einen Managementberuf. Ich habe im Marketing gearbeitet und in der Business-Strategie, und ich leite die Produktdefinition des Magnetom Terra. Meine Rolle ist auch die Zusammenarbeit mit unseren wissenschaftlichen Partnern – und alles zusammen ist sehr spannend.

Letze Frage: Was beschäftigt Sie denn noch außerhalb der Physik oder der MRT-Welten? Was gibt es sonst noch in Ihrem Leben?

Univ.-Prof. Dr. sc. techn. Mark E. Ladd
Das sind meine Kinder …

Prof. Dr. med. Arnd Dörfler
Sportlich war ich schon immer. Aber im Moment bin ich eher passiv sportlich. Die Familie nimmt natürlich viel Raum ein von dem wenigen, der übrig ist. Ich lese gerne, auch wenn ich jetzt nicht gerade medizinphysikalische Bücher lesen würde. Und ein bisschen Handwerken daheim.

Christina Triantafyllou, Ph.D.
Ich mag es zu reisen und mehr über andere Kulturen zu lernen. Außerdem liebe ich Sport, und zwar Schwimmen und Mountainbike. Und ich organisiere gerne Events, für meine Familie und Freunde, zum Beispiel Geburtstage: Es freut mich, alle zusammenzubringen.

Weitere Details

Lebensläufe

Christina Triantafyllou, Ph.D.

15.07.1970
Geboren in Stuttgart, Deutschland
1988

Apolytirio, High School Diploma
Eniaio Polycladiko Senior High School, Katerini, Pierias, Griechenland
1994

B.Sc., Physik
Aristotle University of Thessaloniki, Thessaloniki, Griechenland
1995

M.Sc., Medizinische Physik
University of Surrey, Guildford, GB
1997 - 2001

Ph.D., Medizinische Physik
Institute of Psychiatry, Guy’s, King’s and St Thomas’ School of Medicine, King’s College, University of London, London, GB
2001 - 2006
Harvard University, A.A. Martinos Center for Biomedical Imaging,
MRI Physics Group, Department of Radiology, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA, USA

Promovierte, wissenschaftliche Mitarbeiterin
2006 - 2014

Harvard University, Department of Radiology, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA, USA

Mitarbeiterin im Bereich Neurowissenschaften
2006 - 2014

Universität Harvard, A.A. Martinos Center for Biomedical Imaging, Department of Radiology, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA, USA

Fakultät, Lehrbeauftragte
2006 - 2012

Massachusetts Institute of Technology (MIT), Department of Brain and Cognitive Sciences, A.A. Martinos Imaging Center, McGovern Institute for Brain Research, Cambridge, MA, USA

Leitende MRT-Physikerin
2006 - 2012

Massachusetts Institute of Technology (MIT), Department of Brain and Cognitive Sciences, A.A. Martinos Imaging Center, McGovern Institute for Brain Research, Cambridge, MA, USA

Wissenschaftliche Forscherin
2012 - 2012

Massachusetts Institute of Technology (MIT), Department of Brain and Cognitive Sciences, A.A. Martinos Imaging Center, McGovern Institute for Brain Research, Cambridge, MA, USA

Leitende wissenschaftliche Forscherin
2007 - 2012

Massachusetts Institute of Technology (MIT), Department of Brain and Cognitive Sciences, A.A. Martinos Imaging Center, McGovern Institute for Brain Research, Cambridge, MA, USA

Stellvertretende Direktorin
2012 - 2013

Siemens AG, Healthcare Sector, Business Line Magnetic Resonance Imaging
Erlangen, Deutschland
Leiterin, Global Ultra High Field Business Management
2013 - 2018
Siemens Healthineers, Business Line Magnetic Resonance
Erlangen, Deutschland
Leiterin, Global Ultra High Field Product Relationship Management
Seit 2018

Siemens Healthineers, Business Line Magnetic Resonance
Erlangen, Deutschland
Solution Owner, Product Line Research and Clinical Translation
Seit 2018

Siemens Healthineers, Business Line Magnetic Resonance, Erlangen, Deutschland

Leiterin, Global Ultra-High Field Magnetic Resonance Solutions
Teamleiterin, Solutions and Digital, Product Line Research and Clinical Translation

Weitere Aktivitäten

 
38 von Experten begutachtete Veröffentlichungen in wissenschaftlichen Zeitschriften
94 wissenschaftliche Zusammenfassungen in Tagungsberichten
Co-Autorin von zwei Buchkapiteln
Mehr als 25 Einladungen zu Diskussionen bei internationalen wissenschaftlichen Gesellschaften und Universitäten
Ad-hoc-Gutachterin für mehrere wissenschaftliche Zeitschriften und Berufsverbände
Gutachtertätigkeit für Fördergelder (Department of Veterans Affairs, Rehabilitation R&D Study Section, Grant Review Panel, Washington DC, USA, 2011)
Mitglied in wissenschaftlichen Berufsverbänden (International Society for Magnetic Resonance in Medicine, European Society of Magnetic Resonance in Medicine, Organization for Human Brain Mapping, Institute of Physics in GB)
1993

Summer School in Research Advanced Physics, Department of Physics, University of Crete, Kreta, Griechenland
1996

Studentische Praktikumsstelle, Nuclear Medicine Department, Hammersmith Hospital, London, GB
1996

Klinische Forscherin, Nuclear Medicine Department, Leicester Royal Infirmary Hospital, Leicester, GB
2000 - 2001

Wissenschaftliche Mitarbeiterin, Medical Image Processing, Robert Steiner MRI Unit, Imaging Sciences Department, Hammersmith Hospital, Imperial College, London, GB
2005
Softwareentwicklerin, Austauschprogramm für Zusammenarbeit, Department of MREA, Advanced Neuro Applications Group, Siemens Healthcare, Erlangen, Deutschland
Seit 2013

Organisationskomitee der High Field Systems & Applications Study Group, International Society for Magnetic Resonance in Medicine (ISMRM)
Seit 2019
Mitglied der Gruppe “Women of ISMRM” (International Society for Magnetic Resonance in Medicine)

Ehrungen (Auswahl)

2010

Infinite Mile Award for Outstanding Achievement, Office of the Provost, Office of the Vice President for Research and Associate Provost, Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, MA, USA
2010

Poster Award (1. Platz), 2. Jährliches Wissenschaftliches Symposium, Ultra High Field Magnetic Resonance: Clinical Needs, Research Promises and Technical Solutions, B.U.F.F., Berlin, Deutschland
1997
Scholarship Award for Ph.D. studies, The Stroke Association, King’s College, University of London, London, GB
 
Travel Stipends, International Society for Magnetic Resonance in Medicine, 13. Jahrestagung, Miami, Florida, USA, 2005, 12. Jahrestagung Kyoto, Japan, 2004, 11. Jahrestagung, Toronto, Kanada, 2003, 9. Jahrestagung, Glasgow, Schottland, GB, 2001
Travel Award, Organization for Human Brain Mapping, 6. Jahrestagung, San Antonio, Texas, USA, 2000
Travel Stipends, British Chapter of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine, 5. Jahrestagung, London, 1999, 3. Jahrestagung, Manchester, GB, 1997
Travel Award, European Society for Magnetic Resonance in Medicine & Biology, 15. Jahrestagung, Genf, Schweiz, 1998

Forschungsinteressen

 
Methodische Fortschritte in der Magnetresonanztomographie
einschließlich Bildgebung mit Ultrahochmagnetfeldern
Ultrahochauflösung in der funktionellen Magnetresonanzbildgebung
Klinische Neuroapplikationen mit Ultrahochfeld-MRT

Univ.-Prof. Dr. med. Arnd Dörfler

17.12.1967
Geboren in Karlsruhe
1987 – 1994
Studium der Humanmedizin an den Universitäten Heidelberg und Zürich
1994
Promotion (Dr. med.)
 Universität Heidelberg, Abteilung Neuroradiologie
"Magnetresonanztomographie in der Akutphase der zerebralen Ischämie - tierexperimentelle Untersuchungen an zwei Ischämiemodellen"
2002

Habilitation mit venia legendi
Universität Duisburg-Essen, Essen, Deutschland
Radiologische Diagnostik und experimentelle Therapie beim Mediainfarkt
2006

Abschluss Masterstudiengang „Management von Gesundheits- und Sozialeinrichtungen, Universität Kaiserslautern und Witten/Herdecke
12.1994 - 5.1995
Abteilung Neuroradiologie, Neurologische Universitätsklinik Heidelberg
6.1995 - 5.1996
Neurologische Universitätsklinik Heidelberg („klinisches Jahr“)
6.1996 - 6.1997
Abteilung Neuroradiologie, Neurologische Universitätsklinik Heidelberg
7.1997- 11.2004
Institut für Diagnostische u. Interventionelle Radiologie und Neuroradiologie, Universitätsklinikum Essen
seit 12.2004
Leitung der Neuroradiologischen Abteilung, Universitätsklinikum Erlangen
C3-Professur für Neuroradiologie, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
seit 8.2014
Ordinarius (W3) für Neuroradiologie, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
4.2000
Facharzt für „Diagnostische Radiologie“
7.2003
Schwerpunktanerkennung „Neuroradiologie“
2013
Ruf auf eine W3-Professur für Neuroradiologie an der Charité, Universitätsmedizin Berlin, nach Berufung auf W3-Professur an der FAU 7/2014 abgelehnt
5/2016
Ruf auf die Professur für Neuroradiologie an der Universität Zürich, verbunden mit dem Direktorat der Klinik für Neuroradiologie am Universitätsspital Zürich (10/2016 abgelehnt)

Weitere Tätigkeiten

 
mehr als 300 Veröffentlichungen in wissenschaftlichen Zeitschriften
Verfasser von 17 Buchkapiteln und 24 Übersichtsartikeln
Gutachter für über 10 wissenschaftliche Zeitschriften und eine Vielzahl nationaler (u.a. DFG) und internationaler Förderorganisationen (u.a. SNF, NHI) und Fachgesellschaften
seit 2006
Mitglied im erweiterten Vorstand der Deutschen Gesellschaft für Neuroradiologie (DGNR)
seit 2014
Mitglied im Vorstand der Deutschen Gesellschaft für Neuroradiologie (DGNR)
2016 - 2018
Präsident der Deutschen Gesellschaft für Neuroradiologie (DGNR)
seit 2019
Mitglied im Vorstand der Deutschen Röntgengesellschaft (DRG)

Forschungsschwerpunkte

 
Mulimodale Bildgebungsverfahren bei neurologischen Erkrankungen
7 Tesla Hochfeld-MR-Neurobildgebung
Interventionelle Neuroradiologie

Preise/Ehrungen (Auswahl)

1998
„Certificate of Excellence“ Symposium Neuroradiologicum, Philadelphia, USA
2002
Kurt-Decker Preis der Deutschen Gesellschaft für Neuroradiologie
2006
Felix-Wachsmann-Preis der Akademie für Fort- und Weiterbildung in der Deutschen Röntgengesellschaft
2010
“Best in science” Award, Society for Vascular and Interventional Neurology, San Francisco, USA
2013
Glaukomforschungspreis, Deutsche Ophthalmologische Gesellschaft

Univ.-Prof. Dr. sc. techn. Mark E. Ladd

07.09.1967
Geboren in Wayne, Michigan, USA
1982 – 1985

High School Diploma
John Glenn High School, Westland, Michigan, USA
1985 – 1989

Bachelor of Science in Engineering
, University of Michigan, Ann Arbor, USA
1989 – 1991

Master of Science in Electrical Engineering
, Stanford University, Stanford, Kalifornien, USA
1995 – 1998

Promotion (Dr. sc. techn.)
 Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) Zürich, Schweiz
2001

Habilitation mit venia legendi
, Universität Duisburg-Essen, Essen, Deutschland
1986 – 1987

General Motors Corporation, Warren, Michigan USA
, Advanced Manufacturing Engineering Staff
Ingenieurpraktikant
1989 – 1991

Stanford University, Stanford, Kalifornien USA
, Space, Telecommunications and Radioscience Laboratory
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
1992 – 1994

General Electric Medical Systems, Milwaukee, Wisconsin USA
Ingenieur
1994 – 1999

General Electric Medical Systems in Zusammenarbeit mit dem Universitätsspital Zürich, Schweiz

Systemingenieur
1999 – 2004

Universitätsklinikum Essen, Deutschland
Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie und Neuroradiologie

Leitender Physiker
2000 – 2010

MR-Innovation GmbH, Essen, Deutschland

Vizepräsident für Forschung und Entwicklung und Sicherheitsverantwortlicher
2004 – 2013

Universitätsklinikum Essen, Deutschland

Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie und Neuroradiologie

Professor für Biomedizinische Bildgebung
2006 – 2013

Universität Duisburg-Essen, Essen, Deutschland

Erwin L. Hahn Institut für Magnetresonanz

Direktor
Seit 2013

Universität Duisburg-Essen, Essen, Deutschland

Erwin L. Hahn Institut für Magnetresonanz

Principle Investigator
Seit 2013

Universität Heidelberg, Deutschland
, Medizinische Fakultät

Professor für Medizinische Physik in der Radiodiagnostik und Biophysik
Seit 2013

Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ), Heidelberg, Deutschland

Medizinische Physik in der Radiologie

Abteilungsleiter

Weitere Tätigkeiten

 
Mehr als 260 Veröffentlichungen in wissenschaftlichen Zeitschriften
Verfasser von 11 Buchkapiteln und 20 Übersichtsartikeln
Gutachter für über 20 wissenschaftliche Zeitschriften und eine Vielzahl nationaler und internationaler Förderorganisationen und Fachgesellschaften
2010 – 2013

Board of Trustees, International Society for Magnetic Resonance in Medicine (ISMRM)
2012 – 2018

Deputy Editor der Zeitschrift „Magnetic Resonance in Medicine”
2013

Guest Editor der Zeitschrift „Investigative Radiology”, Special Issue on Clinical Advances with 7 Tesla
2013 – 2017

Governing Committee der High Field Systems & Applications Study Group, International Society for Magnetic Resonance in Medicine (ISMRM)
Seit 2013

Wissenschaftlicher Beirat „Der Radiologe“
2016
Co-Vorsitzender des Workshops „UHF MRI: Technological Advances & Clinical Applications” der International Society for Magnetic Resonance in Medicine (ISMRM)
2017 – 2018

Vizepräsident der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Physik (DGMP)
Seit 2019

Präsident der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Physik (DGMP)

Forschungsschwerpunkt

 
Methodische Neuerungen in der Magnetresonanztomographie und Spektroskopie, einschließlich der Bildgebung mit ultrahohen Magnetfeldern, paralleler Sendeverfahren, MRT-Sicherheit und magnetresonanz-geführter Strahlentherapie

Ehrungen (ausgewählte)

2000

Preisträger im Wettbewerb zur Förderung von Nachwuchsgruppen im Rahmen des Innovationsprogramms Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen
2006

Preisträger im Innovationswettbewerb zur Förderung der Medizintechnik vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
2012

Preisträger eines Advanced Grant des European Research Council (ERC)

Kontakt

Koordination und Pressekontakt

Ulrich Künzel
Communications, Media Relations
Siemens Healthcare GmbH

Karlheinz-Kaske-Str. 5

91052 Erlangen
M
obil: +49 (0) 162 / 24 33 492
E-Mail: ulrich.kuenzel@siemens-healthineers.com


Sprecherin

Christina Triantafyllou,Ph.D.
Siemens Healthcare GmbH
Allee am Röthelheimpark 2
91052 Erlangen
Tel.: +49 (0) 9131 / 84 54 94
E-Mail: christina.triantafyllou@siemens-healthineers.com

Beschreibung der Institute und Unternehmen zu ihren nominierten Projekten

Die Magnetresonanztomographie (MRT) – auch unter dem Namen Kernspintomographie bekannt – ist mittlerweile die führende diagnostische Bildgebungsmethode und spielt bei der Diagnose einer Vielzahl von Erkrankungen eine entscheidende Rolle. Mit der Entwicklung des ersten klinischen Ultra-Hochfeld-MRT-Systems Magnetom Terra von Siemens Healthineers haben Christina Triantafyllou, Ph.D., Univ.-Prof. Dr. Mark E. Ladd und Univ.-Prof. Dr. Arnd Dörfler einen Durchbruch in der bildgebenden Diagnostik erzielt und dabei 7 Tesla als eine neue, klinische Feldstärke etabliert. Das neue System ermöglicht weltweit erstmals den Einsatz der Ultra-Hochfeld-MRT in der klinischen Anwendung. Das Forschungs- und Entwicklungsteam hat damit Neuland in der medizinischen Bildgebung beschritten und einen bedeutenden Meilenstein in der Geschichte der MRT erreicht.

Insbesondere bei Erkrankungen des zentralen Nervensystems, der inneren Organe, der Blutgefäße sowie des Bewegungsapparates bietet die 7-Tesla-MRT eine präzise Darstellung kleinster Strukturen und damit häufig die bestmögliche Diagnose. Gerade im Frühstadium von Erkrankungen wie Multipler Sklerose (MS) und neurodegenerativen Erkrankungen wie Demenz und Morbus Parkinson sind krankhafte Veränderungen häufig nicht so ausgeprägt, dass sie mit den klinisch etablierten MRT-Systemen bei geringeren Feldstärken diagnostiziert werden können. Die mit herkömmlichen MRT-Systemen erzielbare Bildqualität und räumliche Auflösung sind dafür nicht immer ausreichend. Bis zur Diagnose und dem Therapiebeginn vergeht damit oftmals wertvolle Zeit. Das Magnetom Terra von Siemens Healthineers verspricht hier eine grundlegende Verbesserung: Die Ultra-Hochfeld-Bildgebung des Magnetom Terra zeichnet sich durch einen sehr hohen Detailgrad aus und erreicht damit die Darstellung kleinster Veränderungen in der Anatomie und selbst in der Funktion von Organen. Dies unterstützt einerseits die sehr frühe Diagnosestellung und andererseits die zuverlässige Abgrenzung gegenüber anderen Erkrankungen, die mit den bisher klinisch-etablierten Feldstärken nicht realisierbar war.

Das für den Deutschen Zukunftspreis nominierte Forschungs- und Entwicklungsteam hat mit dem Magnetom Terra dafür gesorgt, dass die seit Anfang der 2000er Jahre in der Grundlagenforschung eingesetzte Ultra-Hochfeld-MRT bei einer Feldstärke von 7 Tesla seit 2017 weltweit erstmals klinischen Anwendern als neue, wirkungsvolle Diagnosemethode zur Verfügung steht – und damit auch unmittelbar den Patienten zu Gute kommt. Christina Triantafyllou leitet das globale Team „Ultra-Hochfeld-MRT-Lösungen“ bei Siemens Healthineers, Mark E. Ladd leitet die Abteilung für Medizinische Physik in der Radiologie des Deutschen Krebsforschungszentrums in Heidelberg, Arnd Dörfler leitet die Neuroradiologische Abteilung am Klinikum der Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg.

Neben der klinischen Einführung der Ultra-Hochfeld-MRT bei 7 Tesla, stellt das Magnetom Terra auch eine bislang nicht erreichte Ingenieursleistung dar: So wurden nicht nur neue Sicherheitskonzepte für die Anwendung am Menschen konzipiert, sondern darüber hinaus eigens ein neuartiger aktiv abgeschirmter Magnet entwickelt, der bei höherer Leistungsfähigkeit deutlich kleiner und nur halb so schwer wie die Magneten bisheriger Forschungssysteme ist. Magnetom Terra kann dadurch wesentlich leichter transportiert und insbesondere einfacher in die bestehende Infrastruktur von Krankenhäusern integriert werden. Zeitaufwändige und teure Neubauten lassen sich damit vermeiden. Eine weitere Innovation stellt die Dual-Mode-Funktionalität des Magnetom Terra dar, die es den Nutzern ermöglicht, unmittelbar zwischen klinischer Nutzung und Forschungsanwendung zu wechseln. Damit bietet das System die ideale Plattform für eine translationale Forschung – neueste Forschungsergebnisse können damit schnell auch den Patienten zu Gute kommen.

Frühzeitige Diagnose und effektivere Gegenmaßnahmen bei Multipler Sklerose
Die innovative metabolische Bildgebungstechnologie des Magnetom Terra kann krankhafte Veränderungen bereits auf Stoffwechselebene sichtbar machen, noch bevor sich diese morphologisch-anatomisch manifestieren. Dabei zeigt die Feldstärke von 7 Tesla, die etwa dem 140.000-fachen des Erdmagnetfeldes entspricht, beeindruckende Erfolge: Während es bei MS bislang nur im fortgeschrittenen Stadium möglich war, die krankhaften Veränderungen auf den klinischen Bildern zu erkennen, können diese bei 7 Tesla nicht selten bereits in der Frühphase der Erkrankung als solche erkannt und sogar kleinste Läsionen in der grauen Hirnsubstanz nachgewiesen werden. Gerade bei den oft jungen MS-Patienten ist diese frühzeitige Diagnose und der schnelle Therapiebeginn von großer Bedeutung, um im weiteren Krankheitsverlauf eine Behinderung zu verzögern oder ganz zu verhindern.[1], [2]

Präzise Identifizierung von Epilepsieherden
Epilepsie stellt eine der häufigsten neurologischen Erkrankungen dar. Allein in Deutschland leben rund eine halbe Million Epilepsiepatienten. Selbst unter bester medikamentöser Behandlung bleibt ein nicht unerheblicher Teil dieser Patienten nicht anfallsfrei, was das Leben der Betroffenen stark einschränkt. Diese Patientengruppe kann wiederum mit hoher Erfolgsquote von einem epilepsiechirurgischen Eingriff profitieren. Bei dieser werden dem Patienten Epilepsieherde im Gehirn operativ entfernt. Nach vollständiger Entfernung können die Patienten anfallsfrei leben. Durch die überragende Detailauflösung des Magnetom Terra können Epilepsieherde präziser diagnostiziert oder sogar erst als solche erkannt werden. Der Eingriff wird dadurch zuverlässiger und die Betroffenen können ihre ursprüngliche Lebensqualität zurückgewinnen.[3], [4]

Natrium-Bildgebung bei neuro-degenerativen Erkrankungen
Bei Demenzerkrankungen kann in der Regel erst im fortgeschrittenen Stadium eine Diagnose gestellt werden. Dann sind bereits morphologische Schädigungen im Gehirn entstanden. Auch hier bietet Magnetom Terra neue Möglichkeiten, Morbus Parkinson oder Morbus Alzheimer in einem frühen Stadium nachzuweisen. Die für Alzheimer typischen Ablagerungen können mit der Ultra-Hochfeld-MRT besser als zuvor dargestellt und auch bei Parkinson können Strukturveränderungen in ganz bestimmten Gehirnarealen in der Frühphase zuverlässig erkannt werden. Hier spielen anatomisch sichtbare Merkmale ebenso eine Rolle[5] wie Veränderungen im Stoffwechsel, die unter anderem durch die sogenannte Natrium-Bildgebung deutlich gemacht werden können.[6] Diese metabolische MRT-Bildgebung auf Basis von Natrium wurde weltweit erstmals 2018 mit dem Magnetom Terra für die klinische Nutzung in Europa und den USA freigegeben.

Verbessertes Therapie-Monitoring in der Onkologie
In der Onkologie bietet Magnetom Terra ebenfalls neue Möglichkeiten für eine frühere Therapie und ein besseres Monitoring. Zwar lassen sich Krebserkrankungen häufig mit den bereits in der Klinik etablierten Feldstärken diagnostizieren, bis allerdings ersichtlich ist, ob eine Therapie angeschlagen hat, können oftmals Wochen vergehen. Mit der Ultra-Hochfeld-MRT ist es in der klinischen Forschung gelungen, anhand von Biomarkern Hirntumore so zu charakterisieren, dass eine verbesserte Verlaufsprognose und damit auch eine angepasste, personalisierte Therapie möglich wird – im Sinne der Präzisionsmedizin.[7] Auch die für aggressive Tumoren typische Neugefäßbildung kann bei 7 Tesla sichtbar gemacht und klinisch in Diagnostik und Therapiemonitoring genutzt werden. Die Untersuchung von Stoffwechselvorgängen mittels spektroskopischer Verfahren sowie die Bildgebung mit Natrium eröffnen ebenfalls neue Möglichkeiten zur Charakterisierung von Tumoren.1, [8], [9]

Die Physikerin Christina Triantafyllou war eine treibende Kraft hinter der Entwicklung des Magnetom Terra, mit dem weltweit erstmals die technischen Vorrausetzungen für die klinische Anwendung der 7-Tesla-Bildgebung geschaffen wurden. Mark E. Ladd, leitender Physiker am Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg hat führend mitgewirkt, als in den 2000er Jahren die ersten 7-Tesla-MRT-Systeme für Forschungszwecke am Universitätsklinikum Essen sowie in Heidelberg installiert wurden. Auch an der klinischen Zulassung des Magnetom Terra war er maßgeblich beteiligt. Der Radiologe und Neuroradiologe Arnd Dörfler war in der Entwicklungsphase eingebunden: Er spielte insbesondere bei der klinischen Implementierung und Validierung des weltweit ersten für den klinischen Betrieb vorgesehenen 7-Tesla-MRT-Systems am Universitätsklinikum Erlangen sowie der Zulassung des Magnetom Terra eine wesentliche Rolle. 

¹ Der Forschungsmodus befindet sich in der Entwicklungsphase und ist kommerziell nicht in den USA und anderen Ländern verfügbar. Die zukünftige Verfügbarkeit kann nicht garantiert werden.

Siemens Healthineers unterstützt Gesundheitsversorger weltweit dabei, auf ihrem Weg hin zu dem Ausbau der Präzisionsmedizin, der Neugestaltung der Gesundheitsversorgung, der Verbesserung der Patientenerfahrung und der Digitalisierung des Gesundheitswesens mehr zu erreichen. Als ein führendes Unternehmen der Medizintechnik entwickelt Siemens Healthineers sein Produkt- und Serviceportfolio stetig weiter. Das gilt für die Kernbereiche der Bildgebung für Diagnostik und Therapie sowie für die Labordiagnostik und die molekulare Medizin. Zusätzlich werden die Angebote im Bereich digitale Gesundheitsservices und Krankenhausmanagement gemeinsam mit den Betreibern stetig weiterentwickelt. Im Geschäftsjahr 2018, das am 30. September 2018 endete, erzielte Siemens Healthineers ein Umsatzvolumen von 13,4 Milliarden Euro und ein bereinigtes Ergebnis von 2,3 Milliarden Euro und ist mit rund 50.000 Beschäftigten weltweit vertreten. Weitere Informationen finden Sie unter www.siemens-healthineers.com.

Das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) ist mit mehr als 3.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern die größte biomedizinische Forschungseinrichtung in Deutschland. Über 1.300 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erforschen im DKFZ, wie Krebs entsteht, erfassen Krebsrisikofaktoren und suchen nach neuen Strategien, die verhindern, dass Menschen an Krebs erkranken. Sie entwickeln neue Methoden, mit denen Tumoren präziser diagnostiziert und Krebspatienten erfolgreicher behandelt werden können. Beim Krebsinformationsdienst (KID) des DKFZ erhalten Betroffene, interessierte Bürger und Fachkreise individuelle Antworten auf alle Fragen zum Thema Krebs. Gemeinsam mit Partnern aus den Universitätskliniken betreibt das DKFZ das Nationale Centrum für Tumorerkrankungen (NCT) an den Standorten Heidelberg und Dresden, in Heidelberg außerdem das Hopp-Kindertumorzentrum KiTZ. Im Deutschen Konsortium für Translationale Krebsforschung (DKTK), einem der sechs Deutschen Zentren für Gesundheitsforschung, unterhält das DKFZ Translationszentren an sieben universitären Partnerstandorten. Die Verbindung von exzellenter Hochschulmedizin mit der hochkarätigen Forschung eines Helmholtz-Zentrums an den NCT- und den DKTK-Standorten ist ein wichtiger Beitrag, um vielversprechende Ansätze aus der Krebsforschung in die Klinik zu übertragen und so die Chancen von Krebspatienten zu verbessern.

Das DKFZ wird zu 90 Prozent vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und zu 10 Prozent vom Land Baden-Württemberg finanziert und ist Mitglied in der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren.

Das Universitätsklinikum Erlangen umfasst mit seinen 50 Kliniken, selbstständigen Abteilungen und Instituten alle Bereiche der modernen Medizin. Die Gebäude des Uni-Klinikums liegen überwiegend zentral am Schlossgarten und beherbergen mehr als 1.350 Betten. Patientenversorgung, Forschung und Lehre sind auf modernstem Niveau miteinander verknüpft. Patienten profitieren von neuesten Behandlungsmethoden, die in vielen Fällen andernorts noch nicht zur Verfügung stehen. Im Jahr 2018 wurden über 545.000 Fälle ambulant und mehr als 65.000 stationär behandelt. Umfassende Qualitätssicherungssysteme sorgen vom Empfang bis zur Entlassung für eine optimale Versorgung. Dafür engagieren sich über 7.700 Mitarbeiter in fachübergreifenden Teams. Alle haben ein gemeinsames Ziel: Leiden zu lindern und Krankheiten zu heilen.

Das Vorschlagsrecht zum Deutschen Zukunftspreis obliegt den führenden deutschen Einrichtungen aus Wissenschaft und Wirtschaft sowie Stiftungen.


Das Projekt „Ultra-Hochfeld-MRT – Präzisionsmedizin zum Wohl der Patienten“ wurde vom BDI Bundesverband der Deutschen Industrie e. V. eingereicht.



Quellenverzeichnis
[1] Springer E, Dymerska B, Cardoso PL., Robinson SD, Weisstanner C, Wiest R, Schmitt B, Trattnig S (2016): Comparison of Routine Brain Imaging at 3 T and 7 T. Invest Radiol. 51(8), p. 469-82: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26863580.

[2] Obusez EC, Lowe M, Oh SH, Wang I, Jennifer Bullen, Ruggieri P, Hill V, Lockwood D, Emch T, Moon D, Loy G, Lee J, Kiczek M, Manoj Massand, Statsevych V, Stultz T, Jones SE (2018): 7T MR of intracranial pathology: Preliminary observations and comparisons to 3T and 1.5T. Neuroimage, 168, p. 459-476: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27915116.

[3] Davis KA, Nanga RP, Das S, Chen SH, Hadar PN, Pollard JR, Lucas TH, Shinohara RT, Litt B, Hariharan H, Elliott MA, Detre JA, Reddy R. (2015): Glutamate imaging (GluCEST) lateralizes epileptic foci in nonlesional temporal lobe epilepsy. Sci Transl Med, 7(309):309ra161: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26468323.

[4] Veersema TJ, Ferrier CH, van Eijsden P, Gosselaar PH, Aronica E, Visser F, Zwanenburg JM, de Kort GAP, Hendrikse J, 

Luijten PR, Braun KPJ (2017): Seven tesla MRI improves detection of focal cortical dysplasia in patients with refractory focal epilepsy. Veersema. Epilepsia Open, 2(2), p. 162-171: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29588945.

[5] Schmidt M, Engelhorn T, Marxreiter F, Winkler J, Lang S, Kloska S, Goelitz P, Doerfler A (2017): Ultra high-field SWI in the substantia nigra at 7T: reliability and consistency of the swallow-tail sign. BMC Neurology 17:194: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29073886.

[6] E.A. Mellon, D.T. Pilkinton, C.M. Clark, M.A. Elliott, W.R. Witschey 2nd, A. Borthakur, R. Reddy (2009): Sodium MR imaging detection of mild Alzheimer disease: preliminary study. AJNR 30(5):978-984: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19213826.

[7] Choi C, Ganji SK, DeBerardinis RJ, Hatanpaa KJ, Rakheja D, Kovacs Z, Yang XL, Mashimo T, Raisanen JM, Marin-Valencia I, Pascual JM, Madden CJ, Mickey BE, Malloy CR, Bachoo RM, Maher EA (2012): 2-hydroxyglutarate detection by magnetic resonance spectroscopy in subjects with IDH-mutated gliomas. Nature Medicine volume 18, p. 624–629: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22281806.

[8] Paech D, Windschuh J, Oberhollenzer J, Dreher C, Sahm F, Meissner 

JE, Goerke S, Schuenke P, Zaiss M, Regnery S, Bickelhaupt S, Bäumer P, Bendszus M, Wick W, Unterberg A,

Bachert P, Ladd ME, Schlemmer HP, Radbruch A. (2018): Assessing the predictability of IDH mutation and MGMT methylation status in glioma patients using relaxation-compensated multipool CEST MRI at 7.0 T. Neuro Oncol 20(12):1661-1671: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29733378.

[9] Biller A, Badde S, Nagel A, Neumann JO, Wick W, Hertenstein A, Bendszus M, Sahm F, Benkhedah

N, Kleesiek J. (2016): Improved Brain Tumor Classification by Sodium MR Imaging: Prediction of IDH Mutation Status and Tumor Progression. AJNR 37(1):66-73: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26494691.

Präsentation des Projektes
Abendveranstaltung, 12. September 2019

Nominiert 2019 · TEAM 1