Münster - Die medizinische Bildgebung erlaubt es, von außen einen Blick in den Körper zu werfen und verborgene Vorgänge sichtbar zu machen. Sie ist daher für Diagnose und Therapie verschiedener Erkrankungen von Bedeutung. Zunehmend wichtig wird die sogenannte vierdimensionale Bildgebung. Dabei werden dreidimensionale Bilder erzeugt und zusätzlich – als "vierte Dimension" – Veränderungen im Zeitverlauf rekonstruiert und sichtbar gemacht. Ein neues bundesweites und vom BMBF gefördertes Verbundprojekt, an dem Mathematiker und Mediziner der Universität Münster (WWU) beteiligt sind,  hat das Ziel, die Methoden der "4-D-Bildgebung" zu verbessern.
Die Zeit-Dimension in der Bildgebung erlaubt zum Beispiel, Bewegungen durch den Herzschlag oder durch die Atmung zu erfassen und dadurch schärfere Bilder zu produzieren. Die Mathematik spielt hier eine zentrale Rolle. Mit der "4-D-Bildgebung" soll es möglich werden, gleichzeitig Bewegungen zu analysieren und molekulare Prozesse quantitativ zu messen. Quantitativ bedeutet beispielsweise, dass messbar wird, wie viel Zucker die Zellen eines Organs oder Gewebes in einer bestimmten Zeit verbrauchen (Glukosemetabolismus).
Die vierdimensionale Bildgebung erfolgt etwa mittels Magnetresonanz-Tomografie (MRT) oder Positronen-Emissionstomografie (PET). Dabei werden Signale aus dem Inneren des Körpers gemessen. Diese Signale liegen aber zunächst nicht in Form von Bildern vor. Nur durch mathematische Methoden können aus den Messdaten die dreidimensionalen Bilder im Zeitverlauf rekonstruiert werden. "Es ist eine besonders spannende Herausforderung, die Bewegungen von Organen oder von Patienten während einer dynamischen Messung nicht nur zu erfassen, sondern auch zur Verbesserung der Bildqualität zu verwenden", unterstreicht der WWU-Mathematiker Prof. Martin Burger. "Dies erlaubt es dann genauer zu sehen, wie sich Kontrastmittel im Körper verbreiten." Die neuen Methoden seien zum Beispiel bei Untersuchungen des Herz-Kreislaufsystems oder der Nierenfunktion wichtig. Sie sollen dabei helfen, die Funktionsfähigkeit klarer beurteilen zu können und Krankheiten präziser zu diagnostizieren. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) für drei Jahre mit rund 836.000 Euro aus dem Programm "Mathematik für Innovationen in Industrie und Dienstleistungen" gefördert.
Münster hat sich in den letzten Jahren als führender Forschungsstandort für medizinische Bildgebung etabliert. Eine wichtige Rolle spielten dabei der Sonderforschungsbereich (SFB) 656 "Molekulare kardiovaskuläre Bildgebung" und der Exzellenzcluster "Cells in Motion" (CiM). Neben der WWU ist an dem neuen Projektverbund "Dynamische medizinische Bildgebung: Modellierung und Analyse medizinischer Daten für verbesserte Diagnose, Überwachung und Arzneimittelentwicklung“, kurz: Med4D, auch das Universitätsklinikum Münster beteiligt. Weitere Partner sind die Universitäten Bochum und Lübeck sowie die Industriepartner Siemens Medical Solutions und Novartis. Damit ist ein direkter Transfer der entwickelten Methoden in die klinische Praxis und die Medikamentenentwicklung gewährleistet.
Als Koordinator von Med4D fungiert Prof. Martin Burger. Er leitet die Arbeitsgruppe "Bildgebung" am Institut für Numerische und Angewandte Mathematik der WWU, zudem eine Arbeitsgruppe im Exzellenzcluster CiM und ein Teilprojekt im SFB 656. Weitere beteiligte Forscher aus Münster sind Dr. Frank Wübbeling und Dr. Hendrik Dirks (WWU/Mathematik), Prof. Klaus Schäfers (WWU/European Institute for Molecular Imaging) und Dr. Stefan Reuter (Uniklinik).