Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie

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Muskuloskelettale Radiologie (MSK)

Ein besonderes Augenmerk der Forschung im Feld der Muskuloskelettalen (MSK) Radiologie am Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie liegt auf dem Transfer innovativer Technologien in die klinische Praxis. In diesem Zusammenhang wurden mehrere prospektive Studien initiiert und kontinuierlich weiterentwickelt, die sich vor allem mit beschleunigter MRT-Bildgebung befassen. Erkenntnisse aus diesen Forschungsaktivitäten werden kontinuierlich und direkt zur Verbesserung der Patientenversorgung an unserem Institut genutzt. Darüber hinaus werden neue Therapieanwendungen für die nicht-invasive HIFU-Therapie entwickelt und in klinischen Studien erprobt.

Forschungsschwerpunkt

Beschleunigte MRT Bildgebung

Ein Forschungsschwerpunkt ist die beschleunigte MRT Bildgebung. Der Fokus liegt hier auf der Compressed SENSE-Technologie (CS-SENSE) sowie unterschiedlichen Algorithmen zum Post-Processing. Gegenüber den bisherigen Standards konnten hier signifikante Reduktionen der Untersuchungszeit ohne Beeinträchtigung der Bildqualität nachgewiesen werden und können somit den Patienten durch verkürzte Untersuchungen unmittelbar zugutekommen. Als eine der ersten Forschungsgruppen weltweit werden auch neue Varianten der künstlichen Intelligenz zur Nachverarbeitung der Bilddaten aus Compressed SENSE zur noch weiteren Reduktion der Scanzeiten untersucht.  

Belastungsauswirkung

Die Forschungsgruppe beschäftigt sich außerdem mit der Untersuchung der Auswirkungen von Belastung durch Sport auf den Körper. Zum Einsatz kommen hierbei quantitative Sequenzen zur Bewertung der Reaktion von Muskulatur und Knorpel auf unterschiedliche Belastungsintensitäten oder auch Schuhwerk im Laufsport.

Nicht-invasive HIFU(hochintensiver-fokussierter Ultraschall)-Therapie

Neben der Anwendung bei bereits etablierten Indikationen wie Knochenmetastasen oder Osteoidosteomen, erfolgt in Kooperation mit der Firma Profound auch eine Weiterentwicklung des HIFU-Systems insgesamt und insbesondere der Anwendung zur Behandlung degenerativer Veränderungen an den Facettengelenken. Im Rahmen prospektiver Studien werden hierfür die sowohl die technischen Voraussetzungen als auch abschließend in einer klinischen Studie an Patienten die Effektivität der Therapie evaluiert.

Aktuelle Projekte

  • EU-geförderte klinische Studie zum Vergleich der Schmerzreduktion bei Knochenmetastasen unter Therapie von HIFU, Strahlentherapie oder der Kombination beider Verfahren (FURTHER-trial)
  • BMBF-geförderte klinische Studie zur Evaluierung des Sonalleve MR-HIFU Systems zur nicht-invasiven thermischen Therapie des Facettengelenksyndroms: Klinische Machbarkeits- und Sicherheitsstudie [HIFU-FACET]
  • Evaluation von Deep-Learning basierten Algorithmen in der MRT-Bildbeschleunigung

Förderung

  • BMBF
  • EU Horizon2020
  • Deutsche Gesellschaft für Muskuloskelettale Radiologie (DGMSR)

Kooperationen

Institute für Orthopädie, Unfallchirurgie, Strahlentherapie, Uniklinik Köln
Cologne Center for Musculoskeletal Biomechanics (CCMB)
PhilipsProfound

Ausgewählte Publikationen

Fervers P, Zaeske C, Rauen P, Iuga AI, Kottlors J, Persigehl T, Sonnabend K, Weiss K, Bratke G. Conventional and Deep-Learning-Based Image Reconstructions of Undersampled K-Space Data of the Lumbar Spine Using Compressed Sensing in MRI: A Comparative Study on 20 Subjects. Diagnostics (Basel). 2023 Jan 23;13(3):418. doi: 10.3390/diagnostics13030418.

Iuga AI, Rauen PS, Siedek F, Große-Hokamp N, Sonnabend K, Maintz D, Lennartz S, Bratke G. A deep learning-based reconstruction approach for accelerated magnetic resonance image of the knee with compressed sense: evaluation in healthy volunteers. Br J Radiol. 2023 Jun 1;96(1146):20220074. doi: 10.1259/bjr.20220074.

Przyklenk A, Hackl M, Iuga AI, Leschinger T, Maintz D, Harbrecht A, Müller LP, Wegmann K. Computed tomography-based angle measurements of the sagittal capitulum and trochlea position in relation to the humeral shaft. Surg Radiol Anat. 2023 May;45(5):571-580. doi: 10.1007/s00276-023-03118-7. Epub 2023 Mar 9.

Terzis R, Dratsch T, Hahnfeldt R, Basten L, Rauen P, Sonnabend K, Weiss K, Reimer R, Maintz D, Iuga AI, Bratke G. Five-minute knee MRI: An AI-based super resolution reconstruction approach for compressed sensing. A validation study on healthy volunteers. Eur J Radiol. 2024 Jun;175:111418. doi: 10.1016/j.ejrad.2024.111418.

Hahnfeldt R, Terzis R, Dratsch T, Basten LM, Rauen P, Oppermann J, Grevenstein D, Janßen JP, Zeid NEA, Sonnabend K, Katemann C, Skornitzke S, Maintz D, Kottlors J, Bratke G, Iuga AI. Is a 3-Minute Knee MRI Protocol Sufficient for Daily Clinical Practice? A SuperResolution Reconstruction Approach Using AI and Compressed Sensing. Diagnostics (Basel). 2025 May 9;15(10):1206. doi: 10.3390/diagnostics15101206.

Terzis R, Kaya K, Schömig T, Janssen JP, Iuga AI, Kottlors J, Lennartz S, Gietzen C, Gözdas C, Müller L, Hahnfeldt R, Maintz D, Dratsch T, Pennig L. GPT-4 for automated sequence-level determination of MRI protocols based on radiology request forms from clinical routine. Eur Radiol. 2025 Aug 8. doi: 10.1007/s00330-025-11888-4.

Dratsch T, Siedek F, Zäske C, Sonnabend K, Rauen P, Terzis R, Hahnfeldt R, Maintz D, Persigehl T, Bratke G, Iuga A. Reconstruction of shoulder MRI using deep learning and compressed sensing: a validation study on healthy volunteers. Eur Radiol Exp. 2023 Oct 26;7(1):66. doi: 10.1186/s41747-023-00377-2. 

Bratke G, Willwacher S, Siedek F, Maintz D, Mählich D, Weiss K, Hickethier T, Brüggemann GP. Insights into extrinsic foot muscle activation during a 75 min run using T2 mapping. Sci Rep. 2021 Apr 1;11(1):7331.

Bratke G, Rau R, Kabbasch C, Zäske C, Maintz D, Haneder S, Große Hokamp N, Persigehl T, Siedek F, Weiss K. Speeding up the clinical routine: Compressed sensing for 2D imaging of lumbar spine disc herniation. Eur J Radiol. 2021 Jul;140:109738

Bratke G, Bruggemann GP, Willwacher S, Mählich D, Trudeau MB, Rohr E, Weir G, Maintz D, Hamill J. Does footwear affect articular cartilage volume change after a prolonged run? Scand J Med Sci Sports. 2020 Feb;30(2):332-338

Iuga AI, Abdullayev N, Weiss K, Haneder S, Brüggemann-Bratke L, Maintz D, Rau R, Bratke G. Accelerated MRI of the knee. Quality and efficiency of compressed sensing. Eur J Radiol. 2020 Nov;132:109273.

Bratke G, Rau R, Weiss K, Kabbasch C, Sircar K, Morelli JN, Persigehl T, Maintz D, Giese D, Haneder S. Accelerated MRI of the Lumbar Spine Using Compressed Sensing: Quality and Efficiency. J Magn Reson Imaging. 2019 Jun;49(7):e164-e175.

Team

Leitung
Priv.-Doz. Dr. Dr. Andra Iuga

Dr. Robert Terzis
Dr. Thomas Dratsch
Dr. Robert Hahnfeldt

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