Preis der Stiftung Familie Klee zur Förderung des

Preis der Stiftung Familie Klee zur Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchs im
Bereich der Biomedizinischen Technik
Tobias Knopp - Effiziente Rekonstruktion und alternative Spulentopologien für
Magnetic-Particle-Imaging
Tobias Knopp von der Universität zu Lübeck beschäftigt sich in seiner vom Gutachtergremium mit
dem 1. Preis ausgezeichneten Doktorarbeit mit einem vollkommen neuen bildgebenden Verfahren
namens Magnetic-Particle-Imaging (MPI). Diese Bildgebungsmodalität wurde im Hamburger
Forschungslabor von Philips erfunden und hat das Potential die Diagnose von Herzkrankheiten
deutlich zu verbessern. Magnetische Nanopartikel, die als Kontrastmittel in die Blutbahn injiziert
werden, können in kleinsten Mengen auf ihrem Weg durch den Körper verfolgt werden. In näherer
Zukunft wird damit die Abbildung der Blutgefäße im Körper und die quantitative Bestimmung der
Durchblutung von Organen verbessert. Langfristig eröffnet die Methode auch Möglichkeit der
biomolekularen Bildgebung, also der Abbildung von Molekülen im Körper, welche sehr frühzeitig
auf pathologische Prozesse hinweisen. Eine große Stärke des Verfahrens ist die hohe zeitliche
Auflösung. Mit mehr als 40 Bildaufnahmen pro Sekunde kann MPI das schlagende Herz darstellen,
ohne dabei radioaktive Strahlung zu nutzen.
Ein Schwerpunkt der Doktorarbeit von Tobias Knopp ist die Entwicklung neuer
Rekonstruktionsverfahren von MPI-Bildern. Um aus den gemessenen Daten Bilder zu gewinnen, ist
bislang eine aufwändige Kalibrierungsmessung nötig, die bei einem klinischen Einsatz nicht
praktikabel wäre. Aus diesem Grund entwickelte Tobias Knopp ein Verfahren, mit dem sich MPIDaten mittels eines physikalischen Modells rekonstruieren lassen. Die so entstehenden Bilder sind
von hoher Qualität und können wesentlich schneller bestimmt werden.
Ein weiteres Thema der Doktorarbeit ist eine vollkommen neue Form der Bildkodierung. Bislang
wird der Messbereich bei MPI mit einem feldfreien Punkt abgetastet. Eine wesentliche
Verbesserung kann dadurch erreicht werden, dass die Abtastung mit einer feldfreien Linie
durchgeführt wird. Dies steigert die Sensitivität des Verfahrens um mehr als das zehnfache.
Aufgrund der enorm hohen elektrischen Verlustleistung blieb die MPI-Bildgebung mit einer
feldfreien Linie bislang jedoch ein theoretisches Konzept. In seiner Doktorarbeit entwickelt Tobias
Knopp daher eine neue effiziente Spulenanordnung zur Erzeugung feldfreier Linien mit hoher
Qualität. Ein mittlerweile am Institut für Medizintechnik der Universität zu Lübeck realisierter
Demonstrator zeigt, dass sich die Felder wirklich praktisch realisieren lassen.
Tobias Knopp hat damit mehrere herausragende Beiträge zum Magnetic Particle Imaging erarbeitet.
Das Spektrum reicht vom besseren Verständnis der physikalischen Grundlagen über schnellere
Algorithmen der Bildrekonstruktion bis hin zu effizienteren Spulenanordnungen.
Tobias Knopp ist 29 Jahre jung und hat an der Universität zu Lübeck im Sommer 2010 mit
Auszeichnung promoviert. Zuvor hat er in Lübeck Informatik studiert – auch dieses Studium hat er
mit Auszeichnung abgeschlossen. Er wirkt in der universitären Lehre mit und hat einen
internationalen Workshop zum Magnetic Particle Imaging organisiert. Tobias Knopp kann bereits
13 Artikel in wissenschaftlichen Journalen, 48 Konferenzbeiträge und 3 Patentanmeldungen
vorweisen. Jetzt leitet er das vom BMBF geförderte Forschungsprojekt MAPIT an der Universität
Lübeck.
Tobias Knopp ist verheiratet und hat ein Kind.