F 68 - Otmar Scherzer - Tomographie auf allen Skalen

Sprecher:
Otmar Scherzer

bewilligt: 2017

Universität/Forschungsstätte
: Universität Wien

otmar.scherzer(at)univie.ac.at

https://tomography.univie.ac.at/

Die Entwicklung von Technologien, die es erlauben, in das Innere des menschlichen Körpers zu „sehen“, führte zu einer signifikanten Verbesserung der medizinischen Betreuung der menschlichen Bevölkerung. 1979 erhielten Allan MacLeod Cormack und Godfrey Houndsfield den Nobel-Preis für „Physiologie und Medizin“ für die Entwicklung des ersten Computertomographen, mit dem es möglich ist, die drei-dimensionale Struktur des Körperinneren eines Patienten abzubilden. Diese Art der Tomographie hat die Medizin revolutioniert. Auch im mikroskopisch-kleinen Bereich gab es vor kurzem eine Revolution: Der Nobel-Preis für Chemie 2014 erging an Eric Betzig, Stefan Hell und William E. Moerner für die Entwicklung der hochauflösenden Mikroskopie, die eine Detailauflösung erlaubt, die bis dahin in der optischen Mikroskopie als unmöglich gegolten hatte. Mathematiker entwickelten parallel dazu die Grundlagen für die computergestützte Analyse bildgebender Verfahren. Genau vor 100 Jahren publizierte der österreichische Mathematiker Johann Radon seine berühmten Rückprojektionsformeln für die Radon-Transformation – wie sie heute genannt werden. Im 20. Jahrhundert erarbeitete der russische Mathematiker Andrei Nikolajewitsch Tichonow die mathematischen Grundlagen der Regularisierungstheorie. Auf diesen bahnbrechenden wissenschaftlichen Ideen fußen fast alle derzeitigen tomographischen Methoden. Gegenwärtig entwickeln sich bildgebende Verfahren mit atemberaubender Geschwindigkeit weiter. Neben der Medizin hat die Tomographie in weitere Gebiete Einzug genommen, auf allen Größenskalen, von der Biologie bis zur Astrophysik. Heute können biologische Strukturen im Nanobereich in welchem einzelne Moleküle sichtbar werden, mikroskopisch aufgenommen werden. Von immenser Bedeutung ist hierbei, dass die Aufnahmezeiten für solche Bilder so stark reduziert werden konnten, dass es möglich ist dynamische Prozesse praktisch in Echtzeit zu visualisieren. Diese Entwicklungen verlangen neue mathematische Konzepte, die es erlauben, unter Zuhilfenahme moderner Computertechnologien die wesentlichen Informationen der Aufnahmen zu extrahieren.Dieser SFB vereint drei experimentelle und drei mathematische Gruppen, um sich den neuen Herausforderungen der dynamischen Bildgebung zu stellen. Die experimentellen Gruppen bringen bildgebende Verfahren und wissenschaftliche Expertise in den Bereichen Angewandte Optik, Biophysik, Biologie und Medizin ein, während die mathematischen Gruppen in mathematischer Modellierung, Regularisierung und numerischer Optimierung ausgewiesen sind.Die Mission dieses Konsortiums ist die Analyse natürlicher dynamischer Prozesse auf allen Skalen.

Durchschnittlich beschäftigte NachwuchswissenschafterInnen
13

  • 6x PhD
  • 5x Postdoc
  • 1x Senior PostDoc
  • 1x Scientific Project Coordinator

Internationale Kooperationspartner

  • Stephen Barnett (University of Glasgow, GB)
  • Paul Beard, (University College London, GB)
  • Elena Beretta (Politecnico di Milano, Italy)
  • Liliana Borcea (University of Michigan, US)
  • Jörg Enderlein (University of Göttingen, Germany)
  • Adel Faridani (Oregon State University, US)
  • Ralf Jungman (Max Planck Institute of Biochemistry, Germany)
  • Daniel Gerth (TU Chemnitz, Germany)
  • Rainer Heintzmann (University of Jena, Germany)
  • Maarten de Hoop (Rice University, US)
  • Esther Klann (TU Berlin, Germany)
  • Vasilis Ntziachristos, (Helmholtz Zentrum München, Germany)
  • Lothar Reichel (Kent State University, US)
  • John Schotland (University of Michigan, US)
  • Todd Quinto (Tufts University, US)
  • Kirk Soodhalter (Trinity College Dublin, Ireland)

Principal Investigators (PI)

  • Wolfgang Drexler: Multi-Modal Imaging
  • Peter Elbau: Quantitative Coupled Physics Imaging
  • Ronny Ramlau: Tomography in Astronomy
  • Monika Ritsch-Marte: Imaging of Trapped Particles
  • Otmar Scherzer: Tomography with Uncertainties
  • Gerhard Schütz: Ultra-high Resolution Microscopy

Sprecher des SFBs
Otmar Scherzer, Universität Wien, Computational Science Center
otmar.scherzer(at)univie.ac.at


Website: https://tomography.univie.ac.at/


Kontakt

FWF – Der Wissenschaftsfonds
Haus der Forschung
1090 Wien, Sensengasse 1
T: +43/1/505 67 40-0, F: +43/1/505 67 39
office(at)fwf.ac.at
Sabine Haubenwallner
DW 8603, sabine.haubenwallner(at)fwf.ac.at