Ein neues Bildgebungsverfahren kommt erstmals in Prototypen eines neuen Computertomographen (CT) zum Einsatz. Die Ergebnisse in der präklinischen Forschung am Tiermodell waren viel versprechend. Die Geräte sollen später auch in der Medizin eingesetzt werden.
Mit der herkömmlichen Röntgentechnologie wird die Intensität der Röntgenstrahlen gemessen, die ein Objekt oder Gewebe durchdringen. Diese Methode der Bildgebung hat jedoch Beschränkungen, wenn es um Anwendungen bei bestimmten Weichgeweben geht: Einige Tumore oder Knorpelgewebe beispielsweise lassen sich damit nur bedingt darstellen.
Ein Forscherteam unter Leitung der TU München hat aber ein neues Röntgenverfahren entwickelt, das Röntgen-Phasenkontrast-Technologie genannt wird. Es registriert nicht, wie die Strahlen das Gewebe durchdringen, sondern wie stark die Strahlen von Strukturen im Körper abgelenkt werden. Auf diesem Weg kommt man zu einer deutlich verbesserten Darstellung von Weichgewebe.
Allerdings ist die Ablenkung ein äußerst schwacher Effekt. Um ihn sichtbar zu machen, nutzen die Wissenschaftler beim so genannten gitterbasierten Phasenkontrast-Verfahren mehrere röntgenoptische Strukturen (Gitter), die im Röntgenstrahl präzise angeordnet sind.
Das Forschungsteam vom Lehrstuhl für Biomedizinische Physik an der TU München arbeitet seit Jahren an dieser neuen Technologie, um die Diagnostik in der medizinischen Bildgebung zu verbessern. Bisher wurde damit dem Körper entnommenes Gewebe mit experimentellen Röntgen-Aufbauten im technischen Labor untersucht. Vor kurzem fand der erste große Schritt in Richtung biomedizinischer Anwendung statt: Die neue Technologie wurde in Mikro-Computertomographen eingebaut, die nun für weitere Untersuchungen zur Verfügung stehen. So soll die Technik in Zukunft auch für Patienten nutzbar gemacht werden.
Zusammen mit Partnern aus der Industrie, Bruker MicroCT und Skyscan, sind zwei Prototypen der neuen Computertomographen entstanden. Dafür wurden hochpräzise Phasenkontrastgitter aus dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) verwendet. Eines der Geräte wird beim Kooperationspartner in Belgien eingesetzt, das zweite ist am Zentralinstitut für Medizintechnik der TUM auf dem Garchinger Forschungscampus aufgebaut.
Die größte Herausforderung bei der Implementierung der neuen Technologie im Mikro-Computertomographen waren die mechanische Stabilität und damit verbundene Bildstörungen im Phasenkontrast. Die Störungen wurden mit Hilfe von Software-Algorithmen korrigiert. Dass diese den gewünschten Effekt erzielten, haben die Wissenschaftler durch die Messung eines „Phantoms“ mit chemischen Flüssigkeiten nachgewiesen. Das Potenzial der neuen Technologie für die biomedizinische Bildgebung wurde an biologischem Gewebe untersucht, und es können unterschiedliche Gewebebereiche deutlich besser dargestellt werden. Die Projektpartner sehen darin den Startschuss für eine neue Generation von Computertomographen.
Weitere Informationen Die Partner haben ihre Ergebnisse In einer aktuellen Ausgabe des Fachjournals PNAS vorgestellt. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat die Arbeiten im Rahmen des Exzellenzclusters Munich Center for Advanced Photonics (MAP) unterstützt. Weitere Mittel kamen durch den Europäischen Forschungsrat (ERC, FP7, Starting Grant No. 240142).
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