Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neues Röntgenverfahren unterscheidet, was bisher gleich aussah

23.07.2010
Neue Methode bildet Grundlage für grossflächige Nutzung eines Röntgenverfahrens, mit dem Gewebe unterschieden werden kann, das in herkömmlichen Röntgenbildern gleich aussieht.

Klassische Röntgenbilder können Knochen gut von Weichgewebe unterscheiden – Muskeln, Knorpel, Sehnen oder Weichteiltumore sehen in den Bildern aber fast gleich aus. Mit dem Phasenkontrastverfahren, wie es vor wenigen Jahren am Paul Scherrer Institut entwickelt wurde, lassen sich Röntgenbilder erzeugen, in denen auch diese Gewebearten klar unterscheidbar sind.

Nun haben Forschende des Paul Scherrer Instituts und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften das Verfahren so weiterentwickelt, dass es in Zukunft so einfach zu handhaben sein wird wie gewöhnliche Röntgenaufnahmen. Die Forschenden erwarten, dass das Verfahren zukünftig helfen wird, in der Arztpraxis Tumore zu erkennen oder am Flughafen gefährliche Gegenstände im Gepäck sichtbar zu machen. Über ihre Ergebnisse berichten die Forschenden diese Woche in der Online-Ausgabe der Zeitschrift der Amerikanischen Akademie der Wissenschaften (PNAS – Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America).

Im gewöhnlichen Röntgenbild kann man die Knochen besonders deutlich sehen, weil sie Röntgenlicht stärker abschwächen als umliegendes Gewebe – das Röntgenbild ist so gewissermassen ein Schattenbild des Körperinneren. Verschiedene Arten von Weichgewebe schwächen Röntgenlicht aber in ungefähr gleichem Masse ab und sind dadurch nur schwer zu unterscheiden.

Verschobene Phase zeigt Strukturen

Um diese Gewebearten doch zu unterscheiden, machen sich die Forschenden zunutze, dass sich die Gewebe oftmals in einer anderen Eigenschaft unterscheiden – in ihrer Dichte, die auch bestimmt, wie schnell das Röntgenlicht darin vorankommt. Durch die unterschiedliche Dichte kommt es zu einer sogenannten Phasenverschiebung des Röntgenlichts.

Licht ist ja eine Welle. Man kann sich einen Lichtstrahl so denken, dass immer abwechselnd Wellenberge und Wellentäler aufeinanderfolgen. Nun kann man sich vorstellen, dass mehrere Lichtstrahlen parallel an einer Röntgenlichtquelle loslaufen – und zwar „in Phase“, also so, dass etwa die Wellenberge aller Wellen nebeneinander liegen. Laufen die Lichtstrahlen nun alle durch ein Gewebe, das an verschiedenen Orten eine unterschiedliche Dichte aufweist, sind sie danach nicht mehr in Phase, weil sie verschieden schnell durch das Gewebe gelaufen sind. Diesen Phasenunterschied kann man nutzen, um die Struktur des Gewebes zu bestimmen.

Neue Methode auch für die Arztpraxis

Um aus den Phasenunterschieden ein Bild der Gewebestruktur zu bekommen, schicken die Forschenden das Licht durch ein feines Gitter mit Abständen von einigen tausendstel Millimetern, sodass sich die verschiedenen Strahlen überlagern. Aus der Überlagerung bestimmen sie dann die Struktur in einer bisher unerreichten Genauigkeit. Das schweizerisch-chinesische Forscherteam hat nun das Verfahren „Reverse Projection Method – RP“ erarbeitet, mit dem man die Phasenverschiebungen auf eine sehr einfache Weise bestimmen kann.

„Dadurch wird man Phasenkontrastbilder so einfach aufnehmen können wie heute normale Röntgenbilder“, erklärt Marco Stampanoni, Professor für Röntgenmikroskopie am Institut für Biomedizinische Technik der ETH Zürich und Projektleiter am PSI. „Diese Ergebnisse sind ein wichtiger Schritt zur weiten Nutzung der Phasenkontrastmethode auf Gebieten wie Medizin, zerstörungsfreie Materialuntersuchung oder Sicherheitstechnik, weil sie ähnliche Untersuchungsbedingungen und Algorithmen nutzt wie vorhandene Anlagen.“

Text: Paul Piwnicki

Über das PSI
Das Paul Scherrer Institut entwickelt, baut und betreibt grosse und komplexe Forschungsanlagen und stellt sie der nationalen und internationalen Forschungsgemeinde zur Verfügung. Eigene Forschungsschwerpunkte sind Festkörperforschung und Materialwissenschaften, Elementarteilchenphysik, Biologie und Medizin, Energie- und Umweltforschung. Mit 1300 Mitarbeitenden und einem Jahresbudget von rund 260 Mio. CHF ist es das grösste Forschungsinstitut der Schweiz.
Kontakt:
Prof. Dr. Marco Stampanoni, Institut für Biomedizinische Technik der ETH Zürich und Labor für Makromoleküle und Bioimaging am Paul Scherrer Institut, 5232 Villigen PSI, Telefon: +41 (0)56 310 4724 oder +41 (0) 79 874 92 22; E-Mail: marco.stampanoni@psi.ch
Originalveröffentlichung:
Low-dose, simple, and fast grating-based X-ray phase-contrast imaging
Peiping Zhu, Kai Zhang, Zhili Wang, Yinjin Liu, Xiaosong Liu, Ziyu Wu, Samuel A. McDonald, Federica Marone, and Marco Stampanoni

PNAS Early Edition, July 19, 2010; DOI: 10.1073/pnas.1003198107

Dagmar Baroke | idw
Weitere Informationen:
http://www.psi.ch/media/neues-roentgenverfahren

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht Wenn der Schmerz keine Worte findet - Künstliche Intelligenz zur automatisierten Schmerzerkennung
27.02.2017 | Universität Ulm

nachricht Herz-Untersuchung: Kontrastmittel sparen mit dem Mini-Teilchenbeschleuniger
27.02.2017 | Technische Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit Künstlicher Intelligenz das Gehirn verstehen

Wie entsteht Bewusstsein? Die Antwort auf diese Frage, so vermuten Forscher, steckt in den Verbindungen zwischen den Nervenzellen. Leider ist jedoch kaum etwas über den Schaltplan des Gehirns bekannt.

Wie entsteht Bewusstsein? Die Antwort auf diese Frage, so vermuten Forscher, steckt in den Verbindungen zwischen den Nervenzellen. Leider ist jedoch kaum etwas...

Im Focus: Wie Proteine Zellmembranen verformen

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor Oliver Daumke vom MDC erforscht. Er und sein Team haben nun aufgeklärt, wie sich diese Proteine auf der Oberfläche von Zellen zusammenlagern und dadurch deren Außenhaut verformen.

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor...

Im Focus: Safe glide at total engine failure with ELA-inside

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded after a glide flight with an Airbus A320 in ditching on the Hudson River. All 155 people on board were saved.

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded...

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Nebennierentumoren: Radioaktiv markierte Substanzen vermeiden unnötige Operationen

28.02.2017 | Veranstaltungen

350 Onlineforscher_innen treffen sich zur Fachkonferenz General Online Research an der HTW Berlin

28.02.2017 | Veranstaltungen

23. VDMA-Arbeitsberatung „Engineering und Konstruktion“ am 2. März 2017 an der TH Wildau

28.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Atomfalle für die Wasserdatierung

28.02.2017 | Geowissenschaften

Zellen passen sich ultraschnell an die Schwerelosigkeit an

28.02.2017 | Medizin Gesundheit

Maus-Stammzellen auf Chip könnten Tierversuche ersetzen

28.02.2017 | Biowissenschaften Chemie