Behnken-Berger-Preis für Strahlenreduzierung in der medizinischen Bildgebung

Ob gebrochenes Bein, schmerzende Zahnwurzel, Verdacht auf Brustkrebs oder Lungenentzündung – der Arzt röntgt: Schätzungen gehen von etwa 140 Millionen Untersuchungen pro Jahr aus. Diese Diagnostik ist heute aus dem medizinischen Alltag nicht mehr wegzudenken – und zugleich die Ursache für die größte Exposition des Menschen mit ionisierender Strahlung. Die meisten Patienten sind dabei von Projektionsaufnahmen (ca. 93 Prozent der Untersuchungen) betroffen. Um den Strahlenschutz dieser Gruppe möglichst zu optimieren, entwickelte Hoeschen mit zwei Kollegen ein effizientes Verfahren zur Verringerung des ungewünschten Rauschens aus zwei Bildern.

Knapp 40 Prozent der medizinischen Strahlenbelastung stammen aus computertomographischen Untersuchungen, die jedoch nur etwas mehr als 5 Prozent der Untersuchungszahlen ausmachen. Deren Anzahl wird in Zukunft weiter steigen – damit verbunden auch die Strahlenexposition: Anders als beim klassischen Röntgen können die für eine Untersuchung irrelevanten Körperregionen schlechter abgeschirmt werden, sämtliche in Abtastrichtung liegenden Körperanteile werden bestrahlt; zudem ist die Strahlendosis am Eintrittspunkt in den Körper etwas höher. Aufnahmen von ein bis zwei CT-Schichten bedeuten eine ähnliche Strahlenbelastung wie eine konventionelle Großaufnahme der gleichen Körperregion. Hier ist also ein besonderer Optimierungsbedarf notwendig.

Dr. Christoph Hoeschen, Leiter der Arbeitsgruppe Medizinphysik am GSF – Institut für Strahlenschutz, hat ein neues Verfahren entwickelt, das mit deutlich geringerer Strahlendosis Aufnahmen hoher Qualität liefert. „Wir wenden für die notwendige Rekonstruktion der Bilder aus CT-Daten einen neuartigen Algorithmus an, der die in den Rohdaten steckende Information besser ausnutzt“, erklärt Hoeschen. Damit können die Wissenschaftler aus der Hälfte der Daten – entsprechend einer halbierten Strahlenbelastung – bei vergleichbarem Rechenaufwand mindestens gleich gute Bilder rekonstruieren wie mit dem bisherigen Standardverfahren. Auf Basis des neuen Algorithmus Polynomial Expansion on the Disc (OPED) haben sie zudem verschiedene neue Aufnahmegeometrien entwickelt, die helfen könnten, ohne Qualitätsverlust die Dosis weiter zu senken. „Das Ergebnis ist, dass schon bei niedrigeren Dosen Aufnahmen von hoher Qualität erhalten werden“, betont Hoeschen. Dies kann dann mit Simulationsverfahren, die ebenfalls in der Gruppe optimiert werden, nachgewiesen werden.

Über den Behnken-Berger-Preis

Die Behnken-Berger-Stiftung geht auf den deutschen Physiker Hermann Behnken (1889-1945) und seiner Ehefrau Traute Behnken-Berger zurück. Hermann Behnken gehörte zu den führenden Pionieren der Radiologie in Deutschland und ist der „Vater“ der Dosiseinheit „Röntgen“. Behnkens physikalische und technische Arbeiten haben entscheidend dazu beigetragen, das solide Fundament der modernen Präzisionsdosiometrie zu formen.

Mit ihrem Preis fördert die Behnken-Berger-Stiftung die Forschung auf dem Gebiet des Strahlenschutzes mit dem Schwerpunkt der Unterstützung des wissenschaftlichen Nachwuchses. Dabei ist der Fokus insbesondere auf den Schutz vor Umweltschäden aufgrund von Röntgenstrahlung und Radioaktivität, auf die Beseitigung von Strahlenschäden durch therapeutische Maßnahmen, auf die Röntgenstrahlungstherapie und Diagnose von Strahlenschäden und auf die Schutzmaßnahmen vor Radioaktivität gerichtet. Die Behnken-Berger-Preise werden jährlich an zwei junge Nachwuchswissenschaftler verliehen, die hervorragende Leistungen in diesen Gebieten erbracht haben.