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Gestreutes Röntgenlicht zeigt krankes Gewebe

22.10.2012
Schwere Lungenerkrankungen gehören weltweit zu den häufigsten Todesursachen.

Bisher sind sie im Frühstadium nur schwer zu diagnostizieren. Mit einer von Münchener Wissenschaftlern im Rahmen einer internationalen Kooperation entwickelten Röntgentechnik ist dies jetzt möglich. Nun arbeiten die Wissenschaftler daran, die Methode praxistauglich zu machen.


Eine Kombination von Dunkelfeld- und konventionellem Röntgenbild ermöglicht eine klare Unterscheidung zwischen gesundem und emphysematösem Gewebe sowie eine Beurteilung der regionalen Verteilung der Krankheit. Anhand solcher Bilder könnte der Arzt in Zukunft nicht nur sehen ob ein Patient erkrankt ist sondern auch, welche Stellen der Lunge wie stark betroffen sind. Bild: Simone Schleede /TUM

Jedes Jahr sterben allein in Deutschland mehr als 100.000 Menschen an schweren Lungenerkrankungen. Vorläufer einer lebensgefährlichen chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (chronic obstructive pulmonary disease, COPD) ist in der Regel eine chronische Bronchitis. Eine schwer wiegende Begleiterscheinung sind teilweise zerstörte Lungenbläschen und eine Aufblähung der Lunge (Emphysem). Doch in normalen Röntgenaufnahmen sind die feinen Unterschiede im Gewebe kaum sichtbar.

Zusätzlich zum normalen Röntgenbild analysierten die Münchener Wissenschaftler daher auch die vom Gewebe gestreute Strahlung. Aus diesen Daten errechneten sie dann detaillierte Bilder der Lungen der untersuchten Mäuse. Anhand solcher Bilder kann der Arzt nicht nur sehen ob ein Patient erkrankt ist sondern auch, welche Stellen der Lunge wie stark betroffen sind.

„Gerade die frühen Stadien von Erkrankungen besser erkennen, quantifizieren und lokalisieren zu können wäre sehr hilfreich“, sagt Professor Maximilian Reiser, Leiter des Instituts für Klinische Radiologie der Ludwig-Maximilians-Universität München. „Wir erhoffen uns eines Tages mit der neuen Technik eine verbesserte Diagnose und Therapie von COPD und eine geringere Strahlenbelastung als mit hochaufgelöster Computer-Tomografie“.

Entwickelt wurde die Methode im Rahmen der Forschungsarbeit des Exzellenzclusters Munich-Centre for Advanced Photonics (MAP) von Physikern der Technischen Universität München (TUM) und Medizinern der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) sowie des Comprehensive Pneumology Center (CPC) des Helmholtz Zentrums München.

Für die Versuche nutzten die Wissenschaftler die Compact Light Source der Firma Lyncean Technologies Inc., eine kompakte Synchrotron-Strahlungsquelle. Im Center for Advanced Laser Applications (CALA), einem Gemeinschaftsprojekt der TU München und der LMU München auf dem Forschungscampus Garching, sollen in den nächsten Jahren neue, lasergetriebene Röntgenquellen entwickelt werden.

Parallel dazu arbeitet die Forschungsgruppe um Franz Pfeiffer, Professor für Biomedizinische Physik an der TU München, daran, die Analyse der Streustrahlung so weiter zu entwickeln, dass sie auch mit herkömmlichen Röntgenapparaten eingesetzt werden kann.

Gefördert wurden die Forschungsarbeiten aus Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) über den Exzellenzcluster Munich-Centre for Advanced Photonics (MAP), des European Research Council (ERC Starting Grant Nr. 240142), des National Institute of General Medical Sciences (USA, Grant R44-GM074437) und des National Center for Research Resources (USA, Grant R43-RR025730). Weitere Kooperationspartner waren das Helmholtz Zentrum NanoMikro am Karlsruher Institut für Technologie, die Universität Lund (Schweden) und die Lyncean Technologies Inc. (USA).

Originalpublikation:
Emphysema diagnosis using X-ray dark-field imaging at a laser-driven compact synchrotron light source. Simone Schleede, Felix G. Meinel, Martin Bech, Julia Herzen, Klaus Achterhold, Guillaume Potdevin, Andreas Malecki, Silvia Adam-Neumair, Sven F. Thieme, Fabian Bamberg, Konstantin Nikolau, Alexander Bohla, Ali Ö. Yildirim, Rod Loewen, Martin Gifford, Ronald Ruth, Oliver Eickelberg, Maximilian Reiser, and Franz Pfeiffer. Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS, Early Edition, 2012, DOI: 10.1073/pnas.1206684109

Link: http://www.pnas.org/content/early/2012/10/16/1206684109.abstract

Kontakt:
Prof. Dr. Franz Pfeiffer
Lehrstuhl für Biomedizinische Physik
Technische Universität München
James-Franck-Straße 1, 85748 Garching, Germany
Tel.: +49 89 289 12552, Fax: +49 89 289 12548
E-Mail: nelly.de.leiris@mytum.de

Dr. Ulrich Marsch | idw
Weitere Informationen:
http://www.e17.ph.tum.de/
http://www.pnas.org/content/early/2012/10/16/1206684109.abstract

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