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Scanner untersucht Gefäßbildung bei Schuppenflechte-Patienten

31.05.2017

Ein neu entwickelter Gewebescanner erlaubt einen Blick unter die Haut von Schuppenflechte-Patienten. Ohne Kontrastmittel oder Strahlenbelastung lassen sich so klinisch relevante Informationen erfassen wie etwa die Struktur der Hautschichten und Blutgefäße. Ein Forscherteam vom Helmholtz Zentrum München und der Technischen Universität München (TUM) hat die Technologie kürzlich in ‚Nature Biomedical Engineering‘ vorgestellt.

Die Schuppenflechte (Psoriasis vulgaris) ist eine entzündliche Hautkrankheit, die durch stark schuppende, punktförmige bis handtellergroße Hautstellen gekennzeichnet ist. Die Krankheit betrifft Schätzungen zufolge allein in der Europäischen Union zwischen zehn und fünfzehn Millionen Menschen.


Ein neu entwickelter Gewebescanner erlaubt einen Blick unter die Haut von Schuppenflechte-Patienten.

Quelle: Helmholtz Zentrum München

Aktuell bewerten Ärzte die Schwere der Erkrankung anhand von Eigenschaften auf der Hautoberfläche wie etwa Rötung oder die Dicke der Hautschuppen. „Diese Einschätzung lässt sämtliche Parameter außer Acht, die unter der Hautoberfläche liegen und kann zudem subjektiv sein“, gibt Dr. Juan Aguirre zu bedenken.

„Die Struktur der Haut und der Gefäße können im Vorfeld einer Behandlung wichtige Informationen für den Arzt bringen“, erklärt der Arbeitsgruppenleiter am Institut für Biologische und Medizinische Bildgebung (IBMI) am Helmholtz Zentrum München.*

Blick unter die Haut

Um diese Informationen nutzbar zu machen, haben Aguirre und sein Team eine neue Technik entwickelt, die unter die Haut geht. Sie trägt den Namen RSOM** und funktioniert so: Das zu untersuchende Gewebe wird mit einem schwachen Laserpuls angeregt, nimmt die Energie auf und erwärmt sich minimal. Das führt dazu, dass sich das Gewebe kurzzeitig ausdehnt und Ultraschallwellen erzeugt. Diese Signale messen die Wissenschaftler und berechnen daraus ein hochaufgelöstes Bild.

Hightech im Handtaschenformat

Neben der Entwicklung der Methode als solches konnten die Wissenschaftler die Technik bereits auf die Größe eines Handgeräts reduzieren. „Durch diese leicht einzusetzende Technologie, die ohne Strahlenbelastung oder Kontrastmittel auskommt, können wir erstens neue Einblicke in die Krankheitsmechanismen gewinnen und zweitens die Therapieentscheidung für die Ärzte erleichtern“, erklärt Prof. Dr. Vasilis Ntziachristos, Direktor des IBMI am Helmholtz Zentrum München und Inhaber des Lehrstuhls für Biologische Bildgebung an der Technischen Universität München.

Die Leistungsfähigkeit von RSOM demonstrierten die Wissenschaftler in der aktuellen Studie: Sie untersuchten Haut- und Unterhautgewebe von Schuppenflechte-Patienten. Durch die RSOM-Technologie konnten sie mehrere Merkmale für Psoriasis und Entzündungen bestimmen, darunter beispielsweise die Hautdicke, die Abstände der Kapillaren, die Anzahl an Gefäßen oder das Gesamtvolumen des Blutes in der Haut. Diese trugen sie zusammen für einen klinischen Index***, der nun auch die Daten unter der Hautoberfläche berücksichtigt.

Die Forscher planen, das Bildgebungsverfahren künftig auch bei anderen Krankheiten einzusetzen. Denkbar sind solche Untersuchungen bei Hautkrebs oder aber auch bei Diabetespatienten. Diese leiden oft an geschädigten Blutgefäßen, die sich mit der Technologie frühzeitig untersuchen lassen könnten.


Weitere Informationen

* Die Behandlung einer Psoriasis wird je nach Schweregrad der Erkrankung und Einbeziehung möglicher Organe abgestuft. Hier kann die neue Technik bei der Entscheidungsfindung helfen - ohne einen Eingriff. Bisher war das nur durch eine Biopsie möglich, bei der Teile der Haut herausgeschnitten werden, um sie unter dem Mikroskop zu begutachten.

**RSOM steht für raster-scan optoacoustic mesoscopy

*** Unter einem Index versteht man in der Medizin eine Kennzahl, die aus unterschiedlichen diagnostischen Parametern entsteht. Sie dient dazu, die Schwere einer Erkrankung abzuschätzen.

Original-Publikation:
Aguirre, J. et al. (2017): Precision assessment of label-free psoriasis biomarkers with ultra-broadband optoacoustic mesoscopy. Nature Biomedical Engineering, DOI: 10.1038/s41551-017-0068

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Das Helmholtz Zentrum München verfolgt als Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt das Ziel, personalisierte Medizin für die Diagnose, Therapie und Prävention weit verbreiteter Volkskrankheiten wie Diabetes mellitus und Lungenerkrankungen zu entwickeln. Dafür untersucht es das Zusammenwirken von Genetik, Umweltfaktoren und Lebensstil. Der Hauptsitz des Zentrums liegt in Neuherberg im Norden Münchens. Das Helmholtz Zentrum München beschäftigt rund 2.300 Mitarbeiter und ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der 18 naturwissenschaftlich-technische und medizinisch-biologische Forschungszentren mit rund 37.000 Beschäftigten angehören. http://www.helmholtz-muenchen.de

Das Institut für Biologische und Medizinische Bildgebung (IBMI) erforscht In-vivo-Bildgebungstechnologien für die Biowissenschaften. Es entwickelt Systeme, Theorien und Methoden zur Bildgebung und Bildrekonstruktion sowie Tiermodelle zur Überprüfung neuer Technologien auf der biologischen, vorklinischen und klinischen Ebene. Ziel ist es, innovative Werkzeuge für das biomedizinische Labor, zur Diagnose und dem Therapiemonitoring von humanen Erkrankungen bereit zu stellen. http://www.helmholtz-muenchen.de/ibmi

Das Zentrum Allergie und Umwelt (Leitung: Prof. Dr. Carsten Schmidt-Weber) in München ist eine gemeinsame Einrichtung von Helmholtz Zentrum München und Technischer Universität München. Die in der deutschen Forschungslandschaft einzigartige Kooperation dient der fachübergreifenden Grundlagenforschung und Verknüpfung mit Klinik und klinischen Studien. Durch diesen translationalen Ansatz lassen sich Erkenntnisse über molekulare Entstehungsmechanismen von Allergien in Maßnahmen zu ihrer Vorbeugung und Therapie umsetzen. Die Entwicklung wirksamer, individuell zugeschnittener Therapien ermöglicht betroffenen Patienten eine bessere Versorgung. http://www.zaum-online.de

Die Technische Universität München (TUM) ist mit mehr als 500 Professorinnen und Professoren, rund 10.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern und 40.000 Studierenden eine der forschungsstärksten Technischen Universitäten Europas. Ihre Schwerpunkte sind die Ingenieurwissenschaf-ten, Naturwissenschaften, Lebenswissenschaften und Medizin, verknüpft mit Wirtschafts- und Sozialwissenschaften. Die TUM handelt als unternehmerische Universität, die Talente fördert und Mehrwert für die Gesellschaft schafft. Dabei profitiert sie von starken Partnern in Wissenschaft und Wirtschaft. Weltweit ist sie mit einem Campus in Singapur sowie Verbindungsbüros in Brüssel, Kairo, Mumbai, Peking, San Francisco und São Paulo vertreten. An der TUM haben Nobelpreisträger und Erfinder wie Rudolf Diesel, Carl von Linde und Rudolf Mößbauer geforscht. 2006 und 2012 wurde sie als Exzellenzuniversität ausgezeichnet. In internationalen Rankings gehört sie regelmäßig zu den besten Universitäten Deutschlands. http://www.tum.de

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Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Dr. Juan Aguirre, Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH), Institut für Biologische und Molekulare Bildgebung, Ingolstädter Landstr. 1, 85764 Neuherberg,
Tel. +49 89 3187 3972, E-Mail: juan.aguirre@helmholtz-muenchen.de

Sonja Opitz | Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt

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