Dunkelfeldröntgen in Computertomografen integriert

München – Ein Forschungsteam der Technischen Universität München (TUM) hat eine neue Röntgen­me­thode – das Dunkelfeldröntgen – in einen Computertomografen integriert. Der neue Prototyp liefert drei­dimensionale Dunkelfeldröntgenaufnahmen. Die Arbeitsgruppe berichtet in den Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS, DOI: 10.1073/pnas.2118799119).

„Wir konnten erstmals zeigen, dass sich das Dunkelfeldröntgen auch in einen klinischen Computertomo­grafen integrieren lässt“, erläuterte der Studienleiter Franz Pfeiffer, Professor für biomedizinische Physik und Direktor des Munich Institute of Biomedical Engineering der TUM.

Obgleich noch eine neue Technologie, zeigten vorangegangene, vorklinische Stu­dien mit Mäusen bereits deutliche Vorteile der Dunkelfeldcomputertomografie, vor allem für die Bild­gebung von Lungengewebe. Der neue CT-Prototyp wurde bereits erfolgreich mit einem sogenannten Thorax-Phantom getestet, einem künstlichen Modell eines menschlichen Oberkörpers.

Auf dem Weg von der Röntgenquelle zum Detektor wird Röntgenlicht durch das dazwischenliegende Ge­webe abgeschwächt. Konventionelles Röntgen nutzt diesen Effekt zur Bildgebung, da die Abschwä­chung je nach Art und Struktur des Gewebes unterschiedlich stark ist. Dadurch erscheinen Strukturen wie bei­spielsweise Knochen, die das Röntgenlicht stärker abschwächen, im konventionellen Röntgenbild hell, während durchlässigeres Gewebe wie die Lunge dunkel erscheint.

Dunkelfeldröntgen nutzt hingegen die Streuung des Röntgenlichts. Trifft Röntgenlicht auf Materialien unterschiedlicher Dichte, zum Beispiel an den Grenzflächen zwischen Lungengewebe und Luft, wird es kleinwinklig gestreut.

Wertet man diese Kleinwinkelstreuung aus, erhält man zusätzliche Informationen über feinste Gewebe­strukturen. Das Dunkelfeldröntgen kann auf diese Weise zusätzliche Informationen liefern und feine Ge­webestrukturen deutlich detaillierter als bisher abbilden.

Bisher gab es jedoch laut der Arbeitsgruppe aufgrund technischer Herausforderungen keine Möglichkeit, Patienten mit der neuen Röntgentechnologie in einem klinischen CT-Gerät zu untersuchen.

„Mit dem Dunkelfeld-CT-Prototyp können wir beim gleichen Scan-Durchgang konventionelle Röntgen­aufnahmen und Dunkelfeldaufnahmen machen“¸ sagte Manuel Viermetz, einer der beiden Erstautoren der Studie.

Dadurch gewinne man zusätzliche Informationen. Diese könnten zukünftig nicht nur bei der Diagnose von Lungenkrankheiten, sondern beispielsweise auch bei der Diagnose von Nierensteinen und Ablage­rungen im Gewebe von Vorteil sein. Die Forscher wollen das Gerät jetzt für den ersten Einsatz an Pa­tienten vorbereiten.

hil