Neuer Scanner-Prototyp für die Darstellung von Weichgewebe
Vielversprechendes Bildgebungsverfahren erstmals im Prototypen eines Röntgen-Phasenkontrast-Computertomographen im Einsatz.
Die herkömmliche Röntgentechnologie misst die Intensität der Röntgenstrahlen, die ein Objekt oder Gewebe durchdringen. Diese Bildgebungsmethode hat jedoch Beschränkungen in der Anwendung bei bestimmten Weichgeweben: Einige Tumore oder Knorpelgewebe beispielsweise lassen sich mit der klassischen Methode nur bedingt darstellen. Im Gegensatz dazu registriert das neue Röntgenverfahren zusätzlich, wie stark die Strahlen von Strukturen im Körper abgelenkt werden. Um diesen äußerst schwachen Effekt sichtbar zu machen, nutzen die Wissenschaftler beim sogenannten gitterbasierten Phasenkontrast-Verfahren mehrere röntgenoptische Strukturen (Gitter), die im Röntgenstrahl präzise angeordnet sind.
Abb.: Die Komponenten im Inneren des CT-Prototypen sind eine Röntgenquelle (links), ein Detektor (ganz rechts) und ein Gitterinterferometer für die Phasenkontrastbildgebung. (Bild: A.Tapfer, TUM)
Der Leiter dieses Forschungsteams, Franz Pfeiffer vom Lehrstuhl für Biomedizinische Physik an der TU München, erklärt: „Seit Jahren arbeiten wir an einer neuen Röntgentechnologie, um die Diagnostik in der medizinischen Bildgebung zu verbessern. Bisher haben wir mit unserer Methode entnommenes Gewebe mit experimentellen Röntgen-Aufbauten im technischen Labor untersucht. Nun haben wir einen großen Schritt in Richtung biomedizinischer Anwendung getan und die neue Technologie in einen Mikro-Computertomographen eingebaut. Damit bringen wir die Technologie aus dem Entwicklungslabor hin zu Anwendung und wir hoffen, sie in Zukunft auch für Patienten nutzbar zu machen.“
Zusammen mit Partnern aus der Industrie (Bruker microCT / Skyscan) konstruierte das Forscherteam mithilfe von hochpräzisen Phasenkontrastgittern aus dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) zwei Prototypen der neuen Computertomographen. Ein Gerät wird beim Kooperationspartner in Belgien eingesetzt, das zweite ist am Zentralinstitut für Medizintechnik der TUM auf dem Garchinger Forschungscampus aufgebaut. „Die größte Herausforderung bei der Implementierung der neuen Röntgentechnologie im Mikro-Computertomographen waren die mechanische Stabilität und damit verbundene Bildstörungen im Phasenkontrast“, erläutert Tapfer. „Diese Störungen konnten wir mithilfe von Software-Algorithmen korrigieren und auch zeigen, dass diese Korrekturen präzise funktionieren.“ Die Wissenschaftler validierten ihren Algorithmus durch die Messung eines „Phantoms“ mit chemischen Flüssigkeiten. Das Potenzial der neuen Technologie für die biomedizinische Bildgebung wurde an biologischem Gewebe untersucht – das Ergebnis: In der Phasenkontrast-Bildgebung können unterschiedliche Gewebebereiche deutlich besser dargestellt werden.
TUM / OD
