Forschern der Technischen Universität München (TUM) ist es erstmals gelungen, ein neues Röntgenverfahren zur Lungendiagnostik bei Patienten einzusetzen. Das Dunkelfeld-Röntgen macht frühe Veränderungen der Alveolarstruktur als Folge der Lungenerkrankung COPD sichtbar, erfordert aber nur ein Fünfzigstel der in der Computertomographie üblichen Strahlendosis. Dies ermöglicht eine breite medizinische Anwendung in der Früherkennung und im Therapieverlauf von Lungenerkrankungen.
Schwerwiegende Erkrankungen der Atemwege führen millionenfach zu stark eingeschränkter Lebensqualität. Allein in Deutschland sterben jährlich mehr als 100.000 Menschen an schweren Lungenerkrankungen. Typisch für die lebensbedrohliche chronisch-obstruktive Lungenerkrankung (COPD) sind teilweise zerstörte Alveolen und Aufblähung der Lunge (Emphysem). Im normalen Röntgen sind die feinen Unterschiede im Gewebe jedoch kaum sichtbar. Detaillierte diagnostische Informationen liefern nur fortschrittliche medizinische Bildgebungstechnologien, bei denen viele Einzelbilder im Computer zusammengefügt werden. Eine schnelle und kostengünstige Möglichkeit mit geringer Strahlenbelastung zur Früherkennung und Nachuntersuchung fehlte bisher. Eine an der TU München entwickelte Methode könnte diese Lücke schließen: das Dunkelfeld-Röntgen. In der aktuellen Ausgabe von „Lancet Digital Health“ präsentiert ein Forscherteam um Franz Pfeiffer, Professor für Biomedizinische Physik und Direktor des Münchener Instituts für Biomedizinische Technik der TUM, nun die Ergebnisse einer ersten klinischen Studie mit Patienten, die das neue X -Strahl-Technologie wurde verwendet, um die Lungenkrankheit COPD zu diagnostizieren. Der Wellencharakter des Röntgenlichts macht es möglich Die konventionelle Röntgenbildgebung basiert auf der Abschwächung des Röntgenlichts auf seinem Weg durch das Gewebe. Die Dunkelfeldtechnologie hingegen nutzt Teile des Röntgenlichts, die gestreut werden und im konventionellen Röntgen nicht berücksichtigt werden. Das neue Verfahren nutzt das physikalische Phänomen der Streuung ähnlich wie die seit langem bekannte Dunkelfeldmikroskopie mit sichtbarem Licht: Damit lassen sich Strukturen von weitgehend transparenten Objekten sichtbar machen. Im Mikroskop erscheinen sie als helle Strukturen vor dunklem Hintergrund, was der Methode ihren Namen gibt. „An den Grenzflächen zwischen Luft und Gewebe beispielsweise ist die Streuung des Röntgenlichts besonders stark“, erklärt Pfeiffer. „Dadurch lassen sich Bereiche mit intakten, also luftgefüllten Lungenbläschen deutlich von Regionen mit weniger intakten Lungenbläschen unterscheiden.“ als die heute verwendete Computertomographie. Dies liegt daran, dass nur eine einzige Aufnahme pro Patient erforderlich ist, während bei der Computertomographie zahlreiche Einzelaufnahmen aus unterschiedlichen Richtungen angefertigt werden müssen. „Wir erwarten eine Reduzierung der Strahlenbelastung um den Faktor 50“, sagt Franz Pfeiffer. Darüber hinaus haben die ersten klinischen Ergebnisse bestätigt, dass das Dunkelfeld-Röntgen zusätzliche visuelle Informationen über die zugrunde liegende Mikrostruktur der Lunge liefert. „Angesichts des engen Zusammenhangs zwischen der Alveolarstruktur und dem Funktionszustand der Lunge ist diese Fähigkeit für die Pneumologie von großer Bedeutung“, erklärt Dr. Alexander Fingerle, Oberarzt am Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie am Klinikum rechts der Isar der TUM. „Dunkelfeld-Röntgen könnten in Zukunft dazu beitragen, COPD und andere Lungenerkrankungen besser frühzeitig zu erkennen.“ Künftig bessere Röntgengeräte für die Früherkennung Franz Pfeiffer hofft, dass diese ersten klinischen Ergebnisse am Patienten die Durchführung weiterer klinischer Studien und die Entwicklung marktfähiger Geräte im Dunkelfeldverfahren beschleunigen. „Mit der Dunkelfeld-Röntgentechnologie haben wir aktuell die Möglichkeit, die Früherkennung von Lungenerkrankungen deutlich zu verbessern und gleichzeitig breiter als bisher einzusetzen“, betont Pfeiffer. Da die Dunkelfeld-Bildgebung nicht auf COPD beschränkt ist, sind weitere translationale Studien zu anderen Lungenpathologien wie Fibrose, Pneumothorax, Lungenkrebs und Lungenentzündung, einschließlich COVID-19, von großem Interesse. ### Die Arbeit wurde vom Europäischen Forschungsrat im Rahmen eines Advanced Grant, der Deutschen Forschungsgemeinschaft und der Philips Medical Systems DMC GmbH gefördert. Co-Autor Thomas Köhler (Philips) war Rudolf Diesel Industry Fellow des TUM Institute for Advanced Study (TUM-IAS), das durch die Exzellenzinitiative des Bundes und der Länder und das Marie Curie COFUND-Programm der EU gefördert wird. Ein Teil der Arbeiten wurde in Kooperation mit der Karlsruhe Nano Micro Facility (KNMF), einer Helmholtz-Forschungsinfrastruktur am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), durchgeführt.
Prof. Dr. Franz Pfeiffer Lehrstuhl für Biomedizinische Physik Fachbereich Physik / Münchener Institut für Biomedizinische Technik (MIBE) James-Franck-Str. 1, 85748 Garching, Deutschland Tel.: +49 89 289 12551 (Büro) - +49 89 289 12552 (Sekretariat) E-Mail: franz.pfeiffer@tum.de
Konstantin Willer, Alexander Fingerle, Wolfgang Noichl, Fabio De Marco, Manuela Frank, Theresa Urban, Rafael Schick, Alex Gustschin, Bernhard Gleich, Julia Herzen, Thomas Köhler, Andre Yaroshenko, Thomas Pralow, Gregor Zimmermann, Bernhard Renger, Andreas Sauter, Daniela Pfeiffer, Marcus Makowski, Ernst Rummeny, Philippe Grenier, Franz Pfeiffer Röntgen-Dunkelfeld-Thoraxbildgebung zur Erkennung und Quantifizierung von Emphysemen bei Patienten mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung: eine diagnostische Genauigkeitsstudie Lancet Digital Health, Band 3, AUSGABE 11, e733 -e744, 01.11.2021 - DOI: 10.1016 / S2589-7500 (21) 00146-1
https://www.thelancet.com/journals/landig/article/PIIS2589-7500(21)00146-1/ Originalveröffentlichung https://www.tum.de/die-tum/aktuelles/pressemitteilungen/details/36891 Presse Informationen die Homepage der TUM https://www.groups.ph.tum.de/e17/ Website der Arbeitsgruppe https://www.bioengineering.tum.de Website des Münchener Instituts für Biomedizinische Technik (MIBE)
Merkmale dieser Pressemitteilung: Journalisten, Lehrer / Schüler, Studenten, Wissenschaftler, alle Biologie, Medizin, Physik / Astronomie nationale Forschungsergebnisse, wissenschaftliche Publikationen Deutsch
<Das Dunkelfeld-Röntgenverfahren bewirkt frühzeitig Veränderungen der Alveolarstruktur durch die Lunge ... Andreas Heddergott / TUM
<PD Dr. med. Andreas Sauter bei der Auswertung von Röntgenbildern am Institut für Diagnostik und ... Andreas Heddergott / TUM
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