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Schema eines Geräts für die Dunkelfeld-Bildgebung mit Röntgenlicht: Drei sogenannte Gitter, die das Röntgenlicht passieren muss, machen es möglich, den gestreuten Anteil des Röntgenlichts zu nutzen. So entsteht am Detektor zusätzlich zum konventionellen Röntgenbild ein Streifenmuster. So können Bereiche mit intakten, luftgefüllten Lungenbläschen von beschädigten Lungenbläschen unterschieden werden. 

Erste Tests mit Coronapatienten 

Lungenschäden sichtbar machen: Garchinger Forscher entwickeln neues Verfahren

Forscher der Technischen Universität in Garching (TUM) haben ein neuartiges Röntgenverfahren für die Lungendiagnostik entwickelt, das sie nun in einem der ersten Einsätze für die Diagnose der vom Coronavirus verursachten Lungenerkrankung Covid-19 testen wollen.

Garching – Das Verfahren könnte laut Pressemitteilung die für die Erkrankung typischen Veränderungen in der Lunge deutlich sichtbar machen und wäre dabei mit einer erheblich geringeren Strahlendosis verbunden als die gegenwärtig genutzte Computertomografie (CT). Das Bundesamt für Strahlenschutz hat die für die Tests nötige Genehmigung erteilt.

Zusammenarbeit mit Klinikum rechts der Isar

Mit Hilfe des neuen Verfahrens könnten in kurzer Zeit viele Patienten untersucht werden und die Ergebnisse stünden unmittelbar nach der Untersuchung zur Verfügung. In Zusammenarbeit mit dem Universitätsklinikum rechts der Isar will Franz Pfeiffer, Professor für biomedizinische Physik und Direktor der Munich School of BioEngineering der TUM, das neue Röntgen-Verfahren der sogenannten Dunkelfeld-Bildgebung für die Diagnose von Covid-19 erproben. 

Dunkelfeldbild macht macht beschädigte Lungenbläschen sichtbar

Die neue Methode nutzt das physikalische Phänomen der Streuung auf ähnliche Weise wie die schon länger bekannte Dunkelfeldmikroskopie mit sichtbarem Licht. Diese macht es möglich, weitgehend transparente Objekte deutlich abzubilden, die dabei im Mikroskop als helle Strukturen vor einem dunklen Hintergrund erscheinen. „Die Streuung ist beispielsweise an Grenzflächen zwischen Luft und Gewebe besonders stark“, erklärt Pfeiffer. Dadurch ließen sich in einem Dunkelfeldbild der Lunge Bereiche mit intakten, also luftgefüllten, Lungenbläschen klar von Regionen unterscheiden, in denen die Lungenbläschen kollabiert oder mit Flüssigkeit gefüllt sind. Bei einer Lungenentzündung, wie sie von Covid-19 verursacht wird, bilden sich in der Lunge Strukturen, die von der Form her zunächst an Watte oder Spinnweben erinnern und sich zunehmend in der Lunge ausbreiten und mit Flüssigkeit füllen. In Verbindung mit weiteren typischen Symptomen gelten sie als eindeutiges Zeichen für eine Covid-19-Erkrankung. Die Veränderungen in der Lunge gehen mit einer Schädigung der Lungenbläschen einher, die in den Dunkelfeld-Bildern deutlich erkennbar sein könnte.

Grundlegend neue Untersuchungsmethode

Die Dunkelfeld-Bildgebung mit Röntgenlicht ist eine für die Medizin völlig neuartige Untersuchungsmethode, die Franz Pfeiffer mit seinem Team in über zehn Jahren entwickelt hat. Im Jahr 2008 hat er den grundlegenden Ansatz vorgestellt, der es ermöglicht, dafür konventionelle Röntgenröhren einzusetzen, wie sie in Arztpraxen verwendet werden. Bis dahin konnte das Verfahren nur mit Röntgenlicht hoher Qualität genutzt werden, wie es nur an aufwendigen Großforschungsanlagen verfügbar ist. Seit den ersten Laborversuchen hat er zusammen mit Mitarbeitern sowie in enger Kooperation mit Ärzten die Methode so weiterentwickelt, dass nun ein für die Patientenuntersuchung geeignetes Gerät zur Verfügung steht.

Deutlich geringere Strahlendosis

Eine Untersuchung mit der Dunkelfeld-Technik wäre mit einer deutlich geringeren Strahlendosis verbunden als die heute verwendete Computertomografie. Denn sie erfordert nur eine einzelne Aufnahme pro Patient, während für die Computertomografie zahlreiche Einzelaufnahmen aus verschiedenen Richtungen erstellt werden müssen.

Mit der nun vorliegenden Zustimmung des Bundesamtes für Strahlenschutz haben die Tests in dieser Woche begonnen. Dafür wollen die Forscher Patienten, die am Klinikum rechts der Isar mit Computertomografie auf Covid-19 untersucht werden, anbieten, sich auch mit dem Dunkelfeld-Verfahren untersuchen zu lassen. So wollen sie bestätigen, dass sich die Erkrankung tatsächlich auf diese Weise zuverlässig diagnostizieren lässt.

Marktfähige Geräte frühestens in einem Jahr verfügbar

Franz Pfeiffer hofft, mit diesen Tests die Durchführung von klinischen Studien und die Entwicklung marktfähiger Geräte zu beschleunigen, die die Dunkelfeld-Methode nutzen. „Es würde sicher über ein Jahr dauern, bis solche Geräte verfügbar sind. Wir können aber davon ausgehen, dass der Bedarf nach kostengünstiger, zuverlässiger und schonender Covid-19-Diagnostik für längere Zeit erhalten bleibt,“ betont Pfeiffer. 

pk

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