News • Verbessertes CT-Verfahren

Brustkrebs mit 3D-Röntgen früher erkennen

Ein Forschungsteam des Paul Scherrer Instituts (PSI), der ETH Zürich zusammen mit dem Kantonsspital Baden und Universitätsspital Zürich wollen ein Verfahren zur Brustkrebsdiagnostik verbessern.

Das Durchleuchtungsverfahren zur Früherkennung von Tumoren wird dergestalt weiterentwickelt, dass es erheblich zuverlässigere Ergebnisse liefert und weniger unangenehm für die Patientin ist. Die Forschenden haben dabei die herkömmliche Computertomografie (CT) so erweitert, dass die Auflösung der Bilder bei gleicher Strahlendosis deutlich verbessert wird. So sind etwa kleine Einlagerungen von Kalk, sogenannte Mikrokalzifizierungen, die Tumore der Brust anzeigen können, potenziell früher als bislang erkennbar, was die Überlebenschancen von betroffenen Frauen erhöhen könnte. Nach Ansicht der Experten könnte sich das Verfahren auf Basis des Röntgenphasenkontrasts zügig in die klinische Anwendung bringen lassen. "Ein bisschen Zeit brauchen wir noch", bremst Marco Stampanoni, Forschungsgruppenleiter am PSI sowie Professor für Röntgenbildgebung an der ETH Zürich. "Aber wir haben mit unserer Arbeit einen wichtigen Schritt auf dem Weg dahin gemacht."

Das Forscherteam stellt seine Erkenntnisse im Fachjournal Optica vor.

Im Jahr 2020 war Brustkrebs weltweit die am häufigsten diagnostizierte Krebsart mit über zwei Millionen Fällen. Bei Frauen macht er 24,5% der Krebsfälle und 15,5% der krebsbedingten Todesfälle aus. Als Vorsorge-Instrument dienen in vielen Industrieländern Mammografie-Screening-Programme, welche die Sterblichkeitsrate nachweislich senken. Wie bei allen Tumoren, so gilt auch bei jenen der Brust: Je früher es eine gesicherte Diagnose gibt und die passende Therapie einsetzen kann, desto höher sind die Überlebenschancen. Jedoch ist umstritten, wie wirksam die Mammografie ist. Kontrollstudien stellten fest, dass nur 46% der im Screening entdeckten Verdachtsfälle tatsächlich Krebsfälle sind. Ein derartiger falscher Alarm hat für Betroffene große psychische Belastungen zur Folge, da es zwei bis drei Wochen dauern kann, bis das Ergebnis der Biopsie schließlich Entwarnung bringt. Daneben übersieht die Mammografie 22% der tatsächlichen Fälle, wiegt Betroffene also in Sicherheit, obwohl sie erkrankt sind. Das ist noch gravierender, da wertvolle Therapie-Zeit verstreicht.

Dieser Artikel könnte Sie auch interessieren

Artikel • Brustkrebs-Vorsorge

Unter falschem Verdacht: Falsch-positive Testergebnisse im Mammographie-Screening

Falsch-positive Befunde bei der Brustkrebsfrüherkennung können starke Ängste auslösen und sind daher für das Image des Screening-Programms nicht gerade förderlich. Dabei können Fehlalarme sogar für die Qualität der Tests sprechen.

Der Grund für die Schwächen ist, dass Mammografie-Bilder selbst für Fachkräfte schwer zu lesen sind. Das weiche Gewebe der Brust bietet beim Röntgen nur einen begrenzten Kontrast. Zudem bleibt das komplizierte Innere der Brust bei zweidimensionaler Durchleuchtung oft unklar. Um für die Röntgen-Untersuchung überhaupt zugänglich zu sein, muss die Brust stark zusammengedrückt werden. Für Frauen ist das häufig unangenehm, manchmal schmerzhaft, was dazu führt, dass manche nicht zur Vorsorge gehen.

Beim Röntgenphasenkontrast erweitern Forschende die Tumordiagnostik mit zusätzlichen physikalischen Informationen. Das heißt, sie ziehen Informationen zur Bild-Erstellung heran, die beim konventionellen Röntgen unberücksichtigt bleiben. Das sind die Signale, die bei der Brechung und der Streuung der Strahlen am biologischen Gewebe entstehen. Denn Licht, nichts anderes sind Röntgenstrahlen, wird bei der Passage von Strukturen unterschiedlicher Dichte nicht nur abgeschwächt, sondern auch gebrochen und gebeugt. Mithilfe dieser Informationen lassen sich sowohl der Kontrast der Bilder als auch deren Auflösung verbessern, kleinste Objekte sind leichter zu identifizieren.

Die Forschenden nutzen eine Methode, die aus der physikalischen Messtechnik bekannt ist, die Gitter-Interferometrie (auf Englisch: Grating-Interferometry, kurz: GI). Die Röntgenstrahlen passieren nicht nur das zu untersuchende Objekt, sondern zusätzlich drei Gitter mit einem Linienabstand von wenigen Mikrometern, welche die zusätzlichen Informationen sichtbar machen. Die nun publizierte Arbeit belegt die Vorteile der GI-Computertomografie in puncto Auflösung und Kontrast gegenüber dem herkömmlichen Röntgen deutlich. Das dafür nötige Röntgenlicht lässt sich mit einer konventionellen Röntgenquelle erzeugen und entspricht etwa der Strahlendosis, die auch bei konventionellen Computer-Tomografien der Brust auftritt. "Unser Ziel ist eine Verringerung der Dosis um einen Faktor zwei bis drei bei gleichbleibender Auflösung oder eine Erhöhung der Auflösung um 18 bis 45% – jeweils im Vergleich zum herkömmlichen Röntgen", erklärt Physiker Michał Rawlik, erster Autor der Publikation und Mitglied des Forschungsteams rund um Stampanoni.

Die Genehmigung von Swissmedic vorausgesetzt, planen die Forschenden mit dem Start von klinischen Versuchen zusammen mit den klinischen Partnern USZ und KSB bis Ende 2024. Bis dahin soll ein Prototyp des dazu notwendigen Gerätes einsatzbereit sein, mit dem erste Untersuchungen an Patientinnen stattfinden können. Für diese Testreihen planen die Forschenden laut Stampanoni eine Projektdauer von ein bis zwei Jahren. "Falls alles wie geplant läuft, kann danach mit der Entwicklung des kommerziellen Geräts und Studien in ausgewählten Kliniken begonnen werden", so der Forscher.

Auch was den Komfort der Vorsorgemethode angeht, soll sich durch die Neuentwicklung einiges verbessern. Das Gerät wird so aufgebaut sein, dass die Patientin bäuchlings auf einer Liegefläche mit Aussparungen im Brustbereich ruhen kann. Darunter und von der Patientin abgeschirmt befindet sich der Tomograf, dessen Messeinrichtung um die Brüste rotiert und ein dreidimensionales Bild erstellt.

"Dank des Röntgenphasenkontrasts können feine Gewebedetails sichtbar gemacht werden", ergänzt die an der Forschungsarbeit beteiligte Rahel Kubik-Huch, Direktorin des Departementes Medizinische Dienste am KSB und Chefärztin Radiologie. "In diesem translationalen Projekt soll das Potenzial dieser Technik bei der Früherkennung von Brustkrebs ausgelotet werden. Das KSB ist sehr daran interessiert, die Forschungskooperation mit dem PSI und der ETH Zürich weiter voranzutreiben. Die Hoffnung ist, dass dereinst unsere Patientinnen von diesen Fortschritten profitieren können."

Quelle: Paul Scherrer Institut; Text: Werner Siefer

20.07.2023

Mehr zu den Themen: