Schema eines Geräts für die Dunkelfeld-Bildgebung mit Röntgenlicht. Drei so...
Schema eines Geräts für die Dunkelfeld-Bildgebung mit Röntgenlicht. Drei so genannte Gitter, die das Röntgenlicht passieren muss, machen es möglich, den gestreuten Anteil des Röntgenlichts zu nutzen. Diese Gitter sind Anordnungen feiner Linien, die für Röntgenlicht abwechselnd unterschiedlich gut durchlässig sind. So entsteht am Detektor zusätzlich zum konventionellen Röntgenbild ein Streifenmuster. Die Streuung schwächt dieses zusätzliche Muster ab, so dass es in den Teilen des Bildes schwächer erscheint, die Körperbereiche zeigen, in denen viel Licht durch Streuung abgelenkt wird.

Bildquelle: ediundsepp Gestaltungsgesellschaft / TUM

News • Studie zeigt Vorteile

Dunkelfeld-Röntgen kann die Covid-19-Diagnose verbessern

Ein Forschungsteam der Technischen Universität München (TUM) hat erstmalig Dunkelfeld-Röntgenaufnahmen von Patienten erstellt, die mit dem Coronavirus infiziert waren.

Die Dunkelfeldbilder können im Gegensatz zu konventionellen Röntgenaufnahmen auch die Mikrostruktur des Lungengewebes abbilden und liefern so zusätzliche Informationen. Das Verfahren könnte eine Alternative zur deutlich strahlenbelastenderen Computertomographie (CT) bieten. 

Die Wissenschaftler haben ihre Erkenntnisse im Nature-Fachjournal Communications Medicine veröffentlicht.

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Die Bildgebung der Lunge von Patienten mit Covid-19 erfolgt meist durch CT. Hierfür werden Röntgenaufnahmen aus verschiedenen Richtungen zu einem dreidimensionalen Bild kombiniert. Dies ermöglicht eine genauere Bildgebung als zweidimensionale Aufnahmen mit konventioneller Röntgentechnologie, hat jedoch den Nachteil einer höheren Strahlendosis aufgrund der vielen Röntgenaufnahmen.

portrait of Franz Pfeiffer
Prof. Franz Pfeiffer

Bildquelle: Andreas Heddergott / TUM

Das neue, von Prof. Pfeiffer entwickelte Dunkelfeld-Röntgenverfahren eröffnet nun neue Möglichkeiten in der radiologischen Diagnostik: „Bei unserer Röntgen-Untersuchung nehmen wir gleichzeitig konventionelle Röntgen- und Dunkelfeldbilder auf. So erhalten wir schnell und einfach zusätzliche Informationen über das betroffene Lungengewebe“, sagt Franz Pfeiffer, Professor für biomedizinische Physik und Direktor des Munich Institute of Biomedical Engineering der TUM. 

„Die Strahlendosis ist dabei im Vergleich zu einem CT-Gerät um den Faktor 50 kleiner. Daher ist die Methode auch für Anwendungsszenarien vielversprechend, die wiederholte Untersuchungen über einen längeren Zeitraum erfordern, beispielsweise zur Erforschung von Long-Covid-Verläufen. Für längere Beobachtungszeiträume könnte die Methode eine Alternative zur Computertomographie für die Bildgebung von Lungengewebe bieten“, erläutert Franz Pfeiffer weiter. 

In einer neuen Studie haben Radiolog:innen Aufnahmen von Personen mit Covid-19-Lungenerkrankung mit denen gesunder Personen verglichen. Dabei fiel ihnen die Unterscheidung zwischen kranken und gesunden Personen anhand der Dunkelfeldaufnahmen deutlich leichter als mit konventionellen Röntgenbildern. Am besten konnten die Radiologen zwischen krankem und gesundem Lungengewebe unterscheiden, wenn beide Arten von Aufnahmen – konventionell und Dunkelfeld – vorlagen.

portrait of Manuela Frank
Manuela Frank

Bildquelle: Andreas Heddergott / TUM

Während konventionelles Röntgen auf der Abschwächung des Röntgenlichts basiert, nutzt das Dunkelfeld-Röntgen die sogenannte Kleinwinkelstreuung des Röntgenlichts. Dadurch lassen sich zusätzliche Informationen über die Beschaffenheit der Mikrostruktur des Lungengewebes gewinnen. Somit bieten Dunkelfeldaufnahmen einen Mehrwert für die Untersuchung verschiedener Lungenerkrankungen. 

Das Forschungsteam optimierte den Aufbau des Röntgengerät-Prototyps so, dass sie die Aufnahmen auch quantitativ auswerten konnten. Eine gesunde Lunge mit vielen intakten Lungenbläschen erzeugt ein starkes Dunkelfeldsignal und erscheint in der Aufnahme hell. Dagegen erzeugt entzündetes Lungengewebe, in das Flüssigkeit eingelagert ist, ein schwächeres Signal und erscheint im Bild dunkler. „Wir normieren dann das Dunkelfeldsignal auf das Lungenvolumen, um die Unterschiede im Lungenvolumen verschiedener Personen zu berücksichtigen“, erklärt Manuela Frank, eine Erstautorin der Publikation.

       

portrait of Daniela Pfeiffer
Prof. Daniela Pfeiffer

Bildquelle: Andreas Heddergott / TUM

„Als nächstes möchten wir noch mehr Patient:innen untersuchen. Wenn dann genügend Dunkelfeld-Röntgendaten vorhanden sind, sollen auch Methoden der künstlichen Intelligenz den Auswertungsprozess unterstützen. Mit konventionellen Aufnahmen haben wir bereits ein Pilotprojekt zur KI-Auswertung unserer Röntgenaufnahmen durchgeführt“, sagt Daniela Pfeiffer, Professorin für Radiologie und ärztliche Leiterin der Studie am Klinikum rechts der Isar.  


Quelle: Technische Universität München

07.12.2022

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