Schärfere Röntgenbilder helfen, Brustkrebs und Alzheimer zu entdecken

Dunkelfeld-Methode zeigt Strukturveränderungen im menschlichen Gewebe

Dunkelfeld-Röntgenaufnahme eines Fisches
Dunkelfeld-Röntgenaufnahme eines Fisches

Lausanne (Schweiz) - Ohne Röntgenbilder können weder Knochenbrüche noch Materialfehler genau erkannt werden. Nun könnte diese seit über hundert Jahren etablierte Durchleuchtungstechnik noch genauer werden und helfen, Krankheiten wie Brustkrebs, Osteoporose und Alzheimer zu diagnostizieren. Schweizer Wissenschaftler vom Paul Scherrer Institut (PSI) und der ETH Lausanne erreichten dieses Ziel mit so genannten Dunkelfeld-Röntgenbildern. Ihre Methode, die sie in der Fachzeitschrift "Nature Materials" beschreiben, könnte schon bald in Krankenhäusern angewendet werden.

"Unsere Technik nutzt neuartige optische Röntgenkomponenten in der Form von nanostrukturierten Gittern", sagt PSI-Forscher Christian David. Damit kann ein breiteres Energiespektrum der verwendeten Röntgenstrahlung für die Bildgebung ausgewertet werden. Bisher zeigten Röntgenbilder nur Kontrastunterschiede, beispielsweise zwischen Knochen und Gewebe, an. Die Dunkelfeld-Bilder dagegen berücksichtigen, wie die Röntgenstrahlen von dem Material selbst gestreut werden. Vor allem in Weichgewebe können dadurch winzige Strukturänderungen erkannt werden. Das erleichtert die Diagnose von Krebs oder Alzheimer bereits in einem frühen Stadium.

Für solche schärferen Röntgenbilder waren bisher teure Synchrotronlichtquellen nötig. Doch mit der neuen Optik lässt sich diese Methode auch auf Standard-Röntgenquellen im Krankenhaus ausweiten. Neben dem klinischen Einsatz hoffen die Forscher auch auf einen Nutzen für die Materialforschung. Hier könnten gefährliche Haarrisse in Bauteilen nun schneller erkannt oder sogar Sprengstoffe in Kontrollstationen an Flughäfen leichter entdeckt werden. "Sie wird die herkömmliche Röntgentechnologie nicht ersetzen, sondern ergänzen", sagt Franz Pfeiffer von der Technischen Universtität Lausanne. Nach viel versprechenden Versuchen rechnen die Forscher damit, die Dunkelbild-Röntgenaufnahmen in wenigen Jahren in Kliniken sowie im Schiff- und Flugzeugbau anwenden zu können.

Bei der klassische Röntgenaufnahme werden Objekte im Durchlicht betrachtet. Das beobachtete Objekt schirmt dort, wo es sich befindet, die Röntgenstrahlung von der Röntgenquelle ab. Es entsteht ein Schattenbild des Knochens oder des Gewebes. Wo kein Objekt ist, ist das Bild hell. Bei der Dunkelfeld-Methode trifft nur das von der Probe gestreute Röntgenlicht in den Detektor. Wo keine Streuung stattfindet, bleibt das Bild dunkel. Die gelingt dadurch, dass das Röntgenlicht sozusagen "von der Seite" kommt.

Auch in Deutschland wird mit Hochdruck an neuen Methoden zum Aufspüren von Sprengmitteln und anderen Gefahrenstoffen gearbeitet. Neben Röntgen- sollen hier Terahertzstrahlen und biologische Sensoren zur Anwendung kommen. Heute meldete das Bundesforschungsministerium, 16 neue Verbundprojekte zur Detektion giftiger und explosiver Substanzen mit 29 Millionen Euro zu fördern.