Geringeres Strahlungsrisiko bei Computertomographie möglich

Grenoble (Frankreich) – Bei der Computertomographie (CT) nehmen Ärzte mithilfe von Röntgenstrahlung dreidimensionale Bilder vom Körperinneren auf. Allerdings ist die Strahlendosis bei CT-Aufnahmen deutlich höher als beim konventionellen Röntgen, die genaue Belastung hängt jeweils vom Patienten und dem untersuchten Organ ab. Eine neue Technik könnte die Dosis stark verringern: Sie ermöglicht 3D-Bilder mit einer doppelt oder sogar dreifach höheren Auflösung als bisher, gleichzeitig ist die Strahlenbelastung 25-mal geringer. Für ihre Methode kombinierten Wissenschaftler hochenergetische Röntgenstrahlung, ein spezielles Bildgebungsverfahren  sowie verbesserte mathematische Modelle. Ihre Ergebnisse stellen sie in der Zeitschrift „Proceedings of the National Academy of Science“ vor.

Zwei Röntgenbilder in schwarz weiß, links erscheint der mittlere Teil nur schwarz, rechts sind überall Strukturen zu erkennen. Der Tumor im rechten Bild sitzt in dem genannten ittleren Teil. Für das linke Bild mit einer herkömmlichen CT war eine Strahlung von etwa 49 Milligry nötig, für das Rechte nur 2 Milligray.
Vergleich von CT-Scans

Das Team von Physikern, Radiologen und Mathematikern führte seine Experimente an der Europäischen Synchrotronstrahlungsquelle ESRF in Grenoble durch. Hier wird hochenergetische Röntgenstrahlung erzeugt, die das menschliche Gewebe leichter durchleuchten kann als Strahlung bei niedrigeren Energien. Somit verringert sich die benötigte Strahlendosis bereits um das Sechsfache.

Zusätzlich wandten die Forscher die Phasenkontrast-Bildgebung an. Bei dieser Technik wird nicht nur gemessen, wie stark das Gewebe die Strahlung absorbiert, sondern auch wie die Phase des Lichts verschoben wird, wenn es durch den Körper tritt. Die Phasenkontrast-Bildgebung ist vor allem aus der optischen Mikroskopie bekannt, bei einer CT erhält man dadurch schärfere Bilder des Weichteilgewebes, beispielsweise von Gefäßen oder Tumoren. Allerdings sind normalerweise mehrere Tausend Aufnahmen aus verschiedenen Winkeln nötig, um ein scharfes 3D-Bild zu erstellen. Mit einem neuen Computeralgorithmus konnten die Forscher die Anzahl der benötigten Abbildungen auf 512 reduzieren.

CT-ScanCT-Scan, Quelle: ESRF, LMU/Brun
Video: 3D-Bild der Brust

Langfristig will das Team mit seiner Methode die Röntgenmammographie ersetzen, eine heute übliche Untersuchung bei der Früherkennung von Brustkrebs, bei der die Brust meist nur aus zwei Winkeln aufgenommen wird. Bisher müssen Ärzte in solchen Fällen auf eine routinemäßige CT verzichten, denn das Gewebe der Brustdrüsen reagiert besonders empfindlich auf Strahlung. Mit einer geringeren Strahlungsdosis würde das Krebsrisiko durch eine CT deutlich sinken. „Die neue Technik könnte die Türen öffnen für den klinischen Einsatz der Computertomographie bei der Brustuntersuchung, sie wäre dann ein wichtiges Werkzeug, um Brustkrebs noch früher und besser zu bekämpfen“, sagt Maximilian Reiser von der LMU München, einer der Mediziner im Team. Zurzeit muss die Methode noch weiter erforscht werden. Außerdem arbeiten Wissenschaftler weltweit an kompakteren Synchrotronquellen, die klein genug sind für die Installation in Krankenhäusern. Nur mit solchen Geräten wäre es möglich, eine große Zahl von Patienten mit der hochenergetischen Röntgenstrahlung zu behandeln.