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Medizinische Bildgebung gestern, heute und morgen

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Weltrekord bei der Abbildung winzigster Mengen an Kontrastmittel

Aber begeben wir von Röntgen zurück in die Gegenwart. Ein neuartiges bildgebendes Verfahren für die Medizin wird aktuell am Institut für Medizintechnik der Universität zu Lübeck erforscht. Es könnte die Radiologie revolutionieren, ist den Wissenschaftlern doch ein neuer Weltrekord bei der Abbildung winzigster Mengen an Kontrastmittel gelungen. Das Bildgebungsverfahren Magnetic Particle Imaging (MPI) nutzt die einzigartigen magnetischen Eigenschaften von gerade einmal 0,01 µm großen Eisenoxidteilchen, um dreidimensionale Bilder aus lebenden Organismen zu erzeugen. Die winzigen Magnete sind etwa 50-mal kleiner als die Wellenlänge sichtbaren Lichtes und werden mit unbedenklichen Magnetfeldern angeregt. Die Partikel geben daraufhin charakteristische elektromagnetische Signale ab, aus denen dreidimensionale Bilder berechnet werden können. „Die Methode sticht besonders durch ihre Echtzeitfähigkeit heraus und ist dabei nicht auf gesundheitsschädliche radioaktive Strahlung angewiesen“, machen die beteiligten Forscher die Vorteile deutlich.

In Kooperation mit ihren Kollegen vom Universitätsklinikum Eppendorf in Hamburg ist es ihnen im Sommer gelungen, mit einer selbstentwickelten Instrumentierung zum ersten Mal die unvorstellbar geringe Menge an Kontrastmittel von gerade einmal fünf Nanogramm (fünf Milliardstel = 0,000000005 Gramm) Eisen zu nutzen, um dreidimensionale Bilder zu erzeugen. Beim Nachweis der Partikel ohne Bildgebung reichte dem Team sogar ein Fünfundzwanzigstel der Menge aus, um Daten zu erhalten.

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Noch gibt es häufig keine Alternative zum Röntgen, aber ...

Und doch zählt das Röntgen auch heute noch zu den wichtigsten Verfahren der medizinischen Bildgebung. So gibt es beispielsweise bei anspruchsvollen Eingriffen am Herzen oder Gehirn noch keine Alternative zum Röntgen. Hier kommt es auf Bruchteile von Millimetern an, hier gibt es keinen Puffer, hier liefern Röntgengeräte Positionsbilder, die es Chirurgen ermöglichen, das Richtige an der richtigen Stelle zu tun.

... Philips arbeitet an einer Zukunft ohne schädliche Röntgenstrahlen

Dennoch arbeitet Philips daran, künftig auf die nicht unschädliche Röntgenstrahlung verzichten zu können. Das Unternehmen zählt zu den Vorreitern in Sachen Strahlendosisreduktion und ermöglicht heute schon mit Allura-Clarity-Anlagen Bilder bei 73 Prozent geringerer Belastung, Bilder in gleicher Qualität wie mit herkömmlichen Methoden für neurochirurgische Operationen zur Verfügung zu stellen. Damit eine gänzlich röntgenfreie Zukunft Realität wird, dreht Philips an verschiedenen Stellschrauben: „Im Fokus stehen für uns eine weitere Verbesserung der Bildqualität und die Ausschöpfung aktueller IT-Entwicklungen“, erklärte dazu Dr. Timo Paulus, Leiter Innovation und Geschäftsentwicklung, Ende vergangenen Jahres die Vision von Philips. So will das Unternehmen durch Kombination verschiedener bildgebender Verfahren die gleiche Bildqualität ohne Röntgenstrahlung erreichen.

Aus zwei Bildern eines machen

„Man kann sich das so vorstellen: Bei einer Krebserkrankung zum Beispiel erstellen wir mittels Magnetresonanztomografie vor der OP eine hochauflösende Karte vom Patienten. Im zweiten Schritt bestimmen wir die genaue Position des erkrankten Gewebes durch Ultraschall. Mit ausgeklügelter IT legen wir beide Bilder übereinander. Dann kann der Arzt sicher agieren. Das ist vergleichbar mit einem Navigationssystem im Auto – nur wesentlich präziser“, verdeutlicht Paulus. Die Herausforderung liege in der intelligenten Zusammenführung der Daten aus beiden Schritten.

Bilddaten anwendergerecht aufbereiten

Damit ist klar: Es geht heute nicht mehr allein nur darum zu sehen, sondern es gilt auch, das Gesehene aufzubereiten – Ärzte über die Bildgebung hinaus bei der Entscheidung für die richtige Therapie zu unterstützen. Daran arbeiten aktuell Siemens Healthineers und das Fraunhofer-Institut für Bildgestützte Medizin Mevis in einer gemeinsamen Forschungsallianz. Ziel sind Softwaresysteme mit künstlicher Intelligenz, die Diagnose- und Therapie-Entscheidungen mit Hilfe fortgeschrittener Datenintegration, umfassender Datenbanken und dem automatischen Erkennen von Mustern und Gesetzmäßigkeiten in Daten erleichtern sollen. Hintergrund dieses Vorhabens ist, dass die meisten Informationen in Kliniken und Arztpraxen längst digital vorliegen.

Bislang werden Bilddaten sowie Befunde, Laborwerte, digitale Patientenakten und OP-Berichte aber meist noch getrennt voneinander behandelt. Das wollen die Kooperationspartner ändern und binnen vier Jahren eine marktfähige Lösung anbieten, die sämtliche Daten in einem einheitlichen Software-Rahmen zusammenfasst.

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