Technologie

Neue Röntgenmethode für Corona-Diagnose im Test

10.06.2020 - Schonendes Verfahren könnte typische Lungenveränderungen zeigen.

Forscher der TU München haben ein neuartiges Röntgen­verfahren für die Lungen­diagnostik entwickelt, das sie in einem der ersten Einsätze für die Diagnose der vom Corona­virus verursachten Lungen­erkrankung Covid-19 testen wollen. Das Verfahren könnte die für die Erkrankung typischen Veränderungen in der Lunge deutlich sichtbar machen und wäre dabei mit einer erheblich geringeren Strahlen­dosis verbunden als die gegenwärtig genutzte Computer­tomographie. Das Bundesamt für Strahlen­schutz hat Anfang Mai die für die Tests nötige Genehmigung erteilt.

Für die Bekämpfung der vom neuen Coronavirus verursachten Pandemie ist es entscheidend, dass zuverlässige Verfahren für den Virus­nachweis zur Verfügung stehen. Neben biochemischen Tests können dafür Röntgen­verfahren genutzt werden. Sie machen die typischen krank­haften Veränderungen der Lungen sichtbar, die mit Covid-19 einher­gehen können. Mit ihrer Hilfe lassen sich in kurzer Zeit viele Patienten unter­suchen und die Ergebnisse stehen unmittelbar nach der Unter­suchung zur Verfügung.

In Zusammenarbeit mit Kollegen des Universitäts­klinikums rechts der Isar will Franz Pfeiffer, Direktor der Munich School of Bioengineering der TUM, das neue Röntgen-Verfahren der Dunkelfeld-Bildgebung für die Diagnose von Covid-19 erproben. Während konventionelle Röntgen-Bildgebung die Abschwächung des Röntgenlichts auf dem Weg durch das Gewebe zeigt, bestimmt die Dunkelfeld-Methode den kleinen Anteil des Röntgenlichts, der gestreut, also von seinem geraden Weg abgelenkt wird. Beim konventionellen Röntgen bleibt dieses gestreute Röntgenlicht unbeachtet.

Die neue Methode nutzt damit das physikalische Phänomen der Streuung auf ähnliche Weise wie die schon länger bekannte Dunkelfeld­mikroskopie mit sichtbarem Licht. Diese macht es möglich, weitgehend transparente Objekte deutlich abzubilden, die dabei im Mikroskop als helle Strukturen vor einem dunklen Hintergrund erscheinen, was der Methode auch ihren Namen verleiht.

„Die Streuung ist beispielsweise an Grenz­flächen zwischen Luft und Gewebe besonders stark“, erklärt Pfeiffer. Dadurch ließen sich in einem Dunkel­feld­bild der Lunge Bereiche mit intakten, also luftge­füllten, Lungen­bläschen klar von Regionen unterscheiden, in denen die Lungen­bläschen kollabiert oder mit Flüssigkeit gefüllt sind.

Bei einer Lungenentzündung, wie sie von Covid-19 verursacht wird, bilden sich in der Lunge Strukturen, die von der Form her zunächst an Watte oder Spinnweben erinnern und sich zunehmend in der Lunge ausbreiten und mit Flüssigkeit füllen. In Verbindung mit weiteren typischen Symptomen gelten sie als eindeutiges Zeichen für eine Covid-19-Erkrankung. Die Veränderungen in der Lunge gehen mit einer Schädigung der Lungen­bläschen einher, die in den Dunkelfeld-Bildern deutlich erkennbar sein könnte.

Die Dunkelfeld-Bildgebung mit Röntgenlicht ist eine für die Medizin völlig neuartige Unter­suchungs­methode, die Pfeiffer mit seinem Team in über zehn Jahren von Grund auf entwickelt hat. Im Jahr 2008 hat er den grundlegenden Ansatz vorgestellt, der es ermöglicht, dafür konventionelle Röntgen­röhren einzusetzen, wie sie in Arztpraxen verwendet werden. Bis dahin konnte das Verfahren nur mit Röntgenlicht hoher Qualität genutzt werden, wie es nur an Synchrotron-Lichtquellen verfügbar ist.

Eine Untersuchung mit der Dunkelfeld-Technik wäre mit einer deutlich geringeren Strahlendosis verbunden als die heute verwendete CT. Denn sie erfordert nur eine einzelne Aufnahme pro Patient, während für die CT zahlreiche Einzel­aufnahmen aus verschiedenen Richtungen erstellt werden müssen. In einem konventionellen zwei­dimen­sionalen Röntgenbild lassen sich die von Covid-19 verursachten Veränderungen hingegen nicht eindeutig erkennen.

Mit den derzeit laufenden Tests wollen die Forscher bestätigen, dass sich die Erkrankung tatsächlich mit der neuen Methode zuverlässig diagnos­tizieren lässt. Pfeiffer hofft, mit diesen Tests die Durch­führung von klinischen Studien und die Entwicklung markt­fähiger Geräte zu beschleunigen, die die Dunkelfeld-Methode nutzen. „Es würde sicher über ein Jahr dauern, bis solche Geräte verfügbar sind. Wir können aber davon ausgehen, dass der Bedarf nach kosten­günstiger, zuverlässiger und schonender Covid-19-Diagnostik für längere Zeit erhalten bleibt,“ betont Pfeiffer.

TUM / RK

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