Scharf trotz Herzschlag:  Ultraschall stabilisiert Körperbilder  

Bewegungen der Organe sollen Mediziner beim  Blick in das Innere des menschlichen Körpers nicht mehr stören. Dies ermöglicht ein neuartiges Verfahren zur Bildstabilisierung, das Medizinphysiker in Heidelberg mit finanzieller Unterstützung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) entwickelt haben. Sie kombinieren ein schnelles, aber vergleichsweise schlechte Aufnahmen lieferndes Bildgebungsverfahren auf Ultraschallbasis mit der Magnetresonanztomografie (MRT). Die MRT arbeitet langsamer, produziert jedoch schärfere   Bilder. In zwei bis drei Jahren sollen die neuen Kombigeräte marktreif sein. 

Zielorgan schärfer einstellen

„Das schnelle Ultraschallsystem dient dazu, die Bewegung der inneren Organe zu messen“, erklärt  Privatdozent Dr. Matthias Günther, Projektleiter und Geschäftsführer der mediri GmbH in Heidelberg. Der Tomograf – das eigentliche Aufnahmegerät – stellt sich in Sekundenbruchteilen auf die Bewegungen des Organs ein, das untersucht werden soll. Auf diese Weise kann die Aufnahmeeinheit des MRT-Geräts ohne merkliche Verzögerung dem Zielorgan folgen und so trotz dessen Bewegung stabile MRT-Bilder aus dem Körperinnern liefern. Im Prinzip funktioniere die Technik wie beim Fotografieren eines schnell vorbeifahrenden Rennwagens, erklärt Günther. Wenn der Fotograf beim Auslösen mit der Kamera der Bewegung des Wagens folgt, erscheint dieser auf dem Foto gestochen scharf. Der Hintergrund und die Strecke werden dagegen zu einer verwischten Kulisse.

Keine Bewegung ...!

Eingesetzt werden soll die neue Technik vor allem bei Aufnahmen des Rumpfes. Denn die MRT der inneren Organe hat Medizinern schon immer besondere Schwierigkeiten bereitet: Jeder Herzschlag, jedes Luftholen und jede Bewegung des Darms schieben, zerren, quetschen an Herz, Magen oder Nieren. Das hat Bewegungsmuster zur Folge, die sehr viel komplizierter sind als die gleichmäßige Fahrt eines Rennautos. Eine besondere Herausforderung für die Techniker bestand darin, mathematische Verfahren zu entwickeln, mit deren Hilfe sich auch in verrauschten Ultraschallbildern die beweglichen Konturen der zu untersuchenden Organe noch automatisch verfolgen lassen.  

Doppelter Gewinn 

Mit dem neuen als Ultraschall-Tracking bezeichneten Verfahren sollen neben der MRT künftig auch Röntgenverfahren und die Strahlentherapie für Krebspatienten präziser werden. Der Bewegungsdetektor könnte die Nebenwirkungen der Strahlentherapie erheblich verringern, da sich die Röntgenstrahlen besser auf das erkrankte Gewebe beschränken lassen. Momentan fehle noch die Technik, um bei Röntgenaufnahmen sowohl mit der Strahlenquelle als auch mit dem Film den Bewegungen des Zielorgans in Echtzeit folgen zu können. „Es ist viel leichter, die Magnetfelder der MRT so anzupassen,   dass die Bewegung des Organs ausgeglichen wird“, so der Medizinphysiker. An der erfolgreichen Umsetzung arbeiten die Forscher mit erneuter Unterstützung des BMBF. Nach 2004 zählte das Wissen schaftlerteam im Jahre 2006 zum zweiten Mal zu den Gewinnern des Innovationswettbewerbs zur Förderung der Medizintechnik. Seit 2006 fördert das BMBF im Wettbewerbsteil „Transfer“ auch solche Projekte, deren Machbarkeit bereits wissenschaftlich belegt wurde, um diese Vorhaben mit industrieller Beteiligung zu unterstützen.   

Auf beiden MRT-Bildern ist ein mit Wasser gefüllter Ballon zu sehen, der in einem Wassertank schwimmt und zwischen vier Stäben eingeklemmt wurde. Im linken Bild ohne Bewegungskorrektur erscheinen die Kanten des Wassertanks scharf, der sich bewegende Ballon und die Stäbe unscharf. Bei aktivierter Bewegungskorrektur wird die Bewegung des Ballons mithilfe von Ultraschall gemessen und in Echtzeit an den MR-Tomografen übertragen. Der Ballon und die Stäbe werden jetzt scharf abgebildet. Die Ränder des Wassertanks sind dagegen verschwommen.

Quelle: mediri GmbH

Ansprechpartner:

PD Dr. Matthias Günther
mediri GmbH
Vangerowstraße 18
69115 Heidelberg

E-Mail: m.guenther(at)mediri.com-

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Die vollständige englischsprachige Kurzversion dieser Studie
(sog. MEDLINE Abstract) finden Sie hier