Mammographie: Präzision dank Phasenkontrast?

15. Mai 2014
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Mithilfe des Phasenkontrast-Röntgens ist es Forschern nun gelungen, Mammographien zu erstellen, anhand derer Brustkrebs und dessen Vorstufen präziser beurteilt werden können. Das Verfahren könnte dazu beitragen, Biopsien gezielter einzusetzen.

Die Forscher haben ein bildgebendes Verfahren für die Mammographie weiterentwickelt: die Röntgenphasenkontrast-Mammographie. Damit können sie die Art der Mikroverkalkungen im Brustgewebe besser als mit heutiger Mammographietechnik erkennen und sie so einer Erkrankung zuordnen. Dies dürfte dazu beitragen, verdächtige Befunde gezielter untersuchen zu können.

Der Vorteil der neuen Technik ist, dass sie äußerst scharfe, detail- und kontrastreiche Bilder liefert. Sie bildet Strukturen ab, die mit der herkömmlichen Röntgenmammographie nicht oder nur unscharf zu erkennen sind. Mit dem Phasenkontrast-Röntgen können zwei Typen von Verkalkungen, die in einer Brust vorhanden sein können, unterschieden werden. Dies könnte Ärzten zukünftig helfen, nicht-invasiv festzustellen, wo am ehesten eine bösartige Brustveränderung vorhanden ist.

Vorsorgeuntersuchungen für Brustkrebs zielen darauf ab, (gruppierte) Mikroverkalkungen im Brustgewebe frühzeitig zu entdecken. Denn Verkalkungen treten meist dort auf, wo sich rasch teilende Zellen absterben. Sie weisen deshalb oft bereits in einem Frühstadium auf eine Erkrankung hin. Mammographien erlauben aber keine definitiven Rückschlüsse auf die Ursache der Verkalkungen, so dass Ärzte für die Diagnose Gewebsbiopsien nehmen. Die Proben werden dann von Fachärzten für Pathologie unter dem Mikroskop untersucht. Erst so lässt sich genau festlegen, welche Erkrankung die Kalkablagerungen verursacht hat.

Phasenkontraströntgen auf dem Weg in Klinikalltag

Wissenschaftler des PSI erforschen seit einigen Jahren, wie man den Phasenkontrast von Röntgenstrahlung für die Bildgebung nutzen kann. Lange galt es als unmöglich, die Röntgenstrahlung, wie sie in Kliniken verwendet wird, für das Phasenkontrastverfahren einzusetzen, weil diese nicht kohärent ist und sich aus verschiedenen Wellenlängen zusammensetzt. „Dass wir dies nun trotzdem geschafft haben, um damit eine neue, aussagekräftigere bildgebende Methode zu entwickeln, ist ein großer Schritt hin zu einer Anwendung im klinischen Alltag“, so Marco Stampanoni, Professor am Institut für Biomedizinische Technik der ETH Zürich und Leiter der Röntgentomographie-Gruppe am PSI.

Beim Phasenkontrast-Röntgen wird nicht nur gemessen, wie stark Gewebe Röntgenstrahlung absorbiert, sondern auch, wie das Gewebe die Strahlung seitlich ablenkt (beugt) und wie es die Abfolge von Schwingungstal und Schwingungsberg der Strahlungswelle – die sogenannte Phase – beeinflusst. Je nach Gewebeart ist auch das gesamte Streuverhalten unterschiedlich.

Um die Phasenverschiebung messen zu können, setzen die Wissenschaftler drei sehr feine Gitter ein. Das Erste befindet sich unmittelbar nach der Röntgenquelle. Es sorgt dafür, dass das Objekt mit der nötigen Kohärenz beleuchtet wird. Ein weiteres Gitter ist nach dem Objekt platziert und generiert ein Interferenzsignal, das vom dritten Gitter analysiert wird. Mit Algorithmen gewinnen die Forscher aus dem Interferenzsignal die Absorptions-, Phasen- und Streueigenschaften des Objekts. Aus diesen Informationen können scharfe und kontrastreiche Bilder generiert werden, die Weichteile besonders detailreich zeigen.



Klinisch relevant

Das hohe Potenzial der neuen Methode wird auch von den Ärzten, die an dieser Studie mitgearbeitet haben, bestätigt: „Wir erhoffen uns von der Methode, dass sie im Vergleich zur herkömmlichen Mammographie besser aufzeigt, wo im Brustgewebe eine Biopsie gemacht werden muss“, sagt Rahel Kubik, Chefärztin am Institut für Radiologie des Kantonsspitals Baden. Noch sei die Methode nicht bereit für den Einsatz in der Klinik, da sie erst an größeren Fallzahlen evaluiert werden müsse, gibt die Radiologin zu bedenken.

Ob die Technik den Transfer in die Klinik schafft, hängt nicht zuletzt von der notwendigen Strahlendosis ab, die eingesetzt werden muss. „Das Ziel wird sein, mit der Strahlendosis einer herkömmlichen Mammographie die Qualität, die Auflösung und die Diagnostik so zu verbessern, dass Tumore präziser beurteilt werden können“, sagt Nik Hauser, Chefarzt der Frauenklinik und Leiter des Interdisziplinären Brustzentrums am Kantonsspital Baden.

Bislang arbeiteten die Forscher mit einem Prototyp. Dieser ist für den Einsatz in der Klinik noch nicht geeignet. Außerdem untersuchten sie vorerst Proben von Brustgewebe, nicht aber direkt Patientinnen. „Eines unserer nächsten Ziele wird sein, ein kliniktaugliches Gerät zu entwickeln“, sagt Marco Stampanoni.

Originalpublikation:


Non-invasive classification of microcalcifications with phase-contrast X-ray mammography
Z. Wang et al.; Nature Communications, doi: 10.1038/ncomms4797; 2014

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