In Zeiten der Corona-Pandemie sind zuverlässige Verfahren für den Virusnachweis entscheidend. Neben den Coronatests können dafür spezielle 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 Patient*innen untersuchen. Die Ergebnisse stehen unmittelbar nach der Untersuchung zur Verfügung.

Abgelenktes Röntgenlicht untersucht Bereiche mit beschädigten Lungenbläschen

Das Klinikum rechts der Isar wird gemeinsam mit Franz Pfeiffer, Professor für biomedizinische Physik und 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. 

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.

Dunkelfeld-Technik neuartige Methode in der Medizin

Die Dunkelfeld-Bildgebung mit Röntgenlicht ist eine für die Medizin völlig neuartige Untersuchungsmethode, die Franz 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 Synchrotronlichtquellen – aufwendigen Großforschungsanlagen – verfügbar ist. Seit den ersten Laborversuchen hat er zusammen mit Mitarbeiter*innen sowie in enger Kooperation mit Ärzt*innen die Methode so weiterentwickelt, dass nun ein für die Patientenuntersuchung geeignetes Gerät zur Verfügung steht.

Geringere Strahlendosis als im CT

Eine Untersuchung mit der Dunkelfeld-Technik wäre mit einer deutlich geringeren Strahlendosis verbunden als die heute verwendete Computertomografie. Denn sie erfordert nur eine einzelne Aufnahme pro Patient*in, während für die Computertomografie 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 der nun vorliegenden Zustimmung des Bundesamtes für Strahlenschutz können die Tests in den kommenden Wochen beginnen. Dafür wollen die Forschenden Patient*innen, die am Klinikum rechts der Isar mit Computertomografie auf Covid-19 untersucht werden, anbieten, sich auch mit dem Dunkelfeld-Verfahren untersuchen zu lassen.

So wollen sie bestätigen, dass sich die Erkrankung tatsächlich auf diese Weise zuverlässig diagnostizieren lässt. „Wir sind sehr zuversichtlich, da diese Methode auch schon sehr erfolgreich für andere Krankheiten erprobt wird, die mit Veränderungen der Lunge einhergehen,“ erklärt Prof. Marcus R. Makowski, Direktor des Instituts für Diagnostische und Interventionelle Radiologie am Klinikum rechts der Isar der TUM.

Geräte-Entwicklung beschleunigen

Franz 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.

Weitere Informationen

Lehrstuhl für Biomedizinische Physik: https://www.groups.ph.tum.de/e17/home/
Munich School of BioEngineering: https://www.bioengineering.tum.de/
Erklärung der gitterbasierten Dunkelfeld-Bildgebung mit Röntgenlicht auf der Webseite der Munich School of BioEngineering: http://www.bioengineering.tum.de/forschung/mikroskopie-und-biomedizinisc...