Da würde (Wilhelm Conrad) Röntgen strahlen: Weniger schädliche 3D-Aufnahmen aus dem Körper

Denis Loctier, Euronews: “Computertomographie ist nützlich – der Arzt sieht auf den Aufnahmen aus dem Inneren des Körpers einfach viel mehr als auf einer platten Röntgenaufnahme.

Computertomographie ist schädlich – keiner weiß, ob die hohe Strahlenbelastung durch dieses tolle medizinische Hilfsmittel nicht selber krank macht – deshalb arbeiten Wissenschaftler an sichereren Alternativen.” Wissenschaftler des europäischen Forschungsprojekts VOXEL (Volumetric medical X-ray imaging at extremely low dose)" gehen ein inhärentes Problem der Röntgenbilder an: Um eine dreidimensionale Visualisierung eines Objekts zu erzeugen, muss die Kamera eines CT-Scanners es umkreisen, wobei manchmal Tausende von Röntgen-Aufnahmen gemacht werden.

Marta Fajardo, Plasmaphysik-Forscherin, VOXEL Projekt-Koordinatorin, Lissabon: “Die Alternative, die wir in diesem Projekt erforschen, ist eine sogenannte plenoptische Kamera.

Ihr optisches System macht es möglich, ein 3D-Bild von einer Position aus aufzunehmen.

Im sichtbaren Licht funktioniert das mit dieser Art von Kameras.

Wir probieren, ob das auch im Röntgenspektrum klappt.” Mit Hilfe von Lasern produzieren die Forscher Röntgenstrahlen mit den erforderlichen Eigenschaften.

Der Strahl wird in einem Labyrinth aus Linsen und Spiegeln eingestellt, bis er das angepeilte Objekt durchdringt.

Das Ergebnis – ein Röntgenbild -wird von einem Detektor erfasst, einer Art digitalen Fotokamera.

Aber wie bekommt man ein 3D-Bild mit einem einzigen Klick?

In diesem mittelständischen Unternehmen in Frankreich, Imagine Optic, Palaiseau, demonstriert man das Prinzip mit zwei Weinkorken.

Eine Matrix aus Mikrolinsen ist der optische Schlüssel.

Dank neu entwickelter Berechnungsalgorithmen für die Bildrekonstruktion kann der Brennpunkt auch noch nach der Aufnahme des Fotos verändert werden.

Ombeline De La Rochefoucauld, Ingenieurin, Imagine Optic: “Durch die Kombination der Hauptlinse mit dieser Matrix sammeln wir Strahlen mit allen relevanten räumlichen und zielgerichteten Informationen.

So liefert uns das Rohbild alle notwendigen Daten, für eine dreidimensionale Rekonstruktion im Nachhinein.” Röntgenstrahlen sind schwieriger zu handhaben als sichtbares Licht.

Könnte sein, dass Jahre der Forschung vergehen, bis Röntgen-3D-Bilder von relativ großen Objekten möglich sind.

In der Mikroskopie bietet dieser Ansatz jedoch bereits eine kompakte und kostengünstige Alternative zu großen Forschungseinrichtungen wie Synchrotrons.

Sogenannte weiche Röntgenstrahlen, die in diesem Prototyp verwendet werden, sind für Zellen weniger schädlich – sie überleben die Aufnahme.

Elena Longo, PhD-Physik-Studentin, Laboratoire d’optique appliqué (LOA), Palaiseau: ”Im Allgemeinen erfordert die Zelltomographie ein kälteerzeugendes Umfeld.

Videos von Zellbewegungen sind da nicht möglich.

Mit Systemen wie dem unseren kann man die Zelle am Leben erhalten – wir müssen sie nicht einfrieren.” Einige praktische Ergebnisse dieses Forschungsprojekts sind schon marktreif.

Dieses einfache digitale “Nanoskop” liefert zwar nicht die Auflösung und den Kontrast von Röntgengeräten, funktioniert aber auch ohne aufwendige Objektive oder Augenoptik und macht mit ultraviolettem Licht Hologramme kleiner Objekte.

Ramona Corman, Physkerin, CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives, Imagine Optic, Palaiseau: “Wir verwenden sichtbares Licht, weil es weniger schädlich ist als Röntgenstrahlen.

Das kann für die 3D-Abbildung biologischer Proben etwas bringen; man kann damit Gewebe analysieren oder Zellelemente (Mitochondrien, Organellen).

“ Von Videos lebender Zellen bis zu medizinischen Aufnahmen im klinischen Umfeld – die Forschung ist unterwegs zu einer sichereren und erschwinglicheren Alternative zur Computertomographie.

Su, Denis Loctier