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Optimierung bildgebender Verfahren in der Medizin

Ein Forschungsteam unter Leitung von Prof. Werner Jaschke arbeitet in zwei aufeinander folgenden EU-Projekten an der Optimierung von Bildqualität und applizierter Dosis bei der Erzeugung digitaler Röntgenbilder. Die Innsbrucker Klinik für Radiodiagnostik gehört in Europa zu den Vorreitern einer voll digitalisierten, multimodalen Diagnostik und Therapie.

Futuristisch anmutende Verfahren wie Computertomografie und Magnetresonanz haben zwar in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen, dennoch nimmt „normales“ Röntgen mit 70 % aller Untersuchungen den weitaus größten Anteil der bildgebenden Diagnoseverfahren ein und ist somit ein lohnender Bereich für Optimierungen. Dieses „normale“ Röntgen hat nicht nur eine enorme Anwendungsbreite, technische Fortschritte haben zu digitalen Röntgenbildern geführt, die der Diagnose und Therapie ganz neue Möglichkeiten eröffnen. Werden Röntgenbilder anstatt auf Film auf digitalen Rezeptoren – es gibt unterschiedliche Medien und Verfahren – gespeichert, kann das Bild für die Betrachtung z.B. in Helligkeit und Kontrasttiefe optimiert werden. Heute sind auch gewöhnliche PCs in der Lage, die erforderliche Grafikverarbeitung zu leisten, und Techniken aus der Videospiele-Entwicklung ermöglichen die Berechnung und Anzeige von dreidimensionalen Modellen aus zweidimensionalen Bilddaten, sowie unterschiedliche Blickwinkel und Schnitte. Diese verfeinerte Bildauswertung erspart zusätzliche Untersuchungen und verringert so die Strahlenbelastung für die PatientInnen.

Zusammenarbeit von Medizin, Technik und Gesetzgebung

Die Strahlendosis stand auch beim EU-Projekt DIMOND im Mittelpunkt. Prof. Jaschke und sein Team in Innsbruck arbeiteten zusammen mit Spezialisten in Karlsruhe und Trier sowie im belgischen Leuven an Standards für ein optimales Verhältnis von Strahlendosis und Bildqualität in den Bereichen Mammografie und Angiografie (Brust- und Gefäßröntgen). Bei herkömmlichem Röntgen auf Film müssen ca. 15 % aller Aufnahmen wiederholt werden, weil das Bild nicht aussagekräftig genug ist. Bei modernen, digitalen Verfahren und optimierter Strahlendosis sinkt die Wiederholungsquote auf unter 3 %. Die Innsbrucker Radiologie mit Prof. Jaschke hatte bereits erste Richtlinien für die Durchführung digitaler Gefäßdarstellungen ausgearbeitet und brachte ihre einschlägige Erfahrung in das EU-Projekt ein. In diesem Rahmen arbeiteten erstmals Mediziner, Physiker, Gerätehersteller und EU-Verwaltungsjuristen für Empfehlungen und Richtlinien eng zusammen. Die Ergebnisse dienen zur Optimierung von digitalen Röntgenanlagen und fließen in nationale Strahlenschutzgesetze ein. Auch für Beschaffungsverfahren und Investitionsmaßnahmen liefert das Projekt wertvolle Informationen. Im vor kurzem angelaufenen Nachfolgeprojekt Sentinel geht es vor allem darum, laufende Entwicklungen in der Mammo- und Angiografie weiterzuverfolgen und neue Erkenntnisse mit den beteiligten Spezialisten auszutauschen. Die im Projekt entstandenen internationalen Forschungsgruppen bekommen so die Möglichkeit, ihre Arbeit gemeinsam fortzusetzen. Die optimale Darstellung von kleinen Strukturen mit einem Durchmesser von 1 mm und weniger bei möglichst niedriger Dosis ist z.B. einer der Arbeitsschwerpunkte. Dieses Problem taucht bei mehreren Anwendungen auf z.B. bei der Verwendung von Mikrokathetern für therapeutische Eingriffe am Gehirn. Die endovaskuläre Behandlung von Gefäßveränderungen im Hirnkreislauf kann gelegentlich mehrere Stunden dauern und führt bei Missachtung der Dosisoptimierung zu einer unakzeptabel hohen Gesamtdosis. Die Erzeugung von hochqualitativen Mammografien mit möglichst niedriger Dosis für die Darstellung von Mikrokalk ist ein weiteres Thema. Mikrokalk kann ein Indikator für das Vorliegen eines Mammakarzinoms sein.

Bildgebende Verfahren werden auch zunehmend für therapeutische Zwecke eingesetzt (perkutane Tumorablation, perkutane Kathetermethoden etc.). Sie dienen zur Steuerung und Überwachung mechanischer und elektromedizinischer Therapieverfahren. Auch hier spielt die Optimierung von Dosis und Bildqualität eine immer wichtigere Rolle.

Der Trend zu komplexeren bildbasierten Diagnose- und Therapieverfahren erfordert zunehmende Anstrengungen auf dem Gebiet der Forschung und Lehre. Deshalb wurde zusätzlich zu dem bereits bestehenden umfangreichen Lehrangebot ein Doktoratsstudium mit dem Schwerpunkt „Bildbasierte Diagnostik und Therapie“ eingerichtet.