🩺 Eine neue Technologie für medizinische Bilder mit 3D, Farben und Bewegung

Die moderne Medizin stützt sich auf Bildgebung, um das Innere des Körpers zu erforschen, aber jede Technik hat ihre Grenzen. Während Ultraschall schnell und kostengünstig ist, liefert er wenig Informationen über die Funktion der Blutgefäße. Methoden wie die MRT hingegen bieten präzise anatomische Details, allerdings auf Kosten einer langwierigen und teuren Untersuchung. Ein Forscherteam hat möglicherweise einen Weg gefunden, die Vorteile dieser Ansätze zu vereinen, indem es zwei Technologien kombiniert.

Diese neue Methode mit dem Namen RUS-PAT wurde von Wissenschaftlern des Caltech und der USC entwickelt. Sie kombiniert rotierenden Ultraschall mit photoakustischer Tomographie, um dreidimensionale und farbige Bilder zu erzeugen. Diese zeigen sowohl die Form von Weichteilgewebe als auch die Aktivität der Blutgefäße in Echtzeit. Erste Tests an menschlichen Freiwilligen bestätigten ihre Fähigkeit, verschiedene Körperregionen klar darzustellen.


Konventioneller Ultraschall nutzt Schallwellen, um Bilder innerer Strukturen zu erzeugen, ist aber oft auf zweidimensionale Ansichten beschränkt. Die photoakustische Bildgebung hingegen sendet Laserlicht aus, das von Molekülen im Blut absorbiert wird und dadurch detektierbare Schallwellen erzeugt. Dieser Ansatz ermöglicht die Beobachtung der Durchblutung mit optischen Farben, liefert aber wenig Informationen über das umgebende Gewebe. Jede Technik hat also ihre eigenen Stärken und Schwächen.

Um diese Einschränkungen zu umgehen, entwickelten die Forscher ein System, das die Lichtanregung der photoakustischen Tomographie mit Ultraschall simuliert. Eine kleine Anzahl bogenförmiger Detektoren rotiert um einen zentralen Punkt und imitiert so die Wirkung eines hemisphärischen Detektors zu geringeren Kosten. Diese schlanke Konfiguration erfasst gleichzeitig strukturelle und funktionelle Daten und umgeht so die Schwierigkeiten herkömmlicher Ansätze, die viele Wandler benötigen.

Die medizinischen Anwendungen von RUS-PAT sind vielfältig. In der Brustbildgebung könnte es beispielsweise helfen, Tumore genau zu lokalisieren und ihre Physiologie zu untersuchen. Bei der diabetischen Neuropathie bietet es eine Möglichkeit, die Sauerstoffversorgung und Nervenschäden in einer einzigen Untersuchung zu überwachen. Im neurologischen Bereich würde es ermöglichen, sowohl die Gehirnarchitektur als auch die Blutdynamik zu beobachten, was neue Möglichkeiten für die Erforschung von Hirnerkrankungen eröffnet.

Derzeit kann das System bis zu 4 Zentimeter tief in weniger als einer Minute scannen. Obwohl vielversprechend, wird die klinische Einführung zusätzliche Validierungen erfordern, aber es verkörpert einen Fortschritt hin zu umfassenderen und zugänglicheren medizinischen Untersuchungen, wie im Artikel in Nature Biomedical Engineering berichtet.