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Hybrid Fluorescence Molecular Tomography and X-ray Computed Tomography system and method

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Verbesserte Bildgebungsverfahren in der Medizin

In der Medizin kommt es nicht nur auf die richtige Diagnose, sondern auch auf die richtige Therapie an, da nur so Krankheiten wirksam bekämpft werden können. Mit EU-Mitteln entwickelten Forscher ein Hybrid-Bildgebungsverfahren, das beiden Aspekten Rechnung trägt.

Gesundheit

Mit der Entwicklung hochmoderner Verfahren wie der Fluoreszenzmolekular-Tomographie (FMT) ist es immer besser möglich, krankhafte Prozesse im Gewebe zu analysieren und zu diagnostizieren. Diese Methode basiert auf dem Nachweis von Fluoreszenzfarbstoffen, deren Konzentration in den Zellen je nach Erkrankung verändert ist, wodurch sich verschiedene krankhafte Gewebsveränderungen auf Zell- und subzellulärer Ebene aufdecken lassen. Bislang wurden für solche Nachweise Fotolumineszenzverfahren eingesetzt, die aber nicht für tiefer liegende Gewebeschichten oder Licht geeignet sind, das nicht in geraden Linien ausgesendet wird, wie es bei manchen Zellen der Fall ist. Die Diagnosefehler, die daraus resultieren können, gaben den Anstoß für die Entwicklung photonenbasierter Methoden (Photonen sind Teilchen, aus denen ein Lichtstrahl besteht), speziell die Fluoreszenzmolekular-Tomographie. Trotz allem ist auch diese Methode nicht frei von Schwachpunkten, da z.B. die Auflösung zwischen Objekten begrenzt und die anatomische Darstellung ungenügend ist. Europäische Forscher entwickelten nun ein Bildgebungsverfahren, das diese Nachteile vermeidet. Das im Rahmen des Projekts FMT-XCT(Hybrid fluorescence molecular tomography and X-ray computer tomography system and method) entwickelte Hybridverfahren kombiniert Fluoreszenzbildgebung und Computertomographie (CT). Beim CT werden Röntgenaufnahmen aus unterschiedlichen Richtungen gemacht. Auf nicht-invasive Weise werden 2- oder 3D-Rekonstruktionen aus Einzelschnitten erstellt, die quer durch das Objekt verlaufen. Die XCT-basierte Korrektur verbessert die FMT-Leistung um ein Vielfaches. Sie gewährleistet eine flexiblere Untersuchung der Physiologie und Funktionalität von Molekülen, verzichtet jedoch auf den Einsatz radioaktiver Substanzen. Die meisten Labore verfügen zwar über Fluoreszenznachweismethoden, die Arbeit mit Radionukliden ist jedoch mit zusätzlichen Kosten verbunden, z.B. der Anschaffung eines Teilchenbeschleunigers, und mit Sicherheitsauflagen für den Umgang mit radioaktiven Stoffen. Der Fokus des Projekts liegt im Bereich der präklinischen Bildgebung für Brustkrebs. FMT-XCT unterstützt nicht nur die Diagnose, sondern gibt auch Aufschluss über das Ansprechen auf eine Therapie. In Versuchen wurde bereits die Reaktion von Zellen auf Sauerstoffmangel getestet, ein wichtiger Aspekt bei vielen Erkrankungen wie etwa Lungenkrebs, Asthma oder Herzversagen. Die Projektforscher entwickelten einen funktionstüchtigen Prototypen und die dazugehörige Software. Für ein Gerät mit dieser hervorragenden Auflösung und Zuverlässigkeit sind die diagnostischen und therapeutischen Anwendungsbereiche schier unendlich. Frühzeitige, genaue Diagnosen und effektive Behandlungsmethoden verbessern die Heilungschancen und sparen Kosten im Gesundheitswesen.

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