COVID-19 und mehr: Dunkelfeldröntgen für tieferen Blick in die Lunge

Wenn es um die Lunge geht, stößt die Bildgebung an ihre Grenze: Die Alveolen, die Lungenbläschen, sind Gewebestrukturen in Mikrometergröße, die sich bisher nicht direkt darstellen lassen. An ihnen zeigen sich aber bei Lungenerkrankungen wie COVID-19 schon früh Veränderungen. Dunkelfeldröntgen könnte diese in Zukunft sichtbar machen.

Im Interview mit MEDICA.de erklärt Prof. Franz Pfeiffer, wie Dunkelfeldröntgen funktioniert und welche Vorteile es für die Diagnostik von Lungenkrankheiten hat.

Herr Prof. Pfeiffer, wir sprechen über die Technologie des Dunkelfeldröntgens – was ist das?

Prof. Franz Pfeiffer: Dunkelfeldröntgen ist eine neue Kontrastmodalität, um Bildsignale in Röntgenbildern zu erzeugen. Man kann die Lichtmikroskopie als Beispiel herannehmen, dort gibt es auch verschiedene Möglichkeiten, Kontraste zu erzeugen: die Absorption von Lichtwellen, ihre Streuung oder Phasenverschiebung. Bei der Röntgenstrahlung – das ist ja auch Licht, aber mit einer kleineren Wellenlänge – passiert das gleiche. Klassische Röntgenbildgebung nutzt die konventionelle Absorption von Röntgenstrahlung durch das Gewebe, Dunkelfeldröntgen nutzt die Streuung der Strahlung. Dadurch erhalten wir komplementäre Kontraste. Die Bilder sind grundsätzlich erst einmal dunkel. Dort, wo das Röntgenlicht gestreut wird, erscheint der Bereich hell. Daher kommt auch die Bezeichnung.

Sie haben eine Studie durchgeführt mit COVID-19-Patientinnen und -Patienten. Welche Vorteile hatte Dunkelfeldröntgen bei ihnen?

Pfeiffer: Über die Streuung können wir sehr kleine Strukturen sichtbar machen. Das ist wie bei feinen Teilchen in der Luft, Rauch oder Nebel: Diese sehen wir nicht direkt, aber wir sehen, dass sie da sind, weil sie das Licht streuen. In der Lunge befinden sich viele kleine Bläschen, die Alveolen, die wir so sehen können. Erkrankungen der Lunge beginnen auf der mikroskopischen Längenskala. Das gilt für COVID-19, für Pneumonien, für die chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD). Wenn sich durch eine Erkrankung die Alveolen verändern, sehen wir auch eine Veränderung der Streuung. Bei COVID-19 sind die Alveolen teilweise mit Flüssigkeit gefüllt und ändern ihre Struktur. So erhalten wir Informationen auf einer Skala, die wir mit konventionellen Röntgenaufnahmen in der Klinik nicht visualisieren könnten.

Was wäre der diagnostische Mehrwert?

Pfeiffer: Es ist deutlich sensitiver für frühe Veränderungen und wir können COVID-19 besser erkennen als im normalen Röntgenbild. Wir schauen uns das Gewebe sozusagen "hochaufgelöst" an – wie einen Gewebeschnitt, der in der Pathologie unter dem Mikroskop untersucht wird, nur im Patienten.

Woher stammt ursprünglich der Impuls für diese Entwicklung?

Pfeiffer: Ursprünglich haben wir diese Kontrastmodalität vor über zwölf Jahren gefunden und für mikroskopische Anwendungen an Gewebeproben erforscht. Vor sechs bis sieben Jahren haben wir einen Prototyp für die Kleintierbildgebung entwickelt und gesehen, dass das gut funktioniert. So haben wir nach und nach die technischen Voraussetzungen für die Übertragung zum Menschen geschaffen. Hier im Klinikum rechts der Isar der TU München steht jetzt der erste Prototyp, der für den Einsatz am Menschen zugelassen ist und mit dem wir die ersten klinischen Studien durchführen.

Welches Anwendungspotenzial sehen Sie für die Technologie?

Pfeiffer: Die Radiologinnen und Radiologen, die damit arbeiten oder im Rahmen von Kongressen davon erfahren, sehen die Anwendung vor allem in der Diagnose von Lungenkrankheiten und dem Therapie-Follow-up. Das ist natürlich ein sehr großes Feld: aktuell angefangen bei COVID-19 und der Therapiekontrolle bei Long Covid, aber eben auch bei Lungenkrankheiten wie der COPD oder der Lungenfibrose. Eventuell wäre auch ein verbessertes Screening auf Lungenkrebs denkbar.

Natürlich sind auch Anwendungen in der Röntgenbildgebung über die Lunge hinaus denkbar. Zum Beispiel gäbe es die Möglichkeit, mit anderen Kontrastmitteln zu arbeiten statt mit Jod. Das würde eine geringere Belastung der Niere bedeuten. Aber so weit sind wir in der Forschung noch nicht.