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Health & Life Sciences

Ein Quantensprung in der Diagnostik?

Bei der Diagnose von Knochenbrüchen, Herzproblemen oder Schlaganfällen ist oftmals eine Computertomographie (CT) das erste Mittel der Wahl. Ein Entwicklerteam von Siemens Healthineers hat mit „Naeotom Alpha“ ein CT-Gerät auf den Markt gebracht, das mithilfe einer quantenzählenden Technologie schärfere Bilder produziert und mit deutlich weniger Strahlung und Kontrastmittel auskommt als konventionelle Geräte.

Es ist ein kalter, sonniger Morgen, der Raureif glitzert auf den Dächern, und mit steigendem Vitamin-D-Pegel sind die unschönen Seiten des Winters plötzlich nur noch eine blasse Erinnerung. Bis es einem beim Betreten des Bürgersteigs – zack – den Boden unter den Füßen wegzieht. Es folgen bittere Erkenntnisse: Es ist glatt. Der Nachbar hat mal wieder nicht gestreut. Und das Bein lässt sich nicht mehr richtig bewegen. Ein Fall für die Radiologie.

Dort fährt man den Patienten zur genauen Diagnose häufig erst mal in den Computertomographen (CT). Doch die Auswertung der CT-Bilder ist selbst für erfahrene Radiologen nicht immer ganz einfach; manchmal rauschen etwa Aufnahmen, und die abgebildeten Knochen sind nur verschwommen zu erkennen. Feinste Strukturen werden verschleiert dargestellt. Eine eindeutige Diagnose ist schwieriger zu treffen.

Damit derlei Probleme nicht mehr auftreten, hat ein Forscherteam der Firma Siemens Healthineers in Erlangen einen völlig neuen Computertomographen entwickelt und auf den Markt gebracht: „Naeotom Alpha“, ausgestattet mit einer quantenzählenden Technologie. Herzstück ist ein Detektor aus Cadmium-Tellurid, einem Kristall, der eigens zu diesem Zweck im japanischen Okinawa gezüchtet wird. Konventionelle CT-Detektoren wandeln die Röntgenstrahlung zunächst in sichtbares Licht um, das auf einen Lichtsensor trifft und auf diese Weise ein Bild erzeugt. Bei diesem Zwischenschritt geht die für die Diagnose wichtige Information über die Energie der Röntgenstrahlen verloren, was es dem Radiologen erschwert Strukturen voneinander zu unterscheiden. Im quantenzählenden Detektor verzichtet Siemens Healthineers auf die Umwandlung in sichtbares Licht. Die Röntgenphotonen werden direkt in elektrische Signale gewandelt und gezählt, die Energieinformation bleibt erhalten. Bildschärfe und Bildkontrast werden deutlich verbessert, und die Bilder enthalten neue, aussagekräftige Informationen.

„Das ist kein Hirngespinst von Siemens, sondern die Zukunft der Computertomographie.“
Philipp Wolber, Produktmarketingmanager von „Naeotom Alpha“
Quelle: Siemens
Philipp Wolber, Produktmarketingmanager von „Naeotom Alpha“

Derzeit ist Siemens Healthineers eigenen Angaben zufolge der einzige Hersteller, der ein solches Gerät anbietet. Doch die Konkurrenz schläft nicht und tüftelt bereits an ähnlichen Technologien: „Die photonenzählende Computertomographie birgt großes Potenzial. Wir betreiben auf diesem Gebiet intensive Forschung“, sagt eine Sprecherin von Philips Healthcare auf Nachfrage.

Philipp Wolber, der bei Siemens Healthineers als Produktmarketingmanager für „Naeotom Alpha“ zuständig ist, sagt: „Die Antwort vom Markt ist extrem positiv, es gibt ein sehr hohes Interesse an dem Gerät und der Technologie.“ Mehr als 20 Geräte seien weltweit bereits in Kliniken und Arztpraxen im Einsatz. Das Gerät werde auf Nachfrage angefertigt.

Ende des Rätselratens

Laut Philipp Wolber bietet der neue CT-Scanner gegenüber den konventionellen Geräten eine Vielzahl an Vorteilen. So hätten die Bilder eine deutlich höhere räumliche Auflösung, wodurch Radiologen kleinere Strukturen, Details und Veränderungen erkennen können, die vorher nicht zu sehen waren. Als Beispiel führt Wolber einen Fall aus dem Erasmus University Medical Center in Rotterdam an, das bereits mit „Naeotom Alpha“ arbeitet. Dort sei ein Patient mit einer Armverletzung vorstellig geworden. Man habe ihn mit dem neuen CT-Gerät untersucht und eine winzige Fraktur, einen feinen Haarriss im Armknochen entdeckt, den man zuvor beim Röntgen nicht hatte sehen können.

Ein weiterer Vorteil von „Naeotom Alpha“: Das Bildrauschen werde verringert und damit der „Graubereich“, also die Unsicherheit, um was genau es sich auf dem Bild handelt. „Wir wollen diesen ,Graubereich‘ so klein wie möglich halten. Unser Ziel ist es, dass man irgendwann 100-prozentig sichere Diagnosen stellen und auf weitere Tests verzichten kann“, sagt Wolber.

Der „Naeotom Alpha“ könnte die Computertomographie revolutionieren.
Quelle: Siemens

Eine weitere Verbesserung ist der stärkere Kontrast in den Bildern. Um Kontraste zu erreichen, vor allem, wenn man Arterien und Blutgefäße beurteilen möchte, muss man dem Patienten jodhaltige Kontrastmittel injizieren. Das sei zwar auch beim Scannen mit „Naeotom Alpha“ der Fall, sagt Philipp Wolber. Doch man könne die Dosis stark reduzieren. Eine gute Nachricht etwa für Allergiker, Schilddrüsenpatienten oder Menschen mit schweren Nierenfunktionsstörungen, die Kontrastmittel nicht gut vertragen.

Weniger Strahlung

Und es gibt noch mehr Patienten, die für eine konventionelle CT-Untersuchung nicht in Frage kommen – aufgrund der radioaktiven Strahlung, die zu Fehlbildungen bei Ungeborenen führen kann, sind schwangere Frauen davon ausgeschlossen, und auch Kinder dürfen wegen des Krebsrisikos nur in absoluten Ausnahmefällen in den CT. Da „Naeotom Alpha“ jedoch mit deutlich weniger Strahlung auskomme, könnten künftig auch diese Patientengruppen stärker von der CT Bildgebung profitieren, sagt Philipp Wolber. Die Strahlung, die pro Untersuchung anfalle, sei äußerst gering: „In extremen Fällen, wie einem Scan der Nasennebenhöhlen, kann die Dosis mit ,Naeotom Alpha‘ auf ein Niveau gesenkt werden, das vergleichbar mit einem Tag im Freien ist.“ Somit seien auch regelmäßig wiederkehrende Untersuchungen denkbar: „Die niedrige Dosisbelastung erlaubt es, dass man zum Beispiel die Lungen von Long-Covid-Patienten in regelmäßigen Abständen beobachtet.“

Links sieht man die Lunge eines Covid-Patienten, die mit einem konventionellen CT-Gerät gescannt wurde. Die Abbildung rechts zeigt eine Aufnahme derselben Lunge – angefertigt mit dem photonenzählenden „Naeotom Alpha“ und deutlich schärfer.
Quelle: Siemens

Darüber hinaus soll es auch möglich sein, invasive Untersuchungen wie die Herzkatheter-Untersuchung, zu vermeiden. Philipp Wolber sagt dazu: „Herzpatienten haben oft Kalkablagerungen in ihren Gefäßen. Kalk ist im Gegensatz zu Fett, Blut und Gewebe ein sehr hartes Material. Das kann beim CT zu Bildartefakten führen, sodass man nur schwer erkennen kann, was da im Herzgefäß eigentlich los ist. Deshalb scanne man Patienten, die einen gewissen Kalkanteil in ihren Herzen haben, nicht mit dem CT, sondern schicke sie ins Katheterlabor. Doch das sei invasiv und mit gewissen Risiken verbunden, es dauere länger, und man brauche mehr Personal. „Wenn man allein über das CT die Antwort schon bekäme, würde das viele Krankenhäuser sehr glücklich machen. Und mit unserem Gerät ist das möglich.“

Philipp Wolber ist überzeugt: Auf lange Sicht werden photonenzählende CT-Geräte die konventionellen Computertomographen komplett vom Markt verdrängen. „Das ist kein Hirngespinst von Siemens Healthineers, sondern etwas, woran wirklich alle arbeiten. Das ist die Zukunft der Computertomographie. In 10 bis 15 Jahren wird jedes Neugerät, das in Krankenhäusern installiert wird, ein photonenzählendes CT-Gerät sein“, prophezeit er.


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