Beiträge aus der Wissenschaft

Bläschen im Ultraschall eröffnen den Blick auf winzige Gefäße

29.05.2024 12:50

Literature advertisement

Plötzlich gesund

Fortschreitende Naturerkenntnis, ganz allgemein gesprochen, ‘Wissenschaft’, ist der stärkste Feind des medizinischen Wunders. Was unseren Vorfahren als Wunder erschien, was einfache Naturvölker heute noch in heftige Erregung versetzt, das berührt den zivilisierten Menschen längst nicht mehr.
Doch es gibt einen Gegensatz, der jedem Denkenden sofort auffällt: der unerhörte, durchaus nicht abgeschlossene Aufstieg der wissenschaftlichen Heilkunde und die ebenso unerhörte Zunahme der Laienbehandlung und der Kurpfuscherei. Man schätzt die Zahl der Menschen, die der Schulmedizin kein Vertrauen schenken, auf immerhin 50 Prozent.
Wie kann es sein, daß Laienbehandler und Kurpfuscher immer wieder spektakuläre Erfolge aufweisen, von denen die Sensationspresse berichtet?
Der Autor geht dieser Frage nach und kommt zu interessanten Erkenntnissen, aus denen er Vorschläge für eine bessere Krankenbehandlung durch seine ärztlichen Standesgenossen ableitet.

Hier geht es weiter …

Bläschen im Ultraschall eröffnen den Blick auf winzige Gefäße

Geübte Augen von Ärztinnen und Ärzten können im grau-weißen Geriesel eines Ultraschallbilds mehr erkennen als Laien. Kleinste Gefäßstrukturen allerdings nicht – bislang. Das Team vom Lehrstuhl Medizintechnik der Ruhr-Universität Bochum um Prof. Dr. Georg Schmitz perfektioniert die Ultraschall-Lokalisations-Mikroskopie, kurz ULM. Dank eines handelsüblichen Kontrastmittels mit Mikro-Bläschen und verschiedenen Rechenschritten ermöglicht sie es inzwischen, zum Beispiel die Gefäßstruktur einer Mausniere im kleinsten Detail abzubilden, oder auch die Gefäßstruktur von Tumoren. Darüber berichtet Rubin, das Wissenschaftsmagazin der Ruhr-Universität Bochum.

Schmitz und sein Team arbeiten seit über zehn Jahren an dieser Technik. 2011 kam ihnen die zündende Idee, für die hochauflösende Darstellung von Gefäßen im Ultraschall ein Kontrastmittel einzusetzen, das aus Mikrobläschen besteht. Sie verteilen sich mit dem Blutstrom bis in die kleinsten Gefäße hinein, und sie reflektieren Ultraschallwellen so gut, dass sie im Bild weiß aufleuchten. „Das Kontrastmittel hält sich nur etwa zehn Minuten lang im Körper, dann werden die Bläschen abgebaut, und das Gas wird über die Lunge abgeatmet“, erklärt Georg Schmitz. Die Aufnahme der Bilder dauert nur 30 bis 90 Sekunden.

Die Mitte jedes Bläschens markieren

Um die Auflösung des Ultraschallbildes so beeindruckend zu vergrößern, sind mehrere Zwischenschritte notwendig. Die Eigenbewegung des Patienten oder der Patientin muss herausgerechnet werden. Im nächsten Schritt rechnet der von den Forschenden entwickelte Algorithmus den Bildhintergrund aus den Aufnahmen heraus, sodass nur die Bläschen dargestellt werden. Danach wird die Mitte jedes einzelnen Bläschens markiert. Und schließlich folgt die herausfordernde Berechnung, welches Bläschen welchen Weg zurückgelegt hat. „Unser Algorithmus betrachtet dafür immer eine Gruppe benachbarter Bilder und entscheidet nach der größten Wahrscheinlichkeit, welchen Weg ein Bläschen zurückgelegt hat“, erklärt Georg Schmitz.

Was schließlich nach wenigen Minuten bei der gesamten Berechnung herauskommt, ist ein Bild des Systems kleiner Gefäße, durch die sich die Bläschen hindurchbewegt haben. Man kann daraus sogar ablesen, in welche Richtung und mit welcher Geschwindigkeit die Bläschen hindurchgeströmt sind.

Therapieerfolg messen oder vorhersagen

„Die Richtung der Bewegung und die Gestalt der durchströmten kleinen Gefäße sind Informationen, die Ärztinnen und Ärzte ganz genau wissen wollen“, weiß Georg Schmitz aus der Zusammenarbeit mit klinischen Partnern in mehreren Projekten. „Denn daraus können sie Schlüsse ziehen, welche Charakteristika beispielsweise ein Tumor hat: Von wo aus wird er versorgt? Wie sehen die versorgenden Blutgefäße aus?“ Solche Informationen können Aufschluss darüber geben, wie aggressiv die Erkrankung ist und möglicherweise auch, welche Therapie funktionieren wird oder auch nicht. Wertvoll ist die Betrachtung der kleinsten Gefäße auch, um die Wirkung einer Chemotherapie zu überwachen. Die Ultraschall-Lokalisations-Mikroskopie ist zurzeit die einzige klinische bildgebende Methode, die solche feinen Blutgefäße in der Tiefe einiger Zentimeter sichtbar machen kann.

Ausführlicher Artikel im Wissenschaftsmagazin Rubin

Einen ausführlichen Beitrag zum Thema finden Sie im Wissenschaftsmagazin Rubin mit dem Schwerpunkt „In Bewegung“: https://news.rub.de/wissenschaft/2024-04-30-medizintechnik-blaeschen-im-ultrasch…. Für redaktionelle Zwecke dürfen die Texte auf der Webseite unter Angabe der Quelle „Rubin – Ruhr-Universität Bochum“ sowie Bilder aus dem Downloadbereich unter Angabe des Copyrights und Beachtung der Nutzungsbedingungen honorarfrei verwendet werden.

Rubin kann über ein Online-Formular kostenlos als Newsletter oder Printausgabe abonniert werden: https://news.rub.de/rubin.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Georg Schmitz
Lehrstuhl Medizintechnik
Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: +49 234 32 27573
E-Mail: georg.schmitz@ruhr-uni-bochum.de