Blutstrom im ganzen Körper gefilmt - wissenschaft.de
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Blutstrom im ganzen Körper gefilmt

Es wirbelt durch das Herz und strömt dann zu allen Organen und Körperteilen: Wie das Blut durch die Adern des Körpers fließt, lässt sich nun durch ein innovatives System so detailliert wie nie zuvor beobachten. Die Forscher nutzen dazu einen innovativen Ganzkörper-PET/CT-Scanner in Kombination mit einer raffinierten Bildrekonstruktionstechnik. So ist es möglich, hochaufgelöste Echtzeitvideos des Blutflusses und der Herzfunktion zu erstellen. Die Technik könnte es zukünftig ermöglichen, die Abläufe in mehreren Organen wie Gehirn und Herz gleichzeitig im Blick zu haben, um möglicherweise problematische Zusammenhänge aufzudecken.

Seit der Erfindung der Röntgentechnik haben Einblicke in die verborgenen Strukturen und Abläufe im Inneren des Körpers die Medizin revolutioniert. Es haben sich in der Zwischenzeit verschiedene Verfahren entwickelt, die spezielle Möglichkeiten der Untersuchung bieten. Ein solches modernes Bildgebungsverfahren ist auch die Positronen-Emissions-Tomographie (PET), die heute meist mit der Computertomographie (CT) verknüpft wird. Bei der traditionellen PET wird dem Patienten eine schwach radioaktiv markierte Substanz (Radiopharmakon) gespritzt, die sich dann je nach ihren Merkmalen in bestimmten Organen oder Geweben ansammelt. Der Scanner kann die radioaktive Strahlung erfassen und so zeichnen sich etwa die Konturen eines Tumors ab.

Der ganze Körper im Blick

Durch PET-Verfahren lassen sich auch einige Stoffwechselvorgänge im Körper nachzeichnen. Wie die Forscher um Jinyi Qi von der University of California in Davis berichten, ist es ihnen nun gelungen, dieses Verfahren auf ein bisher unerreichtes Leistungsniveau anzuheben.Der ganze Körper im BlickDie technische Grundlage bildert um ein 194 Zentimeter langer PET-Scanner namens „EXPLORER“, der an der University of California in Davis entwickelt worden ist. Das innovative Gerät kann nicht nur bestimmte Bereiche des Körpers ins Visier nehmen, sondern die radioaktiven Marker-Substanzen im ganzen Körper gleichzeitig erfassen. Im Rahmen ihrer Studie wollten die Forscher nun mit dem Gerät die turbulenten Bewegungen des Herzens und des Blutflusses in Echtzeit sichtbar machen.

Wie sie erklären, war dabei die Datenverarbeitung zu Bildinformationen die große Herausforderung. Es gelang ihnen jedoch schließlich, ein Verfahren zur Unterdrückung des „Rauschens“ in den Daten zu entwickeln und dadurch klare Bildinformationen aus den Rohdaten herauszuarbeiten. „Der Durchbruch dieser Arbeit besteht darin, dass wir nun eine ultraschnelle und dynamische Ganzkörper-Abbildung der Markersubstanzen liefern können“, sagt Qi. „Wir können Veränderungen mit einer verbesserten Bildqualität in einem Zeittakt von 100 Millisekunden beobachten – dies wurde bisher noch mit keinem anderen medizinischen Bildgebungsverfahren erreicht“, so der Wissenschaftler.

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Raffinierte Datenverarbeitung ermöglicht Filme

Bei einem Test des Systems wurde einem Freiwilligen eine kurzlebige radioaktive Marker-Substanz in den Unterschenkel injiziert, während er im Scanner lag. Aus den dabei erfassten Daten erstellten die Forscher nahezu in Echtzeit ein Video, das zeigte, wie diese Substanz über den Blutstrom bis zum Herzen gelangte, durch die rechte Kammer schließlich zur Lunge floss, dann zurück und weiter in den Rest des Körpers. Das Video bildete auch die Bewegung des Herzens dabei mit außergewöhnlicher Klarheit ab: Änderungen bei den Merkmalen der Herzkontraktion wurden deutlich sichtbar, sagen die Wissenschaftler.

Während andere Techniken zur Messung der Herzfunktion verfügbar sind, bieten die Ganzkörperscans durch EXPLORER und die innovative Datenverarbeitung nun Möglichkeiten für neue Studien, bei denen die dynamischen Prozesse in gleich mehreren Organen gleichzeitig untersucht werden können. „So könnten sich neuartige Untersuchungsmöglichkeiten bei Erkrankungen des Herz-Lungensystems und der Hirndurchblutung ergeben“, verdeutlicht Co-Autor Xuezhu Zhang abschließend das Potenzial des neuen Verfahrens.

Quelle: University of California – Davis, Fachartikel: PNAS, doi: 10.1073/pnas.1917379117

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