Miniaturepartikelaccelerator sparer på kontrastmidler

Den mest udbredte metode til at opnå billeder af tilstoppede koronarfartøjer er koronar angiografi. For nogle patienter, imidlertid, kontrastmidlerne, der bruges i denne proces, kan forårsage sundhedsproblemer. Et team ved det tekniske universitet i München (TUM) har nu vist, at den nødvendige mængde af disse stoffer kan reduceres betydeligt, hvis der bruges monoenergetiske røntgenstråler fra en miniaturepartikelaccelerator.

Blødt væv som organer og blodkar er næsten umuligt at undersøge i røntgenbilleder. For at opdage en indsnævring eller andre ændringer i koronar blodkar, patienter injiceres derfor normalt med et joderet kontrastmiddel.

Disse stoffer kan nogle gange være sundhedsfarlige, dog:"Især hos patienter med nyreinsufficiens, komplikationer kan opstå, i nogle tilfælde endda nyresvigt, "forklarer Dr. Daniela Münzel, adjungeret underviser i professor i radiologi ved TUM's Klinikum rechts der Isar. "Derfor undersøger vi mulighederne for at bruge lavere koncentrationer af kontrastmidler."

Præcise røntgenstråler

En tilgang til at reducere doseringen er nu blevet udviklet af forskere fra Institut for Diagnostisk og Interventionel Radiologi ved Klinikum rechts der Isar, arbejder i tæt samarbejde med formanden for biomedicinsk fysik på TUMs afdeling for fysik. Metoden, som de har beskrevet i et papir publiceret i Nature Videnskabelige rapporter , er ikke baseret på nye kontrastmidler. I stedet er det baseret på særlige røntgenstråler genereret ved hjælp af München Compact Light Source (MuCLS), verdens første minisynkrotron, som officielt blev indviet på TUM i slutningen af ​​2015.

"Konventionelle røntgenkilder genererer et relativt bredt spektrum af energiniveauer. Derimod er energien fra røntgenstråler produceret af MuCLS kan styres meget mere præcist, "siger fysiker Elena Eggl, den første forfatter til papiret.

Tæt på absorptionskanten

Kontrastmidler som jod og gadolinium har en absorptionskant. Det betyder, at når stoffet udsættes for røntgenstråler af en bestemt energi, kontrasten i det endelige billede af det markerede orgel er særlig god. Under absorptionskanten - ca. 30 kiloelektron volt (keV) for jod - forringes kontrasten hurtigt. Kontrasten bliver også svagere ved energier langt over absorptionskanten.

Som resultat, ved brug af konventionelle bredspektrede røntgenkilder, der skal altid bruges en tilstrækkelig mængde kontrastmiddel for at opveje denne effekt og opnå et tilstrækkeligt skarpt billede til en diagnose. MuCLS kan generere røntgenstråler, der har præcis det optimale energiniveau. Evnen til at producere sådanne monoenergetiske røntgenstråler har eksisteret i nogen tid. I fortiden, imidlertid, dette var kun muligt med cirkulære partikelacceleratorer med en diameter på flere hundrede meter. I modsætning, MuCLS er sammenlignelig i størrelse med en bil.

En markant forbedring

Dataene viser, at monoenergetiske røntgenstråler ville gøre det muligt at reducere den krævede koncentration af jod med cirka en tredjedel uden tab af kontrast. For gadolinium, der ville endda være en noget større reduktion. Der er brug for meget mere forskning, imidlertid, før rigtige patienter kan undersøges med monoenergetiske røntgenstråler.

"Vi er stadig i begyndelsen af ​​udviklingen af ​​denne teknologi, "siger Elena Eggl. MuCLS er den allerførste maskine i sin slags. Desuden er det er designet til grundforskning, og ikke til undersøgelse af patienter. Men med detaljerede computersimuleringer og test med et grisehjerte, ved hjælp af blodkar farvet med jod, forskerne var i stand til at demonstrere gennemførligheden af ​​metoden.

Gode ​​udsigter

Franz Pfeiffer, professor i biomedicinsk fysik på TUM, ser teamets resultater som en lovende start for medicinsk forskning med den kompakte synkrotron:"MuCLS tilbyder mange muligheder for medicinske applikationer, som vi planlægger at fortsætte med at undersøge med vores partnere på medicinske områder."