Forscher verbessern medizinische Bildgebung

Die optoakustische Bildgebung ist noch ein relativ junges Verfahren der medizinischen Bildgebung, heisst es in einer Medienmitteilung der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH). Das Verfahren wird beispielsweise eingesetzt, um Blutgefässe im Körperinneren darzustellen oder um Brustkrebs zu diagnostizieren. Die Bildqualität hängt dabei wesentlich von der Anzahl der genutzten Sensoren ab. Forscher von ETH und Universität Zürich (UZH) haben das Verfahren nun verbessert, so dass die Zahl an Sensoren bei gleichbleibender Qualität deutlich reduziert werden kann. Aufgrund dieser neuen Methode sei es nun möglich, die Bildgebungsgeschwindigkeit zu erhöhen, Diagnosen zu verbessern und günstigere Geräte herzustellen.

Bei der optoakustischen Bildgebung werden „extrem schnelle Laserpulse ins Gewebe geschickt, die dort absorbiert und in Ultraschallwellen umgewandelt werden“, so die ETH. Die Ultraschallwellen werden dann wie bei der Ultraschallbildgebung genutzt, um ein Bild zu erzeugen. Die Forscher um Daniel Razansky, Professor für biomedizinische Bildgebung an der ETH und der UZH, haben für ihre Versuche ursprünglich ein von ihnen entwickeltes Optoakustik-Gerät mit 512 Sensoren genutzt. Die damit erstellen hochwertigen Bilder sind von einem künstlichen neuronalen Netzwerk analysiert worden. Dieses hat die Merkmale der hochwertigen Bilder gelernt, bevor die Anzahl der Sensoren auf 128 beziehungsweise 32 reduziert wurde. Die Folge waren „streifenartige Störsignale“, die das Bild durchzogen haben. Die Künstliche Intelligenz war jedoch in der Lage, die fehlenden Daten zu ergänzen und die Verzerrungen zu korrigieren. So ist auch mit reduzierter Sensoranzahl eine Bildqualität entstanden, die sich mit der durch 512 Sensoren erstellten Bilder vergleichen lässt.

Grundsätzlich hängt die Qualität bei der optoakustischen Bildgebung auch davon ab, dass das zu untersuchende Objekt aus möglichst vielen verschiedenen Richtungen aufgenommen wird. Mit dem neu entwickelten Algorithmus sei es möglich gewesen, auch die Bilder zu verbessern, die aus einem eng umfassten Sektor aufgenommen worden sind. „Dies ist bei klinischen Anwendungen von Bedeutung, denn die benutzten Laserpulse durchdringen nicht den ganzen menschlichen Körper, und die meisten oberflächennahen Teile des menschlichen Körpers kann man nur aus einer Richtung erfassen“, wird Razansky zitiert. Er weist auch darauf hin, dass die neue Methode nicht nur auf die Verbesserung der optoakustischen Bildgebung beschränkt ist. „Generell kann man sie dazu verwenden, um mit weniger Rohdaten Bilder von guter Qualität herzustellen.“ jh