Das Röntgenbild wurde erstmals 1895 von William Roentgen entdeckt, und schon bald darauf begannen Ärzte, diese Technik einzusetzen, um Kugeln zu finden und Knochenbrüche zu diagnostizieren. Obwohl sich im Laufe des nächsten Jahrhunderts vieles in der Medizin verändert hat, sind die Schwarz-Weiß-Bilder von Zähnen und Tumoren mehr oder weniger gleich geblieben. Doch jetzt wurde der erste Test eines neuen 3D-Röntgengeräts in Farbe an einem Menschen durchgeführt, und die Ergebnisse sind revolutionär und verblüffend zugleich, berichtet Kristin Houser bei Futurism.

Röntgenstrahlen sind eine Art elektromagnetische Energiewelle, dieselbe Energie, die auch das sichtbare Licht ausmacht, aber mit etwa 1000 Mal kleineren Wellenlängen. Im Gegensatz zum Licht können die Röntgenstrahlen den menschlichen Körper durchdringen. Wird ein röntgenstrahlenempfindlicher Film oder Sensor auf eine Seite gelegt und die Röntgenstrahlen auf die andere, erscheint dichtes Material wie Knochen, das die Röntgenstrahlen blockiert, auf dem Film weiß, während weiches Gewebe in Grautönen erscheint und Luft schwarz erscheint. Auf den Bildern kann man gut erkennen, ob ein Haarriss oder ein verfaulter Backenzahn vorliegt, aber die Auflösung des Weichgewebes ist ziemlich schlecht.

Das neue Röntgengerät, der so genannte MARS Spectral X-ray Scanner, ist jedoch in der Lage, Details von Knochen, Weichgewebe und anderen Teilen des Körpers mit unglaublicher Klarheit zu erkennen. Das liegt daran, dass der Scanner einen hochempfindlichen Chip namens Medipix3 verwendet, der wie der Sensor in einer Digitalkamera funktioniert, nur viel fortschrittlicher. Laut einer Pressemitteilung wurde der Medipix auf der Grundlage einer Technologie entwickelt, die von der Europäischen Organisation für Kernforschung (CERN) entwickelt wurde und zur Erkennung von Teilchen in ihrem Large Hadron Collider, dem größten Teilchenbeschleuniger der Welt, eingesetzt wird. Der Chip kann die auf die einzelnen Pixel treffenden Photonen zählen und ihr Energieniveau bestimmen. Anhand dieser Informationen kann eine Reihe von Algorithmen die Position von Knochen, Fett, Knorpel und anderen Geweben bestimmen, die dann eingefärbt werden.

Der Chip macht das Gerät zwar möglich, aber es bedurfte noch zehn Jahre Arbeit und Verfeinerung durch die neuseeländischen Wissenschaftler Phil Butler, Physiker an der Universität von Canterbury, und Anthony Butler, Radiologe an der Universität von Canterbury und der Universität von Otago, um das Gerät Wirklichkeit werden zu lassen. „Seine Technologie hebt das Gerät in diagnostischer Hinsicht von anderen ab, da die kleinen Pixel und die genaue Energieauflösung bedeuten, dass dieses neue Bildgebungsinstrument Bilder liefern kann, die kein anderes Bildgebungsinstrument erreichen kann“, so Phil Butler in der Pressemitteilung.

In letzter Zeit haben Forscher eine kleinere Version des Scanners in Studien über Krebs, Knochen und Gelenkgesundheit eingesetzt, mit positiven Ergebnissen. Kürzlich testeten die Butlers und ihr Unternehmen MARS Bioimaging jedoch die Vollversion des Scanners an Phil, der es zuließ, dass sein Knöchel und sein Handgelenk, einschließlich seiner Armbanduhr, abgebildet wurden. Die Scans sind sowohl faszinierend als auch ein wenig grausig, aber vor allem sind sie so detailliert, wie es Röntgenbilder nicht sind, was zu genaueren und individuelleren Diagnosen führen könnte.

Das Spektralröntgen muss noch einige Jahre der Verfeinerung und Erprobung durchlaufen, bevor es in die Arztpraxen kommt. Aber es ist nicht die einzige neue Technologie, die die Art und Weise, wie wir Röntgenstrahlen verwenden, verändert. Vor einigen Jahren stellten Forscher eine Technologie namens Halo-Röntgensystem vor, mit der Gepäckkontrolleure nicht nur Gegenstände in Koffern und Paketen sehen, sondern auch zwischen Substanzen wie Shampoo und Nitroglyzerin unterscheiden können. Und auch wenn es noch eine Weile dauern wird, bis 3D-Farbscans alltäglich werden, könnte uns eine andere neue Technologie dabei helfen, die guten alten Schwarz-Weiß-Röntgenbilder und CT-Scans besser zu verstehen. Eine andere Gruppe trainiert künstliche Intelligenz, um die Bilder schneller, besser und billiger zu interpretieren, als es ein Arzt könnte.

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