Weniger Strahlung bei Krebsdiagnose mit Radar- und Röntgentechnologie

Im Rahmen des deutschen MultiMed-Projekts entwickeln Forscher des Fraunhofer Instituts eine innovative Bildgebungstechnologie, die Röntgenstrahlung mit Radartechnologie kombiniert. Dies soll zu einer effektiveren und patientenfreundlicheren Diagnostik bei Brust- und Lungenkrebs führen. Die Methode bietet eine vielversprechende Alternative zu traditionellen Bildgebungsverfahren wie der Computertomographie (CT), bei der hohe Dosen ionisierender Strahlung freigesetzt werden. Dieser neue Ansatz kann die Strahlenbelastung erheblich reduzieren, während die Genauigkeit der Diagnostik und Überwachung erhalten bleibt oder sogar verbessert wird.

Radar wird natürlich schon seit vielen Jahrzehnten in Bereichen wie Luftfahrt und Automobilindustrie breit eingesetzt. In der Medizin ist Radar jedoch noch relativ unbekannt. Dennoch bietet diese Technologie einzigartige Vorteile. So entwickelte ein kanadischer Wissenschaftler vor einiger Zeit eine Innovation ‘Herzradar’, die Radiowellen nutzt, um schwere Herzerkrankungen vorhersagen zu können.

Kopplung von Radar- und Röntgenbildern

Radar erkennt Unterschiede in den elektrischen Eigenschaften von Gewebe und kann dreidimensionale Bilder erzeugen, ohne schädliche Strahlung zu verwenden. Die Auflösung ist zwar niedriger als bei CT oder Röntgen, aber die zusätzlichen Informationen erweisen sich als wertvoll für die Früherkennung von Gewebeveränderungen.

Um beide Technologien effektiv zu kombinieren, entwickeln die Forscher fortschrittliche Methoden zur ‚Ko-Registrierung‘. Diese Technik verbindet Radar- und Röntgenbilder räumlich miteinander, sodass die Stärken beider Methoden genutzt werden. Sie arbeiten auch an Algorithmen für eine bessere Radarbildrekonstruktion und die Integration von Radardaten in die CT-Algorithmen. Dadurch entsteht ein multimodales System mit mehr Details, weniger Artefakten und einer geringeren Strahlendosis.

Ein wichtiger Bestandteil der Forschungsphase ist das Testen mit sogenannten Bildgebungsphantomen: künstliche Modelle, die menschliches Gewebe simulieren und so realistische Testergebnisse liefern. Das dreijährige Forschungsprojekt wird von der Fraunhofer-Gesellschaft finanziert. Unter der Leitung von Fraunhofer EMI sind auch das Fraunhofer-Institut für Digitale Medizin MEVIS und das Fraunhofer-Institut für HF- und Radartechnik FHR beteiligt.

CT und Radar zusammenbringen

Das endgültige Ziel des Projekts ist die Realisierung eines multimodalen Laborsystems, das CT und Radar zusammenbringt. Diese Technologie könnte Ärzten ermöglichen, Krebs in einem viel früheren Stadium zu erkennen, mit höherer Genauigkeit und minimaler Belastung für den Patienten. „Die Kombination der Techniken hat das Potenzial, die Diagnostik grundlegend zu verbessern“, so Projektleiterin Victoria Heusinger-Hess. Die Forschung steht im Einklang mit der breiteren Entwicklung in der Medizintechnik hin zu sicherer, effizienter und personalisierter Versorgung.

Früher arbeitete ein Team von Forschern des Fraunhofer Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) bereits an einem revolutionären radarbasierten Sensorsystem für die kontaktlose Patientenüberwachung. Diese Technologie ermöglicht es, Vitalfunktionen wie Herzschlag und Atmung aus der Ferne und ohne Körperkontakt zu registrieren.