Scharfe Röntgenbilder im Krankenhaus und am Flughafen

Forscher aus dem Team von Prof. Franz Pfeiffer am Paul Scherrer Institut (PSI) und der ETH Lausanne haben eine Methode zum Erstellen von Dunkelfeld-Röntgenbildern entwickelt, die mit gleicher Wellenlänge auskommt, wie heute im Alltag verwendete Geräte. 

Herkömmliches Röntgenbild eines Hühnerflügels.
Mehr Details sind auf einem Dunkelfeld-Röntgenbild zu sehen.
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Mit Dunkelfeldbildern können einerseits Krankheiten wie Osteoporose, Brustkrebs oder Alzheimer in einem frühen Stadium diagnostiziert werden, andererseits lassen sich Sprengstoffe im Handgepäck sowie Haarrisse oder Korrosionsschäden in Werkstoffen identifizieren. Bisher konnten Dunkelfeldbilder nur mit aufwendigen Geräten – beispielsweise mit der Synchrotonlichtquelle am PSI – erzeugt werden. Die in Nature Materials am 20. Januar veröffentlichte neue Methode könnte schon bald auf existierenden Geräten in Flughäfen und Spitälern weltweit Einsatz finden.

Im Gegensatz zur herkömmlichen Röntgentechnik, bei der nur die Kontrastunterschiede angezeigt werden, berücksichtigen Dunkelfeld-Röntgenbilder die Streuungseigenschaften im Inneren von Werkstoffen. Auf diese Weise können vor allem Weichgewebe besser analysiert werden und bereits geringe Strukturveränderungen bei Knochen oder Legierungen werden erkennbar. Dies erlaubt bestimmte Krankheiten wie Brustkrebs oder Alzheimer frühzeitiger und zuverlässiger zu diagnostizieren. Die Methode erleichtert auch die Diagnose von Osteoporose, da die Porosität und winzige Brüche des Knochens im Gegensatz zu den unscharfen herkömmlichen Bildern eindeutig erkennbar sind. Bei Sprengstoffen werden Röntgenstrahlen aufgrund ihrer Mikrokristallstruktur stark gestreut. Dank der neuen Methode können sie auch bei traditionellen Sicherheitsanlagen leichter erkannt werden. Da dieses neue Verfahren die Werkstoffe nicht verändert, fördert es auch winzige Risse und Roststellen in Strukturen wie beispielsweise Flugzeugflügeln oder Schiffsrümpfen zutage.

Zusammenarbeit mit Zentrum für biomedizinisches imaging (CIBM)

Prof. Franz Pfeiffer, Leiter des Laboratoire de Science des Rayons X Cohérents der ETH Lausanne und Projektleiter am PSI, und sein Kollege Christian David vom PSI beabsichtigen mit dem neuen Centre d’imagerie biomécidale (CIBM) zusammenarbeiten. Das CIBM ist ein Gemeinschaftsprojekt der ETH Lausanne, der Universitäten Lausanne und Genf sowie der Universitätsspitäler beider Städte zur Entwicklung von bildgebenden Verfahren im medizinischen Bereich. Ziel der Zusammenarbeit ist die Anwendung der neuen Technologie für medizinische Zwecke. Sie wird die herkömmliche Röntgentechnologie nicht ersetzen, sondern ergänzen, erklärt Franz Pfeiffer. Wenn wir die neue Methode mit der 2006 von uns entwickelten Phasenkontrasttechnik kombinieren, können wir die gleichen Abbildungstechniken, die heute mit sichtbarem Licht möglich sind werden, auch für Röntgenstrahlen mit breitem Spektrum anwenden.

Kontakt

Franz Pfeiffer
professeur assistant tenure-track

+41 56 310 52 62
+41 76 320 10 45

Bildmaterial

Weiteres Bildmaterial (Server der EPFL) http://documents.epfl.ch/groups/s/sm/smc-unit/www/Pfeiffer/

About PSI

The Paul Scherrer Institute PSI develops, builds and operates large, complex research facilities and makes them available to the national and international research community. The institute's own key research priorities are in the fields of future technologies, energy and climate, health innovation and fundamentals of nature. PSI is committed to the training of future generations. Therefore about one quarter of our staff are post-docs, post-graduates or apprentices. Altogether PSI employs 2300 people, thus being the largest research institute in Switzerland. The annual budget amounts to approximately CHF 460 million. PSI is part of the ETH Domain, with the other members being the two Swiss Federal Institutes of Technology, ETH Zurich and EPFL Lausanne, as well as Eawag (Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology), Empa (Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology) and WSL (Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research). (Last updated in June 2024)