Emil-Salzer-Preis für innovative Bildgebung verliehen

HEIDELBERG. Lena Maier-Hein vom Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg hat für ihre Weiterentwicklung bildgebender Verfahren den Emil-Salzer-Preis 2016 erhalten.

Bei minimalinvasiven Eingriffen sind die Operateure auf Bildinformationen aus dem Körperinneren angewiesen, um sich zu orientieren und um Tumorgewebe von gesundem unterscheiden zu können.

Neuartige bildgebende Verfahren auf der Basis von Schall und Licht verschaffen Ärzten zusätzliche Bildinformationen, die weit über das hinausgehen, was eine normale endoskopische Kamera erkennen lässt.

In vielen medizinischen Bereichen ist die Schlüsselloch-Chirurgie heute eher die Regel als die Ausnahme. Das gilt etwa für die Gynäkologie oder bei Bauchoperationen.

Zwei großen Herausforderungen für Ärzte

Ärzte stehen dabei vor zwei großen Herausforderungen: Zum einen muss der Chirurg mit den endoskopischen Instrumenten sicher die Zielgewebe ansteuern, ohne dabei andere Organe zu verletzen. Zum anderen gilt es, malignes Gewebe von gesundem zu unterscheiden. Gelingt dies nicht zuverlässig, so kann der Tumor zurückkehren.

Hier setzt Maier-Heins Forschung an: Mit kombinierter Expertise in den Bereichen Informatik, Physik und Medizin entwickelt die Preisträgerin innovative Methoden, um computernavigierte medizinische Eingriffe präziser zu planen und sicherer durchzuführen.

Bislang leuchten Ärzte bei endoskopischen Eingriffen das Operationsgebiet im Körperinneren laut DKFZ mit Weißlicht aus.

Diese Beleuchtung erzeuge kaum Kontraste und nur eine geringe Tiefenwirkung. Maier-Hein kombiniere diese normalen Aufnahmen mit der multispektralen optischen und photoakustischen Bildgebung.

Laserimpulse lösen Schallwellen aus

Bei den photoakustischen Verfahren werden Bilder erzeugt, aber die Bildinformation liefert der Schall. Ausgelöst werden die Schallwellen, so das DKFZ, wenn Laserimpulse auf das Gewebe treffen und die Lichtenergie in Wärme umgewandelt wird.

Die Erwärmung führe zu einer minimalen Ausdehnung des Gewebes. Das erzeuge Signale im Ultraschallbereich, die detektiert und von einem Computer in ein Bild übersetzt werden können. Jedes Gewebe reagiere anders auf die Laserimpulse, was in unterschiedlichen Schallsignalen resultiert.

Lena Maier-Hein und ihr Team kombinierten die multispektrale optische und photoakustische Bildgebung mit Methoden des maschinellen Lernens, um relevante Gewebemerkmale zu erfassen – nicht-invasiv und ohne Strahlenbelastung. Aus den Signalen rekonstruierten die Wissenschaftler wichtige Eigenschaften der untersuchten Gewebe.

Ärzte könnten damit nicht nur die dreidimensionale Oberfläche der Organe beurteilen, sondern auch die darunter verborgenen Details, etwa den Verlauf der Blutgefäße und die Sauerstoffversorgung des Areals. Das sind, wie das DKFZ betont, entscheidende Hinweise auf mögliche bösartige Gewebeveränderungen. (maw)