De meest voorkomende methode voor het verkrijgen van afbeeldingen van verstopte kransslagaders is coronaire angiografie. Voor sommige patiënten is echter, de contrastmiddelen die bij dit proces worden gebruikt, kunnen gezondheidsproblemen veroorzaken. Een team van de Technische Universiteit van München (TUM) heeft nu aangetoond dat de benodigde hoeveelheid van deze stoffen aanzienlijk kan worden verminderd als mono-energetische röntgenstralen van een miniatuurdeeltjesversneller worden gebruikt.

Zachte weefsels zoals organen en bloedvaten zijn bijna onmogelijk te onderzoeken op röntgenfoto's. Om een ​​vernauwing of andere veranderingen in coronaire bloedvaten te detecteren, patiënten worden daarom meestal geïnjecteerd met een jodiumhoudend contrastmiddel.

Deze stoffen kunnen soms schadelijk zijn voor de gezondheid, echter:"Vooral bij patiënten met nierinsufficiëntie, complicaties kunnen optreden, in sommige gevallen zelfs nierfalen, " legt Dr. Daniela Münzel uit, adjunct-docent radiologie aan de TUM Klinikum rechts der Isar. "Daarom onderzoeken we de mogelijkheden om lagere concentraties contrastmiddelen te gebruiken."

Nauwkeurige röntgenfoto's

Een benadering om de dosering te verlagen is nu ontwikkeld door wetenschappers van de afdeling Diagnostische en Interventionele Radiologie van de Klinikum rechts der Isar, werkt nauw samen met de leerstoel Biomedische Fysica van de afdeling Natuurkunde van de TUM. De methode, die ze hebben beschreven in een paper gepubliceerd in Nature Wetenschappelijke rapporten , is niet gebaseerd op nieuwe contrastmiddelen. In plaats daarvan vertrouwt het op speciale röntgenstralen die worden gegenereerd met behulp van de München Compact Light Source (MuCLS), 's werelds eerste mini-synchrotron, die eind 2015 officieel werd ingehuldigd bij TUM.

"Conventionele röntgenbronnen genereren een relatief breed scala aan energieniveaus. de energie van röntgenstralen geproduceerd door de MuCLS kan veel nauwkeuriger worden gecontroleerd, " zegt natuurkundige Elena Eggl, de eerste auteur van het artikel.

Dicht bij de absorptierand

Contrastmiddelen zoals jodium en gadolinium hebben een absorptierand. Dat betekent dat wanneer de stof wordt blootgesteld aan röntgenstraling van een bepaalde energie, het contrast van het uiteindelijke beeld van het gemarkeerde orgel is bijzonder goed. Onder de absorptierand - ongeveer 30 kiloelektronvolt (keV) voor jodium - verslechtert het contrast snel. Het contrast wordt ook zwakker bij energieën ver boven de absorptierand.

Als resultaat, bij gebruik van conventionele breedspectrum röntgenbronnen, er moet altijd voldoende contrastmiddel worden gebruikt om dit effect te compenseren en een voldoende scherp beeld te krijgen voor een diagnose. De MuCLS kan röntgenstralen genereren die precies het optimale energieniveau hebben. De mogelijkheid om dergelijke mono-energetische röntgenstralen te produceren bestaat al enige tijd. Vroeger, echter, dit was alleen mogelijk met cirkelvormige deeltjesversnellers met een diameter van enkele honderden meters. In tegenstelling tot, de MuCLS is qua grootte vergelijkbaar met een auto.

Een aanzienlijke verbetering

De gegevens tonen aan dat mono-energetische röntgenstralen het mogelijk zouden maken om de vereiste jodiumconcentratie met ongeveer een derde te verlagen zonder verlies van contrast. Voor gadolinium, er zou zelfs een iets grotere reductie zijn. Er is veel meer onderzoek nodig, echter, voordat echte patiënten kunnen worden onderzocht met mono-energetische röntgenfoto's.

"We staan ​​nog aan het begin van de ontwikkeling van deze technologie, ", zegt Elena Eggl. De MuCLS is de allereerste machine in zijn soort. het is ontworpen voor fundamenteel onderzoek, en niet voor het onderzoeken van patiënten. Maar met gedetailleerde computersimulaties en tests met een varkenshart, met behulp van bloedvaten geverfd met jodium, de onderzoekers konden de haalbaarheid van de methode aantonen.

Goede vooruitzichten

Frans Pfeiffer, hoogleraar biomedische fysica aan de TUM, ziet de resultaten van het team als een veelbelovende start voor medisch onderzoek met de compacte synchrotron:"De MuCLS biedt tal van mogelijkheden voor medische toepassingen die we van plan zijn verder te onderzoeken met onze partners op medisch gebied."