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. 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.»
