System PETRUS

Neues nicht-invasives leistungsstarkes Bildgebungsverfahren

Die medizinische Bildgebung gewinnt zunehmend an Bedeutung. Forscher des Institut Langevin, der Gesellschaft zur Beschleunigung des Technologietransfers ART Inserm für biomedizinische Ultraschallmessungen und des Forschungszentrums für Herz-Kreislauferkrankungen in Paris (Inserm/ Universität Paris Descartes) haben ein neues Instrument zur medizinischen Bildgebung entwickelt.

Aufnahme mit PETRUS

Aufnahme mit PETRUS (geschlossener Thorax) eines schlagenden Mäuseherzens in der parasternalen kurzen Achse* | Prevost J und al., Nature Biomedical Engineering

Dabei werden die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und das sehr schnelle Ultraschallbildgebungsverfahren miteinander verbunden: PETRUS steht für Positron Emission Tomography Registered Ultrafast Sonography. Sie erhielten mit diesem Verfahren dreidimensionale Bilder, auf denen die Anatomie, der Stoffwechsel, die Funktionalität und sogar die Elastizität der Organe perfekt übereinander abgebildet sind.

Das System PETRUS
Das System PETRUS* | Prevost J und al., Nature Biomedical Engineering

Die Forscher konnten ihre Methode anhand handelsüblicher Instrumente testen, die sie nur geringfügig veränderten. So bildeten sie u.a. Krebstumore bei Mäusen ab und die Herzaktivität bei Ratten, um die Synchronisation beider Methoden und die Komplementarität der beobachteten Parameter zu testen. Die neue Methode ermöglicht die simultane Darstellung mehrerer grundsätzlicher biologischer Parameter in Form quantitativer Parameterkarten, wodurch dieses neue Verfahren die Komplexität der Topologie von Lebewesen noch genauer abbildet.

Diese neue, völlig atraumatische Untersuchungstechnik von Lebewesen in Echtzeit bietet zahlreiche neue Perspektiven, z.B. die Erforschung der Beziehung zwischen Stoffwechsel und Organdurchblutung wie Herz, Nieren oder Leber, eine effektivere Beobachtung der Auswirkungen neuer Krebsbehandlungsmethoden, die Charakterisierung der Folgen eines Infarkts usw.

*Aufnahme mit PETRUS (geschlossener Thorax) eines schlagenden Mäuseherzens in der parasternalen kurzen Achse. Zu sehen ist die Herzanatomie durch ultraschnelle Echographie (in schwarz/weiß) und die Stoffwechselaktivität des Herzmuskels links am Ende der Diastole, in der Mitte am Ende der Systole und rechts in der Mitte der Diastole. Bemerkenswert ist die perfekte Überlagerung des metabolischen Signals und der Herzmuskelwand. Jedes Bild entspricht dem durchschnittlichen Signal eines Zehntels der Dauer eines Herzzyklus. Maßstab: 1mm

** Das System Petrus verbindet den Positions-Emissions-Tomographen (PET), einen Röntgenscanner und ein sehr schnelles Ultraschallgerät. Das genaue Übereinanderlegen der drei großen Bildmengen erfolgt über einen motorisierten Mikro-Stellungsregler. (a)

Links: Kinetik des Glukosestoffwechsels, ermittelt durch PET nach Verabreichung von Fluordesoxyglucose;
Rechts: ultraschnelle 3D-Doppler-Bildgebung (500 Bilder pro Sekunde) zeigt Tumorvaskulisierung. (b)

Bildgebung bei einer Maus zeigt Topografie der überlagerten metabolischen und vaskulären Signale;
Links: Maus aus der Kavalierperspektive;
Mitte und rechts: vergrößerte 3D-Darstellung und Tumorquerschnitt.
Die links angezeigten Farbskalen gelten für alle drei Bilder. (c)

Quelle: idw/CNRS

 

Literatur:

Provost J, et al.: Simultaneous positron emission tomography and ultrafast ultrasound for hybrid molecular, anatomical and functional imaging. Nature Biomedl Eng 2018; 2 (2): 85-94, DOI:10.1038/s41551-018-0188-z.