Medizinische Bildgebung

Neuartiger Hightech-Tomograf für Forschung und Klinik

Die UZH und das Universitätsspital Zürich beschaffen einen topmodernen integrierten PET-/MR-Scanner – einen der weltweit ersten dieser Art. Er soll in der Onkologie, der Neurologie und der Herzdiagnostik eingesetzt werden. Prorektor Daniel Wyler und Professor Gustav von Schulthess, Leiter Medizinbereich «Bildgebende Verfahren», erläutern im Interview, was der neue Scanner leistet.

Marita Fuchs

Sind davon überzeugt, dass der neue PET-/MR-Scanner den Forschungsstandort Zürich voranbringt: Prof. Gustav v. Schulthess (links) und Prorektor Daniel Wyler (rechts). (Bild: Marita Fuchs)

Der neue PET-/MR-Scanner, den die Universität Zürich und das Universitätsspital Zürich gemeinsam anschaffen, vereint verschiedene bestehende Technologien. Was kann das Gerät?

Gustav von Schulthess: Der neuartige Scanner liefert einerseits dank der Magnetresonanztomografie (MR) dreidimensionale Anatomie-Bilder von höchster Qualität. Anderseits erlaubt die Positronen-Emissionstomografie (PET), den Zellstoffwechsel der Organe zu beobachten. So kann zwischen Geweben mit gleicher Anatomie, aber unterschiedlicher Funktionalität unterschieden werden.

Erstmals können wir damit beide Untersuchungen zeitgleich an einem Patienten durchführen. Dank modernster Computertechnologie ist es so möglich, die abgebildeten Organe dreidimensional aus jedem beliebigen Blickwinkel zu betrachten und irrelevante Informationen als solche zu erkennen und zu eliminieren.

Daniel Wyler: Das Gerät vereint bildgebende Verfahren, die bisher nur mit unterschiedlichen Verfahren beziehungsweise Geräten durchgeführt werden konnten. Mit einer Magnetresonanztomografie (MR) lässt sich zum Beispiel das Hirn oder das Becken gut untersuchen, weil MR diese Körperbereiche mit einem höheren Weichteilkontrast darstellen kann als die Röntgen-Computertomografie (CT). MR leistet dagegen schlechtere Dienste bei der Untersuchung der Lunge. Hier wird heute vorzugsweise die CT eingesetzt.

Worin besteht der Mehrwert bei der Kombination verschiedener Verfahren?

Daniel Wyler: Das Gerät bietet einen ganzen Strauss an Mehrinformationen: Ärzte können beispielsweise mit dem PET-Vefahren erkennen, ob Hinweise auf Demenz vom Alzheimer-Typ vorliegen – und gleichzeitig per MR andere Ursachen für Demenzen ausfindig machen. Oder sie können mit dem PET-Verfahren den Zuckerstoffwechsel in einem Tumor messen – und gleichzeitig per MR die Tumormanifestationen genauer charakterisieren und ihre Lage feststellen. Das PET-Verfahren erlaubt es zudem, Krankheiten in einem sehr frühen Stadium zu diagnostizieren und den Verlauf einer Tumorerkrankung besser zu beobachten.

Bei den bisherigen Verfahren war der Patient immer auch einer gewissen Strahlenbelastung ausgesetzt. Wie hoch ist die Strahlenbelastung des neuen PET-/MR-Scanners?

Gustav von Schulthess: Krebskranke Patienten mit bösartigen Tumoren werden heute in der Regel in einem PET mit Computertomographie (PET/CT) untersucht, um sowohl die Funktion als auch die Anatomie des kranken Gewebes bestimmen zu können. Dazu wird dem Patienten eine schwach radioaktive Lösung verabreicht, die sich in bösartigen Zellen akkumuliert und deren ionisierende Strahlung im Scanner sichtbar gemacht wird. Die Strahlenbelastung liegt bei diesem Verfahren bei acht Milli-Sievert, das CT verursacht zusätzliche zwei Milli-Sievert Strahlenbelastung.

Beim neuen PET/MR-Scanner kann dank der neuartigen PET-Detektortechnologie die Strahlenbelastung um rund zwei Drittel reduziert werden. Durch den Ersatz der CT- durch die MR-Technologie fallen weitere zwei Milli-Sievert weg. Die Strahlung lässt sich also insgesamt um bis zu drei Viertel in den Bereich von 2,5 Milli-Sievert absenken. Damit ist die Behandlung weitaus schonender für die Patienten.

Der neue PET-/MR-Scanner soll nicht nur für Patienten, sondern auch in der Forschung eingesetzt werden. Was kann damit erforscht werden?

Gustav von Schulthess: Das Gerät erfasst schnell sich ändernde physiologische Prozesse. Das hat momentan klinisch meist keine grosse Relevanz, ist aber für Forschungsvorhaben von grossem Interesse. So können etwa gleichzeitig Durchblutungs- und Stoffwechselvorgänge untersucht und deren Zusammenhang erforscht werden.

Mit dem neuen Gerät sollen grosse Kohorten von Patienten mit frühen Anzeichen einer Demenz, die deshalb einen PET- und einen MR-Scan benötigen, untersucht werden. Mit diesem Gerät werden beide Untersuchungen in einem Untersuchungsgang möglich, was die gesamte Untersuchungszeit von gegen zwei Stunden auf 40 Minuten reduziert. Damit können relativ rasch grosse Datenmengen generiert werden, die gerade für die Altersforschung von Interesse sind.

Was bringt der PET-/MR-Scanner für den Forschungsstandort Zürich?

Daniel Wyler: Das neue System ist das erste, welches in Europa in den nächsten zwölf Monaten zum Einsatz gelangt und einen High-End-PET-Scanner in ein High-End-MR integriert. Zwei weitere gleichartige Systeme werden an renommierten Universitäten in den USA installiert.

Das Universitätsspital und die Universität Zürich sind damit in der Lage, früh wertvolle Erfahrungen mit der neuen Technik zu sammeln. Dank der Effizienz des Systems können grosse Datensätze erhoben werden, das hilft der Forschung. Forschungszweige wie etwa die Demenzprävention werden profitieren.

Auch die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Universitätskliniken, in diesem Fall zwischen der Psychiatrischen Universitätsklinik (PUK) und dem Universitätsspital, wird gefördert. Mit der Beschaffung des PET-/MR-Scanners entsteht ein im internationalen Vergleich hochkarätiges Zentrum modernster Hybrid- und MR-Bildgebung.

Wie wird das Gerät finanziert?

Daniel Wyler: Die Investitionskosten belaufen sich auf rund 4,5 Millionen Franken. Der Anteil der Universität – rund 3 Millionen Franken – wird vollumfänglich durch Stiftungen und Drittmittel finanziert. Das Universitätsspital übernimmt rund 1,5 Millionen Franken.

Der PET-/MR-Scanner wird am Standort Schlieren installiert. Warum dort?

Daniel Wyler: Nur in Schlieren ist Platz für das System. Dort lassen sich auch gut mehrere Forschungsgruppen unterbingen. Es ist zudem wichtig, dass in Schlieren sichtbare Zentren entstehen, im vorliegenden Fall ein Forschungszentrum zur Früherkennung der Alzheimer-Krankheit.

Glossar: Bildgebende Verfahren

In einem Computertomografen (CT)werden Röntgenstrahlen erzeugt. Sie durchdringen den Körper und werden dabei von Organen, Knochen und Muskeln unterschiedlich abgeschwächt und in den Detektoren des Systems gemessen. Aus den Messdaten berechnet der Computer zahlreiche Schnittbilder und setzt diese zu zwei- oder dreidimensionalen Bildern zusammen. Die Magnetresonanztomografie (MR)auch Kernspintomografie genannt, macht sich die magnetischen Eigenschaften von Wasserstoffkernen zunutze, wenn diese starken Magnetfeldern ausgesetzt werden. Radiowellen werden vom System in den Patienten gesendet, dort durch die verschiedenen Organe unterschiedlich verändert und von den Detektoren des Systems aufgenommen. Aus den Messdaten werden Schnittbilder des Körpers berechnet. Besonders gut eignet sich das Verfahren zur Darstellung von Weichteilen wie dem Gehirn und den Geweben des Muskuloskelettalen Systems. PET/CT:Die Kombination aus PET und CT ist ein so genanntes Hybrid-Bildgebungsverfahren – zwei Methoden werden in einem Gerät zusammengebracht. Das PET-Verfahren ist in der Lage, kleinste Mengen von radioaktiven Spuren zu detektieren. Damit können «Stoffwechselspione» in den Patienten «eingeschleust» und deren Verteilung gemessen werden. PET erlaubt es, Physiologie statt Anatomie darzustellen, was etwa mit MR nur beschränkt möglich ist. So kann PET die Verteilung des Zuckerstoffwechsels oder der verschiedenen Neurorezeptoren messen. PET/MR:Mit dem Kombigerät aus PET und MR sind Ganzkörperaufnahmen möglich. So werden etwa die Lage der Organe im Körper und ihre Funktionalitäten – wie den Zellstoffwechsel – in einem Bild sichtbar. Speziell am integrierten PET-/MR-Verfahren ist, dass PET und MR gleichzeitig Anwendung finden.

Marita Fuchs, Redaktorin UZH News.

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