Optische Rheumadiagnostik durch Forschungsförderung aus den USA unterstützt
Typische rekonstruierte Bilder für ein gesundes (links) und ein entzündetes (rechts) Fingerge-lenk. Die optischen Tomogramme zeigen die Verteilung der Streueigenschaften im Gelenk (dunkel = hohe Streuwahrscheinlichkeit). Zur Orientierung ist jeweils ein schematischer Um-riss für Knochen und Kapsel des Gelenks eingezeichnet. Die Muster am oberen Rand sind Artefakte der Rekonstruktion.
Instiut für Medizinische Physik und Lasermedizin/Charite
Prototyp eines Optischen Tomographen für die Durchleuchtung von Fingergelenken zur Bildgebung bei der frühzeitigen Rheumadiagnose. Aus den tomographischen Messwerten werden sagittale Querschnittsbilder der Verteilung der optischen Streueigenschaften im Gelenk rekonstruiert.
Instiut für Medizinische Physik und Lasermedizin/Charite
Forschung aus New York-Berlin-Göttingen für lasergestützte Tomographie
Rheumatische Gelenkentzündungen (rheumatische Arthritis) zerstören auf schmerzhafte Weise Knorpel und Knochen der Gelenke. Sowohl eine frühzeitige Erkennung dieser Erkrankung als auch eine sichere Therapiekontrolle hilft dem Arzt bei einer effizienten Behandlung der Patienten. Seit 1993 wurden erste Erkenntnisse zur optischen Diagnostik der rheumatischen Erkrankungen an kleinen Gelenken durch eine Gruppe um Jürgen Beuthan, Prof. am Institut für Medizinische Physik und Lasermedizin (Direktor: Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult. G. Müller) an der Charité-Universitätsmedizin Berlin, gewonnen. Arbeiten internationaler Forscher bestätigten diese Ergebnisse.
Besonders eng entwickelten sich neben der Zusammenarbeit in der Charité selbst die Forschungskooperationen zwischen der Columbia University in New York (Prof. Dr. A. Hielscher) und einer Gruppe um Dr. A. Scheel in der Abteilung Nephrologie und Rheumatologie an der Universität Göttingen. Durch die Universitätspartner in New York konnte dem National Institutes of Health (NIH, USA) als fördernder Einrichtung der synergetische Effekt zwischen den exzellent entwickelten Möglichkeiten zur mathematischen Bildrekonstruktion an der Columbia University und den klinisch relevanten Grundideen in Deutschland mit Erfolg dargestellt werden. Für dieses Arbeitsgebiet und in diesem Förderumfang wurde einmalig für Berlin damit bereits eine zweite Förderphase bewilligt. Auf Berlin entfielen umgerechnet jeweils ca. 350 Tausend EUR für die Jahre 2000-2003 und 2005-2008.
Das Berliner Institut hat darüber hinaus davon profitieren können, dass es Mitglied im regionalen Kompetenznetz Optec-Berlin-Brandenburg (OpTecBB) ist. Der dort agierende Schwerpunkt Biomedizinische Optik befasst sich auch mit bildgebenden Verfahren und brachte geeigneten Kooperationspartner für durch den Senat geförderte Projekte zusammen.
Zunächst wurde entdeckt, dass bei Einstrahlung von Laserlicht geringer Intensität eines speziellen Spektralbereiches in das zu untersuchende Fingergelenk eine rheumaabhängige Streustrahlung entsteht. Der Status der Erkrankung hat Auswirkung auf eine veränderte Gewebeoptik. Durch Streulichtdetektion und Signalauswertung kann bereits dadurch ein Beitrag zur Diagnostik bei der Früherkennung und Therapieverlaufskontrolle rheumatisch erkrankter kleiner Gelenke geleistet werden. Weiterführend wurde dann eine Idee zur sagittalen laser-optischen Tomographie (SLOT) entwickelt und umgesetzt. Ein neuer mathematischer Ansatz zur tomographischen Bildrekonstruktion von infraroten Streulichtaufnahmen durch die Gruppe Hielscher schuf dazu beste Voraussetzungen. Ziel ist es jetzt, bei einer zeitvariablen aber extrem kurzen "elektronischen Laser-Filmsequenz", das bei der Laserdurchleuchtung des erkrankten Gelenkes "modulierte" Licht zu detektieren und tomographisch zu diagnostischen Schnittbildern zusammen zu setzen.
Die Prototypen zur optischen Rheumadiagnostik bewähren sich an der Universi-tätsklinik in Göttingen in der klinischen Forschung. Weiterführende Arbeiten an der 2. Hochtechnologiegeneration werden etwa 2008 zu endgültigen Ergebnissen führen.
"Optical Molecular Imaging" als bildgebende Grundlage für zukünftige genthera-peutische Verfahren wird nach Ansicht von Prof. Beuthan noch besser möglich, wenn ein entsprechendes Zentrum an der Charité infolge Zusammenführens mehre-rer mit diagnostischer Bildgebung befasster Berliner Institute wie vorgesehen installiert ist.
