Die Entdeckung der Röntgenstrahlen durch Wilhelm Conrad Röntgen hat das Verständnis
der Naturwissenschaften und der Medizin revolutioniert. Der Bericht Röntgens über
eine neue Art von Strahlen eröffnete Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern im
besten Sinne des Wortes eine vollständig neue Sicht auf die Materie und die Vorgänge
des Lebens [1]. Die Anwendung von Röntgenstrahlen am lebenden Menschen war eine Sensation, die
dazu führte, dass ein neues wissenschaftliches Zeitalter eingeläutet wurde. Von früher
Verborgenem konnte vieles sichtbar gemacht werden.
Die Medizin ist heute ohne die möglichst naturgetreue Abbildung der Erkrankung und
deren Unterscheidung vom Gesunden nicht denkbar. Die Einführung des Röntgenbildes
in den klinischen Alltag wurde zum Triumphzug für Röntgens bahnbrechende Entdeckung.
Bilder beherrschten seither die klinische Medizin und weitere technische Entwicklungen
folgten. Zunächst hielt der Ultraschall Einzug, dann die Computertomografie und schließlich
die Magnetresonanztomografie [2]
[3]
[4]
[5]. Die Kombination von Schnittbildverfahren mit funktionell ausgerichteten Methoden
der Positronenemissionstomografie führte zur Entwicklung hybrider bildgebender System
wie dem PET-CT und der MR-PET [6]
[7].
Die (R)Evolution der Computertechnik hat neue Methoden der Bilderzeugung, Bildnachverarbeitung
und Speicherung ermöglicht. Mit dem Übergang vom analogen zum digitalen Zeitalter
wurde die uneingeschränkte Verfügbarkeit diagnostischer, bildbasierter Information
zur Realität. Heute stehen Patienten und Ärzten die Ergebnisse einer radiologischen
Untersuchung sofort zur Verfügung. Das Ergebnis kann in Sekundenschnelle an jeden
Ort der Welt kommuniziert werden. Die Radiologie und der Radiologe sind im besten
Sinne des Wortes transparent. Die Radiologie ist Vorreiter und Motor der Telemedizin.
Die Radiologie verkörpert eine hoch aggregierte Symbiose ärztlicher Kunst und technischer
Innovation. Wenige medizinische Disziplinen sind so technikgetrieben und technikaffin
wie unser Fach. Bedingt durch den enormen technischen Fortschritt sind radiologische
Methoden zumeist wenig oder nur minimal-invasiv.
Die interventionelle Radiologie hat durch eine immer weiter entwickelte Technologie
von Kathetern, Gefäßprothesen oder Embolisationsmaterialien einen Stand erreicht,
der noch vor 10 Jahren schwer vorstellbar war. Die fortschreitende Miniaturisierung
interventioneller Werkzeuge trägt zudem der Forderung nach immer mehr ambulanten Prozeduren,
die kostenaufwändigere stationäre Prozeduren ersetzen sollen, Rechnung. So ist die
perkutane Angioplastie der Extremitätengefäße heute in vielen Zentren ein ambulanter
Eingriff [8]. Die Komplikationsraten sind gering. So können kostbare Nutzungszeiten von OP-Sälen,
die zum Teuersten gehören, was in einem Krankenhaus an Kosten generiert wird, minimiert
werden und großen Eingriffen vorbehalten bleiben. Ein Hybrid OP sollte aus betriebswirtschaftlicher
Sicht, Eingriffen vorbehalten bleiben, die tatsächlich hybrid durchgeführt werden
oder die Möglichkeit der Konversion von minimal invasiv zu offen chirurgisch beinhalten.
Die interventionelle Radiologie ist als minimal-invasiver bildgebend gesteuerter Eingriff
mit einem chirurgischen Effekt ein Paradebeispiel für ärztliches Handeln, das den
konzertanten Einsatz der Medizin und filigraner Technik erfordert.
Die Universitäts- und Industrie-getriebene Forschung zur Weiterentwicklung der Schnittbildmethoden
ist ein Paradebeispiel für die fruchtbare Symbiose von Medizin und Technik. Die Einführung
des medizinischen Ultraschalls, der Computertomografie, der digitalen Subtraktionsangiografie,
der klinischen Magnetresonanztomografie und den hybriden Bildgebungsverfahren wie
der PET-CT und jüngst der MR-PET zeigen, wie aus einer brillianten technischen Idee
und deren konstruktiver Realisierung in enger Zusammenarbeit mit wissenschaftlich
klinisch tätigen Radiologen neue Perspektiven in der klinischen Medizin entstehen.
Der Blick in das Körperinnere erschließt dem Arzt nicht nur ein anatomisches Verständnis
des Gesunden und des krankhaft veränderten Gewebes, sondern ermöglicht auch ein immer
tiefer greifenden funktionellen Einblick in (Patho-) Physiologie und Biochemie von
Erkrankungen. Die Weiterentwicklung der Technik und deren Integration in klinische
Abläufe ist ein Prozess, der von Naturwissenschaftlern, Ingenieuren und Radiologen
gemeinsam vorangetrieben wird.
Markantes Beispiel ist die Einführung der Spiral-CT in die klinische Krankenversorgung,
die viele Prozesse im Klinikalltag neu ausgerichtet hat [9]. Die Versorgung polytraumatisierter Patienten, die Diagnostik von Gefäßerkrankungen
oder die Herzdiagnostik wurden durch die Spiral-CT revolutioniert. Daneben hat die
Methode auch zu einer immensen Beschleunigung der diagnostischen Aufarbeitung klinischer
Fragestellungen geführt. Spiral-CT bedeutet Diagnostik „on demand“. Die hohe Verfügbarkeit
und die Technologie, die es entweder ermöglicht, große Körperabschnitte in kurzer
Zeit bzw. kleinere Abschnitte hochaufgelöst zu untersuchen hat zu immer weiteren Anwendungen
geführt. Radiologen haben an der Weiterentwicklung mitgearbeitet und neue Standards
in die Krankenversorgung eingeführt.
Gleiches gilt für die MR-Verfahren. Anfangs eine Modalität, die viel Geduld vom Untersucher
und dem Untersuchten verlangte, hat sich die MRT zu einem Schnellbildverfahren weiterentwickelt.
Getriggert durch klinische Anforderungen haben MR-Physiker und Ingenieure Methoden
entwickelt, die MRT-Untersuchungen enorm beschleunigt haben. Schnellbildtechniken
und die parallelen Aufnahmetechniken haben maßgeblich dazu beigetragen. Nicht mehr
wegzudenken sind auch Techniken wie die Diffusionswichtung oder Perfusionsmessungen,
die über die (Patho-)Anatomie hinaus Einblick in die Physiologie gewährleisten. Multimodale
MR-Untersuchungen erlauben die Beurteilung der morphologischen und funktionellen Auswirkungen
einer Erkrankung. Den Bedürfnissen in Praxen und Krankenhäusern folgend, hat der technologische
Fortschritt dazu geführt, dass Untersuchungen hoch standardisiert und nahezu automatisch
ablaufen. Langwierige manuelle Einstellungen von Sequenzparametern oder gar das manuelle
Adjustieren von Oberflächenspulen sind Vergangenheit.
Der technische Fortschritt führt zu schneller werdenden Prozessveränderungen und zur
Verdrängung etablierter Methoden. Eine DSA zur Diagnostik einer peripheren arteriellen
Verschlusskrankheit oder zum Ausschluss einer Lungenembolie wird heute wohl noch in
kaum einer Klinik durchgeführt werden [10]. Die CT-Angiografie oder MR-Angiografie haben das Verfahren ersetzt. Cone-Beam-CT-Ausrüstungen
in Angiografieanlagen verdrängen CT-Untersuchungen der Gefäße, weil in einem Untersuchungsgang
eine Intervention nach deutlich verbesserter Planung durchgeführt werden kann. MR-tomografische
Untersuchungen mit spezifischen Kontrastmitteln verdrängen CT-Untersuchungen der Leber,
wenn es um eine spezifische Charakterisierung oder Quantifizierung von Lebertumoren
gehen soll. Hybride Untersuchungen ersetzen CT-Untersuchungen, wenn eine exakte Stadieneinteilung
von Tumoren oder deren Ansprechen auf eine Therapie erfolgen soll. So ist der technische
Fortschritt ein stetiger Motor des Wandels, der die bestimmende Konstante der Radiologie
darstellt.
Der technische Fortschritt bildgebender Systeme und interventionell radiologischer
Gerätschaften geht kontinuierlich weiter. Es darf spekuliert werden, dass die MR-Untersuchung
im Jahr 2030 bei einem Patienten mit Herzrythmusstörungen schneller und präziser und
mit mehr diagnostisch verwertbarer Information ablaufen wird und ggf. einen MR-gesteuerten
Eingriff nach sich ziehen könnte. Der Radiologie eröffnen sich durch den zu erwartenden
technischen Fortschritt neue Felder, die sie besetzen und gemeinsam mit anderen Disziplinen
kultivieren und für unsere Patienten nutzen sollte.
Die Weiterentwicklung der Röntgenstrahlenerzeugung und Modifikation der strahlenempfangenden
Systeme eröffnet weitere Möglichkeiten. So hat z. B. die Phasenkontrastradiografie
das Experimentalstadium überschritten und steht für erste Anwendungen in der Biologie
zur Verfügung [11]. Die Generierung von Röntgenstrahlen über lasergetriebene Systeme verspricht die
Erzeugung monochromatischer Röntgenstrahlung, die eine spezifischere Anwendung von
Röntgenstrahlen unter gleichzeitiger Reduktion der applizierten Strahlendosis erhoffen
lassen. Vielleicht verlassen wir das Zeitalter der polychromatischen Strahlung. Neue
hybride Detektorsysteme werden untersucht. So gibt es interessante Ansätze zur Kombination
von Ultraschall und PET, die lokal eingesetzt z. B. bei der Diagnostik des Pankreaskarzinoms
hilfreich sein könnten.
Andere bildgebende Verfahren, die nicht auf der Anwendung von Röntgenstrahlen basieren,
werden Einzug in den klinischen Alltag finden. Die optische Bildgebung ermöglicht
neue klinisch interessante Einblicke. Anwendungen in der Rheumatologie sind in der
klinischen Erprobung [12]. In jedem Fall sollte sich die Radiologie diesen Methoden öffnen und sie gemeinsam
mit Ingenieuren weiterentwickeln und zu klinischer Reife treiben. Die Applikationsmöglichkeiten
sind vielfältig und eröffnen auch in der Onkologie und Stammzellmedizin neue Möglichkeiten.
Die Nanotechnologie wird die Medizin des 21. Jahrhunderts maßgeblich beeinflussen.
Nanopartikel sind das Kernstück der „Theranostik“, der simultanen Diagnostik und Therapie
[13]. Schon heute finden superparamagnetische Nanopartikel Ihren Einsatz in der MRT und
werden hier als Kontrastverstärker verwendet [14].
Noch vollständig unerforscht ist ihr biologischer Einsatz im vielversprechenden Feld
des Magnetic Particle Imaging (MPI) [15]. Bei diesem rasternden tomografischen Verfahren wird die Magnetisierung der Partikel
selbst ausgelesen. So könnten Sensitivitäten vergleichbar mit nuklearmedizinischen
Verfahren erzielt werden. Dies würde potenziell eine strahlungsfreie molekulare Bildgebung
ermöglichen, mit einem nicht absehbaren Potenzial bei onkologischen und kardiovaskulären
Fragestellungen, wie in der Neuromedizin.
Bildgebende Verfahren generieren große Datenmengen. Bisher betrachten wir diese an
Bildschirmen und bewerten das Ergebnis einer Untersuchung qualitativ. Weitgehend ungenutzt
ist die quantitative Auswertung dieser Datensätze. Datenwissenschaftler, Data Scientists,
könnten der bildgebenden Medizin helfen, Bildgebungsdaten in den Kontext mit klinischen,
laborchemischen und morphologischen Daten z. B. aus der Pathologie zu stellen. Dazu
ist der Einsatz von intelligenten Datenverarbeitungsalgorithmen erforderlich. Jedes
Großklinikum verfügt über einen ungenutzten Pool von medizinischen (Bild-) Daten,
die als bisher nicht gehobener Schatz in den Datenbanken der Rechenzentren ruhen.
Radiologen müssen dazu beitragen, „Big Data“ [16]
[17] im klinischen Alltag zu nutzen und sinnvoll anzuwenden. Gemeinsam mit der Informationstechnologie
können wir so zu Informationsbrokern werden und die Integration der bildgebenden Medizin
in klinische Entscheidungsprozesse vorantreiben.
Radiologie ist technikgetrieben. Der technische Fortschritt ist das Fundament bildgebender
Medizin. Die bildgebende Medizin ist eine der Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts.
Sie ist hilfreich und ermöglicht schonende Diagnostik und Therapie. Daher ist Radiologie
innovative Wissenschaft für den Menschen.
