(v.l.n.r.) Dr. rer. nat. Peter Schardt, Prof. Dr. Dr. rer. nat. Wolfgang Knüpfer, Dr. rer. nat. Karin Söldner
Dr. rer. nat. Peter Schardt (Sprecher)
Dr. rer. nat. Karin Söldner
Prof. Dr. Dr. rer. nat. Wolfgang Knüpfer
Siemens AG, Medical Solutions, Erlangen
Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind in Deutschland die Todesursache Nummer eins. Um eine Erkrankung der Herzgefäße frühzeitig erkennen zu können, kommen immer häufiger Computertomographen zum Einsatz.
Wie aber werden diese Geräte auf die dazu erforderliche Präzision getrimmt?
Die von Peter Schardt, Karin Söldner und Wolfgang Knüpfer entwickelten neuartigen Röntgenröhren legen dafür die Basis. Peter Schardt leitet die Vorfeldentwicklung Röntgen- und Vakuumtechnik bei der Siemens AG in Erlangen, Karin Söldner ist Projektleiterin und Produktverantwortliche für Straton, Wolfgang Knüpfer verantwortet als Geschäftsgebietsleiter die Vakuumtechnik für Röntgenröhren und Bildverstärker.
Schnelle Rotation für scharfe Bilder
Bei der Computertomographie (CT) werden mithilfe von Röntgenstrahlen Schnittbilder des Körpers aufgenommen und zu einem 3D-Bild, etwa des Herzens, zusammengefügt. Um detaillierte Aufnahmen des schlagenden Herzens zu erhalten, muss die Quelle der Röntgenstrahlung, eine Röntgenröhre, sehr schnell um den Körper des Patienten rotieren. Dadurch kann sie viele Einzelbilder mit kurzer Belichtungszeit erstellen. Die Technik herkömmlicher Computertomographen stößt dabei jedoch an Grenzen.
Denn bei der Erzeugung der Röntgenstrahlen in der so genannten Anode der Röhre entsteht große Wärme. Um diese schnell genug nach außen abzuführen, müssen die Röntgenröhren groß und schwer sein. Das limitiert die Umdrehungsgeschwindigkeit. Der von den drei nominierten Forschern entwickelte Röntgenstrahler „Straton“ erlaubt dagegen erstmals den Bau kleiner und dennoch leistungsfähigerer Röntgenröhren - dank einer neuartigen Technik in der Röntgenröhre.
Die Röhre dreht sich komplett
Statt einer Anode, die sich unabhängig von der Röhre in deren Inneren dreht, rotiert die ganze Röntgenröhre schnell um ihre Achse. Die Anode ist fest mit ihr verbunden und wird durch einen Ölkreislauf direkt gekühlt. Der Vorteil: Die Röntgenröhre lässt sich sehr kompakt bauen - und kühlt sich trotzdem sehr schnell ab. Das Ergebnis sind extrem genaue Einblicke in den menschlichen Körper - bei einer deutlich kürzeren Untersuchungsdauer. Mit einem einzigen, wenige Sekunden dauernden CT-Scan lassen sich Herzkranz- und Blutgefäße mit brillanter Bildqualität darstellen. Und: Auch Patienten können untersucht werden, deren Herz schnell oder ungleichmäßig schlägt. Mit herkömmlichen Tomographen geht das nicht.
Mit den neuen, schnellen Röntgenröhren hingegen wird der Herzschlag auf den Aufnahmen quasi eingefroren. Die Straton-Technologie kommt inzwischen exklusiv in den neuesten Computertomographen von Siemens zum Einsatz, die seit 2003 auf dem Markt sind. Diese Geräte verbessern auch die Notfalldiagnostik: In nur etwa 20 Sekunden kann der Arzt damit einen Ganzkörper-Scan erstellen, etwa um einen Überblick über innere Verletzungen eines Unfallopfers zu erhalten.
Das Vorschlagsrecht zum Deutschen Zukunftspreis obliegt den führenden deutschen Einrichtungen aus Wissenschaft und Wirtschaft sowie Stiftungen.
Das Projekt „Revolutionärer Höchstleistungs-Röntgenstrahler für die Computertomographie“ wurde vom Verband Technisch-Wissenschaftlicher Vereine vorgeschlagen.