Ultraschalltechnik in der funktionellen und zellbiologischen Bildgebung

Abstract:
Durch die fortschreitende Entwicklung in der Molekularbiologie verlagern die bildgebenden Methoden ihren Schwerpunkt zunehmend auf die funktionelle Darstellung des Zellstoffwechsels über spezifische Kontrastmittel (Molecular Imaging). Hierdurch ist bei den bildgebenden Methoden ein Forschungsbedarf in zwei großen Bereichen entstanden: Einerseits müssen spezifische Kontrastmittel entwickelt und hochempfindlich detektiert werden, andererseits hat die Bildgebung an Kleintieren für die präklinische Forschung eine große und weiterhin wachsende Bedeutung. Im Bereich der klinischen Anwendung nehmen derzeit die nuklearmedizinischen Methoden in Kombination mit herkömmlicher Bildgebung, z.B. bei PET-CT Systemen eine herausragende Stellung ein. Im Bereich der Kleintierbildgebung kommen wegen der geringen notwendigen Eindringtiefe zusätzlich optische Verfahren zum Einsatz. Auch die Ultraschallbildgebung hat in diesen Bereichen ein großes Potenzial, das jedoch über die reine Bildgebung hinausgeht: Ultraschall tritt in mechanische Wechselwirkung mit den verwendeten Kontrastmitteln und den beschallten Geweben. Daher bietet die Ultraschalltechnik die Möglichkeit zur integrierten bildgeführten Therapie durch lokale Medikamentengabe oder die lokale Erhöhung der Transfektionsrate in der Gentherapie. Im Kleintier kann aufgrund der geringeren Eindringtiefe eine höhere Auflösung als bei herkömmlichen klinischen Geräten erreicht werden, was dedizierte Ultraschallabbildungssysteme in diesem Bereich zu einer kostengünstigen Alternative zu bildgebenden Systemen der Magnetrsonanztomographie (MR) oder der Computertomographie (CT) macht. Es entstehen aber auch vollkommen neue Abbildungsverfahren, wie z.B. die photoakustische Bildgebung, die optisch-akustische Wechselwirkung nutzt, um die Vorteile der optischen Bildgebung in Kleintieren mit der Auflösung und Eindringtiefe akustischer Verfahren komplementär zu ergänzen. Dieser Beitrag soll eine Übersicht über diese Entwicklungstrends der Ultraschalltechnik für die molekulare Bildgebung und die integrierte bildgeführte Therapie geben.