26.11.2015

Neue Methode zur Früherkennung von Rheumatoider Arthritis

Ein 3D-Fingerscanner, der die Gelenke mittels Laser- und Weißlicht nach Entzündungsherden abtastet, soll die Früherkennung der Rheumatoiden Arthritis künftig verbessern.

Rheumatoide Arthritis ist nicht heilbar. Doch je früher man die Krankheit erkennt, desto besser lässt sie sich mit Medikamenten behandeln. Derzeit wird ein Fingerscanner, mit dem sich Arthritis-Erkrankungen künftig sehr früh diagnostizieren lassen, im Rahmen des EU-Projektes IACOBUS unter der Leitung des Fraunhofer-Instituts für Biomedizinische Technik IBMT entwickelt.

Die Gelenke des Menschen sind dank einer Knorpelschicht gut gelagert und besitzen mit der Gelenkinnenhaut eine Hülle, die einen eigenen Schmierstoff (Gelenkflüssigkeit) produziert. Bei Menschen aber, die an rheumatoider Arthritis leiden, wird zu wenig Gelenkflüssigkeit gebildet und es  kommt es zu einer Entzündung der Gelenkinnenhaut. Im Laufe der Zeit werden die Knorpel und sogar Knochen der Gelenke angegriffen und geschädigt. Starke Schmerzen und eine Versteifung der Gelenke sind die Folge.

Mithilfe herkömmlicher strahlungsbelastender Röntgenuntersuchungen lässt sich die Erkrankung oft erst dann erkennen, wenn sie schon weit fortgeschritten ist. Eine Alternative ist der Doppler-Ultraschall, der Veränderungen im lokalen Blutfluss erkennt. Ein vermehrter Blutfluss in der entzündeten, verdickten Gelenkinnenhaut ist ein typisches Anzeichen für die Entzündung. Dieser Blutfluss entsteht sowohl durch eine Weitung vorhandener Blutgefäße als auch durch die Bildung neuer Blutgefäße infolge des Entzündungsprozesses. Zu Beginn der Erkrankung sind die Gefäße aber oft sehr klein, und der Blutfluss ist entsprechend gering, sodass die Erkrankung im Frühstadium trotzdem übersehen werden kann. Die Magnetresonanztomografie wird standardmäßig nicht für die Arthritis-Früherkennung genutzt, da sie aufwendig und teuer ist.

Um die Früherkennung von Arthritis-Erkrankungen zu verbessern, entwickelt das Projekt IACOBUS - ein europäisches Konsortium aus mehreren Forschungseinrichtungen und Unternehmen derzeit unter der Leitung des Fraunhofer-Instituts für Biomedizinische Technik IBMT im Saarland - ein alternatives Diagnoseverfahren, in dem Ultraschalltechnik mit neuen Detektionsmethoden kombiniert wird. Im Detail handelt es sich um einen 3D-Fingerscanner, der die Gelenke nach Entzündungsherden und krankhaften Veränderungen abtastet. „Das hat unter anderem den Vorteil, dass sich die Krankheit bereits im Frühstadium erkennen lässt, da bei vielen Formen von Arthritis die Finger zuerst befallen sind", erklärt Dr. Marc Fournelle, IACOBUS-Projektleiter am IBMT.

Der Scanner arbeitet mit einem optoakustischen Bildgebungsverfahren. Bei dieser Methode wird der Finger mit extrem kurzen Laserlichtpulsen beleuchtet. Die Absorption der kurzen Lichtpulse führt im Gewebe zu einer minimalen Erwärmung, die eine minimale Ausdehnung des Gewebes bewirkt. Die Ausdehnung wiederum führt zu schwachen Druckpulsen, die der Scanner, wie bei einem Ultraschallverfahren, mit einem Schallwandler registriert. Aus dem Muster der Druckpulse kann das Gerät sehr genau herauslesen, wo sich eine Entzündung entwickelt. Um die Diagnose weiter zu verfeinern, wird das optoakustische Verfahren durch ein Hyperspectral-Imaging-System ergänzt. In diesem Fall wird der Finger mit starkem Weißlicht durchleuchtet. Entzündetes Gewebe absorbiert bestimmte Wellenlängen. Analysiert man das zurückgestreute Licht Wellenlänge für Wellenlänge, lässt sich erkennen, ob eine Erkrankung vorliegt. Da die beiden Verfahren vor allem das Weichgewebe und insbesondere die Blutgefäße abbilden, bietet das System zusätzlich ein Ultraschallbild, das ebenfalls mit dem Schallwandler des Scanners erzeugt wird. „Der Ultraschall bildet, wie gewohnt, auch das Weichgewebe wie zum Beispiel Muskeln oder die Gelenkkapsel sowie den Knochen ab, sodass unser Scanner dem Arzt das bekannte Bild liefert, an dem er sich orientieren kann", erläutert Fournelle. Das Ultraschallbild wird dann mit den Daten des Hyperspectral-Imaging und des optoakustischen Verfahrens kombiniert, sodass deutlich zu sehen ist, wo sich die Entzündung befindet.  

„Ob diese neuartige Diagnostik auch im Alltag so funktioniert und differenziert, wie die Forscher sich dies erhoffen, werden erst klinische Studien und Evaluierungen gegenüber den Goldstandards  - u.a. Doppler-Ultraschall, Kernspin und klinische Diagnostik - zeigen müssen! Da ist sicherlich noch ein längerer Weg zu gehen, bevor es in der Routinediagnostik etabliert wird", merkt Dr. Florian Schuch an, Vorstandsmitglied des Berufsverbands Deutscher Rheumatologen (BDRh) und praktizierender Rheumatologe in einer Gemeinschaftspraxis in Erlangen.

Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft