Auf den ersten Blick wirkt die Untersuchungsliege im Labor des Instituts für Radiologie der Charité in Berlin-Mitte ganz normal und unscheinbar. Doch dann betätigt Nachwuchsforscher Heiko Tzschätzsch einen Schalter, und die Liege fängt an zu schwingen – ähnlich wie ein Massagesessel, der die Muskeln zum Vibrieren bringt.

Doch die Liege in der Charité soll nicht der Entspannung dienen. Sie ist Kernstück eines Prototyps für ein neues Ultraschallverfahren. „Der Patient legt sich ganz normal auf diese Liege“, erläutert Tzschätzsch. „Zunächst erfolgt eine gewöhnliche Ultraschalluntersuchung, bei der sich der Arzt die Organe anschaut. Wenn er die richtige Position gefunden hat, kann er die Vibration einschalten und die Elastographie machen“, berichtet der Physiker.

Als Elastographie bezeichnen Mediziner eine besondere Ultraschallvariante, die bereits seit einiger Zeit zum Einsatz kommt. Das Prinzip: Das Ultraschallgerät schickt kurze Schallpulse ins Gewebe. Diese Pulse versetzen das Gewebe im Körperinneren in leichte Schwingungen. Die Schwingungen lassen sich ebenfalls per Ultraschall analysieren und geben Auskunft darüber, wie fest und steif bestimmte Gewebeteile sind. Vereinfacht gesagt gilt: Je schneller der Ultraschall durchs Gewebe läuft, umso steifer ist es.

Bei beleibten Patienten gibt es Probleme

„Auf diese Weise können wir zum Beispiel harte Tumorknötchen in weichem Gewebe identifizieren“, sagt Ingolf Sack, der am Radiologie-Institut die Arbeitsgruppe Elastographie leitet. „Ebenso können wir eine Fibrose in der Leber, die zu einer Versteifung des Organs führt, erkennen und genau charakterisieren.“ Bei einer Leberfibrose ist der Anteil an Bindegewebe stark erhöht, was auf Dauer zu vielfältigen Komplikationen und einer Unterfunktion des Organs führt.

Bei der konventionellen Elastographie ist es das Ultraschallgerät, das kleine Schockwellen erzeugt und damit das Gewebe in leichte Schwingungen versetzt. Schwingungserzeugung und Bildaufnahme erfolgen also mit demselben Apparat – was die Bedienung für den Arzt einfach macht. Doch diese Kombination hat auch Nachteile: „Bislang kann man mit der Elastographie nicht besonders tief in den Körper hineinschauen“, erläutert Sack. „In der Praxis kommt man höchstens sechs Zentimeter tief.“ Gewebe, das tiefer liegt, wird durch die Ultraschallpulse nicht mehr ausreichend stark angestupst, um brauchbare Signale zu liefern. Die Methode ist dann oft nicht zuverlässig genug für den medizinischen Alltag.

Gerade bei beleibten Patienten wird das zum Problem – bei ihnen genügt eine Eindringtiefe von sechs Zentimeter meist nicht. Um bei diesen Patienten die Leber komplett zu erfassen, bräuchte es eine Eindringtiefe von bis zu 15 Zentimetern. Die Idee der Charité-Forscher: Sie erzeugen die vibrationsanregenden Impulse nicht wie üblich durch das Ultraschallgerät, sondern mit einer zusätzlichen Apparatur, einem Basslautsprecher. Er ist unter einer Untersuchungsliege montiert und gibt ein Gemisch aus tiefen Frequenzen im Bereich zwischen 30 und 50 Hertz von sich.

Frequenzen aus der Rüttelliege können Körper besser durchdringen

Das tiefe, diffuse Brummen versetzt die Liege in spürbare Vibrationen, die sich direkt auf den Körper des Patienten übertragen. „Das sind gewöhnliche Schallwellen, wie sie unseren Körper im täglichen Leben durchdringen, sie sind ganz und gar unschädlich“, beschreibt Sack. „Die Vibrationen sind nicht stärker, als wenn man mit dem Fahrrad über ein Kopfsteinpflaster fährt.“

Für den Patienten ist die Prozedur bereits nach wenigen Sekunden vorbei. „Ein Großteil unserer Patienten empfindet die Untersuchung als durchaus angenehm“, berichtet Heiko Tzschätzsch. „Nur wenn es in der Lunge zu sehr vibriert, kann das Husten auslösen. Aber das ist eher selten der Fall.“

Für die Ultraschall-Elastographie haben die tiefen Frequenzen aus der Rüttelliege einen entscheidenden Vorteil: „Sie können den Körper praktisch vollständig durchdringen“, erklärt Ingolf Sack. „Dadurch gibt es keine Dämpfungseffekte mehr, und wir können die Elastographie überall anwenden, von der Ferse bis zum Gehirn.“ Damit lässt sich auch bei übergewichtigen Patienten die Leber vollständig per Ultraschall-Elastographie untersuchen.

"Die Zwischenergebnisse sind vielversprechend"

Um das Verfahren zu testen, haben die Wissenschaftler mehrere Pilotstudien initiiert. Unter anderem untersuchten sie, in welchem Zustand die Lebern von übergewichtigen Kindern waren. Das überraschende Ergebnis: „Normalerweise sollten Kinder mit zwölf Jahren sehr weiche Lebern besitzen“, sagt Sack. „Doch in einigen Fällen konnten wir Veränderungen sehen, wie man sie eher bei Alkoholikern erwarten würde. Das sind wirklich dramatische Resultate.“ Im normalen Ultraschall hingegen waren die Veränderungen kaum zu erkennen, hier wirkten die Organe normal.

Derzeit wird das neue Verfahren – zeitharmonische Elastographie genannt – für die Untersuchung von Nieren, Bauchspeicheldrüse und Prostata erprobt. Dabei geht es auch um den klinischen Nutzen der Methode als künftiges Medizinprodukt.

„Die Zwischenergebnisse sind vielversprechend“, meint Ingolf Sack. „Innerhalb eines Jahres könnten diese Studien abgeschlossen sein, dann hoffen wir, dass unser Verfahren den Weg in die Klinik findet.“

Derzeit sind die Wissenschaftler damit beschäftigt, die Auflösung der Methode noch zu steigern – und damit schärfere Bilder als bislang zu liefern. Ein Partner-Unternehmen hat sich schon gefunden. Die Firma GAMPT aus Merseburg möchte die Rüttelliege aus der Charité in Zukunft serienmäßig herstellen.