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Dienstag, 21.11.2017

Radiofeuilleton - Wissenschaft und Technik / Archiv | Beitrag vom 14.06.2014

ZähneUltraschall statt Strahlen

Eine alternative Untersuchungsmethode im Test

Von Lutz Reidt

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Ein Röntgenbild von einem Gebiss eines 28-jährigen Mannes hängt am 31.03.2014 in einer Zahnarztpraxis in Hannover (Niedersachsen). (picture alliance / dpa / Julian Stratenschulte)
Ein Röntgenbild von einem Gebiss eines 28-jährigen Mannes - Ultraschallbilder liefern eine viel detailreichere Darstellung der Zähne. (picture alliance / dpa / Julian Stratenschulte)

Zahnärzte und Kieferorthopäden lassen Röntgenaufnahmen vom Kopf machen, um optimal zu behandeln. Doch Röntgen belastet den Körper mit Strahlung. Eine junge Rostocker Zahnärztin hat deshalb eine relativ undenkliche und vielversprechende Alternative untersucht: Ultraschall.

Der Alltag in der Zahnarztpraxis ist häufig so grau wie das Amalgam, das aus Zähnen herausgebohrt wird. Keine angenehme Prozedur - vor allem dann nicht, wenn der Zahn auch noch Schmerzen verursacht. Schuld daran ist häufig die so genannte Sekundärkaries. Bei dieser Form der Zahnfäule konnten Bakterien durch winzige Randspalten zwischen Zahn und Füllung eindringen und dort die Zahnsubstanz angreifen. Das Problem dabei: Auf dem Röntgenbild ist dies häufig nicht eindeutig zu erkennen. So auch bei diesem Backenzahn, bedauert die Zahnärztin Cora Freyse:

"In der Röntgendarstellung erkennen wir die Konturen des Zahnes, können auch Zahnschmelz und Zahnbein unterscheiden; und der Verlauf des Zahnnerven ist ungefähr erkennbar, ebenso wie das Füllungsmaterial, was in den Zahn eingebracht wurde; jedoch ist eine Unterscheidung zwischen Füllung und Unterfüllung beispielsweise nicht möglich. Eine Karies ist nicht zu erkennen bei dem Bild."

Und genau das möchte Cora Freyse ändern. Die Zahnärztin untersucht im Rahmen ihrer Doktorarbeit an der Universität Rostock, ob die Sonographie bessere Bilder liefern könnte. In vielen Bereichen der Medizin ist das vergleichsweise unbedenkliche Ultraschall-Verfahren längst etabliert - so vor allem in der Gynäkologie und in der Kardiologie.

Deutlicher Unterschied zwischen Röntgen- und Ultraschallbild

Detlef Behrend vom Lehrstuhl Werkstoffe für die Medizintechnik der Universität Rostock betreut die Arbeit von Cora Freyse. Der Werkstofftechniker betrachtet eine Ultraschall-Aufnahme des gleichen Backenzahnes, der eben nur schemenhaft im Röntgenbild zu erkennen war. Der Unterschied ist frappierend:

"Wir sehen in diesem Fall unter einer Amalgamfüllung eine Zementrestauration; und wir sehen Luftblasen in der Füllung und in der Zementrestauration; aber auch sehr gut die Ausbreitung von Sekundärkaries. Das stellt sich in unterschiedlichen, fein abgestuften Grauzonen dar; also, hier ist schwarz böse. Oder schlecht."

Um solch detailreiche Bilder zu bekommen, ist die Röntgenstrahlung physikalisch unterlegen. Sie durchdringt die Zahnmaterialien und wird an metallischen Oberflächen gespiegelt. Deswegen erscheinen Konturen auf dem Röntgenbild nur schemenhaft oder sind mitunter auch gar nicht zu erkennen.

Ganz anders der Ultraschall: Ob Zahn, Goldkrone, Amalgamfüllung, Keramikbrücke oder Karies - alles ist deutlich voneinander zu unterscheiden. Vor allem - und das ist wichtig  - an den Grenzlinien:

"Das kann man sich so wie ein Echo vorstellen: Es kommt verstärkt an Grenzflächen wieder zurück. Dort können wir aufgrund der sehr guten Reflexionseigenschaften an Grenzflächen vom Schall gerade das sehen, was wir beim Röntgen nicht sehen. Wo sind Phasengrenzen? Das heißt, wo beginnt direkt der Unterschied zwischen 'gut' und 'böse'?"

Untersuchung direkt auf dem Behandlungsstuhl

Die hohe Auflösung mit detailgenauer Darstellung ist im Ultraschallbild nur möglich, wenn die Schallwellen eine sehr hohe Frequenz haben, die deutlich über jener liegt, die zum Beispiel Gynäkologen oder Kardiologen mit ihren Ultraschallgeräten erzeugen:

"Die Auflösung, die wir haben möchten und die der Zahnarzt braucht, bedingt Mikrometer-Auflösung. Das ist beim gesunden Baby nicht notwendig, auch bei einer Herzuntersuchung nicht oder bei einer Bauchuntersuchung; beim Zahn ja! Deswegen müssen wir in ganz andere Frequenzbereiche; das heißt in den Megahertz-Bereich. Für den Labor-Prototypen ist die Machbarkeit gezeigt und jetzt beginnt die mühselige Phase der kleinen Schritte, um das in Produktnähe zu überführen."

Und dieses Produkt wird Cora Freyse später in der Hand halten können. Ihre Patienten werden nicht mehr in einen gesonderten Raum gehen müssen, wo der Kopf fixiert wird und dann das Röntgengerät den Kiefer durchleuchtet. Statt dessen erfolgt die Ultraschalluntersuchung direkt am Behandlungsstuhl, im Mund des Patienten, mit einem kleinen Gerät, das im Besteckkasten des Zahnarztes nicht weiter auffallen dürfte:

"Wir haben hier eine - im Neudeutsch sagt man Dummy - also eine Attrappe vorliegen, die in etwa die Größe eines Zahnarztspiegels hat."

Das schlanke, am Ende leicht gebogene Instrument ist 10 bis 12 Zentimeter lang. Um die Strecke zwischen Sensor und Zahn so kurz wie möglich zu halten, ist die Schallquelle - in Form von winzigen, wenige Quadratmillimetern großen Modulen - vorn untergebracht, also dort, wo sich in der Analogie der Spiegel befindet.

Farbdarstellung hilft Patienten

Wie bei jeder zahnärztlichen Untersuchung braucht Cora Freyse dann eine absolut ruhige Hand. Auch der Patient darf den Kiefer nicht bewegen. 10 bis 15 Sekunden genügen für eine gelungene Aufnahme. Ein winziger Funk-Chip im Ultraschall-Besteck überträgt dann die Signale zum Rechner in der Zahnarztpraxis. Dort können die Informationen auch so aufbereitet werden, dass Cora Freyse ein detailgenaues Farbbild am Monitor präsentiert:

"Im Sinne der Patientenaufklärung ist es natürlich wichtig, dass man den Patienten das auch darstellt: Was mit seinem Zahn los ist? Was in seinem Mund für ein Sachverhalt vorliegt? Und man versucht, ihm das auch zu verdeutlichen. Und da ist natürlich eine Bilddarstellung eine große Hilfe; eine farbcodierte Bilddarstellung ist sehr häufig anschaulicher als ein Graubild. Daher wäre das natürlich denkbar, dass man eine farbcodierte Darstellung wählt.“

Eine farbige 3-D-Landkarte unserer Zähne statt schemenhafter Konturen in verwaschenen Grautönen - und das Ganze auch noch ohne die Belastung durch Röntgenstrahlen. Die Chancen für eine genauere Diagnose beim Zahnarzt stehen gar nicht so schlecht. 

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