Neues Tomografie-Verfahren

3D-Röntgen in Mikrometer-Schritten

Forschende der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH), der Universitätsmedizin Mainz sowie vom HELIOS Universitätsklinikum Wuppertal der Universität Witten/Herdecke leiten ein internationales, multidisziplinäres Konsortium, das hochauflösende 3D-Röntgenaufnahmen des menschlichen Körpers ermöglicht.

portrait of Danny Jonigk
Prof. Dr. Danny Jonigk, Institut für Pathologie der Medizinischen Hochschule Hannover

© Karin Kaiser / MHH     

Mit einer maximalen Auflösung von bis zu 300 Nanometer entsprechen sie dem Zehntel des Durchmessers eines menschlichen Haares. „Die Vernetzung zwischen Radiologie, Pathologie und molekularen diagnostischen Ansätzen wird in Zukunft eine enorme klinische Bedeutung einnehmen“, betont der Pathologe Prof. Dr. Danny Jonigk, MHH-Institut für Pathologie. „Mit der hochauflösenden dreidimensionalen Darstellung können wir Gewebeschädigungen der Lunge bei Covid-19 besser verstehen“, ergänzt PD Dr. Maximilian Ackermann, Institut für Pathologie des Helios Universitätsklinikums Wuppertal, Universität Witten/Herdecke, und am Institut für Funktionelle und Klinische Anatomie der Universitätsmedizin Mainz. 

Beide Wissenschaftler sind sich sicher, dass dieses neuartige, hochauflösende Bildgebungsverfahren auch in anderen Erkrankungen, wie zum Beispiel Krebs oder der Alzheimer-Demenz neue faszinierende Erkenntnisse liefern wird. Aktuell arbeiten sie mit Kollegen in England und Frankreich unter Hochdruck daran, mit diesem Verfahren die Gewebsschädigungen der Covid-19-Pneumonie räumlich zu charakterisieren und zu verstehen. Die Chan Zuckerberg Initiative (CZI) des Facebook-Gründers Mark Zuckerberg und seiner Frau, der Ärztin Dr. Priscilla Chan, fördert dieses Projekt mit einer Million US-Dollar.

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Dreidimensionale Segmentierung und Rekonstruktion einer Lunge mit Covid-19 Pneumonie. Über das hochauflösende Verfahren der Hierarchical Phase-Contrast Tomography (HiP-CT) lassen sich einzelne Thromben (gelb), Gefäßveränderungen (rot) und Veränderungen der Luftwege (türkis) darstellen

© Institut für Pathologie/MHH     

Dreidimensionale Bildgebungsverfahren kennt man aus der herkömmlichen klinisch genutzten Computertomografie (CT). Die hochauflösende Mikrocomputertomografie mithilfe von Synchrotron-Strahlung liefert allerdings sehr viel höhere Auflösungen. Diese Technologie basiert auf hochenergetischer Röntgenstrahlung, die mithilfe von Synchrotron-Teilchenbeschleunigern erzeugt wird. Das internationale Team dieses Projektes mit dem Titel „Human Organ Project“ setzt sich neben den Medizinern aus Deutschland auch aus Physikern der europäischen Synchrotron-Einrichtung ESRF in Grenoble und Bioinformatik- und -mechanik-Experten des University College London (UCL) zusammen.

Dabei können die Wissenschaftler erstmalig auf eine kürzlich neukonstruierte Strahlenquelle der ESRF in Grenoble zurückgreifen. Diese „Extremely Brilliant Source“ (EBS) ist die weltweit erste hochenergetische Synchrotronquelle der vierten Generation und derzeit die hellste Röntgenquelle der Welt. Das Projekt verspricht Aufnahmen des gesamten menschlichen Körpers mit einer Auflösung von zwei Mikrometern, also eine über hundertmal bessere Auflösung als ein CT-Scanner. „Uns hat sehr gefreut, dass die Chan Zuckerberg Initiative unseren translationalen Ansatz fördert“, erklärt PD Dr. Ackermann. 


Quelle: Medizinische Hochschule Hannover

20.02.2021

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