Fortschrittliche Phasenkontrast-Röntgenbildgebung zeigt Blutgefäße und Nerven in antiken Mumien

• Mit der neuen ausbreitungsbasierten Phasenkontrastbildgebung können Weichteile antiker Überreste detailliert erfasst werden. 
• Es erzeugt eine hochräumliche zelluläre und subzelluläre 3D-Auflösung. 
• Die Technologie kann dazu beitragen, den Lebensstil, die Krankheiten und den Tod in der Antike besser zu verstehen. 

Röntgenradiographie und Computertomographie (CT) gehören zu den am häufigsten verwendeten Techniken zur zerstörungsfreien Analyse tierischer und menschlicher Mumien. Diese Röntgenmethoden basieren auf dem Absorptionskontrast und haben sich in Bereichen wie der Paläopathologie und der Archäologie als äußerst nützlich erwiesen.

Der Absorptionskontrast eignet sich hervorragend für die Untersuchung von Knochen und anderen dichten Materialien, kann jedoch nicht genügend Details liefern, wenn es um Weichgewebe geht. Aus diesem Grund schlugen Forscher am KTH Royal Institute of Technology in Schweden stattdessen eine ausbreitungsbasierte Phasenkontrastbildgebung vor.

Mit dieser neuen Methode können Weichgewebe von Mumien und anderen antiken Überresten bis auf mikroskopische Ebene abgebildet werden. Das Hauptziel der Studie besteht darin, eine wirksame Alternative zur herkömmlichen CT für die Untersuchung von altem Weichgewebe bereitzustellen.

In dieser Studie haben Forscher eine ägyptische mumifizierte menschliche rechte Hand aus dem Mittelmeermuseum untersucht. Die Hand gehörte einem Mann und stammt aus der Zeit um 400 v. Chr.

Auflösung der Ausgabebilder

Schematischer Versuchsaufbau | Mit freundlicher Genehmigung von Forschern 

Während die herkömmliche CT von der Röntgenabsorption in der Probe abhängt, untersucht die ausbreitungsbasierte Phasenkontrast-CT die induzierte Phasenverschiebung von Röntgenstrahlen. Da die Phasenverschiebung in Weichgewebe fast drei Größenordnungen größer ist als die Absorptionsenergien von Röntgenstrahlen, liefert es eine hervorragende Detailqualität (in zellulärer Auflösung), sodass Forscher besser zwischen verschiedenen Gewebetypen unterscheiden können.

Referenz:Radiologie | doi:10.1148/radiol.2018180945 | RSNA

Genauer gesagt erzeugt es eine hochräumliche zelluläre und subzelluläre 3D-Auflösung, die die Entdeckung von Weichgewebe verbessert und die Unterscheidung zwischen gesundem und pathologischem Gewebe erleichtert.

CT der mumifizierten Hand mit Weichgewebe (rechts) | Mit freundlicher Genehmigung von Forschern 

Die bestehenden 2D-Techniken beschränken die Betrachtungsmöglichkeit auf eine einzige Richtung, wodurch das Risiko besteht, dass Merkmale übersehen werden. Die Phasenkontrast-CT hingegen bietet die Möglichkeit, rekonstruierte Bilder in beliebigen Bereichen oder als Gesamtvolumen zu durchsuchen. Dies könnte für die Entnahme von Proben für genetische oder biochemische Untersuchungen sehr nützlich sein.

Die Auflösungen der endgültigen Bilder lagen zwischen 6 und 9 Mikrometern. So konnten Forscher Überreste von Nerven, Blutgefäßen und Fettzellen beobachten. Tatsächlich konnten sie Blutgefäße im Nagelbett erfolgreich erkennen und mehrere Hautschichten unterscheiden.

Was kommt als nächstes?

Die Studie weist auf den Vorteil der traditionellen CT gegenüber alten Techniken hin, die in der Paläopathologie des Weichgewebes verwendet werden und eine harte Gewebeextraktion und chemische Verarbeitung erfordern, die für alte, empfindliche Proben schädlich sind. So wie die CT zu einer Standardmethode für die Untersuchung antiker Überreste geworden ist, glauben Forscher, dass die ausbreitungsbasierte Phasenkontrastbildgebung die bestehende Methode bald ersetzen wird.

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Diese neue Technologie wird Archäologen dabei helfen, detaillierte Daten aus Weichgewebe zu extrahieren und Lebensstil, Krankheiten und Tod in der Antike besser zu verstehen. Insgesamt eröffnet es neue Möglichkeiten der virtuellen Histologie und verringert den Bedarf an alten invasiven Methoden weiter. Letztendlich wird dies zu nützlichen Entdeckungen in der medizinischen Forschung und Paläopathologie führen.