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Mikro-Computertomographie Optisches Gitter verbessert Bildgebung von Weichgewebe

Quelle: TU München

An der TU München wurde ein neues Verfahren für die Mikro-Computertomographie mit Phasenkontrast und brillanter Röntgenstrahlung entwickelt. Es ermöglicht insbesondere in der Medizin eine detailliertere Bildgebung und Analyse der Mikrostruktur von Weichgewebeproben.

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Der neu entwickelte, mikrostrukturierte Talbot Array Illuminator schafft die technisch nötigen Voraussetzungen für hohen Kontrast. Mit der neuen Technik kann ein besonders breites Spektrum von Proben untersucht werden.
Der neu entwickelte, mikrostrukturierte Talbot Array Illuminator schafft die technisch nötigen Voraussetzungen für hohen Kontrast. Mit der neuen Technik kann ein besonders breites Spektrum von Proben untersucht werden.
(Bild: TU München)

Mikro-Computertomographie (Mikro-CT) ist ein Verfahren für die detaillierte dreidimensionale Bildgebung der inneren Struktur von Proben mit kleinen Dimensionen. Es basiert auf Röntgenaufnahmen, die zu einem dreidimensionalen Bild zusammengesetzt werden. Je nach Art der Probe werden unterschiedliche Röntgenverfahren eingesetzt, um die Probe möglichst genau abzubilden. Entscheidende Parameter sind dabei die Auflösung, der Kontrast und die Sensitivität des verwendeten Verfahrens.

Untersuchung von Weichgewebe

Für die Bildgebung von Weichgewebe ist Röntgen mit Phasenkontrast besonders gut geeignet. Die Methode nutzt die Brechung des Röntgenlichts an den Strukturen der Probe, um Kontrast für diese Strukturen zu erhalten und Weichgewebe dadurch detaillierter als beim konventionellen Röntgen abzubilden.

Bei einigen Phasenkontrastverfahren modulieren optische Komponenten das Röntgenlicht auf dem Weg zum Detektor. So entsteht ein sogenanntes Beugungsmuster am Detektor. Bisher wurden für die Modulation häufig ineffiziente Strukturen wie Sandpapier oder Lochmasken verwendet, inzwischen kommen auch verschiedene optische Gitter zum Einsatz.

Neues optisches Element entwickelt

Forschende der biomedizinischen Physik und der Biologie an der TU München stellen nun ein neues Verfahren für die Mikro-CT mit Phasenkontrast bei brillanter Röntgenstrahlung vor. Nach eigenen Angaben basiert die Technologie auf einem neuentwickelten, mikrostrukturiertem optischen Gitter – Talbot Array Illuminator genannt. Das neue optische Element ist widerstandsfähig für Röntgenstrahlung und kann bei unterschiedlichen Energien eingesetzt werden. Dies schaffe die technisch nötigen Voraussetzungen für hohen Kontrast.

Die neue Methode erlaube eine effizientere Nutzung der Strahlendosis als bei vergleichbaren Modulatoren und eine deutliche Reduktion der Aufnahmedauer, heißt es. Durch die Kombination des neu entwickelten Talbot Array Illuminators mit neuer, darauf optimierter Auswertungssoftware konnte die Bildgebung und Analyse mit Mikro-CT deutlich verbessert werden. „Die neue Technik ist sensitiver als vergleichbare Verfahren in dem Bereich. Dadurch ist es möglich, Weichgewebe bei sehr hoher Auflösung mit viel höherem Kontrast darzustellen als bisher“, sagt Prof. Herzen, Leiterin der Studie.

Analyse und Auswertung eines breiten Probenspektrums

Laut TU München kann mit der neuen Technik ein besonders breites Spektrum von Proben untersucht werden. Forschende sollen damit auch Materialien mit sehr unterschiedlicher Zusammensetzung gleichzeitig darstellen können. Dies bietet nicht nur in der Medizin und Biologie entscheidende Vorteile, sondern eröffnet auch in den Materialwissenschaften neue Anwendungsmöglichkeiten. Darüber hinaus bietet das neue Verfahren auch eine quantitative Auswertung. So kann die Elektronendichte von Proben absolut gemessen und miteinander verglichen werden.

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