{"id":359931,"date":"2022-03-09T16:25:33","date_gmt":"2022-03-09T15:25:33","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?post_type=selected&p=359931"},"modified":"2022-03-09T16:25:33","modified_gmt":"2022-03-09T15:25:33","slug":"neues-verfahren-ermoeglicht-bessere-bildgebung-mikro-computertomographie","status":"publish","type":"selected","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/selected\/neues-verfahren-ermoeglicht-bessere-bildgebung-mikro-computertomographie\/","title":{"rendered":"Neues Verfahren erm\u00f6glicht bessere Bildgebung Mikro-Computertomographie"},"content":{"rendered":"\n

Forschende der biomedizinischen Physik und der Biologie haben die Mikro-Computertomographie, speziell die Bildgebung mit Phasenkontrast und brillanter R\u00f6ntgenstrahlung, deutlich verbessert. Daf\u00fcr verwenden sie ein neu entwickeltes, mikrostrukturiertes, optisches Gitter in Kombination mit neuen Algorithmen zur Auswertung. Das neue Verfahren erm\u00f6glicht, die Mikrostruktur von Proben detaillierter abzubilden und zu analysieren und ein breiteres Probenspektrum zu untersuchen, so Technischen Universit\u00e4t M\u00fcnchen (TUM) in einer Pressemeldung<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

Mikro-Computertomographie (Mikro-CT) ist ein Verfahren f\u00fcr die detaillierte dreidimensionale Bildgebung der inneren Struktur von Proben mit kleinen Dimensionen. Forschende der Biologie, Medizin oder Materialwissenschaften k\u00f6nnen damit Informationen \u00fcber den Aufbau und die Beschaffenheit von Gewebe- oder Materialproben gewinnen, die f\u00fcr Diagnosen oder weitere Analysen wichtig sind.<\/p>\n\n\n\n

Die Mikro-CT basiert auf R\u00f6ntgenaufnahmen, die zu einem dreidimensionalen Bild zusammengesetzt werden. Je nach Art der Probe werden unterschiedliche R\u00f6ntgenverfahren eingesetzt, um die Probe m\u00f6glichst genau abzubilden. Entscheidende Parameter sind dabei die Aufl\u00f6sung, der Kontrast und die Sensitivit\u00e4t des verwendeten Verfahrens.<\/p>\n\n\n\n

R\u00f6ntgen mit Phasenkontrast<\/h3>\n\n\n\n

F\u00fcr die Bildgebung von Weichgewebe ist R\u00f6ntgen mit Phasenkontrast besonders gut geeignet. Die Methode nutzt die Brechung des R\u00f6ntgenlichts an den Strukturen der Probe, um Kontrast f\u00fcr diese Strukturen zu erhalten und Weichgewebe dadurch detaillierter als beim konventionellen R\u00f6ntgen abzubilden.<\/p>\n\n\n\n

Bei einigen Phasenkontrastverfahren modulieren optische Komponenten das R\u00f6ntgenlicht auf dem Weg zum Detektor. So entsteht ein sogenanntes Beugungsmuster am Detektor. \u201eVergleicht man dieses Muster mit und ohne Probe im R\u00f6ntgenstrahl, kann man mithilfe der Brechung des R\u00f6ntgenlichts an der Probe Informationen \u00fcber ihre Beschaffenheit gewinnen\u201c, sagt Julia Herzen<\/a>, Professorin f\u00fcr Physik der biomedizinischen Bildgebung an der Technischen Universit\u00e4t M\u00fcnchen (TUM).<\/p>\n\n\n\n

Bisher wurden f\u00fcr die Modulation h\u00e4ufig ineffiziente Strukturen wie Sandpapier oder Lochmasken verwendet, inzwischen kommen auch verschiedene optische Gitter zum Einsatz. \u201eNeue optische Gitter funktionieren \u00e4hnlich wie kleine Linsen. Sie fokussieren das R\u00f6ntgenlicht zu winzigen Punkten. Dadurch sind Intensit\u00e4tsunterschiede mit und ohne Probe deutlicher ausgepr\u00e4gt und geringf\u00fcgige Unterschiede im Gewebe k\u00f6nnen detaillierter abgebildet werden\u201c, erkl\u00e4rt Prof. Herzen.<\/p>\n\n\n\n

Hoher Kontrast, hohe Aufl\u00f6sung und hohe Sensitivit\u00e4t<\/h3>\n\n\n\n

Die Physikerin Julia Herzen und ihr Team stellen nun ein neues Verfahren f\u00fcr die Mikro-CT mit Phasenkontrast bei brillanter R\u00f6ntgenstrahlung vor. Die Technologie basiert auf einem neuentwickelten optischen Gitter, Talbot Array Illuminator genannt. Dieses neue optische Element ist vergleichsweise einfach herzustellen, widerstandsf\u00e4hig f\u00fcr R\u00f6ntgenstrahlung und kann bei unterschiedlichen Energien eingesetzt werden. Dies schafft die technisch n\u00f6tigen Voraussetzungen f\u00fcr hohen Kontrast. Die neue Methode erlaubt eine effizientere Nutzung der Strahlendosis als bei vergleichbaren Modulatoren wie Sandpapier und eine deutliche Reduktion der Aufnahmedauer.<\/p>\n\n\n\n

\u201eDurch die Kombination unseres neu entwickelten Talbot Array Illuminators mit neuer, darauf optimierter Auswertungssoftware konnten wir die Bildgebung und Analyse mit Mikro-CT deutlich verbessern. Die neue Technik ist sensitiver als vergleichbare Verfahren in dem Bereich. Dadurch ist es m\u00f6glich, Weichgewebe bei sehr hoher Aufl\u00f6sung mit viel h\u00f6herem Kontrast darzustellen als bisher. Eine hohe Sensitivit\u00e4t ist besonders wichtig, um beispielsweise feine Unterschiede innerhalb des Weichgewebes zu erkennen\u201c, sagt Prof. Herzen, Leiterin der Studie.<\/p>\n\n\n\n

Analyse eines breiten Probenspektrums<\/h3>\n\n\n\n

Mit der neuen Technik kann ein besonders breites Spektrum von Proben untersucht werden. Forschende k\u00f6nnen damit sogar Materialien mit sehr unterschiedlicher Zusammensetzung, beispielsweise in Stein eingeschlossenes Wasser und \u00d6l, gleichzeitig darstellen, was mit herk\u00f6mmlichen Methoden bisher nicht m\u00f6glich war. Dies bietet nicht nur in der Medizin und Biologie entscheidende Vorteile gegen\u00fcber konventionellen Methoden, sondern \u00f6ffnet auch in den Materialwissenschaften wie zum Beispiel in der Geologie neue Anwendungsm\u00f6glichkeiten.<\/p>\n\n\n\n

Quantitative Auswertung m\u00f6glich<\/h3>\n\n\n\n

\u201eIm Gegensatz zu bisherigen Methoden erm\u00f6glicht unser neues Verfahren auch eine quantitative Auswertung. Wir k\u00f6nnen die Elektronendichte von Proben absolut messen und diese so miteinander vergleichen. Daf\u00fcr sind keine Vorannahmen \u00fcber die Proben n\u00f6tig\u201c, erl\u00e4utert Prof. Herzen. Das Potenzial dieser neuen Option bei verschiedenen Anwendungen wird in weiteren Studien untersucht.<\/p>\n\n\n\n

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