Geavanceerde röntgenbeelden met fasecontrast onthullen bloedvaten en zenuwen in oude mummies

• Nieuwe op voortplanting gebaseerde fasecontrastbeeldvorming kan zachte weefsels van oude overblijfselen tot in detail vastleggen. 
• Het genereert een 3D hoge ruimtelijke cellulaire en subcellulaire resolutie. 
• De technologie kan helpen de levensstijl, ziekten en dood uit de oudheid beter te begrijpen. 

Röntgenradiografie en computertomografie (CT) zijn enkele van de meest gebruikte technieken voor niet-destructieve analyse van dierlijke en menselijke mummies. Deze röntgenmethodologieën zijn afhankelijk van absorptiecontrast en zijn uiterst nuttig gebleken op gebieden als paleopathologie en archeologie.

Absorptiecontrast werkt uitstekend bij het onderzoeken van bot en ander dicht materiaal, maar kan niet genoeg details opleveren als het om zachte weefsels gaat. Dat is de reden waarom onderzoekers van het KTH Royal Institute of Technology in Zweden in plaats daarvan een op propagatie gebaseerde fasecontrastbeeldvorming voorstelden.

Deze nieuwe methode is in staat zachte weefsels van mummies en andere oude overblijfselen tot op microscopisch niveau in beeld te brengen. Het primaire doel van het onderzoek is om een effectief alternatief te bieden voor traditionele CT voor het onderzoeken van oud zacht weefsel.

In deze studie hebben onderzoekers een Egyptische gemummificeerde menselijke rechterhand uit het Museum van de Middellandse Zee onderzocht. De hand was van een man en dateerde van rond 400 v.Chr.

Resolutie van uitvoerafbeeldingen

Schema van experimentele opstelling | Met dank aan onderzoekers 

Terwijl traditionele CT afhankelijk is van de röntgenabsorptie in het monster, onderzoekt op voortplanting gebaseerde fasecontrast-CT de geïnduceerde faseverschuiving van röntgenstraling. Omdat de faseverschuiving in zachte weefsels bijna drie ordes van grootte groter is dan de energieën die worden geabsorbeerd door röntgenstraling, levert deze een superieure kwaliteit met details (bij cellulaire resolutie), waardoor onderzoekers beter onderscheid kunnen maken tussen verschillende soorten weefsels.

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

Meer specifiek genereert het een 3D-hoge-ruimtelijke cellulaire en subcellulaire resolutie die de ontdekking van zachte weefsels verbetert en het gemakkelijker maakt om onderscheid te maken tussen gezond en pathologisch weefsel.

CT van gemummificeerde hand met zacht weefsel (rechts) | met dank aan onderzoekers 

De bestaande 2D-technieken beperken de kijkmogelijkheden tot één enkele richting, waardoor het risico bestaat dat kenmerken worden gemist. Fasecontrast-CT biedt daarentegen een optie om gereconstrueerde afbeeldingen in willekeurige gebieden te doorzoeken of weergegeven als een totaalvolume. Dit kan zeer nuttig zijn bij het nemen van monsters voor genetisch of biochemisch onderzoek.

De resoluties van de uiteindelijke foto's lagen tussen de 6 en 9 micrometer. Zo konden onderzoekers de overblijfselen van zenuwen, bloedvaten en vetcellen observeren. Ze hebben zelfs met succes bloedvaten in het nagelbed gedetecteerd en meerdere huidlagen kunnen onderscheiden.

Wat is het volgende?

De studie wijst op het voordeel van traditionele CT ten opzichte van oude technieken die worden gebruikt in de paleopathologie van zacht weefsel en die agressieve weefselextractie en chemische verwerking vereisen, die schadelijk zijn voor oude, kwetsbare exemplaren. Net zoals CT een standaardmethode is geworden voor het onderzoeken van oude overblijfselen, geloven onderzoekers dat op voortplanting gebaseerde fasecontrastbeeldvorming binnenkort de bestaande methode zal vervangen.

Lees:Nieuwe klasse endoscopische beeldkatheters om ziekten beter te identificeren

Deze nieuwe technologie zal archeologen helpen gedetailleerde gegevens uit zacht weefsel te halen en de levensstijl, ziekten en dood uit de oudheid beter te begrijpen. Over het geheel genomen opent het nieuwe mogelijkheden voor virtuele histologie, waardoor de behoefte aan oude invasieve methoden verder wordt verminderd. Uiteindelijk zal dit leiden tot nuttige ontdekkingen in medisch onderzoek en paleopathologie.