Geavanceerde fase-contrast röntgenimaging onthult bloedvaten & zenuwen in oude mummies

• Nieuwe propagatie-gebaseerde fase-contrast imaging kan zachte weefsels van oude resten in detail vastleggen.
• Het genereert een 3D hoge-ruimtelijke cellulaire en subcellulaire resolutie.
• De technologie kan helpen de leefstijl, ziekten en dood van de oudheid beter te begrijpen.

Röntgenradiografie en computed tomography (CT) zijn enkele van de meest gebruikte technieken voor niet-destructieve analyse van dier- en mensenmummies. Deze röntgenmethoden zijn afhankelijk van absorptiecontrast, en ze zijn extreem nuttig geweest in velden als paleopathologie en archeologie.

Absorptiecontrast werkt geweldig bij het onderzoeken van bot en ander dicht materiaal, maar het kan niet genoeg details leveren wanneer het gaat om zachte weefsels. Daarom hebben onderzoekers van het KTH Royal Institute of Technology in Zweden in plaats daarvan een propagatie-gebaseerde fase-contrast imaging voorgesteld.

Deze nieuwe methode is in staat om zachte weefsels van mummies en andere oude resten tot op microscopisch niveau te imageren. Het primaire doel van de studie is om een effectief alternatief te bieden voor traditionele CT voor het onderzoeken van oude zachte weefsels.

In deze studie hebben onderzoekers een Egyptische gemummificeerde menselijke rechterhand uit het Museum of Mediterranean onderzocht. De hand behoorde tot een man en dateert uit ongeveer 400 v.Chr.

Resolutie van de uitvoerbeelden

Schematisch overzicht van de experimentele opstelling | Met dank aan de onderzoekers

Terwijl traditionele CT afhangt van röntgenabsorptie in het monster, onderzoekt propagatie-gebaseerde fase-contrast CT de geïnduceerde faseverschuiving van röntgenstraling. Aangezien de faseverschuiving in zachte weefsels bijna 3 orde van grootte groter is dan röntgenabsorptie-energieën, levert het een superieure kwaliteit met details (op cellulaire resolutie), wat onderzoekers in staat stelt om beter te onderscheiden tussen verschillende typen weefsels.

Referentie: Radiology | 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 makkelijker maakt om te differentiëren tussen gezonde en pathologische weefsels.

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

De bestaande 2D-technieken beperken de kijkgelegenheid tot één richting, wat het risico op gemiste kenmerken met zich meebrengt. Fase-contrast CT biedt daarentegen de optie om door gereconstrueerde beelden te zoeken in willekeurige gebieden of gerenderd als een totaal volume. Dit kan zeer nuttig zijn voor het extraheren van monsters voor genetische of biochemische analyse.

De resoluties van de uiteindelijke beelden lagen tussen de 6 en 9 micrometer. Daarmee konden onderzoekers de resten van zenuwen, bloedvaten en vetcellen observeren. In feite detecteerden ze met succes bloedvaten in de nagelbed en onderscheiden ze meerdere huidlagen.

Wat is de volgende stap?