Standardbilder: MDC Laborkittel

Computertomographie

Hohe Auflösung, hoher Kontrast, zuverlässige Daten

  • SkyScan 1276 - einer der modernsten µCT-Scanner auf dem Markt - für die In-vivo- und Ex-vivo-Bildgebung
  • Ortsauflösung bis zu 2,8µm
  • Schnellle Bildrekonstruktion
  • Erweiterte Datenanalyse
  • Detaillierte Darstellungen 

µCT Scanner SkyScan 1276 der Firma Bruker

Das Prinzip der µCT 

Die µCT basiert auf den selben Prinzipien wie die Röntgenbildgebung.

Röntgenstrahlen werden von der Röntgenquelle emittiert, durch den Körper oder eine Probe geleitet und von der Röntgenkamera aufgezeichnet. Beim Eindringen in das Objekt werden die Röntgenstrahlen von verschiedenen Gewebetypen unterschiedlich stark absorbiert. Diese Unterschiede in der Absorption sind die Grundlage für den Kontrast in CT-Bildern.

Beim SkyScan 1276 rotieren die Quelle und die Kamera um das Objekt, so dass Röntgenbilder aus verschiedenen Winkeln aufgenommen werden. Diese so genannten Projektionsbilder werden anschließend einem Rekonstruktionsalgorithmus unterzogen, der ein endgültiges 3-dimensionales CT-Bild erzeugt.

µCT Anwendungen

Die Anwendungen der µCT sind sehr breit gefächert und umfassen sowohl In-vivo- als auch Ex-vivo-Studien.

Kleine Ex-vivo-Proben können mit einer sehr hohen räumlichen Auflösung abgebildet werden, was detaillierte Einblicke in ihre Struktur ermöglicht. Dies ermöglicht die Visualisierung von Elementen, die so klein sind wie Trabekelknochen, sich entwickelnde Organe in Embryonen oder Glomeruli in einer Mausniere.

3D-Schnittbild durch die Epiphyse eines Rattenschienbeins mit Darstellung der medullären Trabekelstrukturen

Im Gegensatz dazu liefert ein Ganzkörperscan ein Bild der gesamten Maus- oder Rattenanatomie. Auf diese Weise können Dimensionen, Proportionen und Orientierungen verschiedener Organe in ihrer natürlichen Position untersucht werden. Darüber hinaus bleibt die räumliche Auflösung trotz des großen Sichtfeldes auf dem µm-Niveau.

Bei einer In-vivo-Aufnahme wird das Tier betäubt und die Strahlendosis überwacht.

 

Beispiele von µCT Anwendungen

Knochenmorphometrie

Die Hauptanwendung der µCT in der biomedizinischen Forschung ist die Knochenbildgebung. Aufgrund seiner hohen Dichte liefert das Knochengewebe ein starkes Signal und einen ausgezeichneten Kontrast in den erhaltenen Bildern. Dies ist die Grundlage für die nachfolgende Bildanalyse. So ist nicht nur eine 3D-Visualisierung, sondern auch die Messung der Länge, des Volumens oder der Fläche der einzelnen Elemente möglich.

Knochen- und Gewebemineraldichte

Knochen- und Gewebemineraldichten (BMD und TMD) sind wichtige Parameter bei der Diagnose von Osteoporose oder des Frakturrisikos. Sie können auch bei anderen pathologischen Zuständen, wie z.B. Knochenkrebs, quantitative Informationen liefern.

BMD wird in einem genau definierten Volumen gemessen, das eine Mischung aus Knochen und Weichgewebe enthält, z.B. das Volumen der Markhöhle in einem Oberschenkelknochen oder einem Schienbein. (A)

TMD wird innerhalb des verkalkten Knochengewebes, wie z.B. der Kortikalis, unter Ausschluss des umgebenden Weichgewebes gemessen. (B)

Visualisierung von Blutgefäßen

Die Gefäße eines Organs können mit einem Kontrastmittel dargestellt werden. Dies geschieht in der Regel durch eine Ganzkörperperfusion mit anschließender Organentnahme. Die CT-Untersuchung wird ex vivo durchgeführt.

Messung des Blutgefäßdurchmessers

Bei Organen, die mit einem Kontrastmittel perfundiert sind, kann der Durchmesser der Blutgefässe beurteilt werden. Diese quantitativen Daten tragen zu Studien über das Gefäßsystem und die Organentwicklung bei. Eine 3D-Visualisierung ermöglicht die Lokalisierung der Gefäße mit einer bestimmten Größe.

A. Verteilung der Gefäßdurchmesser anteilig zum gesamten Gefäßvolumen

B. Farbcodierte Darstellung der Gefäßdurchmesser. Die breitesten Strukturen sind rot dargestellt, während die kleinsten blau sind.

Überwachung der Organentwicklung

Neben der Ganzkörperperfusion können biologische Proben auch durch Eintauchen in eine Lösung eines wasserlöslichen Kontrastmittels angefärbt werden. Das Kontrastmittel diffundiert durch das Gewebe und reichert sich in verschiedenen Organen unterschiedlich an. Dadurch wird der Kontrast zwischen Körperstrukturen in CT-Bildern erreicht. Ein Beispiel für die Anwendung dieser Technik ist die Ex vivo-Färbung von Mausembryonen.

In-Vivo-Lungenbildgebung

Da die Lungen viel Luft enthalten, haben sie im Gegensatz zur Dichte des umgebenden Gewebes eine sehr geringe physische Dichte. Daher können Lungen mit dem CT auch bei In-vivo-Untersuchungen leicht dargestellt werden. Das Volumen der Lungen in der Ein- und Ausatmungsphase kann abgeschätzt werden.