Brandneues Darstellungsverfahren

Uni Göttingen: Forscher entwickeln neues Verfahren - So schädigt Corona die Lunge

Physiker der Uni Göttingen haben zusammen mit Medizinern der Medizinischen Hochschule Hannover ein neues Bildgebungsverfahren für eine Darstellung von Corona entwickelt.

  • Corona-Schäden lassen sich erstmals großräumig und dreidimensional darstellen
  • Das Bild entsteht durch Laufzeitunterschiede der Röntgenwelle und Verschiebungen der Wellenfront
  • Forscher aus Göttingen haben spezielle Algorithmen und Beleuchtungsoptiken entwickelt

Göttingen/Hannover – Damit kann geschädigtes Lungengewebe nach der Erkrankung an Covid-19 hochaufgelöst und dreidimensional dargestellt werden. Die neue und bahnbrechende Technik soll helfen, schwere Lungenschäden durch das Corona-Virus zu verhindern, zu lindern beziehungsweise die Regeneration zu fördern.

Corona-Darstellung in Göttingen: Neues Verfahren entwickelt

Dafür wird eine besondere Röntgenmikroskopietechnik genutzt, um die durch das Virus hervorgerufenen Veränderungen der Lungenbläschen, der so genannten Alveolen, und der Blutgefäße darzustellen. Die Ergebnisse der Studie aus Göttingen sind in der Fachzeitschrift eLife erschienen.

Bei schweren Krankheitsverläufen von Corona beobachten die Forschenden starke Veränderungen der Gefäßarchitektur, zahlreiche Entzündungen und Thromben. Außerdem führen Protein- und Zellreste zu Problemen beim Gasaustausch. Mit dem neuen Verfahren lassen sich diese Schäden erstmals großräumig und dreidimensional darstellen, ohne das Gewebe durch Schnitte und Färbung zu verändern.

Neues Darstellungsverfahren: Damit sind dreidimensionale Blicke in kleinste Strukturen der Lunge möglich. Dadurch werden erstmals Ablagerungen sichtbar, die den Gasaustausch reduzieren und zu Atemnot führen.

Corona-Darstellung in Göttingen: Neues Verfahren entsteht durch Laufzeitunterschiede der Röntgenwelle

„Die in Wachs eingebetteten Lungengewebeproben konnten vor einer Detail-Untersuchung auch großräumig durchstrahlt werden, um besonders interessante Bereiche um Entzündungen, Blutgefäße oder Bronchien herum zu lokalisieren“, sagt der leitende Autor Prof. Dr. Tim Salditt von Institut für Röntgenphysik der Universität Göttingen.

Dreidimensionale Bildgebung kennt man aus der herkömmlichen Computer-Tomographie (CT). Bei der jetzt für Corona benutzten Methode entsteht das Bild aber nicht wie bei der klassischen CT durch unterschiedliche Abschwächung der Röntgenstrahlung im Gewebe, sondern durch winzige Laufzeitunterschiede der Röntgenwelle und den daraus resultierenden Verschiebungen der Wellenfront.

Der Forscher Prof. Dr. Tim Salditt aus Göttingen.

Corona-Darstellung: Forscher aus Göttingen haben spezielle Algorithmen und Beleuchtungsoptiken entwickelt

Durch Ausbreitung der Röntgenwelle zwischen Probe und Detektor entsteht ein wellenartiges Muster, aus dem dann allerdings erst noch ein scharfes Bild der durch Corona geschädigten Lunge errechnet werden muss.

Professor Salditt und seine Arbeitsgruppe aus Göttingen haben nun speziellen Algorithmen und Beleuchtungsoptiken entwickelt, mit denen sich die Gewebestruktur scharf und dreidimensional darstellen lässt. Dabei kann die Vergrößerung stufenlos eingestellt werden und auch Millimeter oder Zentimeter-große Gewebeproben können ohne Schnitte oder Anfärbung dargestellt werden.

Corona-Darstellung in Göttingen: Strukturen können sichtbar gemacht werden

Je nach Einstellung, können damit auch Strukturen sichtbar gemacht werden, die mit herkömmlicher Lichtmikroskopie nicht mehr aufgelöst werden können. Um dies zu erreichen, nutzt das Team aus Göttingen hochbrillante Röntgenstrahlung, die am Speicherring „Petra III“ des Deutschen Elektronen-synchrotrons (DESY) in Hamburg erzeugt wird.

Mit Blick auf das neue Verfahren sagt Prof. Dr. Danny Jonigk von der Medizinischen Hochschule Hannover, der den medizinischen Teil der Corona-Studie geleitet hat: „Erst wenn man sieht was passiert, kann man Mittel und Eingriff zielgerichtet entwickeln.“

Weitere Informationen gibt es hier. (Bernd Schlegel)

Experten sprechen von virtueller dreidimensionaler Histologie

Bei der Projekt, das einen besonderen Blick in die Lunge erlaubt, sprechen Experten von einer „virtuellen dreidimensionalen Histologie“. Sie beschäftigt sich mit der Lehre des Aufbaus von Geweben. Diese Fachrichtung und die Histopathologie als Lehre der krankheitsbedingten Veränderungen entstanden in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts, als die Mikroskopie rasante Fortschritte gemacht hatte.

Noch heute nutzt man in der Pathologie die damals entwickelten Grundtechniken der Gewebefixierung, der Anfertigung von Dünnschnitt-Präparaten, die Anfärbungen und schließlich die Betrachtung im Mikroskop.

Die klassische Technik ist aber nicht mehr ausreichend, wenn man vollständige dreidimensionale Darstellungen braucht, die man mit Computer-Programmen „durchforsten“ und analysieren will.

Rubriklistenbild: ©  Uni Göttingen/Tim Salditt/Marina Eckermann/nh

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