CERN-Technologie zur Erstellung der ersten 3D-Röntgenstrahlung von menschlichen Körpern

Die Entdeckung der Röntgenstrahlen durch den deutschen Wissenschaftler Wihlem Rontgen aus dem Jahr 1895 traf die Welt wie eine wissenschaftliche Bombe. Zum ersten Mal in der Geschichte ermöglichte es den Menschen, in die Menschen zu blicken, während sie es waren noch am Leben. Unser kollektives Wissen über den menschlichen Körper war nicht länger dem Aufschneiden von Leichen im Operationssaal vorbehalten. Die Beschwerden konnten festgestellt werden, solange der Patient noch eine kämpfende Chance hatte. Dank neuer Technologien können wir jetzt noch weiter in den Körper schauen und ihn auf ganz neue Weise betrachten.

Die Hälfte der Seltsamkeit, ein Röntgenbild zu betrachten, kommt von der Erkenntnis, dass die unscharfe Grauheit und die verbundenen weißen Linien, die Sie sehen können, tatsächlich Ihr eigenes Fleisch und Ihre Knochen bilden. Dank der Technologie, die von der Europäischen Organisation für Kernforschung (CERN) entwickelt wurde, können die Menschen in ihren Körper sehen und ihre inneren Flecken in leuchtenden Farben sehen - weiches Gewebe wie rot, Knochen wie weiß und Fett als trübes Gelb. CERN beschreibt die Technologie als "bahnbrechenden medizinischen Farbscanner".

Technisch als MARS-Spektral-Röntgenscanner bezeichnet, basiert das Gerät auf der Medipix3-Technologie, die mit ausgelesenen Chips arbeitet, die Bilder von Partikeln erkennen, verfolgen und wiedergeben. Medipix-Technologie wurde in den frühen 2000er Jahren erfunden, als Möglichkeit für CERN-Wissenschaftler, Partikel zu verfolgen, die über den Large Hadron Collider ausgestrahlt werden, eine sehr teure Röhre, die 2012 die Entdeckung des Higgs-Boson-Partikels ermöglichte. Laut CERN funktioniert Medipix wie eine Kamera „Erkennen und Zählen jedes einzelnen Partikels, das die Pixel trifft, wenn der elektronische Verschluss geöffnet ist.“

Dies führt zu hochauflösenden, kontrastreichen Bildern - und bei Anwendung auf den menschlichen Körper können klare, genaue Bilder wiedergegeben werden, die das Spiel mit medizinischen Diagnosen verändern können.

Die obigen Farben repräsentieren unterschiedliche Energieniveaus von Röntgenphotonen, die mit der Medipix-Technologie aufgenommen wurden. In einem herkömmlichen Röntgengerät gelangen die Strahlen - eine Form elektromagnetischer Strahlung mit hoher Energie - durch einen Körper zu einem Röntgendetektor auf der anderen Seite des Patienten, wodurch ein Bild entsteht, das die gebildeten "Schatten" darstellt bei allen großen Objekten in uns - ob das nun ein Knochen ist oder ein Viertel, das Sie "versehentlich" verschluckt haben. Hier ermöglichen die Energieniveaus der Röntgenphotonen die 3D-Abbildung zahlreicher, subtilerer Körperkomponenten wie Fett, Wasser, Kalzium und Krankheitsmarker.

„Diese Technologie zeichnet die Maschine diagnostisch aus, da sie mit ihren kleinen Pixeln und ihrer genauen Energieauflösung in der Lage ist, Bilder zu erstellen, die mit keinem anderen Imaging-Werkzeug möglich sind“, der Mitgestalter Phil Butler der Universität von Canterbury sagte in einer Erklärung, die diese Woche mit der Forschung veröffentlicht wurde.

Butler und sein Sohn Anthony (Professor an der Otago University) arbeiten seit 2005 an dieser Bildgebungstechnologie mit dem Ziel, einen Scanner zu entwickeln, der den menschlichen Körper untersuchen kann und Ärzten dabei hilft, bessere Diagnosen zu entwickeln. Butler Jr. gab am Montag bekannt, dass Forscher kleine Versionen des Scanners verwendet haben, um Krebs, Knochen- und Gelenkgesundheit sowie Gefäßerkrankungen, die Herzinfarkte und Schlaganfälle verursachen, zu untersuchen.

"In all diesen Studien", sagt Butler, "weisen vielversprechende frühe Ergebnisse darauf hin, dass die spektrale Bildgebung, die routinemäßig in Kliniken eingesetzt wird, eine genauere Diagnose und Personalisierung der Behandlung ermöglicht."