Ny røntgenmetode til at forstå hjernesygdomme bedre – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Nyheder > Nyheder 2011 > Ny røntgenmetode til a...

12. maj 2011

Ny røntgenmetode til at forstå hjernesygdomme bedre

Forskere fra blandt andet Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet har udviklet en ny metode til detaljerede røntgenbilleder af hjerneceller. Metoden, kaldet SAXS-CT kan kortlægge nervecellers myelin-skeder, der har betydning for lidelser som sclerose og Alzheimers sygdom. Resultaterne er publiceret i det videnskabelige tidsskrift, NeuroImage.

De tre billeder viser det samme udsnit af den samme hjerne. 

1: Billedet her viser små-vinkel røntgen-spredningstværsnittet målt med SAXS-CT. Det kan bruges som et anatomisk kort over rottehjernen.
2: Her ses myelinkoncentrationen i rottehjernen. Det ses, at myelinen er koncentreret omkring hjernebjælken samt den ydre og indre kapsel. Koncentrationen kan ved hjælp af SAXS-CT nu måles uden at skære i hjernen.
3:
Billedet viser, hvordan tykkelsen af myelinlagene i rottehjernen varierer mellem 17.0 og 18.2 nm. Med SAXS-CT kan disse variationer måles over et stort område af hjernen på én gang. Den blå farve viser områder med ingen eller meget lav myelin-koncentration.

Nervecellers myelinskeder er lamelformede membraner, som omkranser nervebanerne. Myelinlagene er vigtige for centralnervesystemet, da de sikrer hurtig og uforstyrret kommunikation af signaler langs nervebanerne. Forandringer af myelinlagene sættes i forbindelse med en lang række nervenedbrydende lidelser såsom hjernemalaria, multipel sclerose og Alzheimers sygdom.

Udviklingen af disse sygdomme er stadig ikke helt forstået, men de menes at hænge sammen med beskadigelse af myelinlagene, så meddelelser fra hjernen kun dårligt eller slet ikke når frem til kroppens forskellige dele. Det er som en elledning, hvor isoleringsmaterialet er ødelagt, og der sker en kortslutning af strømmen. For at kunne finde metoder til at forebygge eller behandle sygdommene er det vigtigt at forstå sygdommenes sammenhæng med myelinforandringerne.

Får 3-D røntgenbilleder

"Vi har sammenkoblet to velkendte medicinske undersøgelsesmetoder: Små-vinkel røntgen spredning, SAXS (Small-Angle X-ray Scattering) og CT-scanning (computed tomography). Kombineret med et specielt udviklet program til databehandling, har vi uden kirurgiske indgreb kunnet undersøge variationerne helt ned på molekyleplan af myelin-skederne i en rottehjerne", fortæller ph.d. Torben Haugaard Jensen, Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet. Metoden kaldes 'Molekylær røntgen CT', da man benytter røntgen CT til at studere myelin på det molekylære niveau.

Forskningen er udført i samarbejde med forskere i Schweiz, Frankrig og Tyskland. Forsøgene foregik på Paul Scherrer Institutet i Schweiz, hvor de har en kraftig røntgenkilde, der kan måle små-vinkel røntgen spredning, SAXS med høj opløsning. Normalt vil sådanne undersøgelser give to-dimensionelle røntgenbilleder, som er skarpe og præcise, men uden dybdeinformationer. Men ved at inkorporere metoden fra CT-scanninger, hvor man fotograferer fra forskellige vinkler, har forskerne opnået at få 3-D røntgenbilleder.

Det har ikke alene krævet nyudvikling af røntgenmetoden og eksperimentet, det har også krævet nyudvikling af databehandlingen. De ekstremt detaljerede målinger af tværsnit fra forskellige vinkler betød, at der var 800.000 billeder, der skulle analyseres. Så forskerne har også udviklet et billedbehandlingsprogram til SAXS-CT metoden. Resultatet er, at de kan se alle de detaljerede informationer fra SAXS i rumligt perspektiv.

Fra punktprøver til totalprøver

"Vi kan se nervebanernes myelin-skeder, og vi kan skelne lagene, som har en tykkelse på 17,6 nanometer", fortæller Torben Haugaard Jensen. "Hidtil har man skullet skære en lille prøve ud for at kunne undersøge lagene i ét område og få ét målepunkt. Med den nye metode kan vi undersøge 250.000 punkter på én gang uden at skære i prøven. Vi kan få et fuldstændigt overblik over koncentrationen og tykkelsen af myelin, og det giver os mulighed for at finde ud af, om ødelæggelserne af myelin sker pletvist eller over det hele", forklarer han.

Billedet viser en skitse over metoden SAXS-CT. Prøven roteres og scannes igennem en fokuseret røntgenstråle. For hvert skridt måles små-vinkel røntgen spredning. Ved at kombinere alle målingerne kan små-vinkel røntgen spredningen rekonstrueres i 3D. I billedet ses små-vinkel røntgen spredning fra tre forskellige punkter.

Forskningen giver nye muligheder for samarbejde med lægerne på Rigshospitalet og Panum Institutet, hvor der i forvejen er tæt kontakt. Metoden kan ikke bruges til at diagnosticere på levende personer. Men lægerne vil kunne få ny viden om sygdommene, hvad er det for nogle skader, der sker? – og hvor? De vil kunne følge udviklingen af sygdommene og finde ud af, hvordan hjernen angribes. Den viden vil måske kunne bruges til udvikling af en behandling.

Artikel i Neuromage >>