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Lexikon der Biologie: Röntgenmikrotomographie

Röntgenmikrotomographie w, bildgebendes computertomographisches Verfahren (Computertomographie), das Röntgen-Synchrotronstrahlung für die Darstellung dreidimensionaler Strukturen nutzt. Bei der Röntgenmikrotomographie wird die drehbar gelagerte Probe mit nahezu paralleler, monochromatischer Synchrotronstrahlung durchleuchtet. Nach Durchdringen der Probe fällt der Röntgenstrahl auf einen Fluoreszenzschirm, wird dort in sichtbares Licht umgewandelt und schließlich mit einer Linsenoptik auf eine CCD-Kamera abgebildet. Diese digitalisiert die enthaltene Information und speichert sie auf einem angeschlossenen Rechner. Die auf diese Weise erhaltene Parallelprojektion des Untersuchungsgegenstands liefert eine Abbildung der Dichteverteilung, quer zur Richtung des Röntgenstrahls. Um auch die parallel verlaufenden Dichteverteilungen zu erfassen, wird die Probe schrittweise gedreht und bei jedem Teischritt eine Dichteverteilung aufgenommen. Ein entsprechender Algorithmus, die sog. Rekonstruktion, errechnet aus der Gesamtheit der Dichteverteilungen die innere Struktur des Objekts. Diese wird umso detaillierter abgebildet, je feiner die Rasterung des Detektors und je größer die Zahl der Projektionswinkel ist. Dreidimensionale Gegenstände werden schrittweise durch den Röntgenstrahl bewegt, so daß immer nur eine dünne Schicht durchleuchtet wird. Die Strukturinformationen der übereinandergelegten Einzelschichten konvertiert ein angeschlossener Computer in dreidimensionale Datensätze, welche die Absorption des Röntgenstrahls für jedes beliebige Volumenelement wiedergeben. Mit geeigneten Verfahren der Bildverarbeitung können aus diesen Datensätzen schließlich Schnittbilder der Probe mit einer Auflösung von etwa 1 μm generiert werden. Zur Untersuchung medizinischer oder biologischer Proben wird meist Röntgen-Synchrotronstrahlung mit einer Wellenlänge von ca. 70 pm eingesetzt, die auch in leichter Materie einen ausreichenden Kontrast erzeugt. Die Röntgenmikrotomographie ist u.a. dazu geeignet, die exakte dreidimensionale Struktur eines Knochens bildlich darzustellen und krankhafte Veränderungen der Knochenstruktur zu erkennen. Mit einer Weiterentwicklung des Verfahrens, der Phasenkontrast-Mikrotomographie, können auch organische Proben, z.B. Nervenfasern, visualisiert werden, die überwiegend leichte chemische Elemente (Ordnungszahlen < 11) enthalten. Mikrotomographie, Röntgenmikroskopie.

Copyright 1999 Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg

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