Een nieuwe röntgenbeeldvormingstechniek kan de manier waarop ziekenhuizen weefselmonsters analyseren ingrijpend veranderen. Dat blijkt uit onderzoek onder leiding van University College London (UCL), uitgevoerd in samenwerking met onder meer Memorial Sloan Kettering Cancer Center. De methode maakt het mogelijk om gedetailleerde 3D-beelden van biologisch weefsel te maken zonder het te snijden of te kleuren, zoals nu gebruikelijk is in de pathologie.
In de huidige praktijk worden biopten in zeer dunne plakjes gesneden, gekleurd en afzonderlijk onder de microscoop bekeken. Deze 2D-beelden worden vervolgens samengevoegd tot een 3D-representatie. Dit proces is arbeidsintensief, kostbaar en destructief, waardoor vervolgonderzoek op hetzelfde weefsel vaak niet meer mogelijk is.
Gebaseerd op bestaande technologie
De nieuwe techniek doorbreekt dit proces. Met behulp van een compacte röntgenmicroscoop, gebaseerd op technologie die al in ziekenhuizen beschikbaar is, kunnen intacte weefselmonsters direct in hoge resolutie driedimensionaal worden afgebeeld. Door het weefsel te roteren en vanuit verschillende hoeken te scannen, ontstaat via computermodellen een gedetailleerde 3D-kaart van de interne structuur.
Volgens de onderzoekers kan deze aanpak het werk in pathologielaboratoria aanzienlijk vereenvoudigen. Het snijden en kleuren van weefsel is niet langer nodig, wat tijd en kosten bespaart. Bovendien blijft het originele monster intact, waardoor aanvullende diagnostiek mogelijk blijft.
Waar vergelijkbare 3D-beeldvorming voorheen alleen beschikbaar was in grootschalige onderzoeksfaciliteiten zoals synchrotrons, maakt deze techniek gebruik van standaard röntgentechnologie. Dat vergroot de toepasbaarheid in reguliere ziekenhuizen en onderzoekscentra.
AI ondersteunt interpretatie
Om de interpretatie van de nieuwe beelden te vergemakkelijken, ontwikkelden de onderzoekers een AI-methode die de röntgenscans omzet in virtuele beelden die lijken op traditioneel gekleurde preparaten (H&E-kleuring). Hierdoor kunnen pathologen werken met een vertrouwde visuele weergave, terwijl zij tegelijkertijd profiteren van de extra informatie die 3D-beelden bieden.
Daarnaast maakt de techniek het mogelijk om automatisch biologische kenmerken te analyseren, zoals de vorm en grootte van celkernen. Dit zijn belangrijke indicatoren bij ziekten zoals kanker en infecties.
Brede impact verwacht
De onderzoekers verwachten dat de technologie niet alleen de diagnostiek kan versnellen en verbeteren, maar ook waardevol is voor biomedisch onderzoek. In tegenstelling tot lichtmicroscopie kan röntgenbeeldvorming dieper in weefsel kijken zonder dat chemische bewerkingen nodig zijn die de structuur kunnen beïnvloeden.
Met verdere ontwikkeling kan deze techniek leiden tot snellere diagnoses, lagere kosten en beter onderbouwde behandelbeslissingen, en daarmee bijdragen aan betere uitkomsten voor patiënten.
Kleurtechnologie
In 2024 ontwikkelden onderzoekers van de Penn State University een techniek waarmee traditionele zwart-wit röntgen- en CT-beelden in kleur kunnen worden weergegeven. Dit gebeurt met nieuwe contrastmiddelen op basis van metalen nanoprobes die zich richten op specifieke eiwitten die betrokken zijn bij osteoartritis. Met behulp van zogenoemde foton-tellende CT (K-edge imaging) kunnen verschillende biologische processen afzonderlijk en in kleur zichtbaar worden gemaakt. Dit biedt meer inzicht in ziekteprocessen dan conventionele beeldvorming.
In dierstudies met ratten bleek dat deze techniek al vroege tekenen van de ziekte kan detecteren, nog vóór klinische symptomen optreden. Volgens de onderzoekers opent dit de deur naar snellere en nauwkeurigere diagnoses en mogelijk bredere toepassingen, doordat specifieke contrastmiddelen gericht kunnen worden ontwikkeld voor uiteenlopende biologische targets.
