HORUS: Hochauflösende Röntgentomographie und intelligente Auswertung histologischer Gewebeproben für die Diagnostik; Teilvorhaben: Hochauflösende 3D-Röntgen-Computertomographie von Gewebeproben und strukturelle Aufbereitung der gewonnenen 3D-Daten

Abstract

Ziel des Projektes HORUS war es zu erforschen, wie sich etablierte Workflows in der Pathologie um da Potential der virtuellen Histologie basierend auf zerstörungsfreier Röntgenbildgebung und digitalisierten Auswertungen erweitern lassen. Kernaufgaben des Fraunhofer EMI lagen dabei in zwei Aspekten: Das Erheben, Aufbereiten und Evaluieren von Computertomographiemessungen (CT) von pathologischen Gewebeproben mittels unterschiedlicher CT-Verfahren (μCT, Phasenkontrast, energieaufgelöst), hinsichtlich ihrer Tauglichkeit für die virtuelle Histologie. Und die automatisierte Analyse der CT-Volumina, durch Fusion von 3D-Daten mit 2D-Mikroskopiebildern und die automatisierte Übertragung von 2D-Gewebeannotation auf das gesamte 3D-Volumen. Im zu Projektbeginn etablierten Workflow werden für den Diagnoseprozess Gewebeproben von Patienten in dünne Schichten (Schnitte) aufgearbeitet und einem Spezialisten (Pathologe) zur Auswertung mittels Mikroskop vorgelegt. In der Literatur existierten bereits verschiedene Ansätze, mit CT-Systemen pathologische Proben zu erfassen. Auch laborbasierte μCT-Daten humaner Gewebeproben konnten bereits mit einem konventionellen Histologieschnitt registriert werden. Allerdings wurde der volle Detailgrad einer mikroskopischen Untersuchung eins HE-Schnitts mit all seinen subzellulären Strukturen bisher noch nicht mit μCT erreicht. Weiterhin beschränken sich bestehende Ansätze auf die Ableitung einer Zuordnung von Schnittfarbe zum im 3D-Volumen rekonstruierten Grauwert. Der in HORUS vorgeschlagene Ansatz erweitert dieses Prinzip um eine grundlegende Komponente: Die Zuordnung von Grauwert zu Färbung soll durch eine im Projekt erforschte, ganzheitliche 3D-Segmentierung- und Analysemethode ersetzt werden, die lokale 3D-Strukturen miteinbezieht. Zusätzlich wird in HORUS ein Workflow entwickelt, der die systematische Integration von Röntgentechnik in die Abläufe der Pathologie erlaubt.