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Medizin

Neues Verfahren zur automatisierten Analyse von Hirngefäßen

Mittwoch, 1. April 2020

/sinitar, stock.adobe.com

München – Münchner Wissenschaftler haben ein Verfahren vorgestellt, mit dem sich die Strukturen und eventuelle krankhafte Veränderungen von Gefäßen im Gehirn analysieren lassen – auch auf Ebene der Kapillaren. Die Arbeit ist in der Zeitschrift Nature Methods erschienen (DOI 10.1038/s41592-020-0792-1).

Das Verfahren der Arbeitsgruppe um Ali Ertürk, Direktor des Instituts für Tissue Engineering und Regenerative Medizin am Helmholtz Zentrum München, beruht auf einer Kombination von biochemischen Methoden und Künstlicher Intelligenz. Die Wissenschaftler haben damit jetzt zunächst die gesamten Gefäße im Gehirn einer Maus dargestellt.

Zunächst ist es Ertürks Team gelungen, mit hochauflösender Fluoreszenz-Mikroskopie das Gefäßsystem der Gehirne von Mäusen abzubilden, ohne die Proben kleinteilig zerschneiden zu müssen. Dafür hat das Team die Technik des „Tissue Clearing“ weiterentwickelt. Dabei werden biologische Gewebe mit speziellen Farbstoffen behandelt, die sie für die Fluoreszenz-Mikroskopie transparent machen.

„Doch bisher war es mit dieser Technik nur möglich, entweder nur die großen oder die kleinen Gefäße des Gehirns darzustellen“, erläutert Mihail Ivilinov Todorov, Doktorand bei Ertürk. Deshalb haben die Münchner Wissenschaftler erstmals 2 Farbstoffe kombiniert. „So haben wir Bilder der Gehirngefäße inklusive der Kapillaren bekommen“, so Todorov.

„Wir haben über die letzten Jahre einen Deep-Learning-Algorithmus entwickelt, der darauf spezialisiert ist, in medizinischen Bildern Gefäße zu erkennen“, erklärt Björn Menze, Professor für bildbasierte biomedizinische Modellierung an der Technischen Universität München.

Diesen Algorithmus haben die Wissenschaftler jetzt erstmals auf ein gesamtes (Mäuse-)Gehirn angewandt. Dabei konnte der Algorithmus zuverlässig zwischen Gefäßen und umliegendem Gewebe unterscheiden, obwohl in dem Fluoreszenz-Bild nicht alle Bereiche gut ausgeleuchtet waren und Lichtreflexe oder andere Fehler die Darstellung verfälschten.

Neben Anwendungen in der Forschung könnte die Methode laut den Wissenschaftlern auch im klinischen Alltag zum Einsatz kommen: „Die kleinen Gewebeproben aus menschlichen Tumoren lassen sich mit unserem System wahrscheinlich exakter untersuchen als bisher möglich“, erklärt Ertürk. © hil/aerzteblatt.de

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