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Experimentelle Bildgebung

AG Dullin

Leiter der Arbeitsgruppe Experimentelle Bildgebung

PD Dr. Christian Dullin

PD Dr. Christian Dullin

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Röntgenbildgebung vor allem Computertomographie spielt eine wichtige Rolle bei der Diagnose von Lungenerkrankungen sowie bei deren Erforschung und der Entwicklung neuer Therapien. Der Hauptfokus der Nachwuchsgruppe Dullin ist daher die Etablierung neuer Röntgenstrahlungsbasierter Bildgebungstechniken, die funktionale und anatomische Charakterisierung von Lungenerkrankungen ermöglichen.

In Kooperation mit dem Max-Plank-Institut für Experimentelle Medizin, dem italienischem Synchrotron „Elettra“ in Triest und dem Deutschen Lungenforschungszentrum Heidelberg setzen wir diesbezüglich hauptsächlich Phasenkontrast-CT-Bildgebung ein. Diese Technik, die sich aktuell fast ausschließlich an einem Synchrotron anwenden lässt, erlaubt es mit sehr niedriger Röntgendosis 3D Detailaufnahmen der Lunge mit einer bis jetzt unerreichten Auflösung zu erzielen. Wir hoffen dass somit eine verbesserte Diagnosestellung erzielt werden kann und in vielen Fällen in denen momentan noch auf die Entnahme von Lungengewebe zur pathologischen Analyse zurückgegriffen werden muss, dies zukünftig nicht mehr nötig sein wird.

Da es sich bei Lungenerkrankungen um komplexe Auswirkungen von pathologischen Veränderungen und daraus resultierenden Einschränkungen der Lungenfunktion handelt, vertreten wir die Ansicht das diese Effekte unbedingt gleichzeitig gemessen und ausgewertet werden müssen und haben dafür neue röntgenbasierten als auch optische Verfahren der Lungenfunktionsmessung etabliert. Mit diesen Verfahren konnten wir z.B. erstmal Spätfolgen von Asthma in Mausmodellen nachweisen, sowie eine neue Messmethode etablieren und patentieren, die sich in genau der selben Art und Weise in der präklinischen Forschung wie auch im Patienten anwenden.

Die pathologische Analyse von Gewebeproben stellt aktuell die sensitivste Methode für eine genaue Diagnosestellung dar, ist aber zeitaufwendig und erlaubt nur die Analyse eines geringen Anteils des entnommenen Materials. Hinzu kommt das durch die Weichheit des Lungengewebes dieses bei der Notwendigen Aufarbeitung meist deutlich deformiert wird, was die Bewertbarkeit von strukturellen Veränderungen einschränkt. Daher haben wir Verfahren entwickelt bei denen Lungenproben mittels microCT Bildgebung 3D aufgenommen und analysiert werden können, eine optimale Schnittführung für die Pathologie am Computer geplant werden kann und dann die Mikroskopiebilder mit den microCT Daten zur Deckung gebracht werden können. Weiterhin, haben wir es geschafft Elektronenmikroskopie, Fourier-Transform-NIR-Spektroskopie und Atomic Force Mikroskopie räumlich mit dem microCT Daten zu überlagen, was es somit erlaubt das gleiche Gewebeareal mittels einer Vielzahl unterschiedlicher Parameter zu charakterisieren.

Schwerpunkte:

  1. Die Entwicklung von Methoden für die hochauflösende virtuelle Histologie von in Paraffin eingebetteten Gewebeproben und deren räumliche Überlagerung mit anderen Gewebeanalyseverfahren.
  2. Die Etablierung neuer Lungenfunktionsmessmethoden mit denen einfacher die Brücke zwischen präklinischer Forschung und Anwendung im Patienten geschlagen werden kann.
  3. Die Implemtierung einer neuartigen Phasenkontrast-CT basierten Lungenbildgebung für den Einsatz am Patienten.

Laufende Förderungen

  • DFG Großgeräte für die Forschung – in-vivo microCT (2023, INST 186/1526-1)
  • EU Pathfinder - “CodaFlight: Colouring the Dark in Fluorescence light” (ID 101047263; 08/22-07/26)
  • Agile Bio-inspirierte Architekturen (ABA) (ZMK ZN3822; 04/22 – 03/25)

Mitglieder

Aktuelle Mitglieder:

  • PD Dr. sc. hum. Christian Dullin
  • Sarah Garbode
  • Stefan Lesemann
  • Md Rahman Motiur Sagar
  • PD Dr. rer. nat. Matthias Schröter

Ehemalige Mitglieder:

  • Dr. Jonas Albers (EMBL, Hamburg)
  • Dr. Angelika Svetlove (EMBL, Hamburg)

Ausgewählte Publikationen

  1. Dullin, C., Wagner, W. L., Confalonieri, M., & Tromba, G. (2024). Pulmonary phase contrast CT imaging–A novel setup at the Italian synchrotron for the study of fresh lungs at human scale. European Respiratory Journal.
  2. D’Amico, L., Svetlove, A., Longo, E., Meyer, R., Senigagliesi, B., Saccomano, G., Nolte, P., Wagner, W.L., Wielpütz, M.O., Leitz, D.H.W., Duerr, J., Mall, M.A., Casalis, L., Köster, S., Alves, F., Tromba, G. & Dullin, C. (2024). Characterization of transient and progressive pulmonary fibrosis by spatially correlated phase contrast microCT, classical histopathology and atomic force microscopy. Computers in Biology and Medicine, 169, 107947.                     
  3. Dullin, C., Albers, J., Tagat, A., Lorenzon, A., D'Amico, L., Chiriotti, S., Sodini, N., Dreossi, D., Alves, F., Bergamaschi, A. & Tromba, G. (2024). In vivo low-dose phase-contrast CT for quantification of functional and anatomical alterations in lungs of an experimental allergic airway disease mouse model. Frontiers in Medicine, 11.
  4. Dullin, C., D’Amico, L., Saccomano, G., Longo, E., Wagner, W.L., Reiser, J., Svetlove, A., Albers, J., Contillo, A., Abrami, A., Sturari, L., Tromba, G., Sodini, N., Dreossi, D. (2023) Novel setup for rapid phase contrast CT imaging of heavy and bulky specimens. Journal of Synchrotron Radiation, 30(3).
  5. Albers, J., Wagner, W. L., Fiedler, M. O., Rothermel, A., Wünnemann, F., Di Lillo, F., Dreossi, D., Sodini, N., Baratella, E., Confalonieri, M., Arfelli, F., Kalenka, A., Lotz, J., Biederer, J., Wielpütz, M.O., Kauczor, H.-U., Alves, F., Tromba, G. & Dullin, C. (2023). High resolution propagation-based lung imaging at clinically relevant X-ray dose levels. Scientific Reports, 13(1), 4788.
  6. Khan, A., Markus, M. A., Svetlove, A., Hülsmann, S., Alves, F., Dullin, C. (2023). Longitudinal x-ray based lung function measurement for monitoring Nintedanib treatment response in a mouse model of lung fibrosis. Scientific Reports, 13(1), 18637.
  7. Angelika, S., Albers, J., Hülsmann, S., Markus, M.A., Zschüntzsch, J., Alves, F., Dullin, C. (2022) Non-invasive optical motion tracking allows monitoring of respiratory dynamics in dystrophin-deficient mice Cells 11 5 918
  8. Albers, J., Svetlove, A., Alves, J., Kraupner, A., di Lillo, F., Markus, M. A., Tromba, G., Alves, F. & Dullin, C. (2021). Elastic transformation of histological slices allows precise co-registration with microCT data sets for a refined virtual histology approach. Scientific Reports, 11(1), 10846.
  9. Albers, J., Svetlove, A., Alves, J., Kraupner, A., di Lillo, F., Markus, M.A., Tromba, G., Alves, F., Dullin, C. (2021) Elastic transformation of histological slices allows precise co-registration with microCT data sets for a refined virtual histology approach Scientific Reports 11 1 10846    
  10. Wagner, W. L., Wuennemann, F., Pacilé, S., Albers, J., Arfelli, F., Dreossi, D., Biederer, J., Konietzke, P., Stiller, W., Wielpütz, M.O., Accardo, A., Confalonieri, M., Cova,M., Lotz, J., Alves, F., Kauczor, H.-U., Tromba, G., Dullin, C. (2018). Towards synchrotron phase-contrast lung imaging in patients–a proof-of-concept study on porcine lungs in a human-scale chest phantom. Journal of synchrotron radiation, 25(6), 1827-1832.

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