Innovatieve beeldvorming geeft mogelijk diagnose voor 66 miljoen jaar oude patiënt

Wat is er met T. rex Trix gebeurd? Deze vraag wil paleontoloog en dinosaurusexpert Anne Schulp van Naturalis dolgraag beantwoord krijgen. Het is een voorrecht dat de 66 miljoen jaar oude dame - één van de best gepreserveerde Tyrannosaurussen rex ter wereld – in Leiden staat. Een unicum is dat het skelet ook de kleine staartwervels (C20-C23) bevat. Bij de meeste T. rex-fossielen zijn deze verloren gegaan en er is daardoor bijzonder weinig bekend over de interne structuur van deze wervels. Daarbij heeft één wervel (C21) van Trix een botwoekering waarvan Anne Schulp graag de oorzaak wil weten.

Beeldvorming moeilijk door mineralisatie

Door mineralisatie blijken drie van de vier staartwervels ijzerrijke structuren te bevatten, naar alle waarschijnlijkheid pyriet. Dit betekent dat beeldvorming een uitdaging wordt. Een MRI is geen optie vanwege het pyriet en het gebrek aan contrast in botweefsel. Al gauw blijkt dat een conventionele CT-scan Anne Schulp ook niet verder helpt. Door de hoge dichtheid van het pyriet treden er artefacten op.

Spectrale CT biedt mogelijk uitkomst

Philips bood aan om de vier staartwervels te scannen met IQon Spectral CT, ‘s werelds eerste detector-based CT, die verschillende niveaus van retrospectieve data in een enkelvoudige, laag gedoseerde scan toont. Met speciale beeldbewerkingssoftware is het mogelijk een zeer gedetailleerd beeld op te bouwen.

Op 31 augustus waren de vier staartwervels voor onderzoek in Best. Het doel van het scanonderzoek was vast te stellen hoe IQon Spectral CT de staartwervels van het T. rex-fossiel in beeld brengt in vergelijking met conventionele CT-technologie.

Minder beam-hardening artefacten

De conventionele CT-scan met 120 kV laat duidelijke beam-hardening artefacten zien in het gebied rondom de wervelkolom: donkere gebieden als gevolg van ontoereikende röntgenstraling. Hierdoor is het niet mogelijk de botstructuur te analyseren. Op het beeld dat met IQon Spectral CT met 120 kV is verkregen, zijn deze donkere gebieden verdwenen. De botstructuur is duidelijk te zien. Met dezelfde dosis is meer informatie zichtbaar. 

Vergelijking van een conventionele CT scan (links) met een hoge mono-energetische afbeelding, verkregen met IQon Spectral CT (rechts). Beam-hardening artefact te zien in wervelkolom van conventionele CT scan, deze is verdwenen in het resultaat met IQon Spectral CT (rode ellips).

Reductie van blooming-artefacten

Ook een CT-scan met de optimale parameter 140 kV zorgt voor een probleem. Door het pyriet, dat een veel hogere dichtheid heeft dan de omliggende delen, ontstaat er een blooming-artefact. In de klinische situatie komt dit type artefact vaak voor bij scans van aderverkalkingen. De verkalkingen hebben een hogere dichtheid dan het weefsel en het bloed eromheen en zien er daardoor groter uit dan in werkelijkheid. Bij Trix is het blooming-artefact zichtbaar rondom het wervellichaam, waardoor er bijna geen bot lijkt te zijn. Het onderzoek naar de botwoekering van wervel C21, welke zich precies hier bevindt, wordt daardoor onmogelijk.

Met IQon Spectral CT kan het blooming-artefact bijna helemaal geëlimineerd worden met hoge mono-energetische beelden. De botstructuur rondom het wervellichaam is weer zichtbaar. Ook de structuur van de pyrietdelen zelf zijn te onderscheiden.

Vergelijking van conventionele CT scan (links) en een color-overlay (Effective-Z) van de spectrale CT (rechts).

Wat betekent dit voor klinisch gebruik?

Met één laaggedoseerde scan met IQon Spectral CT krijgt een radioloog veel meer gedetailleerde informatie dan met een conventionele CT scan. Een uitkomst voor:

1. patiënten die in een noodsituatie acuut een totale lichaamsbeoordeling nodig hebben en mogelijk lichaamsvreemde objecten in zich dragen. IQon Spectral CT kan de ruis die deze objecten veroorzaken corrigeren;
   
   
2. in verhouding tot een conventionele CT is IQon Spectral CT dosisneutraal. Met dezelfde dosis komt er meer informatie beschikbaar;
   
   
3. CTA’s: met IQon Spectral CT wordt het gemakkelijker om aderverkalkingen op te sporen;
   
   
4. scans van metalen implantaten, stents, pacemakers, tandimplantaten, etc.. De beoordeling van deze objecten en van hoe zij zich verhouden met het omliggende weefsel wordt accurater en van hogere kwaliteit;
   
   
5. lastigere gebieden in het lichaam, zoals de schouder en het bekken, waarbij de parameters achteraf soms suboptimaal blijken te zijn. Een radioloog kan altijd de spectrale informatie raadplegen waardoor een extra scan niet nodig hoeft te zijn;
   
   
6. dankzij de aanvullende spectrale informatie is er potentie om de hoeveelheid intraveneus contrastmiddel voor de patiënt te reduceren.

De eerste stap is gezet

Wat er met Trix is gebeurd, weten we nog niet precies. Maar Anne Schulp heeft nu wel de beelden gekregen waarmee hij de algehele botstructuur van de staartwervels van een T. rex kan bekijken. En wellicht gaat een orthopeed binnenkort een heel erg verjaarde ‘cold case’ oplossen. 

Julien Milles is Clinical Scientist CT Health Systems bij Philips Benelux en was aanwezig bij de scansessie van T. rex Trix in Best. 

‘Zoiets maak je maar één keer mee. Ik ken niet veel anderen in mijn vakgebied die een 66 miljoen jaar oud fossiel onder hun scanner mochten leggen. De samenwerking met Naturalis is bijzonder.

Ik heb een achtergrond als elektrisch ingenieur en heb de overstap gemaakt naar Clinical Scientist omdat ik een directe impact wilde hebben op de maatschappij en mensenlevens. Als Clinical Scientist kan dat. Innovatie en technologie kunnen een cruciaal verschil maken. Met IQon Spectral CT willen wij ervoor zorgen dat de eerste scan meteen de juiste is. Voor radiologen en patiënten verandert de scan zelf niet. Hij wordt alleen efficiënter. Hierbij gaat het om verschillende soorten patiënten: oncologie, hartpatiënten, mensen met longproblemen of patiënten die een ongeluk hebben gehad. Bij laatstgenoemden sta je vaak blanco. Je weet vaak niet waar het letsel zich afspeelt. Wanneer een scan in één keer alles ziet, is dat een uitkomst. Vergeet niet dat scans ingrijpende gebeurtenissen zijn. Je bent ziek, hebt klachten, leeft in onzekerheid en moet vervolgens door zo’n enorm apparaat. Alle goede zorgen van radiologen ten spijt: voor patiënten blijft het stressvol. Daarom is het zo mooi wanneer alle informatie in één keer wordt gescand en de patiënt niet hoeft terug te komen voor een vervolgscan.

IQon Spectral CT geeft veel meer informatie over de weefselstructuren in het lichaam dan conventionele CT. Ook met T. rex hadden wij aan één scan genoeg. Als je bedenkt hoe ingewikkeld haar botstructuur is, dan is dit fascinerend. Het beeld wordt driedimensionaal opgebouwd. Bij Trix waren we zelfs met ‘geremineraliseerde’ versies van de oorspronkelijke botten in staat botstructuur te identificeren en onderscheiden door kleurschakeringen. IQon Spectral CT levert een schat aan aanvullende informatie, we zeggen ook wel “spectral always ON”, dat is uniek aan deze scanner!

Technologie kan antwoorden geven op medische vraagstukken. In ons onderzoek bij Philips willen wij potentiële risicofactoren vinden. We willen niet alleen genezen, maar juist voorkomen. Daarom is het belangrijk dat technologie en medisch onderzoek samenwerken. De één onderzoekt welke vragen er moeten worden gesteld en interpreteert de uitkomsten, de ander ontwikkelt steeds betere methoden.’

Dr. Anne S. Schulp, senior onderzoeker vertebratenpaleontologie was bij de opgraving van Trix in Montana en heeft haar samen met experts in de VS geprepareerd, onderzocht en opgebouwd. 

“Dit skelet is heel bijzonder. De kleine wervels ontbreken vaak in de staarten van gevonden fossielen van een T. rex. Aaseters zijn hiermee aan de haal gegaan, of de wervels zijn weggestroomd voordat het dier door aarde werd bedekt en fossiliseerde. Kleine staartelementen van de T. rex zijn daarom zeldzaam. Trix heeft echter een prachtig geconserveerde staart. Gedurende ruim 66 miljoen jaar heeft deze vleesetende dinosauriër begraven gelegen in zandsteen. Doordat het organische materiaal grotendeels is verdwenen, bleef alleen het skelet achter en vond er een mineralisatieproces plaats.

Eerder bekeken we al botten met een reguliere medische CT scanner. Maar de afzetting van pyriet maakt het gehele beeld onscherp, omdat het de röntgenstralen absorbeert. Daarom hadden we een andere techniek nodig. De IQon filtert als het ware alle ‘ruis’ weg, waardoor je echt goed inzicht krijgt in de botstructuur en de opbouw van die structuur. Ik had eerst een beeld met een grote witte vlek. En ineens keek ik naar een beeld waarin alle details naar voren komen. Dat is ontzettend cool. Met behulp van deze scans zijn we in staat het medisch dossier van Trix te verdiepen. Het is erg moeilijk om dat gevoel te omschrijven, wanneer je iets ziet wat niemand ooit eerder heeft gezien.”

Lees meer over IQon Spectral CT

IQon Spectral CT