Computertomographie in Wildtiermedizin und -forschung für den Artenschutz

Computertomographie am Leibniz-IZW - ein ungewöhnlicher Einblick in Wildtiere und Fossilien: mit modernster Bildgebung, von klassischer Darstellung der Morphologie bis zur Visualisierung dynamischer Prozesse, beantworten wir sowohl klinische als auch wissenschaftliche Fragen zu Tierschutz, veterinärmedizinischer Diagnostik und Grundlagenforschung.

Das Leibniz-IZW arbeitet seit 2004 mit der modernen Spiral-Computertomographie (CT). Zunächst mit einem sog. 4-Zeiler-System, dann ab 2009 mit einem 128-Schicht Gerät, 2015 ersetzt durch ein technisch bahnbrechendes 320-Zeilen-System, welches 2018 von einem in allen Bereichen technisch verbesserten Nachfolgegerät, dem Canon Aquilion ONE Genesis abgelöst wurde. Wir arbeiten mittlerweile mit der vierten Generation von Computertomogaphen. Zusätzlich wurde 2021 (im Rahmen einer mit Partnern der Humboldt-Universität zu Berlin erhaltenen DFG-Infrastrukturförderung) ein Forschungszentrum mit einem State of the Art Mikro-CT-Scanner zur Beantwortung von Fragestellungen bezüglich kleinster biologischer Strukturen etabliert.

Vielfältige wissenschaftliche Fragestellungen wurden seitdem durch die Computertomographie am Leibniz-IZW bearbeitet, teils im Rahmen nationaler und internationaler Kooperationen. Entscheidende Arbeiten zur Lauterzeugung (Vokalisation) zahlreicher Tierarten, u. a. verschiedener Huftierspezies, Elefanten und Koalas wurden federführend von unseren Wissenschaftlern erstellt und in führenden wissenschaftichen Zeitschriften wie Science und Current Biology veröffentlicht. Dabei wurde klassische Präparationstechnik innovativ mit diesem in der Wildtierforschung neuen bildgebenden Verfahren kombiniert.  

Vielleicht auf den ersten Blick unerwartet ist der Einsatz der Computertomographie bei Fossilien und archäologischen Knochenfunden. Hier sind unsere Publikationen zur CT-gestützten Gewinnung von ancient DNA bei verschiedenen fossilen Kochenfunden zu erwähnen, wie zum Beispiel über Stellersche Seekuh, Höhlenbär und Mammut, entstanden in Zusammenarbeit unter anderem mit dem Berliner Naturkundemuseum und der Universität Potsdam. Berühmtestes Objekt bei dieser Forschungsarbeit waren das Berliner Exemplar des Archaeopteryx und Skelettteile eines Dicraeosaurus hansemanni. Einen mittelsteinzeitlichen Menschen konnten wir durch diese Technik mit umgebendem Erdreich sowie Grabbeigaben zerstörungsfrei wissenschaftlich untersuchen. Dies erfolgte in Zusammenarbeit mit dem Brandenburgischen Landesamt für Denkmalpflege und dem Archäologischen Landesmuseum Wünsdorf.

Archaeopteryx                                                  Dicraeosaurus hansemanni                          Enaliosuchus schroederi

Steinzeitmensch (Grab)

Ein von der Bundesrepublik gefördertes neues Forschungsfeld ist die CT-basierte Analyse des Bodengefüges, eine Zusammenarbeit mit einem Schwesterinstitut, dem Zentrum für Agrarlandforschung Müncheberg (ZALF). Diese Untersuchungen helfen, ein neues Verständnis über die Struktureigenschaften und Dichte an biologischen  Komponenten in unterschiedlichen Bodentypen zu erlangen. Zukünftig ist eine umfassende Kategorisierung landwirtschaftlicher Böden unter Einsatz Künstlicher Intelligenz (KI) mit einem vorgenehmigten Projektantrag geplant.

Aktuell werden im Rahmen der neugeschaffenen Dokumentations- und Beratungsstelle des Bundes zum Thema Wolf (DBBW) alle in Deutschland tot aufgefundenen Wölfe am IZW einer computertomographischen Untersuchung unterzogen, um eine zerstörungsfreie Beurteilung des Tierkörpers zu gewährleisten und mögliche Geschossteile zu identifizieren. Dieser Untersuchung folgt dann die klassische pathologisch-anatomische Sektion einschließlich der Probengewinnung für zahlreiche Kooperationspartner (siehe Abt. Wildtierkrankheiten).

Wolf (Canis lupus)

Neben dem Einsatz in der Wildtier-Grundlagenforschung bietet das CT-Forschungszentrum nationalen und internationalen zoologischen Einrichtungen den Service an, schwierige diagnostische Fragestellungen bei Zoopatienten mit Hilfe dieses innovativen bildgebenden Verfahrens zu beantworten. Berühmte Patienten waren unter anderem das ausgewachsene Orang-Utan-Zuchtmännchen Bornie aus dem Zoo Köln, der männliche Große Panda Jiao Qing aus dem Zoo Berlin sowie der unerwartet verstorbene Eisbär Knut, ebenfalls aus dem Zoo Berlin. Das Analysewerkzeug Computertomographie erlaubt, Strukturen und Dynamiken in bisher ungekannter Qualität zu visualisieren. Zerstörungsfrei werden die Bilder in Form von unzähligen Schichten (z. B. bei Knut: > 5000) erstellt und dann mit Hochleistungs-Computertechnologie zu einem dreidimensionalen Datensatz zusammengefügt.

Asiatischer Elefant (Elephas maximus), neugeboren

Aufgrund der der einzigartigen Scangeschwindigkeit unseres Aquilion ONE Genesis ist es möglich, kleinere Tiere bis zur Größe eines Mopses ohne Narkose zu untersuchen. Diesen Service stellen wir - zusätzlich zur wissenschaftlichen Arbeit - den Berliner Tierärzten als Überweisungspraxis zur Verfügung.