Самый яркий в истории рентгеновский снимок показывает сосуды легких, измененные COVID-19
Повреждения, нанесенные COVID-19 мельчайшим кровеносным сосудам легких, были тщательно запечатлены с помощью высокоэнергетических рентгеновских лучей, испускаемых особым типом ускорителя частиц.
Ученые из Калифорнийского университета и Европейского центра синхротронных исследований (ESRF) использовали новую революционную технологию визуализации под названием Иерархическая фазово-контрастная томография (HiP-CT) для сканирования донорских человеческих органов, включая легкие донора COVID-19.
HiP-CT обеспечивает трехмерное отображение в различных масштабах, позволяя врачам увидеть весь орган, как никогда ранее, путем его визуализации в целом и последующего уменьшения масштаба до клеточного уровня. Исследование было опубликовано в журнале Nature Methods.
В этом методе используются рентгеновские лучи, поставляемые Европейским синхротроном (ускорителем частиц) в Гренобле, Франция, который после недавней модернизации источника сверхъяркого излучения (ESRF-EBS) теперь является самым ярким источником рентгеновского излучения в мире, в 100 миллиардов раз ярче, чем больничный рентген.
Благодаря такому интенсивному блеску, исследователи могут увидеть кровеносные сосуды диаметром пять микрон (десятая часть диаметра волоса) в неповрежденном человеческом легком. Клиническая компьютерная томография позволяет увидеть только кровеносные сосуды, которые примерно в 100 раз больше, около 1 мм в диаметре.
Используя HiP-CT, исследовательская группа, в которую входят клиницисты из Германии и Франции, увидела, как тяжелая инфекция COVID-19 "перебрасывает" кровь между двумя отдельными системами - капиллярами, которые насыщают кровь кислородом, и теми, которые питают саму легочную ткань. Такое сшивание не позволяет крови пациента должным образом насыщаться кислородом, что ранее предполагалось, но не было доказано. Доктор Пол Таффоро, ведущий ученый ESRF, сказал:
"Идея разработки нового метода HiP-CT возникла после начала глобальной пандемии, путем объединения нескольких методов, которые использовались в ESRF для изображения крупных окаменелостей, и использования повышенной чувствительности нового экстремально яркого источника в ESRF, ESRF-EBS. Это позволяет нам увидеть в 3D невероятно мелкие сосуды внутри целого человеческого органа, что дает нам возможность отличить в 3D кровеносный сосуд от окружающей ткани и даже наблюдать некоторые конкретные клетки"
"Это настоящий прорыв, так как человеческие органы имеют низкую контрастность и поэтому их очень трудно детально изобразить с помощью существующих методов. ESRF-EBS позволил нам перейти от расшифровки секретов окаменелостей к наблюдению за человеческим телом, как никогда раньше"
Исследователи уверены, что визуализация в масштабе от целого органа до клеточного уровня может дать дополнительные сведения о многих заболеваниях, таких как рак или болезнь Альцгеймера. Авторы надеются, что Атлас органов человека в конечном итоге будет содержать библиотеку заболеваний, которые поражают органы в различных масштабах, от 1 до сотых долей микрона до целых органов, что поможет врачам в диагностике и лечении широкого спектра заболеваний.
