Самые яркие в мире рентгеновские лучи совершили революцию в медицине

Новая рентгеновская технология позволяет получать изображения целых органов с разрешением до одного микрона

5 ноября 2021, 10:20 | Автор: Максим Григорьев

Самые яркие в мире рентгеновские лучи совершили революцию в медицине

HiP-CT

Революционный новый метод визуализации, использующий рентгеновские лучи, генерируемые ультрасовременным ускорителем частиц, предлагает трехмерные изображения целых органов с беспрецедентной детализацией. Демонстрация технологии исследователи изобразили легкое умершего пациента с COVID-19, открыв новое понимание того, как болезнь нарушает оксигенацию крови.

Читай также: Ученые выяснили причины возрастного бесплодия у женщин

Новая технология называется иерархической фазово-контрастной томографией (HiP-CT) и представляет собой рентгеновский метод, позволяющий визуализировать целые органы с разрешением до 1 микрона, что в 100 раз превышает разрешение обычного компьютерного томографа.

Прогресс в области визуализации стал результатом технологической модернизации Европейского центра синхротронных исследований (ESRF). Этот ультрасовременный ускоритель частиц недавно был усовершенствован благодаря тому, что называется обновлением Extremely Brilliant Source (ESRF-EBS).

Эта модернизация EBS позволила создать первый в мире синхротрон четвертого поколения, что сделало его самым ярким источником рентгеновского излучения в мире. Это повысило качество рентгеновского излучения в 100 раз с точки зрения “яркости и согласованности“. И рентгеновские лучи, создаваемые этим устройством, в 100 миллиардов раз ярче, чем то, что можно найти в обычном больничном рентгеновском снимке.

“Идея разработать эту новую технику HiP-CT возникла после начала глобальной пандемии путем объединения нескольких методов, которые использовались в ESRF для изображения крупных окаменелостей, и использования повышенной чувствительности нового Extremely Brilliant Source в ESRF, ESRF-EBS“, - объясняет ведущий ученый ESRF Пол Таффоро. “Это позволяет нам видеть в 3D невероятно маленькие сосуды в целостном человеческом органе, что позволяет нам отличать в 3D кровеносный сосуд от окружающей ткани и даже наблюдать некоторые из них. конкретные клетки“.

Читай также: Биологи выяснили, что компоненты красного вина замедляют старение мозга

Используя новую технологию, группа исследователей из Университетского колледжа Лондона запускает проект под названием “Атлас человеческих органов“. Питер Ли, возглавляющий проект, говорит, что цель Атласа человеческих органов - заполнить пробел в нашем понимании анатомии человека.

“Клинические КТ- и МРТ-сканирование могут разрешать до чуть менее миллиметра, в то время как гистология (изучение клеток / биопсийных срезов под микроскопом), электронная микроскопия (которая использует электронный луч для генерации изображений) и другие аналогичные методы разрешают структуры с субмикронной точностью, но только на небольших биопсиях ткани органа“, - говорит Ли. “HiP-CT объединяет эти чешуйки в 3D, визуализируя целые органы, чтобы по-новому взглянуть на нашу биологическую структуру“.

Атлас человеческих органов будет бесплатным онлайн-ресурсом, и он запускается с отображением нескольких ключевых органов человека, включая мозг, почки, сердце и селезенку. Проект также предлагает визуализацию, сравнивающую здоровое легкое с легким умершего пациента с COVID-19.

Читай также: Врачи зафиксировали мозговую активность через 10 минут после смерти человека

HiP-CT разработан, чтобы предложить врачам библиотеку изображений, показывающих, как различные заболевания влияют на различные органы. Эти невиданные ранее структурные данные показывают, как болезнь может влиять на архитектуру ткани вплоть до разрешения всего в один микрон.

Клэр Уолш, инженер-механик из Университетского колледжа Лондона, работающая над проектом, говорит, что подробные изображения будут использоваться в тандеме с методами машинного обучения, чтобы улучшить понимание, полученное с помощью клинических изображений, таких как МРТ и КТ. Уолш не только помогает лучше откалибровать и улучшить существующие технологии, но и предполагает, что данные HiP-CT помогут исследователям разработать системы искусственного интеллекта, которые помогут прояснить МРТ и КТ.