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特殊粒子加速器发射的高能X射线显示新冠病毒改变了肺血管

2021-11-12 14:58          粒子加速器X射线同步加速器CT扫描
科学家们利用一种特殊类型的粒子加速器发出的高能 X 射线,精细地捕捉到了新冠病毒对肺部最小血管造成的损害。


来自伦敦大学学院和欧洲同步加速器研究机构的科学家使用一种称为分层相衬断层扫描 (HiP-CT) 的革命性新成像技术,扫描捐赠的人体器官,包括来自新冠捐赠者的肺部。HiP-CT 可以在一系列尺度上进行 3D 映射,使临床医生能够通过对整个器官进行整体成像然后缩小到细胞水平,以前所未有的方式查看整个器官。

该技术使用法国格勒诺布尔的欧洲同步加速器(一种粒子加速器)提供的X射线,在其最近的极亮源升级(ESRF-EBS)之后,现在提供了世界上最亮的X射线源,比医院的X射线要亮1000亿倍。由于这种强烈的亮度,研究人员可以看到完整的人类肺部中直径为5微米(头发直径的十分之一)的血管。临床 CT 扫描只能分辨大约 100 倍大、直径约 1 毫米的血管。利用HiP-CT,研究小组已经看到了严重的新冠病毒感染是如何在两个独立的系统之间 "分流 "血液的。这两个独立系统分别为血液提供氧气的毛细血管和为肺组织本身提供营养的毛细血管。这种交联阻止了病人的血液得到适当的氧气,这在以前是假设的,但没有得到证实。

该团队正在使用HiP-CT制作人体器官图谱,它将显示六个捐赠的对照器官:大脑、肺、心脏、两个肾脏和一个脾脏,以及一个死于新冠的病人的肺。还将进行对照肺活检和新冠肺活检。该图集将供外科医生、临床医生和感兴趣的公众在线使用。研究人员相信,从整个器官到细胞水平的标度桥成像可以为许多疾病(如癌症或阿尔茨海默病)提供额外的见解。该团队希望人类器官图谱最终将包含一个影响不同尺度的器官的疾病库,从1到100微米到整个器官,帮助临床医生诊断和治疗各种疾病。该团队还希望利用机器学习和人工智能来校准临床CT和MRI扫描,加强对临床成像的理解,并实现更快和更准确的诊断。

德国汉诺威医学院胸腔病理学教授Danny Jonigk说:"通过将我们的分子方法与受新冠肺炎影响的肺部的HiP-CT多尺度成像相结合,我们对新冠感染肺部的两个血管系统的血管之间如何分流,以及它对我们循环系统的氧气水平的影响有了新的认识。”

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