Сканнердах шинэ техник нь хүний ​​анатомийн судалгаанд хувьсгал хийж чадахуйц нарийн ширийн зургуудыг гаргадаг.
Пол Тафоро COVID-19-ийн гэрлийн хохирогчдын анхны туршилтын зургийг хараад өөрийгөө бүтэлгүйтсэн гэж бодсон.Палеонтологич мэргэжилтэй Тафоро Францын Альпийн нурууны бөөмсийн хурдасгуурыг анагаах ухааны сканнерын хувьсгалт хэрэгсэл болгон хувиргахын тулд Европ даяар хэдэн сар ажилласан.
Энэ нь 2020 оны тавдугаар сарын сүүлч байсан бөгөөд эрдэмтэд COVID-19 хүний ​​эд эрхтнийг хэрхэн устгадгийг илүү сайн ойлгохыг хүсч байсан.Тафоро Францын Гренобль дахь Европын синхротрон цацрагийн байгууламжаас (ESRF) үйлдвэрлэсэн өндөр хүчин чадалтай рентген туяаг ашиглах аргыг боловсруулах даалгавар авсан.ESRF-ийн эрдэмтдийн хувьд тэрээр чулуулгийн олдворууд болон хатаасан мумигийн өндөр нарийвчлалтай рентген туяаны хил хязгаарыг давсан.Одоо тэр зөөлөн, наалдамхай масс цаасан алчуураас айж байв.
Эдгээр зургууд нь тэдний урьд өмнө харж байгаагүй эмнэлгийн КТ-с илүү нарийвчлалтай харуулсан бөгөөд эрдэмтэд, эмч нар хүний ​​эрхтнүүдийг хэрхэн төсөөлж, ойлгох зөрүүд зөрүүг арилгах боломжийг тэдэнд олгосон юм."Анатомийн сурах бичгүүдэд үүнийг харахад том хэмжээтэй, жижиг хэмжээтэй байдаг бөгөөд эдгээр нь нэг шалтгааны улмаас гараар зурсан үзэсгэлэнтэй зургууд байдаг: бидэнд дүрс байхгүй учраас тэдгээр нь уран сайхны тайлбар юм" гэж Лондонгийн их сургуулийн коллеж (UCL) ) гэж хэлэв..Ахлах судлаач Клэр Уолш хэлэв."Бид анх удаа бодит зүйлийг хийж чадна."
Тафоро, Уолш нар нь шаталсан фазын тодосгогч томографи (HiP-CT) хэмээх хүчирхэг шинэ рентген сканнерын аргыг бүтээсэн 30 гаруй судлаачдын олон улсын багийн нэг хэсэг юм.Үүний тусламжтайгаар тэд эцэст нь хүний ​​бүрэн эрхтнээс биеийн хамгийн жижиг судаснууд эсвэл бүр бие даасан эсүүдийг томруулж харах боломжтой.
Энэ арга нь COVID-19 уушгины судсыг хэрхэн гэмтээж, шинэчилж байгаа талаар шинэ ойлголтыг аль хэдийн өгч байна.Хэдийгээр HiP-CT шиг зүйл урьд өмнө байгаагүй тул түүний урт хугацааны хэтийн төлөвийг тодорхойлоход хэцүү ч түүний боломжид сэтгэл хангалуун байгаа судлаачид өвчнийг ойлгох, хүний ​​анатомийг илүү нарийвчлалтай байр зүйн зураглалаар зурах шинэ аргуудыг урам зоригтойгоор төсөөлж байна.
UCL-ийн кардиологич Эндрю Күүк хэлэхдээ: "Бид олон зуун жилийн турш зүрхний анатомийг судалж байгаад ихэнх хүмүүс гайхаж магадгүй ч зүрхний хэвийн бүтэц, ялангуяа зүрхний талаар зөвшилцөлд хүрээгүй байна ... Булчингийн эсүүд болон түүний өөрчлөлтүүд зүрх цохилох үед."
"Би бүх карьераа хүлээж байсан" гэж тэр хэлэв.
Германы хоёр эмгэг судлаач SARS-CoV-2 вирусын хүний ​​биед үзүүлэх шийтгэлийн нөлөөг хянахаар өрсөлдсөнөөс HiP-CT техник эхэлсэн.
Ханноверийн Анагаах Ухааны Сургуулийн цээжний эмгэг судлаач Данни Жонигк, Майнцын их сургуулийн Анагаах ухааны төвийн эмгэг судлаач Максимилиан Акерманн нар Хятадад уушгины хатгалгааны ер бусын тохиолдлын тухай мэдээлэл тархаж эхэлснээр өндөржүүлсэн бэлэн байдалд байсан.Хоёулаа уушигны өвчнийг эмчлэх туршлагатай байсан бөгөөд COVID-19 нь ер бусын гэдгийг тэр даруй мэдэж байсан.Хосууд COVID-19 өвчтөнүүдийг сэрүүн байлгаж, цусан дахь хүчилтөрөгчийн түвшинг бууруулахад хүргэсэн "чимээгүй гипокси" гэсэн мэдээнд онцгой санаа зовж байв.
Акерманн, Жониг нар SARS-CoV-2 нь уушигны судас руу ямар нэгэн байдлаар халддаг гэж сэжиглэж байна.Өвчин 2020 оны 3-р сард Германд тархах үед хосууд COVID-19-ийн хохирогчдод задлан шинжилгээ хийж эхэлсэн.Тэд удалгүй эд эсийн дээжинд давирхайг шахаж, дараа нь эдийг хүчилд уусгаснаар судасны таамаглалыг туршиж, анхны судасжилтын үнэн зөв загварыг үлдээжээ.
Энэ аргыг ашиглан Акерманн, Жонигк нар COVID-19-ээс нас бараагүй хүмүүсийн эд эсийг нас барсан хүмүүсийн эд эстэй харьцуулсан байна.Тэд COVID-19-ийн хохирогчдын уушгины хамгийн жижиг судаснууд мушгиж, сэргээн засварласан болохыг тэр даруй олж мэдэв.2020 оны 5-р сард онлайнаар нийтлэгдсэн эдгээр чухал үр дүн нь COVID-19 нь амьсгалын замын өвчин биш, харин биеийн бүх эрхтэнд нөлөөлж болох судасны өвчин болохыг харуулж байна.
Германы Вуппертал хотын эмгэг судлаач Аккерманн хэлэхдээ "Хэрэв та биеийг нэвтлэн бүх цусны судсыг тэгшитгэвэл 60,000-70,000 миль явах болно. Энэ нь экваторын эргэн тойронд хоёр дахин их зай юм.".Хэрэв эдгээр судаснуудын ердөө 1 хувь нь л вирусын халдлагад өртвөл цусны урсгал болон хүчилтөрөгч шингээх чадвар алдагдах бөгөөд энэ нь бүх эрхтэнд аймшигтай үр дагаварт хүргэж болзошгүй гэж тэрээр нэмж хэлэв.
Жонигк, Акерманн нар COVID-19-ийн цусны судаснуудад үзүүлэх нөлөөг ойлгосны дараа гэмтлийг илүү сайн ойлгох хэрэгтэйг ойлгосон.
CT гэх мэт эмнэлгийн рентген зураг нь бүх эрхтнийг харах боломжтой боловч хангалттай өндөр нарийвчлалтай байдаггүй.Биопси нь эрдэмтэд эдийн дээжийг микроскопоор шалгах боломжийг олгодог боловч үр дүнд нь авсан зураг нь бүхэл эрхтний зөвхөн өчүүхэн хэсгийг төлөөлдөг бөгөөд уушгинд COVID-19 хэрхэн хөгжиж байгааг харуулж чадахгүй.Багийн боловсруулсан давирхайн техник нь эдийг уусгах шаардлагатай бөгөөд энэ нь дээжийг устгаж, цаашдын судалгааг хязгаарладаг.
"Өдрийн эцэст [уушиг] хүчилтөрөгч авч, нүүрстөрөгчийн давхар исэл гадагшилдаг, гэхдээ үүний тулд олон мянган бээрийн судас, хялгасан судаснууд маш нарийн зайтай байдаг ... энэ бол бараг гайхамшиг" гэж үүсгэн байгуулагч Жонигк хэлэв. Германы уушиг судлалын төвийн ерөнхий судлаач."Тэгвэл бид хэрхэн COVID-19 шиг нарийн төвөгтэй зүйлийг эрхтэнүүдийг устгахгүйгээр үнэлэх вэ?"
Жонигк, Акерманн нарт урьд өмнө байгаагүй зүйл хэрэгтэй байсан: ижил эрхтэний хэд хэдэн рентген зураг нь судлаачдад эрхтэний хэсгүүдийг эсийн хэмжээнд хүртэл томруулах боломжийг олгодог.2020 оны 3-р сард Германы хосууд өөрсдийн олон жилийн хамтран зүтгэгч, материал судлаач, UCL-ийн шинээр гарч ирж буй технологиудыг хариуцсан дарга Питер Литэй холбогдов.Лигийн онцлог бол хүчирхэг рентген туяа ашиглан биологийн материалыг судлах явдал тул түүний бодол шууд Францын Альпийн нуруу руу чиглэв.
Европын синхротрон цацрагийн төв нь хоёр голын нийлдэг Греноблийн баруун хойд хэсэгт гурвалжин хэлбэртэй газар байрладаг.Энэ объект нь электроныг бараг гэрлийн хурдаар хагас милийн урт тойрог тойрог замд илгээдэг бөөмийн хурдасгуур юм.Эдгээр электронууд тойрог хэлбэрээр эргэлдэж байх үед тойрог замд байгаа хүчирхэг соронз нь бөөмсийн урсгалыг эргүүлж, электронууд дэлхийн хамгийн тод рентген туяаг ялгаруулдаг.
Энэхүү хүчирхэг цацраг нь ESRF-д микрометр эсвэл бүр нанометрийн масштабтай объектуудыг тагнах боломжийг олгодог.Энэ нь ихэвчлэн хайлш, нийлмэл материал зэрэг материалыг судлах, уургийн молекулын бүтцийг судлах, тэр ч байтугай чулууг яснаас ялгахгүйгээр эртний чулуужсан олдворуудыг сэргээхэд ашигладаг.Ackermann, Jonigk, Lee нар энэ аварга багажийг ашиглан хүний ​​эрхтнүүдийн дэлхийн хамгийн нарийвчилсан рентген зургийг авахыг хүссэн юм.
ESRF-д хийсэн ажил нь синхротрон сканнерийн харж чадах хил хязгаарыг давсан Тафоро оруулна уу.Түүний гайхалтай олон заль мэх нь урьд өмнө эрдэмтэд үлэг гүрвэлийн өндөгний дотор талыг судалж, задгай мумми тайрах боломжийг олгож байсан бөгөөд Тафоро синхротрон нь онолын хувьд уушгины дэлбэнгийг бүхэлд нь сайн сканнердаж чаддаг болохыг бараг тэр даруй баталжээ.Гэвч үнэндээ хүний ​​эд эрхтнийг бүхэлд нь сканнердах нь асар том сорилт юм.
Нэг талаас харьцуулах асуудал бий.Стандарт рентген туяа нь янз бүрийн материалд хэр их цацраг шингээж, хүнд элементүүд хөнгөнөөс илүү шингээж авдагт үндэслэн зураг үүсгэдэг.Зөөлөн эдүүд нь ихэвчлэн нүүрстөрөгч, устөрөгч, хүчилтөрөгч гэх мэт хөнгөн элементүүдээс бүрддэг тул сонгодог анагаах ухааны рентген зураг дээр тодорхой харагддаггүй.
ESRF-ийн нэг гайхалтай зүйл бол түүний рентген туяа нь маш уялдаатай байдаг: гэрэл долгионоор дамждаг ба ESRF-ийн хувьд түүний бүх рентген туяа нь ижил давтамж, дарааллаар эхэлж, хөлийн ул мөр шиг байнга хэлбэлздэг. Зэн цэцэрлэгээр дамжуулан Рейк.Гэвч эдгээр рентген туяа нь объектоор дамжин өнгөрөхөд нягтын нарийн ялгаа нь рентген тус бүрийг замаасаа бага зэрэг хазайлгахад хүргэдэг бөгөөд рентген туяа объектоос холдох тусам ялгааг илрүүлэхэд хялбар болно.Эдгээр хазайлт нь гэрлийн элементүүдээс бүрдсэн байсан ч объект доторх нарийн нягтын ялгааг илрүүлж чадна.
Гэхдээ тогтвортой байдал нь өөр асуудал юм.Хэд хэдэн томруулсан рентген зураг авахын тулд эрхтэн нь миллиметрийн мянганы нэгээс илүү нугалж, хөдлөхгүй байхын тулд байгалийн хэлбэрт нь бэхэлсэн байх ёстой.Түүгээр ч барахгүй нэг эрхтэний дараалсан рентген зураг нь хоорондоо таарахгүй.Гэсэн хэдий ч бие нь маш уян хатан байдаг гэдгийг хэлэх шаардлагагүй.
Ли болон түүний UCL дахь баг синхротрон рентген туяаг тэсвэрлэхийн зэрэгцээ аль болох олон долгион нэвтрүүлэх боломжтой сав зохион бүтээхийг зорьсон.Ли мөн төслийн ерөнхий зохион байгуулалтыг, тухайлбал, Герман, Францын хооронд хүний ​​эд эрхтнийг тээвэрлэх нарийн ширийн зүйлийг хариуцаж, сканнерд хэрхэн дүн шинжилгээ хийх талаар мэдэхийн тулд биоанагаах ухааны том мэдээллийн чиглэлээр мэргэшсэн Уолшийг ажилд авсан.Францад буцаж ирээд Тафорогийн ажил нь сканнердах процедурыг сайжруулж, Лигийн багийн барьж буй саванд эрхтнийг хэрхэн хадгалах талаар олж мэдэх явдал байв.
Таффоро эрхтэн задрахгүй, дүрс нь аль болох тодорхой байхын тулд тэдгээрийг хэд хэдэн хэсэг усан этилийн спиртээр боловсруулах ёстой гэдгийг мэдэж байсан.Мөн тэрээр эрхтэний нягтралд яг тохирсон зүйл дээр эрхтэнийг тогтворжуулах хэрэгтэй гэдгийг мэдэж байсан.Түүний төлөвлөгөө нь далайн замагнаас гаргаж авсан вазелин шиг бодис болох этанолоор баялаг агард эрхтнүүдээ ямар нэгэн байдлаар байрлуулах явдал байв.
Гэсэн хэдий ч чөтгөр нарийн ширийн зүйлд байдаг - Европын ихэнх орнууд шиг Тафоро гэртээ гацаж, түгжигдсэн байдаг.Тиймээс Тафоро судалгааны ажлаа гэрийн лабораторид шилжүүлэв: Тэрээр 3D принтер, химийн үндсэн тоног төхөөрөмж, амьтны ясыг анатомийн судалгаанд бэлтгэхэд ашигладаг багаж хэрэгслээр хуучин дунд оврын гал тогоог тохижуулахад олон жил зарцуулсан.
Тафоро хэрхэн агар хийх аргыг олохын тулд орон нутгийн хүнсний дэлгүүрийн бүтээгдэхүүнийг ашигласан.Тэрээр саяхан цэвэрлэсэн дээвэр дээрээ борооны ус цуглуулж, лабораторийн агарын найрлагад ордог стандарт найрлага болох эрдэсгүйжүүлсэн ус хийдэг.Агард эрхтэн савлах дадлага хийхийн тулд тэрээр нутгийн нядалгааны газраас гахайн гэдсийг авчээ.
Тафоро 5-р сарын дундуур ESRF-д буцаж очоод гахайн уушгины анхны шинжилгээнд хамрагдахаар зөвшөөрөв.5-р сараас 6-р сар хүртэл тэрээр Акерманн, Жониг нар Германаас Гренобль руу авч явсан COVID-19-ийн улмаас нас барсан 54 настай эрэгтэйн зүүн уушигны дэлбээг бэлдэж, сканнердсан.
"Би эхний зургийг хараад төсөлд оролцсон бүх хүмүүсээс уучлалт гуйсан захидал байсан: бид бүтэлгүйтсэн бөгөөд би өндөр чанартай сканнер хийж чадаагүй" гэж тэр хэлэв."Би тэдэнд миний хувьд аймшигтай боловч тэдний хувьд гайхалтай хоёр зураг илгээсэн."
Лос Анжелесийн Калифорнийн Их Сургуулийн Лигийн хувьд эдгээр зургууд үнэхээр гайхалтай: бүх эрхтний зураг нь стандарт эмнэлгийн CT сканнертай төстэй боловч "сая дахин илүү мэдээлэл сайтай".Судлаач насан туршдаа ойг судалж, нэг бол аварга том тийрэлтэт онгоцоор ойн дээгүүр нисч, эсвэл зам дагуу аялсан мэт.Одоо тэд далавчтай шувууд шиг халхавчны дээгүүр нисч байна.
Тус багийнхан 2021 оны 11-р сард HiP-CT аргын талаархи анхны бүрэн тайлбараа нийтэлсэн бөгөөд судлаачид мөн COVID-19 уушигны зарим төрлийн цусны эргэлтэд хэрхэн нөлөөлдөг талаар дэлгэрэнгүй мэдээллийг нийтэлсэн.
Сканнер нь гэнэтийн ашиг тустай байсан: энэ нь судлаачдад найз нөхөд, гэр бүлээ вакцин хийлгэхийг итгүүлэхэд тусалсан.COVID-19-ийн хүнд хэлбэрийн үед уушгины олон судас өргөсөж, хавдсан мэт харагдах ба бага хэмжээгээр жижиг судаснуудын хэвийн бус багц үүсч болно.
Тафоло хэлэхдээ "Та КОВИД-ийн улмаас нас барсан хүний ​​уушигны бүтцийг харахад уушиг шиг харагдахгүй - энэ бол эмх замбараагүй байдал юм" гэж Тафоло хэлэв.
Эрүүл эрхтэнд ч гэсэн сканнер нь хүний ​​ямар ч эрхтэнг ийм нарийн шинжилж үзээгүй тул хэзээ ч бүртгэгдээгүй нарийн анатомийн шинжүүдийг илрүүлсэн гэж тэрээр нэмж хэлэв.Чан Зукербергийн санаачилга (Facebook-ийн гүйцэтгэх захирал Марк Зукерберг болон Зукербергийн эхнэр Присцилла Чан нарын үүсгэн байгуулсан ашгийн бус байгууллага) нэг сая гаруй долларын санхүүжилтээр HiP-CT баг одоогоор хүний ​​эрхтнүүдийн атлас гэж нэрлэгддэг зүйлийг бүтээж байна.
Одоогоор баг нь Германд COVID-19 задлан шинжилгээ хийх үеэрээ Аккерманн, Жонигк нарын хандивласан эрхтнүүд болон эрүүл мэндийн "хяналтын" эрхтэн LADAF-д үндэслэн зүрх, тархи, бөөр, уушиг, дэлүү гэсэн таван эрхтний сканнерыг гаргажээ.Греноблийн анатомийн лаборатори.Тус багийнхан интернетэд чөлөөтэй байдаг мэдээлэлд үндэслэн нислэгийн кино, мөн өгөгдөл бүтээжээ.Хүний эрхтнүүдийн атлас хурдацтай өргөжин тэлж байна: өөр 30 эрхтэнд сканнердсан бөгөөд өөр 80 нь янз бүрийн бэлтгэлийн шатанд байна.Бараг 40 өөр судалгааны бүлгүүд аргын талаар илүү ихийг мэдэхийн тулд багтай холбоо барьсан гэж Ли хэлэв.
UCL-ийн кардиологич Күүк үндсэн анатомийг ойлгохын тулд HiP-CT ашиглах асар их боломжийг олж хардаг.Уушигны өвчний чиглэлээр мэргэшсэн UCL-ийн радиологич Жо Жейкоб хэлэхдээ, HiP-CT нь "өвчнийг ойлгоход үнэлж баршгүй" байх болно, ялангуяа цусны судас гэх мэт гурван хэмжээст бүтцэд.
Уран бүтээлчид хүртэл тэмцэлд оров.Лондонд төвтэй Marshmallow Laser Feast туршлага урлагийн хамтын нийгэмлэгийн Барни Стил хэлэхдээ тэрээр HiP-CT өгөгдлийг виртуал бодит байдалд хэрхэн судлах боломжтойг идэвхтэй судалж байна."Үндсэндээ бид хүний ​​биеэр аялах аялалыг бий болгож байна" гэж тэр хэлэв.
Гэхдээ HiP-CT-ийн бүх амлалтуудыг үл харгалзан ноцтой асуудлууд байдаг.Уолш хэлэхдээ, нэгдүгээрт, HiP-CT сканнер нь "гайхалтай хэмжээний өгөгдөл" үүсгэдэг бөгөөд энэ нь эрхтэн бүрт терабайт амархан байдаг.Эмнэлгийн эмч нарт эдгээр сканнеруудыг бодит ертөнцөд ашиглах боломжийг олгохын тулд судлаачид хүний ​​биед зориулсан Google Maps гэх мэт тэдгээрийг удирдах үүлэнд суурилсан интерфэйсийг хөгжүүлнэ гэж найдаж байна.
Тэд мөн сканнерыг ажиллах боломжтой 3D загвар болгон хөрвүүлэхэд хялбар болгох шаардлагатай байв.CT скан хийх бүх аргуудын нэгэн адил HiP-CT нь өгөгдсөн объектын олон 2D зүсмэлүүдийг авч, тэдгээрийг нэгтгэх замаар ажилладаг.Өнөөдөр ч гэсэн энэ үйл явцын ихэнх хэсгийг гараар хийдэг, ялангуяа хэвийн бус эсвэл өвчтэй эдийг сканнердах үед.Ли, Уолш нар HiP-CT багийн тэргүүлэх чиглэл бол энэ ажлыг хөнгөвчлөх машин сургалтын аргуудыг хөгжүүлэх явдал юм.
Хүний эрхтнүүдийн атлас өргөжиж, судлаачид амбицтай болох тусам эдгээр сорилтууд улам өргөжих болно.HiP-CT багийнхан төслийн эрхтнүүдийг үргэлжлүүлэн шалгахын тулд BM18 нэртэй хамгийн сүүлийн үеийн ESRF цацрагийн төхөөрөмжийг ашиглаж байна.BM18 нь илүү том рентген туяа үүсгэдэг бөгөөд энэ нь скан хийхэд бага хугацаа шаардагддаг бөгөөд BM18 рентген детекторыг сканнердаж буй объектоос 125 фут (38 метр) зайд байрлуулж, сканнерыг илүү тод болгодог.BM18-ийн үр дүн аль хэдийн маш сайн байна гэж шинэ систем дээр Хүний эрхтний атласын анхны дээжийг дахин шалгасан Тафоро хэлэв.
BM18 нь маш том объектуудыг сканнердах боломжтой.Тус багийнхан шинэ байгууламжтай болсноор 2023 оны эцэс гэхэд хүний ​​биеийн их биеийг бүхэлд нь сканнердах төлөвлөгөөтэй байна.
Технологийн асар их боломжийг судалж үзээд Тафоро "Бид дөнгөж эхэлж байна" гэж хэлэв.
© 2015-2022 National Geographic Partners, LLC.Бүх эрх хуулиар хамгаалагдсан.