צילום הרנטגן הבהיר ביותר אי פעם מראה כלי ריאה שהשתנו על ידי COVID-19

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות


הנזק שנגרם על ידי Covid-19 לכלי הדם הקטנים ביותר של הריאות נלכד בצורה מורכבת באמצעות קרני רנטגן עתירות אנרגיה הנפלטות על ידי סוג מיוחד של מאיץ חלקיקים.

מדענים מ-UCL וממתקן המחקר האירופי לסינכרוטרונים (ESRF) השתמשו בטכנולוגיית הדמיה מהפכנית חדשה בשם Hierarchical Phase-Contrast Tomography (HiP-CT), כדי לסרוק איברים אנושיים שנתרמו, כולל ריאות מתורם קוביד-19.

HiP-CT מאפשר מיפוי תלת מימדי על פני מגוון קנה מידה, ומאפשר לרופאים לראות את האיבר כולו כפי שלא היה מעולם על ידי הדמיה שלו כמכלול ולאחר מכן הגדלה מטה לרמה התאית.

הטכניקה משתמשת בקרני רנטגן שסופקו על ידי הסינכרוטרון האירופאי (מאיץ חלקיקים) בגרנובל, צרפת, אשר בעקבות שדרוג המקור המבריק ביותר (ESRF-EBS), מספק כעת את המקור הבהיר ביותר של קרני רנטגן בעולם ב-100 מיליארד דולר פעמים בהיר יותר מצילום רנטגן בבית חולים.

בשל הברק האינטנסיבי הזה, החוקרים יכולים לראות כלי דם בקוטר של חמישה מיקרון (עשירית מקוטר של שערה) בריאה אנושית שלמה. בדיקת CT קלינית פותרת רק כלי דם שגדולים פי 100 בערך, בקוטר של כ-1 מ"מ.

ד"ר קלייר וולש (UCL הנדסת מכונות) אמרה: "היכולת לראות איברים בקנה מידה כזה באמת תהיה מהפכנית עבור הדמיה רפואית. ככל שנתחיל לקשר את תמונות ה-HIP-CT שלנו לתמונות קליניות באמצעות טכניקות בינה מלאכותית, אנו נעשה – עבור בפעם הראשונה — להיות מסוגל לאמת ממצאים מעורפלים בתמונות קליניות בצורה מדויקת ביותר. להבנת האנטומיה האנושית זו גם טכניקה מרגשת מאוד, היכולת לראות מבני איברים זעירים בתלת מימד בהקשר המרחבי הנכון שלהם היא המפתח להבנת איך הגוף שלנו בנויים וכיצד הם פועלים לפיכך."

באמצעות HiP-CT, צוות המחקר, הכולל קלינאים בגרמניה ובצרפת, ראה כיצד זיהום חמור ב-Covid-19 'מרחיק' דם בין שתי המערכות הנפרדות – הנימים המחמצנים את הדם ואלו המזינים את רקמת הריאה עצמה . חיבור צולב כזה מונע מהדם של החולה להיות מחומצן כראוי, דבר שהועמד בעבר אך לא הוכח.

מקסימיליאן אקרמן MD (מרכז רפואי אוניברסיטאי מיינץ), משתמש קליני של הטכניקה, אמר: "זמן קצר לאחר תחילת המגיפה העולמית הוכחנו שקוביד-19 היא מחלת כלי דם מערכתית תוך שימוש בשיטות היסטופתולוגיות (הדמיה אופטית של רקמות) ומולקולריות. עם זאת, טכניקות אלו לא התייחסו כראוי להיקף השינויים והקרישה בכלי דם עדינים של ריאות שלמות."

דני יאנגק, פרופסור לפתולוגיה של בית החזה, (בית הספר לרפואה בהנובר, גרמניה) אמר: "על ידי שילוב השיטות המולקולריות שלנו עם ההדמיה הרב-קנה מידה HiP-CT בריאות שנפגעו מדלקת ריאות COVID-19, השגנו הבנה חדשה כיצד ניתן לבצע shunting בין כלי דם בשני כלי הדם של הריאה. מערכות מתרחשות בריאות פגועות Covid-19, וההשפעה שיש לה על רמות החמצן במערכת הדם שלנו".

ד"ר פול טאפורו, מדען ראשי ב-ESRF, אמר: "הרעיון לפתח טכניקת HiP-CT חדשה זו הגיע לאחר תחילת המגיפה העולמית, על ידי שילוב של מספר טכניקות ששימשו ב-ESRF כדי לצלם מאובנים גדולים, ושימוש במכשיר המוגבר. רגישות של המקור המבריק החדש ב-ESRF, ESRF-EBS. זה מאפשר לנו לראות בתלת-ממד את הכלים הקטנים להפליא בתוך איבר אנושי שלם, מה שמאפשר לנו להבחין בתלת-ממד בין כלי דם לרקמה שמסביב, ואפילו לצפות כמה תאים ספציפיים.

"זוהי פריצת דרך אמיתית, מכיוון שלאיברים אנושיים יש ניגודיות נמוכה ולכן קשה מאוד לצלם אותם בפירוט עם הטכניקות הזמינות הנוכחיות. ESRF-EBS אפשרה לנו לעבור מפענוח סודות המאובנים לראיית גוף האדם כפי שלא היה מעולם. ."

שימוש ב- HiP-CT ליצירת אטלס האיברים האנושיים

עם תמיכה מיוזמת צ'אן צוקרברג (CZI), הצוות בראשות UCL משתמש ב- HiP-CT כדי לייצר אטלס איברים אנושיים, שהושק היום. זה יציג שישה איברי בקרה שנתרמו: מוח, ריאה, לב, שתי כליות וטחול, והריאה של חולה שמת מקוביד-19. תהיה גם ביופסיית ריאות בקרה וביופסיית ריאות Covid-19. האטלס יהיה זמין באינטרנט למנתחים, קלינאים ולציבור המתעניין.

מוביל הפרויקט פרופסור פיטר לי (UCL הנדסת מכונות) אמר: "האטלס משתרע על קנה מידה שנחקר בעבר בצורה גרועה בהבנתנו את האנטומיה האנושית, שהוא קנה המידה של סנטימטר עד מיקרון באיברים שלמים. סריקות CT ו-MRI קליניות יכולות להיפתר עד מעט מתחת מילימטר, בעוד היסטולוגיה (מחקר תאים / פרוסות ביופסיה תחת מיקרוסקופ), מיקרוסקופיה אלקטרונית (המשתמשת בקרן אלקטרונים ליצירת תמונות) וטכניקות דומות אחרות פותרות מבנים בדיוק תת-מיקרון, אך רק בביופסיות קטנות של רקמה מאיבר . HiP-CT מגשר על קשקשים אלה בתלת מימד, מדמיע איברים שלמים כדי לספק תובנות חדשות לגבי ההרכב הביולוגי שלנו."

תובנות לגבי מחלות ומצבים אחרים

החוקרים בטוחים שההדמיה המגשרת בקנה מידה מאיבר שלם ועד לרמה התאית יכולה לספק תובנות נוספות לגבי מחלות רבות כמו סרטן או מחלת אלצהיימר.

הקלינאי וילי וגנר, רדיולוג בבית החולים האוניברסיטאי בהיידלברג אמר: "HiP-CT ממלא פער הדמיה עצום ברפואת האדם: הדמיה קלינית מספקת נתונים תלת מימדיים של הגוף והאיברים אך מוגבלת לקנה מידה ברוטו; ההיסטופתולוגיה מאידך מספקת תמונות מפורטות של רקמות ותאים שמקורם בחתיכות קטנות של איברים. היא מוגבלת בדרך כלל לשדה קטן ודו מימד. HiP-CT מגשר בין האיבר לקנה מידה רקמה, מקשר הדוק בין הדיסציפלינות הקליניות של רדיולוגיה ופתולוגיה ומספק שטרם נראתה כמותה. נתונים מבניים של ארכיטקטורת רקמות תלת ממדיות ודפוסי מחלה."

המחברים מקווים שאטלס האיברים האנושיים יכיל בסופו של דבר ספרייה של מחלות המשפיעות על איברים בטווח של קנה מידה, מ-1 עד 100 של מיקרון ועד איברים שלמים, ויסייעו לרופאים באבחון וטיפול במגוון רחב של מחלות.

הצוות גם מקווה להשתמש בלמידת מכונה ובבינה מלאכותית כדי לכייל סריקות CT ו-MRI קליניות, לשפר את ההבנה של הדמיה קלינית ולאפשר אבחון מהיר ומדויק יותר.

העבודה נתמכה על ידי יוזמת צ'אן צוקרברג, ה-ESRF, UK-MRC והאקדמיה המלכותית להנדסה. תמיכה נוספת הייתה מהמרכז הגרמני לחקר הריאות (DZL, BREATH), ה-ERC, הרישום הגרמני של נתיחות COVID-19 (DeRegCOVID), INSERM, אוניברסיטת גרנובל אלפים, מחקר הכליות בבריטניה, Rosetrees Trust, Wellcome Trust, GOSH והרישום הגרמני של נתחיות COVID-19.

.



קישור לכתבת המקור – 2021-11-04 16:06:46

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
X-ray_Promo1

עוד מתחומי האתר