Новая рентгеновская технология позволяет получать изображения целых органов с разрешением до одного микрона. Новаторский метод визуализации использует рентгеновские лучи, генерируемые ультрасовременным ускорителем частиц. Исходное изображение будет не только чрезвычайно детальным, но и предлагает 3D-изображение целого органа.
Новая технология называется иерархической фазово-контрастной томографией (HIP-CT). Она представляет рентгеновский метод, который позволяет визуализировать целые органы с разрешением 1 микрон. Это в 100 раз превышает разрешение обычной компьютерной томографии.
Прогресс в области визуализации стал результатом технологического обновления Европейского центра синхротронных исследований (ESRF). Этот ультрасовременный ускоритель частиц был недавно усовершенствован с помощью так называемого чрезвычайно блестящего обновления источника (ESRF-EBS).
Это обновление EBS создало первый в мире синхротрон четвертого поколения, сделав его самым ярким источником рентгеновского излучения в мире. Это увеличило производительность рентгеновского излучения в 100 раз с точки зрения яркости и когерентности. Рентгеновские лучи, генерируемые данным устройством, в 100 миллиардов раз ярче, чем то, что можно увидеть на обычном рентгеновском снимке в больнице.
«Идея разработки новой методики возникла после начала глобальной пандемии, сочетая несколько методов, — объясняет ведущий научный сотрудник ESRF Пол Таффоро. — Это позволяет нам видеть в 3D невероятно маленькие сосуды внутри целого человеческого органа, позволяя нам отличать в 3D кровеносный сосуд от окружающей ткани и даже наблюдать некоторые специфические клетки».
Используя новую технологию, команда, возглавляемая исследователями из Университетского колледжа Лондона, запускает проект под названием «Атлас органов человека». Питер Ли, возглавляющий проект, говорит, что цель атласа органов человека-восполнить пробел в нашем понимании анатомии человека.
«Клинические КТ и МРТ имеют разрешение чуть ниже миллиметра, в то время как гистология (изучение клеток/биопсий под микроскопом), электронная микроскопия (которая использует электронный луч для создания изображений) и другие подобные методы различают структуры с субмикронной точностью, но только на небольших биопсиях ткани из органа, — говорит Ли. HiP-CT соединяет эти масштабы в 3D, визуализируя целые органы, чтобы дать новое представление о нашей биологической конструкции».
Атлас органов человека станет бесплатным онлайн-ресурсом, и он будет запущен с отображением нескольких ключевых органов человека, включая мозг, почки, сердце и селезенку. Проект также предлагает визуализацию, которая сравнивает здоровые легкие с легкими умершего пациента с COVID-19.
Компьютерная томография HiP-CT предназначена для предоставления врачам библиотеки изображений, документирующих, как различные заболевания влияют на различные органы. Эти невиданные ранее структурные данные иллюстрируют, как болезнь может влиять на архитектуру тканей с разрешением до одного микрона.
Клэр Уолш, инженер-механик из Университетского колледжа Лондона, который работает над проектом, говорит, что детальные изображения будут использоваться в сочетании с методами машинного обучения для улучшения понимания, полученного при клинической визуализации с помощью МРТ и КТ.
«Способность видеть органы в таких масштабах действительно станет революционной для медицинской визуализации», — говорит Уолш.
