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新冠肺炎对肺部最小血管造成的损伤已经被一种特殊类型的粒子加速器发射的高能X射线复杂地捕捉到了
来自UCL和欧洲同步加速器研究机构(ESRF)的科学家使用了一种新的革命性的成像技术，称为分层相位对比断层扫描(HiP-CT)，来扫描捐赠的人体器官，包括来自新冠肺炎捐赠者的肺
HiP-CT支持在一定范围的尺度上进行3D绘图，允许临床医生通过将整个器官成像，然后缩小到细胞水平，以前所未有的方式观察整个器官
这项技术使用的X射线由位于法国格勒诺布尔的欧洲同步加速器(一种粒子加速器)提供，该加速器继最近的极亮源升级(ESRF-EBS)后，现在提供了世界上最亮的X射线源，其亮度是医院X射线的1000亿倍
由于这种强烈的亮度，研究人员可以在完整的人类肺中观察到直径为5微米(头发直径的十分之一)的血管
临床CT扫描只能分辨直径约1毫米、大100倍的血管
博士；医生
克莱尔·沃什(UCL机械工程公司)说，“像这样跨尺度观察器官的能力将对医学成像产生革命性的影响
随着我们开始通过人工智能技术将HiP-CT图像与临床图像联系起来，我们将首次能够高度准确地验证临床图像中的模糊发现
对于理解人体解剖学来说，这也是一项非常令人兴奋的技术，能够在正确的空间背景下以三维方式看到微小的器官结构是理解我们的身体是如何构造的以及它们是如何运作的关键
" 该研究团队包括德国和法国的临床医生，他们利用HiP-CT观察了严重的新冠肺炎感染如何在两个独立的系统之间分流血液——为血液充氧的毛细血管和为肺组织本身提供营养的毛细血管
这种交联阻止了患者的血液被适当地氧化，这在以前是假设的，但没有得到证实
该技术的临床用户Maximilian Ackermann医学博士(美因茨大学医学中心)说:“在全球大流行开始后不久，我们使用组织病理学(组织的光学成像)和分子方法证明了新冠肺炎病是一种系统性血管疾病
然而，这些技术不能充分解决全肺细血管的变化和凝血程度
" 德国汉诺威医学院胸科病理学教授Danny Jonigk说:“通过将我们的分子方法与受新冠肺炎肺炎影响的肺部的HiP-CT多尺度成像相结合，我们获得了一个新的理解，即肺的两个血管系统中的血管之间的分流是如何在新冠肺炎受伤的肺部发生的，以及它对我们循环系统中氧气水平的影响
" 博士；医生
ESRF首席科学家保罗·塔福罗说:“开发这种新的HiP-CT技术的想法是在全球大流行开始后提出的，它结合了在ESRF用于对大型化石成像的几种技术，并利用了ESRF ESRF EBS新的极亮源的更高灵敏度
这使我们能够在3D中看到完整人体器官中难以置信的小血管，使我们能够在3D中区分血管和周围组织，甚至观察一些特定的细胞
“这是一个真正的突破，因为人体器官对比度低，因此用目前可用的技术很难对其进行详细成像
ESRF-EBS让我们能够从破译化石的秘密到看到前所未有的人体
" 用髋关节CT制作人体器官图谱 在陈·扎克伯格倡议(CZI)的支持下，UCL领导的团队正在使用HiP-CT制作人体器官图谱，该图谱于今天发布
这将展示六个捐赠的控制器官:脑、肺、心脏、两个肾和一个脾，以及一个死于新冠肺炎的病人的肺
还将进行对照肺活检和新冠肺炎肺活检
该地图集将在网上提供给外科医生、临床医生和感兴趣的公众
项目负责人李家杰教授(UCL机械工程)说:“在我们对人体解剖学的理解中，地图集跨越了一个以前探索得很少的尺度，即完整器官的厘米到微米尺度
临床CT和MRI扫描可以分解到一毫米以下，而组织学(在显微镜下研究细胞/活检切片)、电子显微镜(使用电子束生成图像)和其他类似技术可以以亚微米精度分解结构，但只能在器官组织的小活检上进行
HiP-CT在3D中桥接了这些尺度，对整个器官成像，为我们的生物构成提供了新的见解
" 对其他疾病和状况的见解 研究人员相信，从整个器官到细胞水平的桥接成像可以为许多疾病提供额外的见解，如癌症或阿尔茨海默氏病
海德堡大学医院放射科医师、临床医生Willi Wagner表示，“HiP-CT正在填补人类医学中巨大的影像空白:临床影像提供身体和器官的3D数据，但仅限于大体规模；另一方面，组织病理学提供来自小块器官的组织和细胞的详细图像
它通常局限于一个小区域和两个维度
HiP-CT将器官与组织规模联系起来，将放射学和病理学的临床学科紧密联系在一起，并提供了前所未有的三维组织结构和疾病模式的结构数据
" 作者希望《人类器官图谱》最终将包含一个影响器官的疾病库，范围从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
该团队还希望使用机器学习和人工智能来校准临床CT和MRI扫描，从而增强对临床成像的理解，并实现更快、更准确的诊断
这项研究发表在《自然方法》杂志上
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