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史上最强X光,揭示武肺患者的肺到底伤成什么样

我们都知道人的肺长什么样,但很少有人看过被新冠病毒(中共病毒)感染后的肺。

它通常用于研究合金和复合材料,观察蛋白质的分子结构,以及在不打碎石头的情况下,研究内部的化石骨骼。

乔尼克和阿克曼想用它对人体器官进行世界上最精密的X射线扫描,负责加速器技术的保罗·塔福罗(Paul Tafforeau)说,这应该能做到。

(保罗·塔福罗)

前不久,ESRF完成了对“极端明亮X射线源”(简称EBS)的升级,它能射出世界上最亮的X射线,威力是普通医用X射线的10万亿倍,是上一代X射线源的100倍。

EBS能对复杂物体进行原子级别的成像,扫描后生成三维模型,内部的结构一清二楚。

(ESRF的粒子加速器)

普通医用X射线之所以难以呈现清晰的人体器官,是因为X射线靠不同物质的吸收量来作图,重的元素吸收得比轻元素多。

而人体组织主要由轻元素组织(比如碳、氢、氧),所以很难区分。

但EBS没有这个问题,因为它的射线非常同步,以相同的频率和对齐方式前进。

当X射线穿过物体时,细微的密度差异会导致射线的路线稍微偏移,在离物体越远的位置,这种差异就越容易被检测到。

所以,哪怕是轻元素,EBS仍然可以清晰描绘软组织的内部图像。

(用HiP-CT技术,在EBS射线源下扫描出来的94岁女性心脏

唯一的问题,是人体组织很难被固定,如果扫描期间它出现千分之一毫米以上的移动,最终的图像都可能是错误的,因为射线无法对齐。

想清楚这些事后,塔福罗开始研究如何把器官固定在容器里。

他在从海藻中提取出一种凝胶,里面放入大量乙醇,然后从屠宰场找来猪内脏,将它包裹起来。

接着,在多种研究化石的技术之上,他研发出一个叫HiP-CT的扫描技术,这个技术可以扫描整个器官,也可以放大任何感兴趣的部位,直到细胞程度。

(用HiP-CT扫描出的大脑可以不断放大)

去年5月,塔福罗用HiP-CT扫描了猪肺,看上去没有问题。

然后,他扫描了一名刚刚死于新冠的54岁男子的左肺,把照片发给乔尼克和阿克曼。

就是文章开头的那一张

看到照片的李惊叹了,塔福罗给的是一个肺部的三维图像,可以任意把自己想看的地方放大,“信息量是医学CT的一百万倍”。

HiP-CT技术使人体扫描的分辨率达到25微米,比人的头发还细,

在选择要放大的区域后,它还能达到单微米级分辨率,是医学CT分辨率的100倍!

(可以放大到细胞结构的肺部扫描图)

“当我们第一次看到图时,所有人都陷入沉默。”沃尔什说,“之前,没人看过如此详细的人体器官图。”

三维图像显示肺部的血管出现扩展和肿胀,还形成异常的微型血管束,这对新冠病毒的了解更近一步。

这张看上去颇为可怕的图,也成功让研究人员说服他们的亲友接种疫苗

(研究员在分析HiP-CT扫出的图像)

HiP-CT的工作还没有停止,塔福罗的团队建立了一个人体器官图谱计划,希望将所有器官都扫描一遍,把三维图像放到云端,让所有医学研究者都可以看。这些图就相当于人体的谷歌地图。

目前,团队已经发布了心脏、大脑、肾脏、肺和脾脏的三维图,完成对另外30种器官的扫描,还有80种器官在排队等候中。

(HiP-CT扫描出的5种器官)

这项技术对了解疾病相当宝贵,已经有40多个研究小组联系他们,希望他们能帮忙扫。

HiP-CT团队还在测试ESRF的最新光束设备,叫BM18,它能产生更大的X射线束,意味着扫描所需的时间更短。

BM18的效果也很好,他们计划在2023年底之前,扫描出整个人体。

原本,人类还需要靠绘画做出器官结构图,现在只需要半天时间,就能得到一张真实的器官图。

人类离了解自己更进了一步……

责任编辑: 李韵  来源:英国那些事儿 转载请注明作者、出处並保持完整。

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