Технологияи нави сканкунӣ тасвирҳоро бо тафсилоти бузург тавлид мекунад, ки метавонад дар омӯзиши анатомияи инсон инқилоб кунад.
Вақте ки Пол Тафоро аввалин тасвирҳои таҷрибавии қурбониёни сабуки COVID-19-ро дид, вай фикр кард, ки ноком шудааст.Тафоро аз рӯи ихтисос палеонтолог буд, моҳҳо бо гурӯҳҳо дар саросари Аврупо кор кард, то суръатдиҳандаҳои зарраҳоро дар Алпҳои Фаронса ба асбобҳои инқилобии сканеркунии тиббӣ табдил диҳад.
Ин дар охири моҳи майи соли 2020 буд ва олимон мехостанд беҳтар фаҳманд, ки чӣ гуна COVID-19 узвҳои инсонро вайрон мекунад.Тафоро супориш дода шуд, ки усулеро таҳия кунад, ки метавонад рентгенҳои пуриқтидори рентгениро, ки аз ҷониби муассисаи аврупоии радиатсионӣ синхротронӣ (ESRF) дар Гренобли Фаронса истеҳсол шудааст, истифода барад.Ҳамчун олими ESRF, вай сарҳади рентгенҳои баландсифати сангҳои сангшуда ва мумиёҳои хушкро пеш кардааст.Акнун вай аз массаи нарму часпаки когази когазпеч метарсид.
Тасвирҳо ба онҳо нисбат ба ҳама гуна сканҳои КТ-и тиббии онҳо, ки қаблан дида буданд, тафсилоти бештареро нишон доданд, ки ба онҳо имкон дод, ки камбудиҳои якравро дар чӣ гуна тасаввур кардан ва фаҳмидани узвҳои инсонро олимон ва табибон бартараф кунанд."Дар китобҳои дарсии анатомия, вақте ки шумо онро мебинед, он миқёси калон аст, миқёси хурд аст ва онҳо бо як сабаб тасвирҳои зебои дастӣ кашида шудаанд: онҳо тафсирҳои бадеӣ мебошанд, зеро мо тасвирҳо надорем," University College London (UCL) ) гуфт..Мутахассиси калон Клэр Уолш гуфт."Бори аввал мо метавонем кори воқеиро анҷом диҳем."
Тафоро ва Уолш як гурӯҳи байналмилалии беш аз 30 муҳаққиқон мебошанд, ки як техникаи нави пурқуввати сканкунии рентгениро бо номи Томографияи зинаи контрастӣ (HiP-CT) офаридаанд.Бо он, онҳо дар ниҳоят метавонанд аз як узви комили инсон ба намуди васеътари рагҳои хунгузари бадан ё ҳатто ҳуҷайраҳои алоҳида гузаранд.
Ин усул аллакай фаҳмиши нав медиҳад, ки чӣ гуна COVID-19 рагҳои хунгузарро дар шуш вайрон мекунад ва аз нав месозад.Гарчанде ки дурнамои дарозмуддати онро муайян кардан душвор аст, зеро ҳеҷ чиз ба монанди HiP-CT қаблан вуҷуд надошт, муҳаққиқон аз потенсиали он ба ҳаяҷон омада, роҳҳои нави фаҳмидани беморӣ ва харитаи анатомияи инсонро бо харитаи дақиқтари топографӣ дар назар доранд.
Кардиологи UCL Эндрю Кук гуфт: "Аксари одамон шояд ҳайрон шаванд, ки мо садҳо сол боз анатомияи дилро меомӯзем, аммо дар бораи сохтори муқаррарии дил, бахусус дил, мувофиқа нест ... Ҳуҷайраҳои мушакҳо ва чӣ гуна тағирёбии он. вакте ки дил метапад».
"Ман тамоми фаъолияти худро интизор будам" гуфт ӯ.
Техникаи HiP-CT вақте оғоз шуд, ки ду патологи олмонӣ барои пайгирӣ кардани таъсири муҷозоти вируси SARS-CoV-2 ба бадани инсон рақобат карданд.
Дэнни Ҷонигк, патологи сина дар Мактаби тиббии Ҳанновер ва Максимилиан Акерманн, патологи Маркази тиббии Донишгоҳи Майнз, дар ҳолати ҳушёрии баланд буданд, зеро хабар дар бораи ҳодисаи ғайриоддии пневмония дар Чин паҳн шуд.Ҳарду дар табобати шароити шуш таҷриба доштанд ва дарҳол медонистанд, ки COVID-19 ғайриоддӣ аст.Ҳамсарон махсусан аз гузоришҳо дар бораи "гипоксияи хомӯш", ки беморони COVID-19-ро бедор нигоҳ медошт, аммо боиси коҳиши оксигени хуни онҳо буданд, нигарон буданд.
Аккерманн ва Ҷониг гумон мекунанд, ки SARS-CoV-2 ба гунае ба рагҳои хунравии шуш ҳамла мекунад.Вақте ки беморӣ дар моҳи марти соли 2020 ба Олмон паҳн шуд, ҷуфти ҳамсарон ба ҷасадҳои COVID-19 ҷарима оғоз карданд.Онҳо ба зудӣ фарзияи рагҳои рагҳои худро тавассути ворид кардани қатрон ба намунаҳои бофта санҷиданд ва сипас бофтаро дар кислота маҳлул карда, модели дақиқи рагҳои рагҳои аслиро боқӣ гузоштанд.
Бо истифода аз ин усул, Аккерман ва Ҷонгк бофтаҳои одамоне, ки аз COVID-19 мурданд ва онҳое, ки аз одамон мурданд, муқоиса карданд.Онҳо фавран диданд, ки дар қурбониёни COVID-19 хурдтарин рагҳои хунгузар дар шуш печида ва аз нав барқарор карда шудаанд.Ин натиҷаҳои муҳим, ки дар моҳи майи соли 2020 дар интернет нашр шудаанд, нишон медиҳанд, ки COVID-19 ба таври қатъӣ як бемории роҳи нафас нест, балки як бемории рагҳоест, ки метавонад ба узвҳои тамоми бадан таъсир расонад.
"Агар шумо аз бадан гузаред ва тамоми рагҳои хунро ба ҳам оваред, шумо 60,000 то 70,000 мил ба даст меоред, ки ин ду маротиба аз масофаи экватор аст" гуфт Аккерманн, патолог аз Вуппертал, Олмон..Вай афзуд, ки агар танҳо 1 дарсади ин рагҳои хунгузар мавриди ҳамлаи вирус қарор гиранд, гардиши хун ва қобилияти азхудкунии оксиген халалдор мешавад, ки метавонад барои тамоми узв оқибатҳои харобиовар ба бор орад.
Вақте ки Jonigk ва Ackermann таъсири COVID-19-ро ба рагҳои хунгузар фаҳмиданд, онҳо фаҳмиданд, ки онҳо бояд зарарро беҳтар фаҳманд.
Рентгенҳои тиббӣ, ба монанди сканҳои КТ, метавонанд дидани тамоми узвҳоро таъмин кунанд, аммо онҳо қобилияти кофӣ надоранд.Биопсия ба олимон имкон медиҳад, ки намунаҳои бофтаҳоро зери микроскоп тафтиш кунанд, аммо тасвирҳои натиҷавӣ танҳо як қисми хурди тамоми узвро ташкил медиҳанд ва нишон дода наметавонанд, ки чӣ гуна COVID-19 дар шуш инкишоф меёбад.Ва техникаи қатрон, ки гурӯҳ таҳия кардааст, пароканда кардани матоъро талаб мекунад, ки намунаро нест мекунад ва таҳқиқоти минбаъдаро маҳдуд мекунад.
"Дар охири рӯз, [шушҳо] оксиген мегиранд ва гази карбон хориҷ мешавад, аммо барои ин, он ҳазорҳо мил рагҳои хун ва капиллярҳо дорад, ки хеле лоғар ҷойгиранд ... ин қариб мӯъҷиза аст" гуфт Ҷонигк, муассис, муфаттиши асосии Маркази тадқиқоти шушҳои Олмон."Пас, чӣ гуна мо метавонем воқеан як чизи мураккабро ба мисли COVID-19 бидуни нобуд кардани узвҳо арзёбӣ кунем?"
Jonigk ва Ackermann ба чизи бесобиқа ниёз доштанд: як қатор рентгенҳои ҳамон як узв, ки ба тадқиқотчиён имкон медиҳад, ки қисмҳои узвро ба миқёси ҳуҷайра васеъ кунанд.Дар моҳи марти соли 2020 дуэти олмонӣ бо ҳамкори деринаи худ Питер Ли, олими мавод ва раиси технологияҳои нав дар UCL тамос гирифт.Ихтисоси Ли омӯзиши маводҳои биологӣ бо истифода аз рентгенҳои пурқувват аст, бинобар ин фикраш фавран ба Алпҳои Фаронса табдил ёфт.
Маркази радиационии синхротронии аврупоӣ дар қитъаи секунҷаи замин дар қисмати шимолу ғарбии Гренобль ҷойгир аст, ки дар он ду дарё ба ҳам мепайвандад.Объект як суръатбахши зарраҳо мебошад, ки электронҳоро дар мадори даврашакл ба масофаи ним мил бо тақрибан суръати рӯшноӣ мефиристад.Вақте ки ин электронҳо дар давра давр мезананд, магнитҳои пуриқтидор дар мадор ҷараёни зарраҳоро печонида, ба электронҳо баъзе нурҳои дурахшонтарини рентгениро дар ҷаҳон меоранд.
Ин радиатсияи пурқувват ба ESRF имкон медиҳад, ки объектҳоро дар миқёси микрометр ё ҳатто нанометр ҷосусӣ кунад.Он аксар вақт барои омӯзиши маводҳо ба монанди хӯлаҳо ва композитҳо, омӯзиши сохтори молекулавии сафедаҳо ва ҳатто барои барқарор кардани сангҳои қадимӣ бидуни ҷудо кардани санг аз устухон истифода мешавад.Аккерман, Ҷонгк ва Ли мехостанд, ки ин асбоби азимро барои гирифтани рентгенҳои муфассалтарини узвҳои инсон истифода баранд.
Тафоро ворид кунед, ки кори он дар ESRF сарҳади он чизеро, ки сканери синхротрон дида метавонад, тела додааст.Маҷмӯи ҳиллаҳои таъсирбахши он қаблан ба олимон имкон медод, ки дар дохили тухми динозаврҳо бингаранд ва мумияҳои кушодаро қариб буриданд ва қариб дарҳол Тафоро тасдиқ кард, ки синхротронҳо метавонанд аз ҷиҳати назариявӣ тамоми лобҳои шушро хуб скан кунанд.Аммо дар асл, скан кардани тамоми узвҳои инсон як мушкили бузург аст.
Аз як тараф, мушкилоти муқоиса вуҷуд дорад.Рентгенҳои стандартӣ дар асоси он, ки маводҳои гуногун чӣ қадар радиатсияро азхуд мекунанд, тасвирҳоро эҷод мекунанд ва унсурҳои вазнинтар нисбат ба нуриҳо бештар азхуд мекунанд.Бофтаҳои нарм асосан аз элементҳои сабук — карбон, гидроген, оксиген ва ғайра иборатанд, бинобар ин онҳо дар рентгени классикии тиббӣ равшан зоҳир намешаванд.
Яке аз чизҳои бузург дар бораи ESRF дар он аст, ки нури рентгении он хеле ҳамоҳанг аст: нур дар мавҷҳо ҳаракат мекунад ва дар ҳолати ESRF, ҳама рентгенҳои он бо як басомад ва ҳамоҳангӣ оғоз мешаванд, мисли изҳои пои боқӣ мондаанд. аз ҷониби Reik тавассути боғи Зен.Аммо вақте ки ин рентгенҳо аз объект мегузаранд, фарқиятҳои ночизи зичӣ метавонанд боиси каме дур шудани ҳар як рентген гардад ва ҳангоми дуртар аз объекти рентгенӣ ошкор кардани фарқият осонтар мешавад.Ин каҷҳо метавонанд фарқиятҳои зичии нозукиро дар дохили объект ошкор кунанд, ҳатто агар он аз унсурҳои сабук иборат бошад.
Аммо субот масъалаи дигар аст.Барои гирифтани як қатор рентгенҳои васеъшуда, узв бояд дар шакли табиии худ устувор карда шавад, то он беш аз ҳазоряки миллиметр хам нашавад ва ҳаракат накунад.Илова бар ин, рентгенҳои пайдарпайи як узв ба ҳамдигар мувофиқат намекунанд.Бояд гуфт, ки бадан метавонад хеле чандир бошад.
Ли ва дастаи ӯ дар UCL мақсад гузоштанд, ки контейнерҳоеро тарҳрезӣ кунанд, ки метавонанд ба рентгенҳои синхротронӣ тоб оваранд ва ҳамзамон то ҳадди имкон мавҷҳои зиёдеро гузаранд.Ли инчунин ба ташкили умумии лоиҳа машғул буд - масалан, ҷузъиёти интиқоли узвҳои инсон байни Олмон ва Фаронса - ва Уолшро, ки дар маълумоти бузурги биотиббӣ тахассус дорад, киро кард, то дар фаҳмидани тарзи таҳлили сканҳо кӯмак кунад.Дар Фаронса, кори Тафоро такмил додани тартиби сканкунӣ ва муайян кардани тарзи нигоҳ доштани узв дар контейнере, ки дастаи Ли сохта буд, иборат буд.
Таффоро медонист, ки барои он ки узвхо пусида нашаванд ва тасвирхо то хадди имкон равшан бошанд, онхоро бо чанд порча этаноли обй коркард кардан лозим аст.Вай инчунин медонист, ки ба ӯ лозим аст, ки узвро дар чизе, ки ба зичии узв комилан мувофиқат кунад, устувор кунад.Нақшаи ӯ ин буд, ки узвҳоро дар агар аз этанол бой, як моддаи желе монанде, ки аз алафҳои баҳрӣ гирифта мешавад, ҷойгир кунад.
Бо вуҷуди ин, шайтон дар тафсилот аст - чун дар аксари Аврупо, Тафоро дар хона часпида ва баста аст.Ҳамин тавр, Тафоро таҳқиқоти худро ба лабораторияи хонагӣ гузаронд: Ӯ солҳои тӯлонӣ барои ороиши ошхонаи собиқи миёнаҳаҷм бо принтерҳои 3D, таҷҳизоти асосии химия ва асбобҳое, ки барои омода кардани устухонҳои ҳайвонот барои таҳқиқоти анатомӣ истифода мешаванд, сарф мекард.
Тафоро барои фаҳмидани тарзи тайёр кардани агар аз мағозаи хӯроквории маҳаллӣ истифода бурд.Вай ҳатто оби тӯфонро аз боми ба наздикӣ тозакардааш ҷамъоварӣ мекунад, то оби деминералӣ, як ҷузъи стандартии формулаҳои агар дар дараҷаи лабораторӣ бошад.Барои машқ кардани узвҳо дар агар, ӯ рӯдаҳои хукро аз як қассобхонаи маҳаллӣ гирифт.
Тафоро иҷозат дода шуд, ки дар нимаи моҳи май ба ESRF баргардад, то аввалин скани шуши хукҳо баргардад.Аз моҳи май то июн ӯ лобчаи шуши чапи як марди 54-соларо, ки аз COVID-19 фавтидааст, омода ва скан кард, ки Аккерман ва Ҷониг аз Олмон ба Гренобль бурданд.
"Вақте ман тасвири аввалро дидам, дар почтаи электронии ман ба ҳама иштирокдорони лоиҳа мактуби узрхоҳӣ буд: мо ноком шудем ва ман натавонистам сканҳои босифатро гирам" гуфт ӯ."Ман танҳо ба онҳо ду расм фиристодам, ки барои ман даҳшатнок буданд, аммо барои онҳо олӣ буданд."
Барои Ли аз Донишгоҳи Калифорния, Лос-Анҷелес, тасвирҳо ҳайратангезанд: тасвирҳои тамоми узвҳо ба сканҳои стандартии CT-и тиббӣ монанданд, аммо "миллион маротиба бештар иттилоотӣ".Гӯё сайёҳ тамоми умри худ ҷангалро меомӯзад, ё бо ҳавопаймои азими реактивӣ аз болои ҷангал парвоз карда бошад ва ё бо пайраҳа сайр карда бошад.Акнун онхо мисли паррандахои бол дар болои соябон парвоз мекунанд.
Даста аввалин тавсифи пурраи равиши HiP-CT-ро моҳи ноябри соли 2021 нашр кард ва муҳаққиқон инчунин тафсилотро дар бораи он, ки COVID-19 ба намудҳои муайяни гардиш дар шуш таъсир мерасонад, нашр карданд.
Скан инчунин фоидаи ғайричашмдошт дошт: он ба муҳаққиқон кӯмак кард, ки дӯстон ва оиларо бовар кунонанд, ки ваксина гиранд.Дар ҳолатҳои вазнини COVID-19, рагҳои зиёди хун дар шуш васеъ ва варам мекунанд ва ба андозаи камтар, бастаҳои ғайримуқаррарии рагҳои хунгузар метавонанд пайдо шаванд.
"Вақте ки шумо ба сохтори шуши шахсе, ки аз COVID фавтидааст, назар кунед, он ба шуш монанд нест - ин бесарусомонӣ аст" гуфт Тафоло.
Вай афзуд, ки ҳатто дар узвҳои солим низ дар натиҷаи сканҳо хусусиятҳои нозуки анатомӣ ошкор карда мешаванд, ки ҳеҷ гоҳ сабт нашудаанд, зеро ҳеҷ як узви инсон то ҳол ин қадар муфассал тафтиш нашудааст.Дастаи HiP-CT бо маблағгузории беш аз 1 миллион доллар аз Ташаббуси Чан Зукерберг (ташкилоти ғайритиҷоратӣ аз ҷониби директори Facebook Марк Зукерберг ва ҳамсари Зукерберг, табиб Присцилла Чан) дар ҳоли ҳозир он чизеро эҷод мекунад, ки атласи узвҳои инсон номида мешавад.
То ба ҳол, даста сканҳои панҷ узв - дил, майна, гурдаҳо, шушҳо ва испурчро бар асоси узвҳое, ки Аккерман ва Ҷониг ҳангоми ташхиси COVID-19 дар Олмон ва мақоми "назорат"-и саломатии LADAF тақдим кардаанд, нашр кардааст.Лабораторияи анатомии Гренобль.Даста маълумотҳо, инчунин филмҳои парвозро дар асоси маълумоте, ки дар Интернет ройгон дастрасанд, истеҳсол карданд.Атласи узвҳои инсон босуръат васеъ мешавад: боз 30 узв аз назар гузаронида шуд ва 80 узви дигар дар марҳилаҳои гуногуни омодагӣ қарор доранд.Тақрибан 40 гурӯҳҳои гуногуни тадқиқотӣ бо даста тамос гирифтанд, то дар бораи равиш маълумоти бештар гиранд, гуфт Ли.
Кардиологи UCL Кук потенсиали бузургро дар истифодаи HiP-CT барои фаҳмидани анатомияи асосӣ мебинад.Рентгенологи UCL Ҷо Ҷейкоб, ки ба бемориҳои шуш тахассус дорад, гуфт, ки HiP-CT "барои фаҳмидани беморӣ" бебаҳо хоҳад буд, махсусан дар сохторҳои сеченака ба монанди рагҳои хун.
Хатто санъаткорон хам ба чанг даромаданд.Барни Стил аз коллективи таҷрибавии санъати Marshmallow Laser Feast дар Лондон мегӯяд, ки вай фаъолона таҳқиқ мекунад, ки чӣ гуна маълумотҳои HiP-CT дар воқеияти виртуалӣ омӯхта мешаванд."Аслан, мо саёҳате тавассути бадани инсон эҷод мекунем" гуфт ӯ.
Аммо бо вучуди хамаи ваъдахои HiP-CT, проблемахои чиддй мавчуданд.Аввалан, мегӯяд Уолш, скани HiP-CT "микдори ҳайратангези маълумот" -ро ба осонӣ ба як терабайт ба як узв тавлид мекунад.Барои ба табибон имкон додани ин сканҳо дар ҷаҳони воқеӣ, муҳаққиқон умедворанд, ки интерфейси ба абр асосёфтаро барои паймоиши онҳо, ба мисли Google Maps барои бадани инсон таҳия кунанд.
Онҳо инчунин бояд табдил додани сканҳоро ба моделҳои 3D-и қобили кор осонтар кунанд.Мисли ҳама усулҳои сканкунии КТ, HiP-CT бо гирифтани бисёр буридаҳои 2D-и объекти додашуда ва якҷоя кардани онҳо кор мекунад.Ҳатто имрӯз, қисми зиёди ин раванд дастӣ анҷом дода мешавад, махсусан ҳангоми сканкунии бофтаҳои ғайримуқаррарӣ ё бемор.Ли ва Уолш мегӯянд, ки авлавияти дастаи HiP-CT таҳияи усулҳои омӯзиши мошинсозӣ аст, ки ин вазифаро осонтар мекунад.
Ин мушкилот дар баробари васеъ шудани атласи узвҳои инсон ва муҳаққиқон шӯҳратпарасттар мешаванд.Дастаи HiP-CT барои идома додани сканкунии узвҳои лоиҳа дастгоҳи навтарини чӯби ESRF-ро, ки BM18 ном дорад, истифода мебарад.BM18 нури рентгении калонтар истеҳсол мекунад, ки ин маънои онро дорад, ки сканер вақти камтарро мегирад ва детектори рентгении BM18 метавонад аз объекти сканшуда то 125 фут (38 метр) дур ҷойгир карда шавад, ки сканро равшантар мекунад.Натиҷаҳои BM18 аллакай хеле хубанд, мегӯяд Тафоро, ки баъзе намунаҳои аслии Атласи Органи Инсонро дар системаи нав аз нав скан кардааст.
BM18 инчунин метавонад объектҳои хеле калонро скан кунад.Бо таъсиси нав, даста нақша дорад, ки то охири соли 2023 тамоми бадани инсонро бо як зарба скан кунад.
Бо омӯхтани потенсиали бузурги технология, Тафоро гуфт: "Мо дар ҳақиқат дар ибтидо ҳастем."
© 2015-2022 National Geographic Partners, LLC.Ҳамаи ҳуқуқ маҳфуз аст.