x光|利用先进粒子加速器产生的X射线：革命性的HIP-CT成像技术粒子加速器|伦敦大学学院|医生

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来自伦敦大学学院和欧洲同步加速器研究设施（ESRF）的科学家，成功地使用了一种名为“分层相位对比断层扫描”（HIP-CT）的新型革命性成像技术，完成了对捐献的人体器官扫描，包括Covid-19捐赠者的肺。
上图：伦敦大学学院的科学家克莱尔·沃尔什(左)和ESRF的保罗·塔福罗(右)在ESRF进行实验。
令人惊奇的是， HiP-CT能够在不同的尺度上进行3D绘图，让临床医生以前所未有的方式对整个器官进行成像，甚至能缩小到细胞水平。
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（粒子加速器）提供，该同步加速器最近升级了极亮源（ESRF-EBS），现在提供了世界上最亮的X射线源，比医院的X射线亮1000亿倍。
由于这种强烈的亮度，研究人员可以在完整的人肺中看到直径5微米（一根头发直径的十分之一）的血管。相比之下，临床CT扫描只能看到100倍大、直径约1毫米的血管。
上图：这种新的x射线技术可以将整个器官成像到一微米的分辨率
伦敦大学学院机械工程学院的克莱尔·沃尔什博士表示：“这种能看到不同尺度器官的能力对于医学成像而言，真的是革命性的成果。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看到3D的微小器官结构，这是理解我们的身体是如何结构，以及它们是如何运作的关键。 ”
该研究团队包括了德国和法国的临床医生，他们通过使用HiP-CT ，已经可以观察到新冠肺炎感染是如何在两个独立的系统之间“分流”血液的 —— 为血液充氧的毛细血管和为肺组织本身供养的毛细血管。这种交联会阻止病人的血液被适当的氧合，这是以前基于理论的假设，在使用HiP-CT设备之前，从未被直观的证实过。
该技术的临床使用者马克西米利安·阿克曼医学博士（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是一种系统性血管疾病。然而，这些传统技术并没有充分解决全肺细小血管的变化和凝结的程度。 ”
德国汉诺威医学院胸腔病理学教授丹尼·乔尼克说：“通过将我们的分子方法与对新冠肺炎肺部的HIP-CT多尺度成像相结合，我们对新冠肺炎肺部两个血管系统中的血管之间如何发生分流，以及它对我们循环系统含氧量的影响有了新的理解。 ”
对此， ESRF 的首席科学家保罗·塔福罗（Paul Taffereau）博士解释道：“开发这种新HiP-CT技术的想法是在全球新冠大流行开始之后提出的，通过结合 ESRF 使用的几种技术对大型化石进行成像，并利用ESRF-EBS新的极其明亮的来源提高的灵敏度。 ”
【x光|利用先进粒子加速器产生的X射线：革命性的HIP-CT成像技术】
上图：Covid-19损伤肺叶的mri特征从整个器官缩小到2微米分辨率。
这样的新技术，使我们能够在3D中看到完整人体器官中令人难以置信的微小血管，使我们能够在3D中将血管与周围组织区分开来，甚至观察到一些特定的细胞。
这是一个真正的突破，因为人体器官的对比度很低，所以，用目前可用的技术很难对其进行详细的成像。 ESRF-EBS使我们能够从解密化石的秘密，延展到以前所未有的方式观察人体。
使用HiP-CT创建人体器官图谱
在陈·扎克伯格倡议（Chan Zuckerberg Initiative ， CZI）的支持下，伦敦大学学院领导的团队正在使用HIP-CT制作一份人体器官图谱（Human Organ Atlas），并于近日发布。这将展示六个捐赠的对照器官：脑、肺、心、两个肾和一个脾，以及一名死于新冠肺炎的患者的肺。还将进行对照肺活检和新冠肺炎肺活检。该图图集将在网上向外科医生、临床医生和感兴趣的公众开放。
上图：保罗·塔福罗博士使用正在开发的HiP-CT(分层相位对比断层扫描)对一名Covid-19患者的整个大脑进行了成像，并在局部区域解决了细胞特征(约1微米分辨率) 。