الشرايين الرئوية قد تغيرت بسبب كوفيد 19.
تم توثيق الأضرار التي تسببها Covid 19 للرئتين بشكل معقد في أصغر الأوعية الدموية في الرئتين باستخدام الأشعة السينية عالية الطاقة المنبعثة من نوع معين من مسرع الجسيمات.
العلماء في UCL ومركز أبحاث Syncroton (نوع من مسرع الجسيمات الدائري ؛ المسرع هو جهاز يتم فيه تسريع الجسيمات المشحونة بواسطة الحقول الكهربائية أو المغناطيسية إلى سرعات عالية جدًا بحيث يصل الكثير منها إلى سرعات تقترب من سرعة الضوء .) استخدمت أوروبا (ESRF) تقنية تصوير تطورية جديدة تسمى التصوير المقطعي الهرمي التمايز الغامض (HiP-CT) لفحص الأعضاء البشرية المتبرع بها ، بما في ذلك رئتي المتبرع بفيروس كوفيد 19.
يتيح HiP-CT رسم خرائط ثلاثية الأبعاد على نطاق واسع من المقاييس ، مما يسمح لفريق العلاج بتصوير الطرف بأكمله كمجموعة واحدة كما لم يحدث من قبل ، ثم تحسينه إلى المستوى الخلوي.
تستخدم هذه التقنية الأشعة السينية التي يوفرها السنكروترون الأوروبي (مسرع الجسيمات) في غرونوبل ، فرنسا ، والذي أصبح الآن ، بعد تطوير الجيل الجديد من السنكروترونات عالية الطاقة (ESRF-EBS) ، ألمع مصدر للأشعة السينية في العالم ، الذي هو 100 مليار مرة أكثر إشراقًا من الأشعة السينية التي توفرها المستشفيات.
بسبب هذا الإشعاع المكثف ، يمكن للباحثين مراقبة الأوعية الدموية بخمسة ميكرونات (عُشر قطر الشعرة) في رئة الإنسان السليمة. يتعرف التصوير المقطعي المحوسب فقط على الأوعية الدموية التي يزيد حجمها عن 100 مرة ويبلغ قطرها حوالي مليمتر واحد.
قالت الدكتورة كلير والش (مهندس ميكانيكي في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس): "إن القدرة على رؤية الأعضاء بمقاييس مثل هذه ستكون حقًا طفرة في التصوير الطبي". عندما نبدأ في مقارنة صور HiP-CT بالصور المختبرية لأول مرة من خلال تقنيات الذكاء الاصطناعي ، سنكون قادرين على التحقق بدقة من صحة النتائج الغامضة في الصور المختبرية. "لفهم علم التشريح البشري ، فإن هذه التقنية ممتعة للغاية ، والقدرة على تقييم بنية الأعضاء الصغيرة ثلاثية الأبعاد في شكلها المكاني الصحيح هي المفتاح لفهم كيفية هيكلة أجسامنا وكيفية عملها."
استخدم فريق البحث ، المكون من طاقم طبي ألماني وفرنسي ، HiP-CT لمراقبة مدى خطورة عدوى Qovid التي توجه الدم عبر مسارين مختلفين ؛ الشعيرات الدموية التي تزود الدم بالأكسجين وتلك التي تغذي أنسجة الرئة. توقف مثل هذه الشبكة الإمداد المعتاد بالأكسجين إلى الدم ، والذي تم افتراضه سابقًا ولكن لم يتم إثباته.
قال الدكتور ماكسيميليان أكرمان ، من المركز الطبي بجامعة ماينز: "بعد وقت قصير من ظهور الجائحة العالمية ، استخدمنا طرقًا لتشريح الأنسجة (التصوير الجزيئي) والطرق الجزيئية لإثبات أن كوفيد 19 هو مرض الأوعية الدموية لجميع الأعضاء". "ومع ذلك ، فإن هذه التقنيات لم تعالج بشكل كاف التغيرات والتخثر في الأوعية الدموية الصغيرة في جميع أنحاء الرئتين."
قال داني جونيجك ، أستاذ علم أمراض الصدر: "من خلال الجمع بين طريقتنا الجزيئية مع التصوير متعدد الوسائط HiP-CT للرئتين المتورطتين في التهاب كوفيد ، أصبح لدينا فهم جديد لكيفية عمل الأوعية الدموية في نظامي الأوعية الدموية في الرئتين التالفة". (كلية الطب في هانوفر ، ألمانيا) "تم إجراؤه مع Covid 19 واكتشفنا تأثيره على مستوى الأكسجين في نظام الدورة الدموية لدينا."
"فكرة تطوير تقنية HiP-CT جديدة ، بعد بداية الوباء العالمي ، جمعت بين العديد من التقنيات المستخدمة في ESRF لتصوير الحفريات الكبيرة باستخدام جيل جديد من السنكروترون عالي الطاقة (ESRF-EBS) ،" قال الدكتور بول تافورو ، كبير علماء ESRF) ، حدث.وهذا يسمح لنا برؤية أوردة صغيرة جدًا داخل عضو بشري كامل في ثلاثة أبعاد ، ويمكننا من التعرف على وعاء دموي في ثلاثة أبعاد من الأنسجة المحيطة وحتى مراقبة خلايا معينة ».
يعد هذا تحسنًا حقيقيًا لأن الأعضاء البشرية متباعدة جدًا وبالتالي من الصعب جدًا التقاطها بالتفصيل باستخدام التقنيات الحالية. سمح لنا ESRF-EBS بالانتقال من فك رموز أسرار الحفريات إلى رؤية جسم الإنسان بطريقة لم يسبق لها مثيل من قبل.
استخدم HiP-CT لإنشاء أطلس الأعضاء البشرية
بدعم من مبادرة تشان زوكربيرج (CZI) ، يقوم فريق تحت إشراف UCL حاليًا بالإعداد لاستخدام HiP-CT لإنتاج أطالس لجسم الإنسان. سيُظهر هذا الأطلس ستة أعضاء تحكم تم التبرع بها: المخ ، والرئتين ، والقلب ، والكليتين ، والطحال والرئتين لمريض توفي بسبب مرض Quid 19. سيكون هناك أيضًا خزعة رئوية مراقبة وخزعة رئة لشخص مصاب بـ Covid 19.سيكون هذا الأطلس متاحًا عبر الإنترنت للجراحين والأطباء وعامة الناس.
قال البروفيسور بيتر لي (مهندس ميكانيكي في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس): "يحتوي أطلس على مقياس لم يكن معروفًا من قبل في معرفتنا الضئيلة بالتشريح البشري ، ويتراوح من السنتيمترات إلى الميكرونات في الأعضاء السليمة". يمكن أن تكشف فحوصات التصوير المقطعي المحوسب والتصوير بالرنين المغناطيسي في المختبر عن هياكل صغيرة يصل حجمها إلى مليمتر واحد ، في حين أن علم الأنسجة (دراسة الخلايا وشرائح الخزعة تحت المجهر) ، والفحص المجهري الإلكتروني (الذي يستخدم الحزم الإلكترونية لإنشاء الصور) ، وتقنيات أخرى مماثلة يمكن أن تكتشف الهياكل باستخدام الفحص بالميكرون صحة؛ ولكن فقط في خزعات صغيرة من نسيج العضو. يعرض HiP-CT هذه المقاييس في ثلاثة أبعاد ويقوم بتنفيذ أعضاء كاملة لإعطائنا رؤى جديدة حول طبيعتها البيولوجية.
لمحة عامة عن الأمراض والحالات الأخرى
يعتقد الباحثون أن تقليص حجم تصوير الجسم بالكامل إلى المستوى الخلوي يمكن أن يؤدي إلى رؤية مختلفة للعديد من الأمراض ، مثل السرطان أو مرض الزهايمر.
يقول ويلي واجنر ، الطبيب السريري وأخصائي الأشعة في مستشفى جامعة هايدلبرج: "HiP-CT يملأ فجوة تصوير كبيرة في الطب البشري". ينتج التصوير السريري صورًا ثلاثية الأبعاد للجسم والأعضاء ، ولكنه يقتصر على نطاق واسع. من ناحية أخرى ، يوفر علم الأنسجة المرضي صورًا دقيقة للأنسجة والخلايا المشتقة من أجزاء صغيرة من الأعضاء. عادةً ما تقتصر هذه التقنية على نطاق صغير ثنائي الأبعاد. يتيح HiP-CT تصوير الأطراف وحتى على نطاق الأنسجة ، ويربط بإحكام بين الأشعة السريرية وتخصصات علم الأمراض ، ويوفر معلومات أساسية عن بنية الأنسجة ثلاثية الأبعاد وأنماط المرض. لم أر من قبل.
يأمل المؤلفون أن يكون أطلس الأعضاء البشرية فيالنهاية عبارة عن مجموعة من الأمراض التي تصيب الأعضاء بمقاييس مختلفة ، من 1 إلى 100 ميكرون للجسم كله ، ويساعد الأطباء في تشخيص وعلاج مجموعة واسعة من الأمراض.
يسعى الفريق أيضًا إلى استخدام التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي لضبط التصوير السريري بالتصوير المقطعي المحوسب والتصوير بالرنين المغناطيسي ، وفهم أفضل للتصوير السريري ، وتشخيص أسرع وأكثر دقة.
تم دعم هذا العمل من قبل Chan Zuckerberg و ESRF والجمعية البريطانية للبحوث الطبية (MRC) والأكاديمية الملكية للهندسة ، وكذلك من قبل المركز الألماني لأبحاث الرئة (DZL ، BREATH) ، وجمعية البحوث الأوروبية (ERC). ، DeRegCOVID في ألمانيا ، تم دعم المعاهد الوطنية للبحوث الصحية والطبية (INSERM) ، وجامعة غرينوبل ألب ، والمؤسسة الخيرية لأبحاث الكلى في المملكة المتحدة ، والجمعيات الخيرية الداعمة للبحوث الطبية مثل Rosetrees Trust و Wellcome Trust ومستشفى Ormond Street (GOSH).
ملخص: تم توثيق الأضرار التي لحقت بأصغر الأوعية الدموية في الرئتين بواسطة Covid 19 بدقة باستخدام الأشعة السينية عالية الطاقة المنبعثة من نوع معين من مسرع الجسيمات.
منقول
رد مع اقتباس