创新X射线成像技术能直接显示出新冠导致的心脏血管损伤

2021年12月31日 08:51 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

哥廷根大学和汉诺威医学院(MHH)的一个跨学科研究小组在死于COVID-19的人的心肌组织中发现了明显的变化。一段时间以来,对肺部组织的损害一直是该领域的研究重点,现在则已经得到了彻底的调查。

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目前的研究通过对受影响的组织进行了三维成像和分析并首次在微观层面上证实了心脏参与COVID-19的情况。该结果已发表在《eLife》上。

据了解,科学家们利用同步辐射--一种特别明亮的X射线辐射--对组织结构进行了高分辨率的成像,然后以三维方式显示。为了做到这一点,他们使用了哥廷根大学在汉堡的德国电子同步加速器DESY建立和运行的特殊X射线显微镜。当他们检查严重形式的COVID-19疾病的影响时,他们在心肌组织中的毛细血管(微小血管)层面观察到了明显的变化。

跟健康的心脏相比,受严重疾病影响的组织的X射线成像显示了一个充满分裂、分支和环形的网络,这些网络由于新血管的形成和分裂而被混乱地重塑了。这些变化是COVID-19中肺部损伤的主要驱动因素之一的第一个直接视觉证据:组织中一种特殊的“Intussusceptive angiogenes(意为新血管的形成)”。

为了让毛细血管网络可视化,首先必须使用机器学习方法识别三维体积中的血管。这最初需要研究人员煞费苦心地对图像数据进行人工标注。、来自哥本哈根大学、这项研究的论文第一作者Marius Reichardt表示:“为了加快图像处理,我们因此还自动将组织结构分解为其局部对称的特征,然后进行比较。随后从中获得的参数与健康组织,甚至与严重流感或普通心肌炎等疾病相比,显示出完全不同的质量。”

据悉,这项研究有一个非常特殊的特点:跟血管结构相比,所需的数据质量可以通过哥廷根大学实验室的一个小型X射线源来实现。原则上,这意味着它也可以在任何诊所进行从而为病理学家的常规诊断提供支持。在未来,研究人员希望进一步扩大将特征组织模式转换为抽象的数学值的方法以便开发自动化的诊断工具,这也是通过进一步发展实验室X射线成像和用同步辐射的数据进行验证。而跟DESY的合作将在未来几年进一步扩大。

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