Невероятные 3D-снимки органов человека, сделанные мощнейшим медицинским сканером
Новая технология называется иерархической фазово-контрастной томографией (HiP-CT) и представляет собой рентгеновский метод, который позволяет визуализировать целые органы с разрешением до 1 микрона, что в 100 раз превышает разрешение обычного компьютерного томографа.
Как создают современные синхротроны
Прогресс в области визуализации стал результатом технологической модернизации Европейского центра синхротронных исследований. Ультрасовременный ускоритель частиц недавно был усовершенствован так называемым обновлением Extremely Brilliant Source (ESRF-EBS).
В результате этой модернизации был создан первый в мире синхротрон четвертого поколения, что сделало его самым ярким источником рентгеновского излучения в мире. Это увеличило качество рентгеновского излучения в 100 раз с точки зрения «яркости и согласованности» финальной картинки. Рентгеновские лучи, генерируемые этим устройством, позволяют получать «в 100 миллиардов раз более яркое» изображение, чем те, которые излучает обычный больничный рентген.
Новый атлас органов человека
Используя новую технологию, группа исследователей из Университетского колледжа Лондона запускает проект под названием «Атлас человеческих органов». Питер Ли, возглавляющий проект, говорит, что цель Атласа человеческих органов — восполнить пробел в нашем понимании анатомии человека.
«Клинические КТ- и МРТ-сканирование обладают максимальным разрешением до чуть менее миллиметра, в то время как гистология (изучение клеток/биопсийных срезов под микроскопом), электронная микроскопия (которая использует электронный луч для генерации изображений) и другие аналогичные методы требуют изучения структуры с субмикронными точность и только на небольших биопсиях ткани органа», − пояснил Ли. «Визуализация целых органов с беспрецедентным разрешением, да еще и в трех измерениях, позволяет по-новому взглянуть на биологическую структуру нашего тела».
Как научить алгоритм распознавать патологии
Клэр Уолш, инженер-механик из Университетского колледжа Лондона, работающая над проектом, говорит, что подробные изображения будут использоваться в тандеме с методами машинного обучения. Это поможет дополнить базу системы, основная часть которой обычно наполняется с помощью клинических изображений, таких как результаты МРТ и КТ. Уолш предполагает, что данные HiP-CT не только позволят лучше откалибровать и улучшить существующие технологии, но также помогут исследователям разработать системы искусственного интеллекта, которые сами проводить анализ МРТ и КТ.
«Возможность видеть органы в разных масштабах действительно будет революционной для медицинской визуализации, − уверяет Уолш. − Когда мы начнем связывать фотографии HiP-CT с клиническими изображениями с помощью методов искусственного интеллекта, то впервые сможем получить инструмент для очень точного подтверждения неоднозначных результатов на клинических рентгеновских снимках».
В рамках демонстрации технологии исследователи сделали снимок легкого пациента, скончавшегося от COVID-19, чтобы наглядно показать, как болезнь нарушает оксигенацию крови