人类最强X光告诉我们新冠患者的肺伤成什么样

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reabck
楼主 (北美华人网)
我们都知道人的肺长什么样,但很少有人看过被新冠病毒感染后的肺。 
下面这张图,是一名54岁死去新冠患者的肺。 

其中,肺泡和呼吸性细支气管是蓝色,开放的血管是红色,而新冠后被闭塞和损坏的血管是黄色。 
这张图可以最直观的看出新冠病毒对肺部血管造成的损害。  
然而,如此细节的看清肺部细节的医学成像图,却是第一次见到。  
这张图不是电脑绘制的图画,也不是模拟的肺模型,而是一个真实的肺。是X光扫描出来的。 
如此细节的X光图,这在不久以前,还是不可想象的…… 

人类研究器官和人体组织,已经有上千年的历史,古代的医学书有器官的结构图,现代的科技也可以让我们清楚看到细胞和微生物。 
但这里有一个很反常识的事实: 
我们人类并不清楚器官具体长什么样。 
形象地讲,人类研究器官,就好像自然爱好者探索森林, 
要么是乘坐大型喷气式飞机越过森林上空,要么是沿着一条林间小路徒步旅行,总体和细节无法兼得。 
但现在,一种新技术出现了,它可以让人像鸟一样,挥动翅膀在森林中翱翔,能俯瞰森林,也能凝视露珠,看清整个器官的情况。  

(用HiP-CT技术扫描出的94岁女性的左肾,分辨率为25.08微米) 
这项技术叫作HiP-CT,一个开创了组织学新时代的东西, 
而它的诞生,是科学家们想研究新冠病毒对人体的危害。 
2020年,在新冠疫情开始不久,德国汉诺威医学院的胸外科学家丹尼·乔尼克(Danny Jonigk)和美因茨大学的病理学家马克西米里·阿克曼(Maximilian Ackermann)就感到这病毒不同寻常。 

(丹尼·乔尼克) 
他们二人都有肺病方面的专业知识,很快注意到报道中说,病人存在“隐形缺氧”的现象。 
“隐形缺氧”是指病人没有出现呼吸困难的症状,也没有明显不适,但是体内的血氧浓度骤降。因为难以察觉,病人的病情会被耽搁很久,进医院时常常处于病危状态。 
乔尼克和阿克曼怀疑,这是新冠病毒在以某种方式攻击肺部血管。 

(马克西米里·阿克曼) 
2020年3月,病毒在德国蔓延开后,两人对新冠死者进行尸检,将他们的肺部组织和普通死者的肺进行对比。 
两人很快发现,新冠死者的肺中最细小的血管被扭曲,呈现出不同的样子。人体内有大量细密的血管系统,哪怕只有1%的血管遭到病毒攻击,血液流动和吸收氧气的能力也会受损。 

(血管扭曲的部位) 
2020年5月,他们在学术期刊上发布结果,说新冠并不是严格意义上的呼吸系统疾病,而是一种血管疾病,可能影响全身的器官。 

在知道病毒影响血管后,两人想了解这种伤害到底是怎么样的,这需要图片足够清晰,能放大到细胞的尺度。 
“虽然肺做的事很简单,氧气进,二氧化碳出,但是里面的微细血管有几万英里长,排列得非常精细,简直就是奇迹。”乔尼克说,“所以,我们要怎么做才能在不破坏器官的情况下,研究像新冠这么复杂的东西呢?” 
想来想去,乔尼克和阿克曼想到用X射线。 

(HiP-CT技术扫描出的94岁女性肾脏中的血管系统) 
他们联系了材料学家皮特·李(Peter Lee),他擅长用X射线研究生物材料,很快将他们介绍给欧洲科学家的研究圣殿,欧洲同步辐射所。 
欧洲同步辐射所,简称ESRF,是一个位于法国格勒诺布尔登的大型联合研究机构。 

(欧洲同步辐射所) 
每年有8000多名科学家来这里参观,进行2000多项实验,吸引他们来这里的,是粒子加速器。 
ESRF的粒子加速器能让电子以接近光的速度,沿着半英里的圆形轨道运动。 
当电子一圈圈奔跑时,轨道上强大的磁铁能使粒子流弯曲,让这些电子发射出极亮的X射线。 

(ESRF里的加速器轨道) 
这种强大的X射线能让ESRF以微米,甚至纳米的分辨率观测物体。 
它通常用于研究合金和复合材料,观察蛋白质的分子结构,以及在不打碎石头的情况下,研究内部的化石骨骼。 
乔尼克和阿克曼想用它对人体器官进行世界上最精密的X射线扫描,负责加速器技术的保罗·塔福罗(Paul Tafforeau)说,这应该能做到。 

(保罗·塔福罗) 
前不久,ESRF完成了对“极端明亮X射线源”(简称EBS)的升级,它能射出世界上最亮的X射线,威力是普通医用X射线的10万亿倍,是上一代X射线源的100倍。 
EBS能对复杂物体进行原子级别的成像,扫描后生成三维模型,内部的结构一清二楚。 

(ESRF的粒子加速器) 
普通医用X射线之所以难以呈现清晰的人体器官,是因为X射线靠不同物质的吸收量来作图,重的元素吸收得比轻元素多。 
而人体组织主要由轻元素组织(比如碳、氢、氧),所以很难区分。 
但EBS没有这个问题,因为它的射线非常同步,以相同的频率和对齐方式前进。 
当X射线穿过物体时,细微的密度差异会导致射线的路线稍微偏移,在离物体越远的位置,这种差异就越容易被检测到。 
所以,哪怕是轻元素,EBS仍然可以清晰描绘软组织的内部图像。 

(用HiP-CT技术,在EBS射线源下扫描出来的94岁女性心脏) 
唯一的问题,是人体组织很难被固定,如果扫描期间它出现千分之一毫米以上的移动,最终的图像都可能是错误的,因为射线无法对齐。 
想清楚这些事后,塔福罗开始研究如何把器官固定在容器里。 
他在从海藻中提取出一种凝胶,里面放入大量乙醇,然后从屠宰场找来猪内脏,将它包裹起来。 

(保罗·塔福罗) 
接着,在多种研究化石的技术之上,他研发出一个叫HiP-CT的扫描技术,这个技术可以扫描整个器官,也可以放大任何感兴趣的部位,直到细胞程度。 





(用HiP-CT扫描出的大脑可以不断放大) 



去年5月,塔福罗用HiP-CT扫描了猪肺,看上去没有问题。 
然后,他扫描了一名刚刚死于新冠的54岁男子的左肺,把照片发给乔尼克和阿克曼。 
就是文章开头的那一张 

看到照片的李惊叹了,塔福罗给的是一个肺部的三维图像,可以任意把自己想看的地方放大,“信息量是医学CT的一百万倍”。 
HiP-CT技术使人体扫描的分辨率达到25微米,比人的头发还细, 
在选择要放大的区域后,它还能达到单微米级分辨率,是医学CT分辨率的100倍! 

(可以放大到细胞结构的肺部扫描图) 
“当我们第一次看到图时,所有人都陷入沉默。”沃尔什说,“之前,没人看过如此详细的人体器官图。” 
三维图像显示肺部的血管出现扩展和肿胀,还形成异常的微型血管束,这对新冠病毒的了解更近一步。 
这张看上去颇为可怕的图,也成功让研究人员说服他们的亲友接种疫苗。 

(研究员在分析HiP-CT扫出的图像) 
HiP-CT的工作还没有停止,塔福罗的团队建立了一个人体器官图谱计划,希望将所有器官都扫描一遍,把三维图像放到云端,让所有医学研究者都可以看。这些图就相当于人体的谷歌地图。 
目前,团队已经发布了心脏、大脑、肾脏、肺和脾脏的三维图,完成对另外30种器官的扫描,还有80种器官在排队等候中。 

(HiP-CT扫描出的5种器官) 
这项技术对了解疾病相当宝贵,已经有40多个研究小组联系他们,希望他们能帮忙扫。 
HiP-CT团队还在测试ESRF的最新光束设备,叫BM18,它能产生更大的X射线束,意味着扫描所需的时间更短。 
BM18的效果也很好,他们计划在2023年底之前,扫描出整个人体。 

(保罗·塔福罗) 
原本,人类还需要靠绘画做出器官结构图,现在只需要半天时间,就能得到一张真实的器官图。 
人类离了解自己更进了一步,多亏了科技的发展啊……
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ocmom
目前肺移植手术存活率高吗?可以用动物肺吗?
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anotherid
再有一张正常肺放一起比较一下就好了。 好厉害啊
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vitd120
这个是尸体啦所以特别惨。。。
估计就是微型血栓,主支没事,但是小支都被堵塞了
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flowingsue
这个文章吹得有点过了好吧,25微米好大好吧,很多detail都看不清吧。
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Jicama
“唯一的问题,是人体组织很难被固定,如果扫描期间它出现千分之一毫米以上的移动,最终的图像都可能是错误的,因为射线无法对齐。  想清楚这些事后,塔福罗开始研究如何把器官固定在容器里。  他在从海藻中提取出一种凝胶,里面放入大量乙醇,然后从屠宰场找来猪内脏,将它包裹起来。 ”
所以这个技术不能给活人扫是不是?
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wojiushifa
这个技术好
南开阿飞
又来吓唬我们了。。。。
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Seeking668
想看打了疫苗得心肌炎逝去的心脏对比
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maomaogou
看完以后感觉呼吸都不顺畅了
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reabck
可怕吧
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kingboo
“唯一的问题,是人体组织很难被固定,如果扫描期间它出现千分之一毫米以上的移动,最终的图像都可能是错误的,因为射线无法对齐。  想清楚这些事后,塔福罗开始研究如何把器官固定在容器里。  他在从海藻中提取出一种凝胶,里面放入大量乙醇,然后从屠宰场找来猪内脏,将它包裹起来。 ”
所以这个技术不能给活人扫是不是?
Jicama 发表于 2022-01-27 20:41

照理说活人的器官不是本来就固定在“容器”里嘛
“唯一的问题,是人体组织很难被固定,如果扫描期间它出现千分之一毫米以上的移动,最终的图像都可能是错误的,因为射线无法对齐。  想清楚这些事后,塔福罗开始研究如何把器官固定在容器里。  他在从海藻中提取出一种凝胶,里面放入大量乙醇,然后从屠宰场找来猪内脏,将它包裹起来。 ”
所以这个技术不能给活人扫是不是?
Jicama 发表于 2022-01-27 20:41

文章说计量是普通医用X光的十万亿倍,这个数字没错的话,肯定不能用于活体,放射性太大
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Jicama
照理说活人的器官不是本来就固定在“容器”里嘛
kingboo 发表于 2022-01-27 23:44

千分之一毫米的移动都不能容忍,都不能呼吸了。
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Jicama
文章说计量是普通医用X光的十万亿倍,这个数字没错的话,肯定不能用于活体,放射性太大
莱 发表于 2022-01-27 23:46

的确是。
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isabel
千分之一毫米的移动都不能容忍,都不能呼吸了。
Jicama 发表于 2022-01-27 23:57

不仅不能呼吸,连心脏也不能跳,血液也不能流动。 只能是已经固定的标本才可以扫描
露lulu
惊奇
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Lindaleo
很害怕,但是怕有用吗?现在就是听天由命吧
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jarvi
只能扫尸体 相当于几百年前开始的解剖学借助科技提升新高度
以后也许会发展到活体扫描但是meh 我们这些人这辈子是看不到了
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avo
“唯一的问题,是人体组织很难被固定,如果扫描期间它出现千分之一毫米以上的移动,最终的图像都可能是错误的,因为射线无法对齐。  想清楚这些事后,塔福罗开始研究如何把器官固定在容器里。  他在从海藻中提取出一种凝胶,里面放入大量乙醇,然后从屠宰场找来猪内脏,将它包裹起来。 ”
所以这个技术不能给活人扫是不是?
Jicama 发表于 2022-01-27 20:41

不只是这个吧? X 射线,超过计量的对人体的危害。。。
“ 普通医用X射线的10万亿倍” 10 Trillion?! 会照完过后变成蜘蛛侠?
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Cinderella_smile
再有一张正常肺放一起比较一下就好了。 好厉害啊
anotherid 发表于 2022-01-27 20:37

re,不过还是看怕了
你我对面不相识
标题应该改一下 叫 看看新冠死亡病人。 同时也应该去扫一扫因肺炎 肺癌 尘肺去世的病人。
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cicip66
还是挺吓人的