Ny teknika scanning vaovao dia mamokatra sary amin'ny antsipiriany lehibe izay afaka manova ny fandalinana ny anatomie olombelona.
Rehefa nahita ny sariny andrana voalohany momba ireo tra-boina maivana COVID-19 i Paul Taforo dia nihevitra izy fa tsy nahomby.Paleontôlôjista tamin'ny fiofanana, nandany volana maro niara-niasa tamin'ireo ekipa manerana an'i Eoropa i Taforo mba hamadika ireo accelerators potika any amin'ny Alpes frantsay ho fitaovana fitiliana ara-pitsaboana revolisionera.
Tamin'ny faran'ny volana Mey 2020 izany, ary naniry mafy ny hahafantatra bebe kokoa ny fomba fandravan'ny COVID-19 ny taovan'olombelona ny mpahay siansa.Taforo dia nasaina namolavola fomba iray izay afaka mampiasa ny taratra X mahery vaika novokarin'ny European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) any Grenoble, Frantsa.Amin'ny maha mpahay siansa ESRF azy dia nanosika ny sisintanin'ny x-ray avo lenta amin'ny fôsily vatolampy sy mummies maina izy.Natahotra izy izao noho ny lamba malefaka sy miraikitra amin'ny lamba famaohana.
Nasehon'ireo sary azy ireo antsipiriany bebe kokoa noho ny scan CT ara-pitsaboana hitany teo aloha, ka nahafahan'izy ireo nandresy ny hantsana mafy amin'ny fomba fijerin'ny mpahay siansa sy ny dokotera ny taovan'olombelona."Ao amin'ny boky fianarana momba ny anatomia, rehefa hitanao izy io, dia midadasika, miendrika kely, ary sary tsara tarehy natao tanana izy ireo noho ny antony iray: fandikana ara-javakanto izy ireo satria tsy manana sary isika," University College London (UCL). ) hoy..Nilaza i Claire Walsh, mpikaroka zokiolona."Sambany isika afaka manao ny tena zava-misy."
Taforo sy Walsh dia anisan'ny ekipa iraisam-pirenena misy mpikaroka 30 mahery izay namorona teknika fitiliana X-ray vaovao mahery vaika antsoina hoe Hierarchical Phase Contrast Tomography (HiP-CT).Miaraka amin'izany izy ireo dia afaka mandeha amin'ny farany avy amin'ny taova iray manontolo ho amin'ny fahitana lehibe kokoa ny lalan-dra kely indrindra ao amin'ny vatana na ny sela tsirairay mihitsy aza.
Ity fomba ity dia efa manome fomba fijery vaovao momba ny fanimbana sy fanavaozana ny lalan-drà ao amin'ny havokavoka ny COVID-19.Na dia sarotra aza ny hamaritana ny fahatsinjovany lavitr'ezaka satria tsy mbola nisy tahaka ny HiP-CT teo aloha, ireo mpikaroka mientanentana amin'ny mety ho azony dia mazoto mijery fomba vaovao hahatakarana ny aretina sy ny sarintany ny anatomie olombelona miaraka amin'ny sarintany topografika marina kokoa.
Hoy i Andrew Cooke, manam-pahaizana momba ny aretim-po ao amin'ny UCL: “Mety ho gaga ny ankamaroan'ny olona fa nandinika ny anatomie ny fo nandritra ny an-jatony taona maro isika, nefa tsy misy marimaritra iraisana momba ny firafitry ny fo, indrindra fa ny fo … Ny sela hozatra sy ny fiovany. rehefa mitempo ny fo”.
“Efa niandry ny asako manontolo aho,” hoy izy.
Nanomboka ny teknikan'ny HiP-CT rehefa nifaninana ny manam-pahaizana alemà roa mba hanara-maso ny vokatry ny viriosy SARS-CoV-2 amin'ny vatan'olombelona.
Danny Jonigk, mpitsabo aretin-koditra ao amin'ny Hannover Medical School, sy Maximilian Ackermann, mpitsabo aretin-tsaina ao amin'ny University Medical Center Mainz, dia niambina mafy rehefa nanomboka niely tany Shina ny vaovao momba ny tranga tsy fahita firy momba ny pnemonia.Samy nanana traikefa nitsabo ny aretin'ny havokavoka izy roa ary nahalala avy hatrany fa tsy mahazatra ny COVID-19.Niahiahy manokana ny mpivady momba ny tatitra momba ny "hypoxia mangina" izay nahatonga ny marary COVID-19 hifoha nefa nahatonga ny haavon'ny oksizenina ao amin'ny rany.
Ackermann sy Jonig dia miahiahy fa ny SARS-CoV-2 dia manafika ny lalan-drà ao amin'ny havokavoka.Rehefa niparitaka tany Alemaina ny aretina tamin'ny martsa 2020, dia nanomboka nanao autopsie tamin'ireo niharam-boina COVID-19 izy mivady.Tsy ela izy ireo dia nanandrana ny vinavinan'ny vaskular amin'ny alàlan'ny fampidirana resin ao anaty santionany amin'ny tavy ary avy eo dia levona ny tavy amin'ny asidra, ka namela modely marina momba ny vasculature tany am-boalohany.
Amin'ny fampiasana an'io teknika io, i Ackermann sy Jonigk dia nampitaha ny tavy avy amin'ny olona tsy matin'ny COVID-19 amin'ireo olona maty.Hitan'izy ireo avy hatrany fa tamin'ireo niharam-boina tamin'ny COVID-19, ny lalan-dra kely indrindra ao amin'ny havokavoka dia nivadika sy namboarina indray.Ireo vokatra manan-tantara ireo, navoaka an-tserasera tamin'ny Mey 2020, dia mampiseho fa ny COVID-19 dia tsy aretina taovam-pisefoana fotsiny, fa aretina vascular izay mety hisy fiantraikany amin'ny taova manerana ny vatana.
"Raha mandalo amin'ny vatana ianao ary mampifanaraka ny lalan-dra rehetra, dia mahazo 60,000 ka hatramin'ny 70,000 kilaometatra, izay avo roa heny ny halaviran'ny ekoatera", hoy i Ackermann, manam-pahaizana momba ny aretina avy any Wuppertal, Alemaina..Nanampy izy fa raha ny 1 isan-jaton'ireo lalan-drà ireo ihany no tratran'ny viriosy, dia hiharatsy ny fikorianan'ny rà sy ny fahafahana mitroka oksizenina, izay mety hiteraka voka-dratsy ho an'ny taova manontolo.
Vantany vao takatr'i Jonigk sy Ackermann ny fiantraikan'ny COVID-19 amin'ny fantson-dra, dia tsapan'izy ireo fa mila mahatakatra tsara kokoa ny fahasimbana izy ireo.
Ny x-ray ara-pitsaboana, toy ny scan CT, dia afaka manome fomba fijery ny taova manontolo, saingy tsy dia avo loatra ny vahaolana.Ny biopsy dia ahafahan'ny mpahay siansa mandinika ny santionan'ny tavy eo ambanin'ny mikraoskaopy, fa ny sary vokarina dia maneho ampahany kely amin'ny taova manontolo ary tsy afaka mampiseho ny fivoaran'ny COVID-19 ao amin'ny havokavoka.Ary ny teknikan'ny resin novolavolain'ny ekipa dia mitaky ny famongorana ny tavy, izay manimba ny santionany ary mametra ny fikarohana fanampiny.
"Amin'ny faran'ny andro, mahazo oksizenina [ny havokavoka] ary mivoaka ny gazy karbonika, fa noho izany, manana lalan-dra sy kapilara an'arivony kilaometatra izy, tena manify ny elanelana… saika fahagagana izany," hoy i Jonigk, mpanorina. mpanadihady lehibe ao amin'ny Foibe fikarohana momba ny havokavoka alemà."Ka ahoana no ahafahantsika manombatombana zavatra sarotra toy ny COVID-19 nefa tsy manimba taova?"
I Jonigk sy Ackermann dia nila zavatra tsy mbola nisy toy izany: andiana x-ray amin'ny taova iray izay ahafahan'ny mpikaroka manitatra ny ampahany amin'ny taova amin'ny ambaratonga sela.Tamin'ny martsa 2020, nifandray tamin'ny mpiara-miasa hatry ny ela Peter Lee, mpahay siansa momba ny fitaovana sy filohan'ny teknolojia vao misondrotra ao amin'ny UCL ny duo alemà.Ny mampiavaka an'i Lee dia ny fandalinana ny akora biolojika mampiasa taratra X mahery, ka nitodika avy hatrany tany amin'ny Alpes frantsay ny eritreriny.
Ny Foiben'ny Taratra Synchrotron Eoropeana dia miorina eo amin'ny faritra telozoro any amin'ny faritra avaratrandrefan'i Grenoble, izay misy renirano roa mifanena.Ny zavatra dia accelerator singa izay mandefa elektrôna amin'ny fihodinana boribory iray kilaometatra ny halavany amin'ny hafainganam-pandehan'ny hazavana.Rehefa mihodinkodina ireo elektrôna ireo, dia misy andriamby mahery ao amin'ny orbit no mandika ny onjan'ny singa, ka mahatonga ny elektrôna hamoaka ny sasany amin'ireo taratra X mamiratra indrindra eran-tany.
Ity taratra mahery vaika ity dia mamela ny ESRF hitsikilo zavatra amin'ny micrometer na nanometer.Matetika izy io no ampiasaina amin'ny fandalinana ny fitaovana toy ny firaka sy ny composites, ny fandinihana ny firafitry ny molekiola amin'ny proteinina, ary na dia ny fanamboarana ny fôsily fahiny aza tsy nanasaraka ny vato tamin'ny taolana.Ackermann, Jonigk ary Lee dia naniry ny hampiasa ilay zavamaneno goavam-be mba haka ireo taratra x-ray amin'ny antsipiriany indrindra amin'ny taovan'olombelona.
Midira ao Taforo, izay ny asany ao amin'ny ESRF dia nanosika ny sisin-tanin'ny zavatra hitan'ny synchrotron scanning.Ny fika manaitra azy dia nahafahan'ny mpahay siansa nijery tao anatin'ny atodin'ny dinôzôra sy saika nanapaka ny mummies, ary saika avy hatrany dia nanamafy i Taforo fa ny synchrotrons dia afaka mandinika tsara ny lobe havokavoka manontolo.Saingy raha ny marina, ny fisavana ny taovan'olombelona manontolo dia fanamby goavana.
Etsy andaniny, misy ny olana amin’ny fampitahana.Ny taratra x-ray mahazatra dia mamorona sary mifototra amin'ny habetsahan'ny taratra isan-karazany raisina, miaraka amin'ireo singa mavesatra kokoa mifoka mihoatra ny maivana kokoa.Ny tavy malefaka dia voaforon'ny singa maivana indrindra—karbonina, hydrogen, oksizenina, sns—ka tsy hita mazava tsara amin'ny x-ray ara-pitsaboana mahazatra.
Ny iray amin'ireo zava-dehibe momba ny ESRF dia ny taratra X-ray ao aminy dia mirindra tsara: mandeha amin'ny onja ny hazavana, ary amin'ny trangan'ny ESRF, ny taratra X-ray rehetra dia manomboka amin'ny matetika sy ny fampifanarahana mitovy, mihozongozona tsy tapaka, toy ny dian-tongotra sisa. nataon'i Reik tamin'ny zaridaina zen.Saingy rehefa mandalo an'ilay zavatra ireo taratra X ireo, dia mety hahatonga ny taratra X hivily kely amin'ny lalana ny fahasamihafan'ny hakitroky ny tsirairay, ary ho mora hita ny fahasamihafana rehefa miala lavitra ilay zavatra ny taratra X.Ireo fiviliana ireo dia afaka manambara tsy fitovian'ny hakitroky an-kolaka ao anatin'ny zavatra iray, na dia singa maivana aza izy io.
Olana hafa anefa ny fitoniana.Mba handraisana andiam-panitarana x-ray dia tsy maintsy amboarina amin'ny endriny voajanahary ny taova mba tsy hiondrika na hivezivezy mihoatra ny arivo milimetatra.Ambonin'izany, tsy hifanaraka ny x-ray nifanesy tamin'ny taova iray.Tsy tokony holazaina anefa fa ny vatana dia mety ho malefaka be.
Lee sy ny ekipany ao amin'ny UCL dia mikendry ny hamolavola kaontenera mahatanty taratra X-ray synchrotron raha mbola mamela onja betsaka araka izay tratra.Lee ihany koa no nitantana ny fandaminana ankapoben'ilay tetikasa—ohatra, ny antsipirihan'ny fitaterana taovan'olombelona eo anelanelan'i Alemaina sy Frantsa—ary nanakarama an'i Walsh, izay manam-pahaizana manokana momba ny angona lehibe momba ny biomedical, mba hanampy amin'ny famakafakana ny scans.Niverina tany Frantsa, ny asan'i Taforo dia nahitana ny fanatsarana ny fomba fitarafana sy ny fomba fitehirizana ny taova ao amin'ny kaontenera namboarin'ny ekipan'i Lee.
Fantatr'i Tafforo fa mba tsy ho lo ny taova, ary hazava araka izay azo atao ny sary, dia tsy maintsy karakaraina amin'ny ampahany maromaro amin'ny ethanol rano izy ireo.Fantany koa fa mila mampitombina ny taova amin’ny zavatra mifanaraka tsara amin’ny hakitroky ny taova izy.Ny fikasany dia ny hametraka ireo taova ao anaty agar-ethanol, zavatra toy ny jelly nalaina tamin'ny ahidrano.
Na izany aza, ny devoly dia ao anatin'ny antsipiriany - toy ny any amin'ny ankamaroan'ny Eoropa, Taforo dia mijanona ao an-trano ary mihidy.Noho izany dia namindra ny fikarohana nataony tao amin'ny laboratoara an-trano i Taforo: nandany taona maro izy nandravaka lakozia antonony teo aloha niaraka tamin'ny mpanonta printy 3D, fitaovana simika fototra ary fitaovana ampiasaina hanomanana taolam-biby hanaovana fikarohana anatomika.
Taforo dia nampiasa vokatra avy amin'ny fivarotana enta-madinika teo an-toerana mba hamantarana ny fomba fanaovana agar.Manangona rano avy amin'ny tafio-drivotra mihitsy aza izy avy amin'ny tafo izay nodioviny vao haingana mba hanaovana rano tsy misy mineraly, akora manara-penitra amin'ny formulas agar-grade.Mba hanaovana fanazaran-tena amin'ny famonosana taova ao anaty agar dia naka tsinain-kisoa tao amin'ny toeram-pamonoana teo an-toerana izy.
Taforo dia nesorina niverina tany amin'ny ESRF tamin'ny tapaky ny volana Mey ho an'ny fitiliana ny havokavoka voalohany amin'ny kisoa.Nanomboka tamin'ny Mey ka hatramin'ny Jona dia nanomana sy nandinika ny lobe havokavoka havia an'ny lehilahy 54 taona maty tamin'ny COVID-19 izy, izay nalain'i Ackermann sy Jonig avy any Alemaina ho any Grenoble.
“Rehefa nahita ny sary voalohany aho dia nisy taratasy fialan-tsiny tao amin'ny mailaka ho an'ny olona rehetra nandray anjara tamin'ny tetikasa: tsy nahomby izahay ary tsy afaka nanao scan avo lenta aho,” hoy izy.“Nandefa sary roa nahatsiravina ho ahy nefa mahafinaritra ho azy ireo aho.”
Ho an'i Lee ao amin'ny Oniversiten'i Kalifornia, Los Angeles, dia mahavariana ireo sary: ​​ny sary taova manontolo dia mitovy amin'ny scan CT ara-pitsaboana mahazatra, saingy "mitombo avo heny ny fampahalalana."Toy ny hoe nianatra ny ala nandritra ny androm-piainany ilay mpikaroka, na nanidina teo ambonin’ny ala tamin’ny fiaramanidina goavam-be, na nandeha tamin’ilay lalana.Ankehitriny izy ireo dia manidina eny ambonin'ny tampon-trano toy ny vorona amin'ny elatra.
Namoaka ny filazalazana feno voalohany momba ny fomba fiasa HiP-CT ny ekipa tamin'ny Novambra 2021, ary namoaka antsipiriany momba ny fiantraikan'ny COVID-19 amin'ny karazana mivezivezy ao amin'ny havokavoka ihany koa ny mpikaroka.
Nahazo tombony tsy nampoizina ihany koa ilay scan: nanampy ny mpikaroka handresy lahatra ny namana sy ny fianakaviana hanao vaksiny.Amin'ny tranga mahery vaika amin'ny COVID-19, maro amin'ireo lalan-drà ao amin'ny havokavoka no miseho mivelatra sy mivonto, ary amin'ny lafiny kely kokoa dia mety hisy fiforonan'ny lalan-drà kely tsy ara-dalàna.
"Rehefa mijery ny firafitry ny havokavoka avy amin'ny olona iray maty tamin'ny COVID ianao, dia tsy mitovy amin'ny havokavoka izany - korontana izany," hoy i Tafolo.
Nanampy izy fa na dia tao amin'ny taova salama aza, ny scan dia nampiseho endrika anatomika an-kolaka izay tsy voarakitra an-tsoratra mihitsy satria tsy mbola nisy taova olombelona nodinihina tamin'ny antsipiriany toy izany.Miaraka amin'ny famatsiam-bola maherin'ny 1 tapitrisa dolara avy amin'ny Chan Zuckerberg Initiative (fikambanana tsy mitady tombony naorin'ny Tale Jeneralin'ny Facebook Mark Zuckerberg sy ny vadin'i Zuckerberg, dokotera Priscilla Chan), ny ekipa HiP-CT dia mamorona izao antsoina hoe atlasy ny taovan'olombelona.
Hatreto, ny ekipa dia namoaka scan taova dimy - ny fo, ny atidoha, ny voa, ny havokavoka ary ny spleen - mifototra amin'ny taova nomen'i Ackermann sy Jonigk nandritra ny autopsy COVID-19 tany Alemaina sy ny taova "manara-maso" ara-pahasalamana LADAF.Laboratory Anatomika Grenoble.Ny ekipa dia namokatra ny angon-drakitra, ary koa ny sarimihetsika sidina, mifototra amin'ny angona azo alaina maimaim-poana amin'ny Internet.Miitatra haingana ny Atlas of Organs Human: taova 30 hafa no nozahana, ary 80 hafa dia eo amin'ny dingana samihafa amin'ny fanomanana.Saika vondrona mpikaroka 40 samihafa no nifandray tamin'ny ekipa mba hianatra bebe kokoa momba ny fomba fiasa, hoy i Li.
UCL cardiologist Cook dia mahita hery lehibe amin'ny fampiasana HiP-CT hahatakarana ny anatomie fototra.Ny radiologista UCL Joe Jacob, izay manam-pahaizana manokana amin'ny aretin'ny havokavoka, dia nilaza fa ny HiP-CT dia "tena sarobidy amin'ny fahatakarana ny aretina", indrindra amin'ny rafitra telo-dimensional toy ny fantson-dra.
Na ireo mpanakanto aza dia niditra an-tsehatra.Barney Steele avy ao amin'ny Marshmallow Laser Feast ara-javakanto traikefa monina any Londres dia nilaza fa manadihady am-pahavitrihana ny fomba azo trandrahana ny angon-drakitra HiP-CT amin'ny zava-misy virtoaly immersive."Raha ny tena izy dia mamorona dia amin'ny vatan'olombelona isika," hoy izy.
Saingy na eo aza ny fampanantenana rehetra momba ny HiP-CT, dia misy olana goavana.Voalohany, hoy i Walsh, ny scan HiP-CT dia miteraka "angona manaitra", mora terabyte isaky ny taova.Mba ahafahan'ny mpitsabo mampiasa ireo scan ireo amin'ny tontolo tena izy, manantena ny hamolavola interface mifototra amin'ny rahona ny mpikaroka amin'ny fitetezana azy ireo, toy ny Google Maps ho an'ny vatan'olombelona.
Nila nanamora ny famadihana ny scans ho modely 3D azo ampiasaina ihany koa izy ireo.Tahaka ny fomba scan CT rehetra, ny HiP-CT dia miasa amin'ny alalan'ny fakana silaka 2D maro amin'ny zavatra iray ary manambatra azy ireo.Na amin'izao fotoana izao aza, ny ankamaroan'io dingana io dia atao amin'ny tanana, indrindra rehefa mijery ny tavy tsy ara-dalàna na marary.Lee sy Walsh dia nilaza fa ny laharam-pahamehan'ny ekipa HiP-CT dia ny famolavolana fomba fianarana milina izay afaka manamora ity asa ity.
Hiitatra ireo fanamby ireo rehefa mivelatra ny atlasy ao amin'ny taovan'olombelona ary lasa maniry mafy ny mpikaroka.Ny ekipa HiP-CT dia mampiasa ny fitaovana taratra ESRF farany indrindra, antsoina hoe BM18, hanohizana ny fisavana ny taovan'ilay tetikasa.Ny BM18 dia mamokatra taratra X-ray lehibe kokoa, izay midika fa maka fotoana kely kokoa ny fitarafana, ary ny mpitsikilo X-ray BM18 dia azo apetraka hatrany amin'ny 125 metatra (38 metatra) miala amin'ilay zavatra notarafina, ka mahatonga azy ho mazava kokoa.Ny valin'ny BM18 dia efa tena tsara, hoy i Taforo, izay nanavao indray ny sasany amin'ireo santionany Atlas Tava Olombelona tany am-boalohany tamin'ny rafitra vaovao.
Ny BM18 koa dia afaka mijery zavatra tena lehibe.Miaraka amin'ilay trano vaovao, mikasa ny hijery ny vatan'olombelona manontolo ny ekipa amin'ny faran'ny taona 2023.
Mikaroka ny tanjaky ny teknolojia, hoy i Taforo, "Tena tany am-piandohana izahay."
© 2015-2022 National Geographic Partners, LLC.Zo rehetra voatokana.