Google|谷歌地球、谷歌地图和谷歌天空之后,也许有一天我们会有一个谷歌身体搜索的工具!

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(图片来源:ESRF/HiP-CT:C L Walsh、P Tafforeau、W L Wagner等人)
这张人类肺部的3D图像是使用欧洲同步加速器辐射设施的新极光源拍摄的 。

在这个信息时代 , 我们希望知识触手可及 。 如果我们想了解某人的第一印象 , 我们中的许多人会直接进入他们的社交媒体页面 。 如果我们想理解一个新主题 , 我们不用买教科书(大多数基础知识都在维基百科上等着我们) 。 如果我们想探索一个新城市 , 我们可以通过在谷歌地球上四处走动来做很多事情 。 曾经昂贵或独家的信息现在对所有人都是免费的 。
但是医学图像呢?假设你想探索真正的人类心脏是什么样子的 , 从整个器官到最小的血管 。 目前 , 对我们大多数人来说 , 这是不可能的 。 诚然 , 心脏外科医生可以获得患者心脏的放射图像 , 并订购特定体积的活检 。 但即便如此 , 医生也很容易对单个成像方法的局限性感到沮丧 。
临床计算机断层扫描(CT)使用X射线逐片构建3D图像 , 仅限于毫米分辨率 。 磁共振成像(MRI)也是如此 , 它使用磁场和无线电波在体内对等 。 与此同时 , 活检的显微镜通常仅限于毫米大小的体积 。 无论你是否是专家 , 看到微米或近微米分辨率的器官或整个人体的梦想都是不可能的 。
在过去的两年里 , 欧洲数十名科学家一直在忙于汇编有史以来最详细的真实器官的3D视图 。 就像谷歌地球一样 , 该团队的项目众所周知 , 人体器官图集既简单又令人惊讶 。 其目标是创建一个可免费访问的高度“缩放”人体器官的在线图像库 , 揭示从其最大特征(厘米和米的规模)到微观结构的一切 。
该项目已经创建了肺部、大脑、心脏、肾脏、脾脏和肝脏的3D图像(见human-organ-atlas.esrf.eu) 。 到2025年 , 人体器官图集团队希望成像整个人类躯干 , 在不远的将来 , 成像整个人体 。 这项工作对科学家和非科学家来说都令人印象深刻 , 以至于该项目正在由英国、欧盟和美国的一些知名融资机构提供资金 。 甚至谷歌也产生了兴趣 。
一位一直在该项目上合作的科学家是德国汉诺威医学院的肺病理学家Danny Jonigk 。 他觉得他整个职业生涯都在烛光下做研究 , 只是为了有人“突然开灯” 。 然后是Daniyal Jafree , 他是英国伦敦大学学院(UCL)的医科学生 , 他正在攻读肾脏成像博士学位 。
人体器官地图集项目的目标是创建一个可免费访问的在线图像库 , 包括高度“缩放”的人体器官 , 直到微观结构 。
为您服务的X光片
没有物理学 , 人体器官图集项目是不可能的 。 它始于法国格勒诺布尔的欧洲同步辐射设施(ESRF) , 该设施自30多年前开放以来一直是世界上最重要的X射线光源之一 。 与临床CT扫描仪提供的X射线不同 , 同步加速器X射线具有高能量和高空间相干性 。 这意味着它们的波形在传播时保持非常相位 , 使研究人员能够利用X射线相位的微小变化来生成具有非常高细节和对比度的层析(逐节)3D图像(见下面的方框) 。
多年来 , 这种相位对比X射线技术对生物标本进行了令人难以置信的重建 。 例如 , 2011年 , ESRF波束线科学家Paul Tafforeau帮助对早期人类祖先Australopithecus s sediba的头骨内部进行了有史以来最详细的扫描 。 最近 , 他制作了小型恐龙化石、古代人类牙齿甚至木乃伊鳄鱼的扫描 。

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