El daño causado por Covid-19 a los vasos sanguíneos más pequeños de los pulmones se ha capturado de manera intrincada utilizando rayos X de alta energía emitidos por un tipo especial de acelerador de partículas.
Rayos X: Tomografía de contraste de fase jerárquica (HiP-CT)
Los científicos de UCL y el European Synchrotron Research Facility (ESRF) utilizaron una nueva tecnología revolucionaria de imágenes llamada Tomografía de contraste de fase jerárquica (HiP-CT). Esto, para escanear órganos humanos donados, incluidos los pulmones de un donante Covid-19.
HiP-CT permite el mapeo 3D a través de una gama de escalas. Lo que permite a los médicos ver el órgano completo como nunca antes al tomar imágenes de él como un todo y luego hacer zoom hasta el nivel celular.
La técnica utiliza rayos X suministrados por el Sincrotrón europeo (un acelerador de partículas) en Grenoble, Francia. La cual, tras su reciente actualización de fuente extremadamente brillante (ESRF-EBS). Ahora proporciona la fuente de rayos X más brillante del mundo con 100 mil millones veces más brillante que una radiografía de un hospital.
La capacidad de ver órganos en escalas como esta será realmente revolucionaria
Debido a este intenso brillo, los investigadores pueden ver vasos sanguíneos de cinco micrones de diámetro (una décima parte del diámetro de un cabello) en un pulmón humano intacto. Una tomografía computarizada clínica solo resuelve vasos sanguíneos que son aproximadamente 100 veces más grandes, alrededor de 1 mm de diámetro.
La Dra. Claire Walsh (Ingeniería Mecánica de la UCL) dijo: “La capacidad de ver órganos en escalas como esta será realmente revolucionaria para las imágenes médicas. A medida que comencemos a vincular nuestras imágenes HiP-CT con imágenes clínicas a través de técnicas de inteligencia artificial. Lo haremos – por la primera vez: ser capaz de validar con gran precisión hallazgos ambiguos en imágenes clínicas. Para comprender la anatomía humana, esta también es una técnica muy emocionante, ser capaz de ver pequeñas estructuras de órganos en 3D en su contexto espacial correcto es clave para comprender cómo nuestros cuerpos están estructurados y cómo funcionan”.
La infección grave por Covid-19 ‘desvía’ la sangre entre los dos sistemas separados
Usando HiP-CT, el equipo de investigación, que incluye a médicos en Alemania y Francia. Ha visto cómo la infección grave por Covid-19 ‘desvía’ la sangre entre los dos sistemas separados. Los capilares que oxigenan la sangre y los que alimentan el tejido pulmonar. Tal reticulación impide que la sangre del paciente se oxigene adecuadamente, lo que se había planteado previamente pero no probado.
Maximilian Ackermann MD (University Medical Center Mainz), usuario clínico de la técnica, dijo:
“Poco después del comienzo de la pandemia global. Demostramos que Covid-19 es una enfermedad vascular sistémica utilizando métodos histopatológicos (imágenes ópticas de tejido) y moleculares. Sin embargo, estas técnicas no abordaron adecuadamente la extensión de los cambios y la coagulación en los vasos sanguíneos finos de los pulmones “.
Este es un avance real
Danny Jonigk, profesor de patología torácica, (Escuela de Medicina de Hannover, Alemania) dijo: “Al combinar nuestros métodos moleculares con las imágenes multiescala HiP-CT en pulmones afectados por neumonía COVID-19. Obtuvimos una nueva comprensión de cómo la derivación entre los vasos sanguíneos en un los dos sistemas vasculares del pulmón se producen en los pulmones lesionados por Covid-19 y el impacto que tiene en los niveles de oxígeno en nuestro sistema circulatorio “.
El Dr. Paul Tafforeau, científico principal de ESRF, dijo:
“La idea de desarrollar esta nueva técnica HiP-CT surgió después del comienzo de la pandemia global. Combinando varias técnicas que se utilizaron en el ESRF para obtener imágenes de fósiles grandes y utilizando el aumento sensibilidad de la nueva fuente extremadamente brillante en el ESRF, ESRF-EBS. Esto nos permite ver en 3D los vasos increíblemente pequeños dentro de un órgano humano completo, lo que nos permite distinguir en 3D un vaso sanguíneo del tejido circundante, e incluso observar algunas células específicas.
“Este es un avance real, ya que los órganos humanos tienen poco contraste y, por lo tanto, son muy difíciles de obtener imágenes en detalle con las técnicas disponibles actualmente. ESRF-EBS nos ha permitido pasar de descifrar los secretos de los fósiles a ver el cuerpo humano como nunca antes.”
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