“无声缺氧”！德国科学家用最强X光技展示被新冠病毒伤害的肺！触目惊心…

2022-02-01

综合报道：小轶

我们或许在很多地方见到过正常的肺的样子、吸烟者肺的样子，但应该很少有人仔细观察过被新冠感染后肺的真正模样。

这是一名因感染新冠病毒导致死亡的54岁男性肺部的三维分割和重建：空域用青色着色，开放的血管用红色着色，阻塞、受损的血管用黄色着色。

感染新冠的肺部图

这不是解剖学教科书中的那种漂亮的手绘图像，而是由欧洲的科学家们开发的高分辨率层次相差断层扫描（HiP-CT）技术，以纳米为单位测量人体器官，获得的高分辨率的三维X射线图像。

这是一张真正的扫描图像。相比之前的任何医学CT扫描更丰富，这也是人类第一次看清人体器官的真正结构。

该技术最大分辨率高达300纳米，相当于人类头发直径的十分之一。它展示了比以往任何医学 CT 扫描都有更丰富的细节，科学家们能够清楚的展示被新冠病毒严重损害过的肺部血管变化。

肺部有两个独立的血液系统：一个负责整个身体的氧气供应，另一个为肺部本身供氧。

虽然在健康的肺中，两个系统的小血管之间有时也会有一些连接。但在受损的新冠肺中，两个血液系统在许多区域形成了这样的连接。大量的血管短路就像一个敞开的闸门，整个身体的氧气供应由于血栓过多而不再起作用。由于许多短路反应，肺部在短期内设法弥补缺氧的问题，甚至形成了新的血管。

新冠感染会引发各种器官病变

HiP-CT 技术开始于两名德国病理学家对于新冠肺炎的研究。

2020年，疫情初起，汉诺威医学院的胸部疾病病理学家丹尼·乔尼克（Danny Jonigk）和美因茨大学医学中心的病理学家马克西米利安·阿克曼（Maximilian Ackermann）很快注意到关于新冠肺炎的一个不寻常的症状——“无声缺氧”。

当时来自中国的医生发现，一些新冠患者神志清醒的状态下，血氧水平出现了急剧下降。

乔尼克和阿克曼怀疑新冠病毒会以某种方式攻击肺部血管，并通过尸检和树脂注射组织样本的方式来验证他们的假说。他们发现，在新冠死者的肺部，最小的血管发生了扭曲和重塑现象。这个具有里程碑意义的发现于2020年5月发表，这表明新冠并非严格意义上的呼吸道疾病，而是一种血管疾病——一种可能影响全身器官的疾病。相关报道请看《颠覆性新发现：新冠不是呼吸系统疾病，而是血管疾病！将引出新疗法?》（点击阅读）。

通过该技术扫描出的肾的结构图

即使血管中只有1%受到病毒的攻击，血液的流动和吸收氧气的能力也会受损，对整个器官造成潜在的破坏性后果。两位病理学家意识到他们需要更好地了解损伤情况。

CT扫描之可以提供整个器官的视图，但分辨率不够高。活组织检查可以在显微镜下呈现组织样本，但生成的图像只是整个器官的一小部分。而树脂注射技术需要溶解组织，这会破坏样本并限制进一步的研究。

他们需要一种前所未有的技术：一系列 X 射线，全部在同一个器官上完成，将器官的某些部分放大到细胞尺度。

2020年3月，他们联系了长期合作伙伴，伦敦大学学院的材料科学家兼新兴技术主席彼得·李（Peter Lee），他的专长是用强大的 X 射线研究生物材料。

同步加速器是ESRF的核心，它产生的X射线比医院使用的X射线要亮1000亿倍，高能电子在ESRF的存储环（一个844米长的圆形隧道）上飞驰。

李立刻想到了法国的格勒诺布尔。那里有世界第三大粒子加速器欧洲同步加速器 ESRF，是目前世界上最亮的高能 X 射线光源。它比医院使用的 X 射线亮1000亿倍，可以窥探微米甚至纳米尺度的物体。高能电子围绕ESRF的存储环（一条844米长的圆形隧道）运行，可以用于研究合金和复合材料，检查蛋白质的分子结构，甚至重建古代化石。

可以看到单个细胞

古生物学家保罗·塔福罗（Paul Tafforeau）加入团队，负责将阿尔卑斯山的粒子加速器变成革命性的医学扫描工具。当第一幅肺部扫描图完成时，塔福罗并没有十分满意。然而对于团队的其他人来说，这些图像已经足够令人惊叹：新的图像信息量是之前的一百万倍。