Усовершенствованная фазово-контрастная рентгеновская визуализация позволяет выявить кровеносные сосуды и нервы у древних мумий

• Новая фазово-контрастная визуализация, основанная на распространении света, позволяет детально фиксировать мягкие ткани древних останков. 
• Он генерирует трехмерное изображение с высоким пространственным клеточным и субклеточным разрешением. 
• Эта технология может помочь лучше понять образ жизни, болезни и смерть в древние времена. 

Рентгеновская радиография и компьютерная томография (КТ) являются одними из наиболее часто используемых методов неразрушающего анализа мумий животных и человека. Эти рентгеновские методы основаны на абсорбционном контрасте и оказались чрезвычайно полезны в таких областях, как палеопатология и археология.

Абсорбционный контраст отлично работает при исследовании костей и других плотных материалов, но не может обеспечить достаточную детализацию мягких тканей. Вот почему исследователи из Королевского технологического института KTH в Швеции вместо этого предложили фазово-контрастную визуализацию на основе распространения.

Этот новый метод способен визуализировать мягкие ткани мумий и других древних останков на микроскопическом уровне. Основная цель исследования — предоставить эффективную альтернативу традиционной компьютерной томографии для исследования древних мягких тканей.

В этом исследовании исследователи изучили египетскую мумифицированную правую руку человека из Музея Средиземноморья. Рука принадлежала мужчине и датировалась примерно 400 годом до нашей эры.

Разрешение выходных изображений

Схема экспериментальной установки | С разрешения исследователей 

В то время как традиционная КТ зависит от поглощения рентгеновских лучей в образце, КТ с фазовым контрастом на основе распространения исследует индуцированный фазовый сдвиг рентгеновских лучей. Поскольку фазовый сдвиг в мягких тканях почти на 3 порядка превышает энергию поглощения рентгеновских лучей, он обеспечивает превосходное качество деталей (с клеточным разрешением), что позволяет исследователям лучше различать разные типы тканей.

Ссылка:Радиология | doi:10.1148/radiol.2018180945 | РСНА

В частности, он генерирует трехмерное пространственное клеточное и субклеточное разрешение, которое улучшает обнаружение мягких тканей и облегчает различие между здоровыми и патологическими тканями.

КТ мумифицированной руки, показывающая мягкие ткани (справа) | любезно предоставлено исследователями 

Существующие 2D-методы ограничивают возможность просмотра в одном направлении, рискуя пропустить детали. С другой стороны, фазово-контрастная КТ предоставляет возможность поиска по реконструированным изображениям в произвольных областях или в общем объеме. Это может быть очень полезно для отбора образцов для генетического или биохимического исследования.

Разрешение окончательных изображений составляло от 6 до 9 микрометров. Таким образом, исследователям удалось наблюдать остатки нервов, кровеносных сосудов и жировых клеток. Фактически, они успешно обнаружили кровеносные сосуды в ногтевом ложе и различили несколько слоев кожи.

Что дальше?

Исследование указывает на преимущество традиционной КТ перед старыми методами, используемыми в палеопатологии мягких тканей, которые требуют жесткого извлечения тканей и химической обработки, которые вредны для древних, хрупких образцов. Точно так же, как компьютерная томография стала стандартным методом исследования древних останков, исследователи полагают, что визуализация фазового контраста на основе распространения сигнала вскоре заменит существующий метод.

Читайте:Новый класс катетеров для эндоскопической визуализации для лучшего выявления заболеваний

Эта новая технология поможет археологам извлечь подробные данные из мягких тканей и лучше понять образ жизни, болезни и смерть в древние времена. В целом, это открывает новые возможности виртуальной гистологии, еще больше снижая потребность в старых инвазивных методах. В конечном итоге это приведет к полезным открытиям в области медицинских исследований и палеопатологии.