肝臟3D模型有助于診斷肝病
非酒精性脂肪肝病正成為發(fā)達(dá)國(guó)家中最常見的慢性肝病。組織學(xué)分析是診斷和區(qū)分疾病不同階段的唯一被廣泛接受的測(cè)試。但是，該技術(shù)僅以提供肝臟組織的低分辨率二維圖像，而忽略了潛在的重要3D結(jié)構(gòu)變化。對(duì)此，來(lái)自德國(guó)的Max Planck分子細(xì)胞生物學(xué)和遺傳學(xué)研究所的研究人員為不同疾病階段的人體肝臟組織建立了3D幾何功能模型。它們揭示了新的關(guān)鍵組織改變，提供了對(duì)病理生理學(xué)的新見解，并為高清醫(yī)學(xué)診斷做出了貢獻(xiàn)。
非酒精性脂肪肝疾病的特征在于肝臟中脂肪的積累，由于除酒精攝入以外的原因引起的胰島素抵抗。它包括從簡(jiǎn)單脂肪變性（“非進(jìn)行性”和可逆性）到非酒精性脂肪性肝炎的一系列肝臟疾病，這些疾病可能發(fā)展為肝硬化，肝癌或肝衰竭。在2017年，估計(jì)全球有24％的人口受到該疾病的影響，這使其成為慢性肝病的主要原因。
肝組織的常規(guī)組織學(xué)分析是診斷疾病進(jìn)展的金標(biāo)準(zhǔn)，但它有幾個(gè)缺點(diǎn)：肝組織的低分辨率2D圖像僅允許進(jìn)行半定量評(píng)估，并且它可能是主觀的，因?yàn)樗Q于病理學(xué)家的技能。最重要的是，肝臟具有復(fù)雜的3D組織結(jié)構(gòu)：它由功能單元，肝小葉（包含兩個(gè)相互纏繞的網(wǎng)絡(luò)），血流和膽小管組成。這樣的架構(gòu)使得難以從2D組織學(xué)圖像掌握3D組織和整體組織結(jié)構(gòu)。
為了克服診斷方面的這些限制，Max Planck研究所Marino Zerial的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了針對(duì)非酒精性脂肪肝疾病不同階段的人類肝臟組織的3D幾何和功能模型。
2017年，Marino Zerial研究小組通過(guò)對(duì)其幾何形狀的多分辨率3D分析，開發(fā)了小鼠肝內(nèi)膽管網(wǎng)絡(luò)和膽汁流動(dòng)的模型?，F(xiàn)在，研究小組檢查了人類肝臟組織的3D組織。盡管在2D圖像中已經(jīng)可以看到一些缺陷，但是只有在3D重建后才能識(shí)別膽管和正弦網(wǎng)絡(luò)的變化。該研究的第一作者FabiánSegovia-Miranda報(bào)告說(shuō)：“使組織透明和多光子顯微鏡的最新進(jìn)展可以對(duì)較厚的組織切片進(jìn)行成像，從而可以捕獲3D信息。”然后，通過(guò)由信息服務(wù)和高性能計(jì)算中心創(chuàng)建的模型，使用這些組織的3D數(shù)字重建來(lái)計(jì)算膽汁流體動(dòng)力學(xué)。
文章作者馬里諾·澤里亞爾（Marino Zerial）表示：“高清醫(yī)學(xué)為在癥狀出現(xiàn)之前就對(duì)疾病進(jìn)行早期診斷鋪平了道路。這也有助于我們確定分子致病機(jī)制，以設(shè)計(jì)新穎的用于治療的藥物。這種對(duì)肝臟組織的三維分析使我們能夠?qū)膊〉臋C(jī)制有了全新的認(rèn)識(shí)。這使我們能夠更好地了解膽汁流量與疾病進(jìn)展之間的關(guān)系
