相衬成像助力心脏移植排异诊断
PSI 和萨格勒布大学医院中心的研究人员开发了一种三维成像方法，使用同步辐射对活检样本进行成像可以揭示身体对移植器官的排异程度。这项新技术巧妙地补充了传统的诊断方法，这对心脏移植患者可能大有裨益。这项研究已在医学杂志 Transplant International 上发表。
Anne Bonnin，瑞士光源 SLS 的 X 射线断层扫描专家
心脏移植后最大的隐患之一是患者的免疫系统可能会新器官产生排异反应。尽管免疫抑制剂(抑制免疫系统反应的药物)可以防止器官的排斥反应，但它们也会削弱人体对病原体的自然保护，因此需要在这两种风险之间取得平衡。为了确定免疫抑制剂的水平是否足够，通常在随访检查中从移植的心脏中提取组织样本。在目前的系统中，这些活体组织首先要进行固定、切片和染色，然后才能在光学显微镜下进行检查。如果发现免疫细胞迁移到组织中并造成损伤，这表明出现了排斥反应，临床医生需要根据排斥反应的严重程度决定是否需要给予患者使用额外的免疫抑制剂。
现在一项研究表明，使用同步辐射光的 X 射线相衬成像至少与标准光学显微镜筛查活检材料一样有效。此外，通过改善诊断，该方法可以使免疫抑制剂的使用频率更低、更有针对性，从而减少这些药物的用量。这项研究是由大分子和生物成像实验室的研究员 Anne Bonnin 带领的临床医生和生物医学科学家团队进行的。Anne 说:“我们希望在未来，这项技术将改善心脏移植后的后续诊断工作。”
心肌内膜组织的 3D 图像
作为一项小规模初步研究的一部分，研究人员使用瑞士光源 SLS 的 TOMCAT 光束线分析了 23 名在萨格勒布大学医院中心接受心脏移植的患者的心脏组织样本。无需对组织样本进行耗时的准备或染色：只需简单地将样本固定在福尔马林中，并在其自然状态下扫描约 12 分钟。可以根据需要在电脑屏幕上进行操作生成高分辨率的 3D 图像。临床医生和病理学家可以放大心脏组织，检查不到 1μm 的细节。
在这项研究中，一位经验丰富的临床病理学家筛选了这些 3D 图像，以及从这些图像中截取的 2D切片，并以常用的方式分别评估排异反应的程度。同时，使用经典的组织病理学方法进行评估。结论：正如统计数据所证实的那样，评估之间的一致性很高。得益于 23 个样本中的一个样本的 3D 可视化，发现了一个由经典组织病理学误诊的病例。
研究人员认为，由于其三维特性，新方法可能优于现有方法。“例如，在整个样本的 3D 图像上，可以确定免疫细胞只穿透了样本的一小部分，因此损害不像选定的 2D 切片上那样严重，” Anne Bonnin 解释道，“在这种情况下，可能没有必要增加免疫抑制剂的剂量，这样患者就不会产生不良的副作用，医疗系统也可以节省昂贵药物的不必要费用。”
心脏移植的后续研究
由克罗地亚科学基金会资助的后续研究已经开始，进一步探索这种方法的潜力。除了萨格勒布大学医院中心，萨格勒布(克罗地亚)杜布拉瓦大学医院和巴塞罗那医院诊所(西班牙)也参与了这项研究，并正在招募心脏移植患者。
同步辐射光是特别强烈的 X 光，能够看到传统 X 射线无法捕捉到的细节。使用同步辐射光的相衬增强成像特别适合于生物医学应用。由 Marco Stampanoni 领导的 PSI 研究小组(Anne Bonnin 也在其中工作)，他们已经使用这种方法来观察老鼠大脑的血管系统以及大鼠呼吸过程中的肺组织。他们还拍摄了人类胎儿的心脏，以确定哪些异常可能导致未出生的孩子过早死亡。
这项技术对医院的诊断工作非常有用。从长远来看，医院应该不再需要将活检组织送到像 SLS 这样的大型机构进行分析。Anne Bonnin 说：“在不久的将来，我们希望能够开发出一种相衬系统，提供这种类型的 3D 虚拟组织学图像，并且足够紧凑，可以安装在医院里。” PSI 的研究人员已经在努力实现将 SLS 开发的技术也应用到实验室 X 射线源上。
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