КТ відкриває секрети старовинного музичного інструменту

Комп'ютерна томографія - один з найпоширеніших діагностичних радіологічних методів, що використовується практично у всіх клінічних галузях.

Об'ємне пошарове зображення формується на основі даних отриманих тонким рентгенівським  променем. Джерело опромінення обертається навколо пацієнта, а з протилежного боку розташований детектор, який вловлює змінений промінь.

Крім медицини, комп'ютерна томографія застосовується в археології, антропології, дозволяючи створювати цифрові копії, вивчати внутрішню структуру об'єкта тощо.

Нещодавно була відкрита нова сфера застосування КТ технологій. На цей раз вчені досліджували особливості внутрішньої будови музичного інструмента, а саме 175 річного контрабаса. Дослідження проводилось в медичному центрі університету Пенсільванії, США.

Струнний музичний інструмент був створений у 19 столітті вже майже зі зниклого британського ясеня. Це дерево широко використовувалося у Вікторіанську та Едвардіанську епохи для виготовлення меблів.

Один з учасників проєкту відмічає, що основна ціль дослідження отримати максимум інформації про деревину - її щільність, структуру та інші характеристики. Це буде корисним для реставрації, відновлення, та навіть допоможе створювати нові інструменти, що за своїм звучанням не будуть гірші за своїх попередників.

При фінальному скануванні було виявлено чіткі зрізи річних кілець на деревині, що допоможе визначити його вік й коли воно було зрублене. Також знімки будуть надіслані спеціалістам з дендрохронології, науковцям які вивчаю річні кільця дерев. Учасники проєкту мають надію, що вони додадуть ще щось до наявної інформації.

Сам інструмент належить Філадельфійського оркестру й застрахований на суму 200 000 доларів.

Більш розгорнутий репортаж на ресурсі - whyy.org

По матеріалам AuntMinnieEurope.com

Рентген допомагає відкрити секрети гаїтянських ляльок вуду

Радіологія все частіше використовується в дослідженнях археологічних і етнографічних об'єктів. Цей метод дає можливість ретельно вивчити внутрішню структуру предмета без значних пошкоджень. Іонізаційне випромінювання дозволяє провести «аутопсію» артефакту, зберігши його в повній цілісності.

Гаїтянські вуду є сумішшю релігій різних народностей Західної Африки з елементами віри таіно, корінного населення Карибських островів і Флориди, католицизму і європейського спіритуалізму. Заклинання ляльки вуду використовувалися як для добрих, так і злих цілей.

Для того щоб закляття спрацювало, необхідно, щоб в ляльку були поміщені різні предмети людини на яку необхідно впливати. Найчастіше в якості предметів виступають волосся, нігті і частки одягу. Жрець вуду, брокор, створює ляльку і накладає прокляття. Найчастіше лялька виступає елементом великого змови з метою завдати непоправної шкоди або навіть вбити жертву.

Хоча виготовлення ляльок вуду на Гаїті вважається незаконним і за це можна навіть потрапити до в'язниці, чаклунство на острові процвітає. Група французьких радіологів з університету Версаль-Сен-Кантен-ан-Івлін зібрала 7 ляльок вуду на одному з кладовищ в Порто-о-Пренса.

Для дослідження артефактів вчені використовували цифрову радіографічних систему з плоским детектором. П'ять ляльок були зроблені з чорної і червоної тканини, ще дві ляльки були пов'язані білим шнуром - одна з ляльок була зроблена з чорної тканини, інша - з білої тканини. Радіолог і антрополог ретельно вивчили отримані знімки.

Дві ляльки з чорної тканини містили людські волосся з голови. В одній з них також були волосся з лобкової зони, які належали чоловіку. У правій нозі цієї ляльки була виявлена канцелярська кнопка, яка робила її коротшу, ніж ліву. Швидше за все, кнопка використовувалась для ідентифікації цільового суб'єкта.

Дві з трьох червоних ляльок зображували чоловіків, і теж містила волосся з голови і лобкової області. Одні з ляльок містила скріпку. Третя лялька зображала жінку з характерними рисами розширеного таза. В середині знаходилися елементи застібки-блискавки. В цьому випадку вона виступала символом єднання, оскільки з'єднує дві половини.

У спарених ляльках не було виявлено чітких ознак статі. Можливо, вони символізували родичів - батька і сина, брата і сестру. У ляльках була виявлено 58 голок: 20 в білій, 33 в чорній і 5 в тканини ляльок.

Автори дослідження відзначають: «Радіографічний аналіз може дати відповіді на питання про злом рок, який повинен переслідувати жертву. Ефективно прокляття чи ні сучасна наука не може сказати, проте точно може дати відповідь на вміст і матеріал, з якої зроблена лялька, не руйнуючи сам об'єкт».

Результати дослідження опубліковані в журналі Journal of Forensic Radiology and Imaging

Мікро-КТ діагностувала найдавніший випадок раку

Рак часто вважають продуктом сучасності та неправильного способу життя. Вчені відкрили найбільший випадок ракового захворювання у викопних рештках предка людини, яким понад 2 мільйонів років. Відкриття стало можливим завдяки використанню 3D технологій мікрокомп'ютерної томографії.

Міжнародна група дослідників використовували технологію мікро-КТ і програму для побудови об'ємних зображень при дослідженні кісток давньої людини, які були відкриті в 1948 році в Південній Африці. Раніше вважалося, що кістка уражена доброякісною пухлиною, але сучасні технології візуалізації діагностували злоякісну неопластичну хворобу, більш відому під назвою остеосаркома.

Різні типи новоутворень дуже рідкісні в людських останках. Кілька таких випадків було зареєстровано в кістках, що датуються 760 000 – 118 000 років до н.е. Існувала гіпотеза, що в давнину всі новоутворення мали доброякісну природу, нові дані вносять корективи в усталені погляди. Це перший підтверджений випадок злоякісного процесу у предка людини, який жив близько 1,8 мільйона років тому.

Викопна окаменілість. П’ясна кістки гомініда з напівсферичною кістковою массою

 
Викопні були відкриті в широко відомої системі печер Колиска людства, які знаходять 40 кілометрів від Йоганнесбурга. Досліджувана кістка є 5-ю плеснову кістку лівої стопи, яка включає проксимальний діафиз і великий обсяг дистальної частини без суглобової поверхні. Іррегулярний півсферичний наріст розташований на поверхні кістки. Його обсяг - 5,2 х 4,7 мм. Попередні дослідження ідентифікували наріст, як доброякісну пухлину, а саме остеоїдну остеому. Нове дослідження показало, що процес був злоякісний.

Кістку сканували методом мікрокомп'ютерної томографії з роздільною здатністю 17 мікрометр в Південно-Африканському центрі радіології і томографічною реконструкції. В процесі роботи використовувалося спеціалізоване програмне забезпечення Amira 5.4 для генерації 2 мірних проекцій та створення цілісного об'ємного зображення.

Була проведена диференційна діагностика з такими кістковими злоякісними новоутвореннями, як хондросаркома, саркома Юінга, метастатична карцинома, остеохондрома, остеобластома і остеосаркома. Даних мікро-КТ показали, що кісткова маса належить до групи остеосарком.

Остеосаркома - первинна злоякісна пухлина кістки, яка характеризується незначною мінералізацією, руйнуванням коркового і мозкового шару, агресивним надкістковим зростанням. Цей тип пухлини найбільш часто зустрічається в зоні росту кістки близько коліна. В області п'ясної кістки остеосаркома реєструється в 1% випадків.

Новий діагноз підтверджений мікро-КТ знімком сучасного клінічного випадку остеосаркоми дистального відділу стегнової кістки. Порівняння результатів дослідження показало очевидну схожість двох випадків.

Якщо сьогоднішнє збільшення кількості ракових захворювань чітко пов'язані зі стилем життя, харчуванням і забрудненням навколишнього середовища, то первинні пухлини кістки були поширені протягом усього існування людини.

Відсутність злоякісних новоутворень в древніх людських останках пояснюється незначною кількістю зразків і відсутністю досконалої методики діагностики. В даному випадку тільки мікро-КТ допомогло встановити правильний діагноз, причому МРТ, рентгенографія були б тут безсилі. Це дослідження ще раз підтвердив широкі можливості сучасних методів візуалізації в точній діагностиці різних захворювань.

Новий метод діагностики та моніторингу лікування раку передміхурової залози

Вчені розробили нове антитіло, що може використовуватися для діагностики та контролю над ефективністю лікуванням рака передміхурової залозі. Хвороба буде діагностуватися в режимі реального часу за допомогою позитрон-емісійної томографії (ПЕТ).


Науковці опублікували результати успішного експерименту на генномодифікованих лабораторних мишах. За допомогою позитрон- емісійної томографії у дослідних тварин було виявлено, як антитіла взаємодіють с гормональним рецептором, що активну бере участь в розвитку рака передміхурової залози. Андрогеновий рецептор відповідальний за більшість випадків захворювання на рак. Спеціалісти вважають, що нова методика з використанням антитіл відкрила нову сторінку в діагностиці та спостереження за розвитком гормонально чутливих форм рака.

Керівник проекту відмічає: «Наше відкриття довело, що за допомогою індивідуального сполучного агента можна спостерігати за розвитком хвороби в режимі реального часу без будь-якого хірургічного втручання. Я вірю, що в недалекому майбутньому ми створимо антитіло, яке буде вражати ракові клітини передміхурової залози й повністю вилікувати від цієї форми раку».


Вчений додав, що дуже важливо, коли успіх досягнутий на невеликих лабораторних тваринах: «Ми спостерігали процес розвитку рака простати у мишей в дрібних подробицях. Це дає надію, що нову методу можна буде перенести на людину без великих труднощів».


На сьогодні в клінічній практиці для виявлення андрогенових рецепторів використовують тест на простат-специфічний антиген (PSA), маркер раку. Високий рівень PSA вказує на активність антрогенових рецепторів та високу ймовірність раку.

Концентрація PSA в крові залежить від багатьох факторів, включаючи вік пацієнта та тип пухлини. Це створює труднощі у виявленні шляхів активації андрогенових рецепторів. Намагання створити комплекс «антитіло-PSA» наштовхнулося на численні перешкоди.

Комплекс цілковито не локалізувався в зоні новоутворення передміхурової залози, а продовжував циркулювати в кров'яному руслі, що не давало змоги чітко ідентифікувати та виміряти зону ураження.


Щоб вирішити проблему, науковці розробили нове антитіло під назвою 11B6. Його цілю був калликреїн пептидаза 2 (hk2). Ще один антиген, який вказує на активацію шляху рецептора андрогену. На відміну від PSA, hk2 активний тільки в простаті і при агресивних формах рака молочної залози. В ході дослідження було виявлено, що комплекс «11B6-hK2» формується лише в ракових клітинах і не вимивається в кров. В основі цього біологічного процесу лежить особливий транспортний механізм за участю неонатального рецептора Fc, котрий розпізнає та переносить антитіла.


Керівник проекту пояснює, що це перше вдале дослідження в якому використовувалися біологічні механізми для формування зображення тканин, що вражені раком.

Наступна фаза дослідів – зробити антитіло 11B6 видимим для позитрон-емісійної томографії та флуоресцентних методик. С цією метою до молекули 11B6 був приєднаний цирконій-89, радіоактивний хімічний елемент. Створена сполука отримала назву 89Zr-11B6. При візуалізації злоякісних пухлин зі сполукою 89Zr-11B6 методом ПЕТ томографії було виявлено, що можливо виміряти активність комплексу 11B6-hK2 в м'яких та твердих тканинах. Рак простати та молочної залози часто метастазує в кісти і виявлення пухлин у всіх регіонах організму являться дуже важливим.

Для перевірки можливостей візуалізації зі сполукою 89Zr-11B6, вчені протестували методику на моделях хвороби при стандартних схемах лікування. В одній групі лабораторних мишей с раком передміхурової залози вводили препарат ензалутамід, щоб стримував гормональну активність андрогенового рецептора, в другій – фізіологічний розчин. На знімках в першій групі піддослідних тварин можна було спостерігати різке зниження активності андрогенового рецептора.


Науковці надіються, що визначення точне локалізації антитіл в режими реального часу допоможе визначити оптимальні дози ліків і мінімізації негативних побічних ефектів. Нині проходять випробування на приматах для визначення токсичності препарату. Це фінальний крок перед тестуванням нового метода на людях.


Результати дослідження були опубліковані в Science Translational Medicine

Джерела: www.stm.sciencemag.org, www.itnonline.com

Інноваційний сенсор для протонної терапії

Розроблено оригінальну методику кількісної оцінки ефективності радіаційного опромінення в онкології.

Новий прилад вимірює дозу радіації на рівні окремих клітин незалежно від типу і джерела опромінення. Це дозволить радіологам створювати повну картину ушкоджень кожної клітини після проведеного лікування.

Вимірювальний інструмент являє собою ряд мікросенсорів на кремнієвій основі. Групи сенсорів розташовані на різній відстані один від одного, що дає можливість чітко локалізувати найвищу частку радіаційного опромінення. Простіше кажучи, за допомогою сенсорів створюється цілісна карта інтенсивності поглинання радіації.

Один з учасників дослідження так розповідає про нове відкриття: «Ця технологія означає, що лікар може контролювати дозу опромінення, повністю руйнуючи ракові клітини при мінімальному пошкодженні навколишніх тканин».

«До сьогоднішнього дня, кількісне визначення дози опромінення для кожної ракової клітини було важким завданням. По-перше, кожна клітина має дуже маленькі розміри. В одному кубічному міліметрі біологічної тканини налічується до мільйона клітин. Тому, для отримання правильних результатів, сенсор повинен бути завбільшки з людську клітину. Іншими словами, необхідно мільйонів сенсорів на один кубічний міліметр ураженої раковим процесом тканини».

«Ще одна проблема полягає в тому, що живі клітини сприймають опромінення по-іншому, ніж сенсор. Не було створено жодного датчика, який співвідносив ступінь пошкодження клітин з дозою опромінення».

Вченим вдалося успішно вирішити обидва завдання. Проблему з розміром вирішили легко, створивши напівпровідниковий сенсор завбільшки з ракову клітину. Ця технологія широко використовується при виробництві мікротранзисторів.

Друга проблема вирішувалася більш хитромудрим способом. Вчені розмістили сенсори в пластик, який за своїми властивостями схожий з людською тканиною. Таким чином, доза опромінення, яку отримує сенсор, ідентична дозі абсорбована раковими клітинами.

Найважливішим компонентом нового сенсора виступає кремній, що має властивості напівпровідника. Кремній перетворює енергію радіації в електричний сигнал. Величина сигналу вказує на інтенсивність опромінення.

Перші прототипи сенсорів пройшли успішні випробування в Європейському центрі синхротронного випромінювання в Генобле, Франція. Вчені сподіваються, що нова розробка допоможе в подальшому розвитку методів лікування раку за допомогою протонної терапії.

Джерела

• http://www.medica-tradefair.com
• https://www.sintef.no/en
• http://mednovelty.ru