Các nhà nghiên cứu tại Đại học Iowa tạo ra mô hình của khu vực bí ẩn.
Giữa mạng lưới các con đường cực kỳ dày đặc trong phổi của động vật có vú là một điểm đến phổ biến. Ở đó, bất kỳ con đường nào cũng dẫn đến một loại túi gọi là acawa phổi. Nơi này trông giống như một chùm nho gắn liền với một thân cây (acinus có nghĩa là Cách berry Đây trong tiếng Latin).
Hình ảnh trong hình cho thấy một con chuột phổi phổi, các thiết bị đầu cuối nơi khí và máu trộn lẫn trong phổi và chức năng của chúng vẫn còn là một bí ẩn. Hình ảnh lịch sự của Dragos Vasilescu, Đại học Iowa và Đại học British Columbia. Tín dụng hình ảnh: Dragos Vasilescu / Đại học Iowa, Đại học British Columbia.
Các nhà khoa học đã đấu tranh để hiểu cụ thể hơn những gì xảy ra trong giao lộ siêu nhỏ, mê cung này giữa các con hẻm và ngõ cụt. Để tìm hiểu, một nhóm nghiên cứu do Đại học Iowa dẫn đầu đã tạo ra kết xuất ba chiều chi tiết nhất của acawa phổi. Mô hình máy tính, có nguồn gốc từ chuột, bắt chước một cách trung thực từng vòng xoắn và xoay trong khu vực này, bao gồm chiều dài, hướng và góc của các nhánh hô hấp dẫn đến các túi khí quan trọng gọi là phế nang.
Các phương pháp phân tích hình ảnh và phân tích hình ảnh được mô tả ở đây cung cấp cho hình thái nhánh ở cấp độ acinar chưa có trước đây, các nhà nghiên cứu viết trong bài báo, xuất bản trong tuần này trong ấn bản trực tuyến của Kỷ yếu của Viện hàn lâm Khoa học Quốc gia.
Mô hình này rất quan trọng, bởi vì nó có thể giúp các nhà khoa học hiểu được các bệnh phổi xuất hiện ở đâu và như thế nào cũng như vai trò của các động mạch phổi trong việc cung cấp thuốc, chẳng hạn như thuốc thường được sử dụng bằng thuốc hít.
Video cho thấy hình ảnh của một phần của phổi chuột. Khi hình ảnh xoay, nhiều nhánh hô hấp (tiểu phế quản) được hiển thị, cùng với ba acini (cụm màu vàng, xanh lá cây và màu cam). Các mạch máu nuôi acini sau đó được thêm vào với các động mạch được hiển thị màu xanh lam và các tĩnh mạch màu đỏ.
Eric Hoffman, giáo sư khoa X quang, y học và kỹ thuật y sinh tại UI và tác giả tương ứng trên giấy cho biết, những phương pháp này cho phép chúng ta hiểu được bệnh ở ngoại vi phổi bắt đầu từ đâu và tiến triển như thế nào. Làm thế nào để khí và các chất hít vào đó và chúng tích tụ trong một hoặc một bến khác? Làm thế nào để họ xoáy xung quanh và xóa? Chúng tôi chỉ cần don có một sự hiểu biết đầy đủ về điều đó xảy ra.
Lấy ví dụ, Hoffman cho biết mô hình này có thể được sử dụng để xác định bệnh khí phế thũng do thuốc lá bắt nguồn như thế nào. Gần đây, người ta đã đưa ra giả thuyết rằng nó bắt đầu bằng việc mất đường thở ngoại vi thay vì túi khí phổi, ông nói, trích dẫn nghiên cứu đang diễn ra của James Hogg tại Đại học British Columbia, người không tham gia vào nghiên cứu này. Nó cũng có thể làm sáng tỏ và dẫn đến điều trị hiệu quả hơn bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính, gây ra thiệt hại không thể phục hồi cho phổi, Dragos Vasilescu, tác giả đầu tiên trên bài báo dựa trên nghiên cứu của ông về nghiên cứu trong khi một sinh viên tốt nghiệp tại UI.
Trong nhiều năm, điều tốt nhất mà các nhà tiên phong giải phẫu phổi như tác giả nghiên cứu đồng tác giả Ewald Weibel, giáo sư danh dự về giải phẫu tại Đại học Bern, có thể làm để nghiên cứu các khu vực cụ thể của phổi là thực hiện các phép đo theo hai chiều hoặc tạo ra các phôi 3D không gian của phổi. Các kỹ thuật, trong khi đưa ra những hiểu biết sớm nhất về trang điểm và hoạt động của phổi, có những hạn chế. Đối với một người, họ đã không trực tiếp sao chép cấu trúc phổi trong cuộc sống thực và họ không thể chuyển tải được các phần khác nhau hoạt động như thế nào. Tuy nhiên, những tiến bộ trong hình ảnh và tính toán đã cho phép các nhà nghiên cứu khám phá đầy đủ hơn cách thức các loại khí và các chất hít khác hoạt động trong các hốc phổi xa nhất.
Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đã làm việc với 22 acini phổi được loại bỏ từ những con chuột trẻ và già. Sau đó, họ thiết lập để tái tạo lại Acini dựa trên hình ảnh chụp cắt lớp vi tính của phổi được quét ở chuột và trích xuất từ chúng. Phổi được chiết xuất được bảo tồn theo cách giữ cho giải phẫu còn nguyên vẹn bao gồm cả không gian không khí nhỏ cần thiết để chụp ảnh thành công. Từ đó, các nhà nghiên cứu đã có thể đo được một acawa, ước tính số lượng acini cho mỗi phổi chuột và thậm chí đếm phế nang và đo diện tích bề mặt của chúng.
Phổi chuột, trong cấu trúc và chức năng của nó, tương tự như phổi người. Điều đó có nghĩa là các nhà nghiên cứu có thể thay đổi di truyền của một con chuột và xem những thay đổi đó ảnh hưởng đến cấu trúc ngoại vi của phổi và hiệu suất của nó.
Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy trong nghiên cứu hiện tại rằng phế nang chuột tăng số lượng trong hai tuần qua mà ít nhất một nghiên cứu trước đó đã chỉ ra. Hoffman cho biết thêm, một nghiên cứu riêng biệt là cần thiết để xác định xem con người cũng vậy, có làm tăng số lượng túi khí qua một độ tuổi nhất định, được xác định trước hay không.
Các nhà nghiên cứu tiếp theo nhằm mục đích sử dụng mô hình để hiểu đầy đủ hơn về cách khí tương tác với dòng máu trong acini và phế nang.
Các phương pháp phân tích hình ảnh và phân tích hình ảnh của chúng tôi cho phép các cách mới để điều tra cấu trúc của phổi và hiện có thể được sử dụng để điều tra thêm về giải phẫu phổi khỏe mạnh bình thường ở người và được sử dụng để hình dung và đánh giá các thay đổi bệnh lý trong mô hình động vật của các bệnh cấu trúc cụ thể, Chuyên gia nói rằng Vasilescu, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Đại học British Columbia.
Thông qua Đại học Iowa