Radiology：多维分析健康与疾病状态下成年人心脏的结构：利用分层相位对比断层扫描技术

背景 在心血管疾病的诊断和治疗中，临床影像学扮演着至关重要的角色。目前广泛使用的CT和MRI等成像技术虽然能够满足心血管疾病的诊断需求，但在揭示心脏内部结构细节方面仍存在一定的局限性。尤其是对于心脏内部微观结构的观察，传统成像技术往往无法提供足够高的分辨率。为了克服这一难题，分层相位对比断层扫描（HiP-CT）技术应运而生，它利用第四代同步辐射源的高亮度和高能X射线，能够实现对完整成年器官的微米级分辨率成像，从而为心脏结构的研究提供了新的视角。

目的 本研究旨在评估HiP-CT技术在体外展示结构正常与异常成年人心脏的宏观到微细解剖结构的能力，以期为心脏疾病的诊断和治疗提供更为精确的影像学依据。

材料与方法 本研究在2021年2月至2023年9月间进行，共收集了两颗成年人心脏供体。一颗来自一名63岁的白人男性，无已知心脏疾病；另一颗来自一名87岁的白人女性，患有多种心血管疾病，包括缺血性心脏病、高血压和房颤。这两颗心脏均经过福尔马林固定，并使用70%乙醇溶液中的破碎琼脂混合物进行制备。随后，在欧洲同步辐射设施中，利用HiP-CT技术对这两颗心脏进行了非破坏性的体外成像，整个过程未使用任何外源性对比剂。

结果 HiP-CT技术成功展示了心脏的高空间分辨率、多尺度成像，揭示了心肌、瓣膜、冠状动脉和心脏传导系统等结构的组织学级别细节。通过对心脏传导系统的虚拟切片，研究团队获得了关于脂肪浸润、血管供应以及心脏节点与相邻结构之间路径的详细信息。HiP-CT技术在分辨率上实现了从宏观（大约20微米等向性体素）到微观（大约6.4微米体素大小）再到细胞级别（大约2.3微米体素大小）的突破。此外，该技术还展示了在健康和疾病状态下对心脏特征进行定量评估的潜力。

结论 HiP-CT技术为体外成年人心脏结构正常与病变的三维成像提供了一种全新的、高空间分辨率的方法。通过该技术，研究人员能够以大约20微米的等向性体素获得整个心脏的图像体积，同时在不需要切片、破坏性技术或外源性对比剂的情况下，对局部感兴趣区域进行更高分辨率的成像，分辨率可达2.3–6.4微米。这一突破性的技术不仅为心脏疾病的诊断和治疗提供了更为精确的影像学依据，还为心脏结构的研究开辟了新的道路，有望在未来心血管疾病的研究和临床应用中发挥重要作用。

原始出处：

Brunet J, Cook AC, Walsh CL, Cranley J, Tafforeau P, Engel K, Arthurs O, Berruyer C, Burke O'Leary E, Bellier A, Torii R, Werlein C, Jonigk DD, Ackermann M, Dollman K, Lee PD. Multidimensional Analysis of the Adult Human Heart in Health and Disease Using Hierarchical Phase-Contrast Tomography. Radiology. 2024 Jul;312(1):e232731. doi: 10.1148/radiol.232731. PMID: 39012246.