นักวิจัย จากมหาวิทยาลัยเกิททิงเงิน (Gottingen University) ได้พัฒนาเทคนิคการใช้แสงซินโครตรอนดูภาพสามมิติของเนื้อเยื่อปอดติดเชื้อไวรัสก่อโรคโควิด-19 

 

          นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยเกิททิงเงิน ร่วมมือกับพยาธิแพทย์และผู้เชี่ยวชาญด้านปอดแห่งมหาวิทยาลัยการแพทย์ฮันโนเวอร์ (Medical University of Hannover) ได้พัฒนาเทคนิคสร้างภาพสามมิติความละเอียดสูงสำหรับภาพเนื้อเยื่อปอดที่ติดเชื้อไวรัสก่อโรคโควิด-19 ชนิดรุนแรง ด้วยการใช้ลำแสงเอกซเรย์จากแสงซินโครตรอนของสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน PETRA-III ของสถาบันเดซี่ (DESY) ซึ่งแสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงของเนื้อเยื่อในถุงลมปอด (Alveoli) และหลอดเลือดในปอดอันเกิดจากเชื้อไวรัสโคโรนา ผลการวิจัยได้ตีพิมพ์ลงวารสาร eLife 

 

          ในเคสผู้ป่วยติดเชื้อโควิด-19 ขั้นรุนแรง คณะนักวิจัยสังเกตการเปลี่ยนแปลงอย่างเด่นชัดภายในหลอดเลือด, แผลอักเสบ, เลือดจับตัวเป็นก้อน และเนื้อเยื่อบางลง ซึ่งเนื้อเยื้อนี้เกิดจากการสะสมของโปรตีนและเซลล์ที่ตายแล้วฝังตัวในผนังถุงลมในปอด ทำให้การแลกเปลี่ยนของแก๊สภายในปอดลำบากขึ้น  จากผลการเก็บภาพสามมิติ ทำให้เห็นภาพรวมของการเปลี่ยนแปลงภายในปอดอย่างเห็นได้ชัดเป็นครั้งแรก โดยไม่ต้องตัดหรือขูดเนื้อเยื่อจากปอดจากวิธีดั้งเดิมของพยาธิวิทยา  ซึ่งกระบวนการนี้เหมาะสมกับการวิจัยติดตามการไหลเวียนของเลือดในเชิงสามมิติ หรือระบุตำแหน่งของเซลล์จากภูมิคุ้มกันที่เกิดขึ้นในบริเวณเกิดการอักเสบ รวมทั้งวัดความหนาของผนังถุงลมในปอด  ด้วยเทคนิคการสร้างภาพสามมิติ ข้อมูลภาพที่เก็บได้สามารถใช้ติดตามการแลกเปลี่ยนของแก๊สภายในปอด 

 

 

          Tim Salditt จากสถาบันวิจัยฟิสิกส์แสงเอกซเรย์แห่งมหาวิทยาลัยเกิททิงเงิน ผู้นำการวิจัย ระบุว่า การใช้เทคนิคถ่ายภาพสามมิติด้วยแสงเอกซเรย์ (Zoom Tomography)  จะนำชิ้นเนื้อเยื่อขนาดใหญ่จากปอดเคลือบด้วยขี้ผึ้ง มาสแกนด้วยแสงซินโครตรอนเพื่อระบุตำแหน่งที่สนใจในบริเวณเกิดอาการอักเสบ, หลอดเลือด หรือ หลอดลมในปอด  เทคนิคการนำแสงเอกซเรย์ทะลุผ่านเข้าในเนื้อเยื่อช่วยให้นักวิจัยเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างเนื้อเยื่อและภาพรวมระบบการทำงานของอวัยวะ อย่างเช่นภาพแผนผังหลอดเลือดแดงจนถึงหลอดเลือดเล็กที่สุด

 

          ทีมนักวิจัยมองการณ์ไกลว่า เทคนิคแสงเอกซเรย์นี้จะช่วยเพิ่มขีดความสามารถของงานด้านเนื้อเยื่อวิทยาและพยาธิวิทยา ซึ่งการศึกษาด้านนี้ย้อนกลับไปยุคศตวรรษที่ 19 กล้องจุลทรรศน์เพิ่งนำมาใช้ประโยชน์ในการศึกษาเชื้อโรคต่างๆ  แม้กระทั่งปัจจุบันนักพยาธิวิทยายังคงใช้วิธีดั้งเดิมในการเตรียมตัวอย่างเนื้อเยื่อ เช่น เตรียมสารเคมีเฉพาะ ตัดชิ้นเนื้อเยื่อบาง ย้อมสี และส่องผ่านกล้องจุลทรรศน์  อย่างไรก็ตามกระบวนการนี้ไม่เหมาะสมกับงานวิจัย หากต้องการภาพสามมิติของชิ้นตัวอย่างขนาดใหญ่ อาศัยการประมวลผลด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์เฉพาะทาง 

 

          เทคนิคการถ่ายภาพสามมิติเป็นที่รู้จักกันดีจากการถ่ายภาพรังสีส่วนตัดอาศัยคอมพิวเตอร์ทางการแพทย์ (medical computerized tomography - CT) อย่างไรก็ตามความละเอียดและคอนทราสต์ของเทคนิคเดิมไม่เหมาะสมสำหรับตัวอย่างชิ้นเนื้อเยื่อในระดับเซลล์หรือเล็กกว่าเซลล์  ดังนั้นทีมวิจัยจึงใช้เทคนิคเฟสคอนทราสต์ หรือความต่างของเฟส (phase contrast) ที่อาศัยความเร็วในแผ่กระจายที่ต่างกันของรังสีเอกซเรย์ภายในเนื้อเยื่อ เกิดรูปแบบความเข้มต่างกันบนหัววัดรับภาพรังสี

 

          Salditt และทีมวิจัยได้พัฒนากระจกเฉพาะและโปรแกรมชุดคำสั่งเฉพาะในการประมวลภาพจากรูปแบ บความเข้มเหล่านี้ กระบวนการใหม่นี้ได้ถูกนำมาใช้ในการศึกษาเนื้อเยื่อปอดที่ถูกเชื้อก่อโรคโควิด-19 ทำลาย  ทีมเกิททิงเงินสามารถเก็บภาพเนื้อเยื่อปอดในขนาดและความละเอียดตามที่ต้องการ ในระดับที่เล็กกว่าจุลทรรศน์แสงทั่วไป ทำให้ทางทีมวิจัยอาศัยรังสีเอกซเรย์ความเข้มสูงจากแสงซินโครตอนของสถานีทดลอง P10 แห่งสถาบันวิจัย PETRA III

 

          จากสร้างกล้องจุลทรรศน์ทันสมัย 150 ปีก่อน มีพัฒนาการอย่างต่อเนื่องจากการร่วมมือระหว่างนักฟิสิกส์และนักวิจัยทางการแพทย์ ซึ่งทีมร่วมมือจากหลายสาขาวิจัยนี้คาดหวังว่าวิธีใหม่ที่ค้นพบนี้สามารถช่วยพัฒนากระบวนการรักษาดีขึ้น การพัฒนายา และการป้องกันความเสืยหายภายในปอดอันจากโรคโควิด-19 รวมทั้งสนับสนุนการฟื้นฟูหลังการป่วย  

 

 

แปลและเรียบเรียงโดย ดร.จักรี์รดา อัตตรัถยา

ที่มา: https://www.desy.de/news/news_search/index_eng.html?openDirectAnchor=1894 

 

Go to top