肝臟3D模型有助于診斷肝病
非酒精性脂肪肝病正成為發(fā)達國家中最常見的慢性肝病。組織學分析是診斷和區(qū)分疾病不同階段的唯一被廣泛接受的測試。但是，該技術僅以提供肝臟組織的低分辨率二維圖像，而忽略了潛在的重要3D結構變化。對此，來自德國的Max Planck分子細胞生物學和遺傳學研究所的研究人員為不同疾病階段的人體肝臟組織建立了3D幾何功能模型。它們揭示了新的關鍵組織改變，提供了對病理生理學的新見解，并為高清醫(yī)學診斷做出了貢獻。
非酒精性脂肪肝疾病的特征在于肝臟中脂肪的積累，由于除酒精攝入以外的原因引起的胰島素抵抗。它包括從簡單脂肪變性（“非進行性”和可逆性）到非酒精性脂肪性肝炎的一系列肝臟疾病，這些疾病可能發(fā)展為肝硬化，肝癌或肝衰竭。在2017年，估計全球有24％的人口受到該疾病的影響，這使其成為慢性肝病的主要原因。
肝組織的常規(guī)組織學分析是診斷疾病進展的金標準，但它有幾個缺點：肝組織的低分辨率2D圖像僅允許進行半定量評估，并且它可能是主觀的，因為它取決于病理學家的技能。最重要的是，肝臟具有復雜的3D組織結構：它由功能單元，肝小葉（包含兩個相互纏繞的網絡），血流和膽小管組成。這樣的架構使得難以從2D組織學圖像掌握3D組織和整體組織結構。
為了克服診斷方面的這些限制，Max Planck研究所Marino Zerial的研究團隊開發(fā)了針對非酒精性脂肪肝疾病不同階段的人類肝臟組織的3D幾何和功能模型。
2017年，Marino Zerial研究小組通過對其幾何形狀的多分辨率3D分析，開發(fā)了小鼠肝內膽管網絡和膽汁流動的模型。現在，研究小組檢查了人類肝臟組織的3D組織。盡管在2D圖像中已經可以看到一些缺陷，但是只有在3D重建后才能識別膽管和正弦網絡的變化。該研究的第一作者FabiánSegovia-Miranda報告說：“使組織透明和多光子顯微鏡的最新進展可以對較厚的組織切片進行成像，從而可以捕獲3D信息。”然后，通過由信息服務和高性能計算中心創(chuàng)建的模型，使用這些組織的3D數字重建來計算膽汁流體動力學。
文章作者馬里諾·澤里亞爾（Marino Zerial）表示：“高清醫(yī)學為在癥狀出現之前就對疾病進行早期診斷鋪平了道路。這也有助于我們確定分子致病機制，以設計新穎的用于治療的藥物。這種對肝臟組織的三維分析使我們能夠對疾病的機制有了全新的認識。這使我們能夠更好地了解膽汁流量與疾病進展之間的關系
