一项开创性项目以前所未有的精度揭示了人体从完整器官到细胞结构的隐藏细节，精确度达到单微米级别——约为人发直径的1/50。
我们的身体类似于生物嵌套玩偶，由细胞、组织和器官的层级结构组成，这些结构决定了它们如何运作、相互作用以及对疾病做出反应。
现在，"人类器官图谱"(Human Organ Atlas, HOA)通过展示大脑、心脏、肺、肝脏、肾脏和其他身体系统框架的惊人细节和三维图像，为医学成像提供了"新黄金标准"。
（人类器官图谱合作项目/欧洲同步辐射装置提供的人类捐献者大脑X光图像）
HOA旨在使大量科学数据民主化，包括超过一太字节(TB)的众多图像。作为参考，1TB相当于25万多张照片、1.7万小时音频文件或8500万份Microsoft Word文档。
"这是一个为研究人员、医生、教育工作者——以及任何对人体结构感到好奇的人提供的资源，"法国欧洲同步辐射装置(European Synchrotron Radiation Facility, ESRF)的光束线科学家保罗·塔福罗(Paul Tafforeau)表示，他开创了用于构建HOA的先进成像方法。
这种称为"层级相位对比断层扫描"(hierarchical phase-contrast tomography, HiP-CT)的技术，利用在名为"极亮光源"(Extremely Brilliant Source, EBS)的同步加速器（粒子加速器）内部高速运动的高能粒子产生的X射线。
这种第四代加速器提供的医疗成像工具比普通医院X射线亮达100万亿倍。
HOA研究人员迄今为止已使用EBS对数十名捐献者的完整离体器官进行无损成像，实现了具有细胞分辨率的独特缩放级别。
"为了创建人类器官图谱，我们汇集了来自全球九个机构的科学家和医学专家，"伦敦大学学院(University College London, UCL)的材料科学家彼得·李(Peter Lee)解释道。
"这个合作群体正在继续扩大，帮助我们获得从骨关节炎到心脏病等疾病的新的见解，并改变我们学习人体的方式。"
在早期研究中，HiP-CT成像已在微观尺度上揭示了先前未知的疾病途径，包括死于新冠病毒感染的个体肺部血管损伤，以及非癌性妇科疾病子宫腺肌症的血管特征。
截至撰写本文时，不断更新的HOA已包含87个器官和363个三维数据集，这些成果得益于迄今54名捐献者的贡献。
（人类器官图谱合作项目/欧洲同步辐射装置提供的人类捐献者眼睛X光图像）
在某些情况下，HOA包含来自单一捐献者的多个器官图像，包括一名有高血压病史的个体，使临床医生能够分析不同器官系统的影响——这是主要的研究目标。
图谱还捕获了各种其他疾病，包括癌症（全球北方的主要死因之一），以及罕见病理，如达龙-沃克综合征(Dandy-Walker syndrome)，这是一种影响少于1/30,000新生儿的先天性疾病。
除了医学培训和教育外，HOA还可用于训练机器学习模型，这些模型在医疗保健中正变得越来越普遍，无论好坏。
使用如此全面、高分辨率的训练集来训练人工智能可能会带来更好的疾病检测和更有效的治疗策略。
"我个人非常期待看到AI社区如何在人工智能基础模型中使用人类器官图谱，"UCL生物物理学家、HOA中心负责人克莱尔·沃尔什(Claire Walsh)表示。
通过照亮人类生理学尚未探索的深度，研究人员希望他们的工作将提高公众对科学的参与度，并带来更多的进步。
"目前我们处理的是孤立的器官，但在未来，我们期望开发这项技术，能够以比目前可能的分辨率高10到20倍的精度对人体进行完整成像，"塔福罗表示。
"这些数据可能会改变解剖学的研究和理解方式。"
这项研究发表在《科学进展》(Science Advances)期刊上。
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