고급 위상차 X선 영상으로 고대 미라의 혈관과 신경이 드러남

• 새로운 전파 기반 위상차 이미징은 고대 유물의 연조직을 자세히 캡처할 수 있습니다. 
• 3D 고공간 셀룰러 및 하위 셀룰러 해상도를 생성합니다. 
• 이 기술은 고대의 생활 방식, 질병 및 죽음을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 

X선 방사선 촬영과 컴퓨터 단층 촬영(CT)은 동물과 인간 미라의 비파괴 분석에 가장 많이 사용되는 기술 중 일부입니다. 이러한 X선 방법론은 흡수 대비에 의존하며 고병리학 및 고고학과 같은 분야에서 매우 유용했습니다.

흡수 대비는 뼈와 기타 밀도가 높은 물질을 검사할 때 효과적이지만 연조직에 대해서는 충분한 세부 정보를 제공할 수 없습니다. 그렇기 때문에 스웨덴 KTH 왕립공과대학(KTH Royal Institute of Technology)의 연구원들은 대신 전파 기반 위상차 이미징을 제안했습니다.

이 새로운 방법은 미라와 기타 고대 유물의 연조직을 현미경 수준까지 이미징할 수 있습니다. 이 연구의 주요 목표는 고대 연조직 검사에 기존 CT에 대한 효과적인 대안을 제공하는 것입니다.

이 연구에서 연구자들은 지중해 박물관에서 이집트 미라화된 인간의 오른손을 조사했습니다. 그 손은 남자의 것이었고 기원전 400년경으로 거슬러 올라갑니다.

출력 이미지 해상도

실험 설정의 개략도 | 연구원 제공 

기존 CT가 샘플의 X선 흡수에 의존하는 반면, 전파 기반 위상차 CT는 X선의 유도된 위상 변화를 검사합니다. 연조직의 위상 변화는 X선 흡수 에너지보다 거의 3배 크기 때문에 세포 해상도에서 세밀한 품질을 제공하므로 연구자들은 다양한 유형의 조직을 더 잘 구별할 수 있습니다.

참고자료:방사선과 | doi:10.1148/radiol.2018180945 | RSNA

보다 구체적으로 말하면, 연조직의 발견을 향상시키고 건강한 조직과 병리학적 조직을 더 쉽게 구별할 수 있게 해주는 3D 고공간 세포 및 세포하 해상도를 생성합니다.

연조직을 보여주는 미라화된 손의 CT(오른쪽) | 연구원 제공 

기존 2D 기술은 보기 기능을 한 방향으로 제한하므로 특징을 놓칠 위험이 있습니다. 반면 위상차 CT는 재구성된 사진을 임의의 영역에서 검색하거나 전체 볼륨으로 렌더링하는 옵션을 제공합니다. 이는 유전적 또는 생화학적 검사를 위한 샘플을 추출하는 데 매우 유용할 수 있습니다.

최종 사진의 해상도는 6~9 마이크로미터였습니다. 따라서 연구자들은 신경, 혈관, 지방세포의 잔해를 관찰할 수 있었습니다. 실제로 그들은 손발톱바닥의 혈관을 성공적으로 감지하고 여러 피부층을 구별했습니다.

다음은 무엇인가요?

이 연구는 가혹한 조직 추출 및 화학적 처리가 필요한 연조직 고병리학에 사용되는 오래된 기술에 비해 전통적인 CT가 장점을 지적하며, 이는 고대의 연약한 표본에 유해합니다. CT가 고대 유물을 조사하는 표준 방법이 된 것처럼, 연구자들은 전파 기반 위상차 영상이 곧 기존 방법을 대체할 것이라고 믿습니다.

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이 새로운 기술은 고고학자들이 연조직에서 상세한 데이터를 추출하고 고대의 생활 방식, 질병 및 죽음을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것입니다. 전반적으로 이는 가상 조직학의 새로운 가능성을 열어 기존 침습적 방법의 요구 사항을 더욱 줄입니다. 결국 이는 의학 연구 및 고병리학 분야에서 유용한 발견으로 이어질 것입니다.