พลิกโฉมวงการแพทย์! เทคโนโลยีภาพถ่ายสามมิติจาก ESRF ให้รายละเอียดอวัยวะภายในถึงระดับเซลล์
นับว่าเป็นการพลิกโฉมวงการทางการแพทย์ เมื่อ ESRF ซึ่งเป็นห้องปฏิบัติด้านแสงซินโครตรอนของยุโรป ได้โชว์ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีภาพถ่ายสามมิติ ที่ให้รายละเอียดของอวัยวะภายในได้ถึงระดับเซลล์ โดยเทคโนโลยีใหม่สุดล้ำนี้คือ Hierarchical Phase-Contrast Tomography หรือ HiP-CT ที่ห้องปฏิบัติการ European Synchrotron Research Facility (ESRF) พัฒนาขึ้นเมื่อปี 2021 ซึ่ง HiP-CT นี้ใช้เอกซเรย์จากเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนพลังงานสูงในการถ่ายภาพสามมิติของอวัยวะใหญ่ๆ ได้ทั้งชิ้น แถมยังให้ความละเอียดสูงมากในระดับ 1 ไมโครเมตร ซึ่งนับว่าสูงกว่าซีทีสแกนที่ใช้ทั่วไปถึง 100 เท่า
ในช่วงการระบาดของโควิด 19 ที่ผ่านมา เทคโนโลยี HiP-CT ได้เผยให้เห็นสภาพภายในปอดถูกไวรัสทำลายระบบการแลกเปลี่ยนออกซิเจนในผู้ป่วยที่เสียชีวิตจากโควิด-19 ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีนี้เป็นความสำเร็จจากการอัพเกรดเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนครั้งใหญ่ของห้องปฏิบัติการ ESRF ที่ยกระดับเครื่องให้สามารถผลิตแสงซินโครตรอนให้มีความสว่างและคุณภาพมากขึ้นกว่าเดิมถึง 100 เท่า (Extremely Brilliant Source upgrade (ESRF-EBS) ซึ่งถือได้ว่าเป็นเครื่องซินโครตรอนรุ่นที่ 4 เครื่องแรกและเป็นเครื่องซินโครตรอนที่มีความสว่างมากที่สุดของโลกในปัจจุบัน
Paul Tafforeau หัวหน้าทีมนักวิทยาศาสตร์ของ ESRF กล่าวว่า “การถ่ายภาพอวัยวะต่าง ๆ ด้วยเทคโนโลยี HiP-CT นี้ทำให้เราสามารถเห็นเหล่าเส้นเลือดฝอยเล็กๆ ที่กระจายอยู่ภายในอวัยวะนั้นๆ ได้ทั้งหมดแบบสามมิติ ซึ่งนอกจากช่วยให้เราสามารถวิเคราะห์ศึกษาเส้นเลือดพวกนี้ได้อย่างชัดเจน โดยไม่สับสนกับเนื้อเยื่อที่อยู่รอบๆ แล้วยังสามารถช่วยในการศึกษาเซลล์บางชนิดได้อีกด้วย”
ล่าสุด HiP-CT ได้ถูกนำมาใช้เป็นเครื่องมือสำคัญในโปรเจกต์ Human Organ Atlas ซึ่งมีเป้าหมายในการทำแผนที่อวัยวะของมนุษย์ โดย Peter Lee หัวหน้าทีมนักวิจัยจาก University College London กล่าวว่า “เนื่องจากทั้งซีทีสแกนและ MRI ต่างก็ให้ความละเอียดได้เพียงระดับมิลลิเมตรซึ่งไม่ละเอียดพอ ในขณะที่การใช้กล้องจุลทรรศน์ต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็น Histology หรือกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนซึ่งให้ความละเอียดสูงกว่า แต่ทำได้แค่บนชิ้นเนื้อเล็ก ๆ เท่านั้น ไม่สามารถใช้ทั้งอวัยวะได้ HiP-CT จึงตอบโจทย์งานวิจัยของโครงการ เพราะสามารถถ่ายภาพสามมิติของอวัยวะทั้งชิ้นได้และมีความละเอียดสูงด้วย ซึ่งจะช่วยเปิดมุมมองใหม่ ๆ เกี่ยวกับร่างกายมนุษย์”
ปัจจุบัน Human Atlas Project ได้เปิดให้เข้าชมภาพเอกซเรย์สามมิติของอวัยวะสำคัญ เช่น สมอง ไต หัวใจ และม้าม ได้ผ่านช่องทางออนไลน์ รวมถึงปอดจากผู้ที่เสียชีวิตโควิด 19 อีกด้วย เราสามารถเห็นพยาธิสภาพของปอดในระยะวิกฤตเมื่อเชื้อโควิด 19 ทำให้ระดับออกซิเจนลดลงอย่างรวดเร็ว และผู้ป่วยหายใจลำบาก ซึ่งเกิดจากกระบวนการแลกเปลี่ยนออกซิเจนระหว่างเส้นเลือดในปอดที่ผิดปกติ
HiP-CT เป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นมาตอบโจทย์ทางการแพทย์เพื่อช่วยให้แพทย์ได้ศึกษาวิเคราะห์พยาธิสภาพของโรคต่าง ๆ หรือโครงสร้างภายในอวัยวะของมนุษย์ที่ไม่เคยเห็นมาก่อน ได้ชัดเจนถึงระดับ 1 ไมโครเมตร ซึ่งความสามารถในระดับนี้นับว่าเป็นการพลิกโฉมเทคโนโลยีการถ่ายภาพทางการแพทย์ ภาพต่างๆ เหล่านี้ยังสามารถนำไปใช้ในการพัฒนาระบบ AI เพื่อช่วยปรับปรุงคุณภาพของภาพซีทีสแกน และ MRI ที่ไม่ค่อยชัดเจน ในอนาคตเราอาจได้เห็นการใช้ประโยชน์ของ HiP-CT ในการถ่ายภาพเพื่อรักษาผู้ป่วยด้วยปัญญาประดิษฐ์ AI ซึ่งจะทำให้แพทย์วินิจฉัยโรคต่าง ๆ ได้แม่นยำมากขึ้น