Un equipo internacional ha publicado un atlas digital 3D de órganos humanos que nos permite visualizarlos en tres dimensiones. Cerebro completo, pulmones, riñones y otros órganos. Con un nivel de detalle sin precedentes.
La plataforma es de acceso abierto y proporciona imágenes de alta resolución que combinan escala celular y macroanatomía, Esto representa un avance en la ciencia biomédica y la educación médica.
La nueva herramienta se describe como una «Cuerpo Humano Google Earth», Permite a investigadores, médicos, estudiantes y al público Viajar a través de órganos, desde estructuras completas hasta células individuales.sin cortar ni dañar el tejido. La tecnología utilizada se llama HiP-CT (tomografía de contraste de fase jerárquica) y utiliza la fuente de radiación sincrotrón más brillante del mundo, ubicada en el ESRF.
La creación del atlas requirió cinco años de trabajo y el desarrollo de una infraestructura técnica capaz de procesar y almacenar grandes cantidades de información. Cada escaneo puede ocupar cientos de gigabytes de espacio. Para el cerebro humano, La cantidad de información alcanza los 14 TB.
«Capacidad para almacenar estas imágenes en la nube y permitir la visualización interactiva Necesitamos una enorme infraestructura. Hemos invertido mucho tiempo en los últimos años en esta área para que estos datos sean realmente interactivos. “, explicó. Clara WalshUn ingeniero mecánico de la University College London es también uno de los principales impulsores del proyecto.
A diferencia de otras bases de datos de anatomía, Atlas de órganos humanos (HOA) Proporciona acceso gratuito a imágenes tridimensionales de órganos humanos completos. El portal ya permite explorar 65 órganos (13 tipos diferentes) de 32 donantes y 321 perfiles completos.
Los órganos disponibles incluyen cerebro, corazón, pulmones, riñones, hígado, útero, próstata, genitales femeninos, colon, bazo, placenta, ojos y testículos. Las muestras proceden de biobancos europeos como el Biobanco Unificado de Hannover o el Laboratorio Francés de Anatomía Alpina.
La herramienta se basa en principios de equidad (encontrable, accesible, interoperable, reutilizable) y proporciona datos abiertos al público, junto con tutoriales, recursos de capacitación y la opción de descargar conjuntos de datos en múltiples resoluciones. Cada escaneo tiene metadatos que describen al donante, el órgano y un identificador digital permanente (DOI) para su fácil reutilización en estudios futuros.
Saltos tecnológicos en imagen biomédica
El principal avance de este atlas radica en la aplicación de la tecnología HiP-CT, que utiliza Se cree que la fuente de luz de sincrotrón ESRF-EBS es 100 mil millones de veces más brillante que las fuentes de luz convencionales de los hospitales.
Esta innovadora tecnología puede escanear órganos humanos ex vivo de forma no destructiva, obteniendo imágenes con una resolución de entre 8 y 20 micras, y ampliando áreas específicas hasta un nivel de 1 micra, lo que equivale a 50 veces el grosor de un cabello humano.
El Dr. Walsh explicó que el equipo se enfrentaba a El desafío de escanear un órgano completo y procesar grandes cantidades de datos. Para inmovilizar los órganos durante el escaneo, se utilizaron cilindros llenos de agar-gelatina de origen vegetal. Los investigadores destacaron el potencial del atlas para estudiar enfermedades como el cáncer, donde las imágenes clínicas tradicionales sólo pueden detectar metástasis considerables.
«Con las imágenes clínicas, sólo se pueden ver lesiones metastásicas relativamente grandes. Con la histología y el corte, es como encontrar una aguja en un pajar. Con HiP-CT puedes realizar exploraciones de alta resolución y detectar posibles micrometástasisy luego escanear el área con más detalle», describió.
Los métodos HiP-CT han podido identificar lesiones microvasculares en los pulmones de pacientes que murieron por Covid-19, redefiniendo la comprensión de las enfermedades cardíacas y proporcionando información sin precedentes sobre la patogénesis de las enfermedades ginecológicas y renales. «En el riñón encontramos que no todos los glomérulos están al final de la red vascularComo la gente piensa, pero distribuido de una manera completamente diferente», afirmó Walsh.
él Consorcio del Centro Atlas de Órganos Humanos, El equipo que impulsa el proyecto está formado por más de dos docenas de investigadores, médicos, ingenieros y expertos en infraestructuras. La tecnología se desarrolló por primera vez durante la pandemia de 2021 y desde entonces se han incorporado nuevas funciones y más datos.
Según los investigadores, la colección original contenía La mayoría de los órganos masculinos en los hombres muestran peores resultados por el covid-19 El grupo también recibió más donaciones. Sin embargo, Walsh aclaró que la proporción se equilibrará en futuras actualizaciones porque «tenemos más donantes mujeres, pero la donación del primer donante se ve afectada en gran medida por los casos de COVID-19».
La edad media de los donantes es de 73 años. Los expertos relacionan estos datos con las prioridades en medicina de trasplantes: «Los jóvenes suelen estar destinados a trasplantespor lo que el atlas siempre estará más orientado a las personas mayores. Al mismo tiempo, enfatizó que el envejecimiento es uno de los desafíos socioeconómicos globales, ya que las enfermedades relacionadas con la edad constituyen hoy una carga importante para la salud pública.
Ciencia abierta y aplicaciones futuras
La publicación del atlas fue celebrada en la comunidad científica como un ejemplo de ciencia abierta y colaboración internacional. «El atlas de órganos humanos demuestra lo mejor que puede lograr la ciencia en equipo«Dijo Walsh. A través de su diseño, el repositorio tiene como objetivo facilitar el acceso y la reutilización de datos para la investigación, la formación académica y el desarrollo de inteligencia artificial médica.
Los conjuntos de datos 3D de alta calidad son particularmente útiles para entrenar algoritmos de aprendizaje automático dedicados a la segmentación de tejidos, la detección de enfermedades y el análisis de imágenes de súper resolución. “Según el responsable, este ‘Google Earth’ proporciona un conjunto de datos jerárquicos y es ideal para entrenar modelos de aprendizaje automático para segmentación, detección de enfermedades y análisis de superresolución», publican sus creadores.
La plataforma combina herramientas de software para analizar y visualizar órganos en el navegador, así como bibliotecas de imágenes, videos y recursos para descargar información en diferentes niveles de resolución. El equipo espera ampliar el repositorio con más órganos, mayor diversidad de donantes y nuevas capacidades.al tiempo que promueve la construcción de una sociedad internacional abierta e interconectada. El objetivo a largo plazo es desarrollar tecnología para obtener imágenes de todo el cuerpo humano con resoluciones entre 10 y 20 veces superiores a las actuales.
El impacto potencial del atlas implica el diagnóstico temprano de enfermedades y la comprensión de la patología multisistémica. «Durante mucho tiempo se pensó que la EPOC era exclusivamente una enfermedad pulmonar, pero las personas con EPOC tienen más probabilidades de desarrollar problemas cardiovasculares y claramente hay componentes multisistémicos. Lo mismo ocurre con la diabetes, la hipertensión y otras enfermedades multisistémicas.«, recordó Walsh.
El lanzamiento del portal marca un punto de inflexión en la anatomía, la docencia y la investigación biomédica. Como destacó el ingeniero del University College London: «Estos datos podrían cambiar la forma en que se estudia y comprende la anatomía».
El consorcio del Human Organ Atlas Center ya está trabajando para integrar nuevos conjuntos de datos y perfeccionar técnicas para acercarse a una visión global precisa del mapeo de órganos humanos con aplicaciones en medicina, inteligencia artificial y educación en las próximas décadas.
