先进的X射线成像技术揭示人内耳声频图的秘

Phase-contrastimagingdatashowingtheearmembraneandauditorynerveinthecochlea.Theoctavebandsareshownindifferentcolours.Humanscanperceivefrequenciesfrom20Hz(thetopofthecoil)to20,Hz(thebaseofthecoil).(Courtesy:HaoLi)

你有没有想过听觉信息是如何从内耳传递到大脑的?这发生在内耳的什么地方?通过乌普萨拉大学（UppsalaUniversity）和西方大学（WesternUniversity）的研究合作，现在我们有机会进一步了解人耳的结构。

这是一种被称为同步辐射相衬成像(SR-PCI)的新型成像技术，研究小组首次对人体耳蜗进行了三维频率分析，显示了不同的声音频率在耳中被捕获的位置。

人类耳蜗是内耳中的螺旋结构。声音的振动被传送到耳蜗，然后沿着基底膜(BM)转换成电活动。BM是一种软组织结构，它根据不同的声学振动频率对它们进行分类，并在耳蜗中产生空间频率图。

HaoLi手持3D打印的人类耳朵复制品。(Courtesy:HelgeRask-Andersen)

20世纪90年代末，研究人员试图利用同步辐射对人类内耳的精细结构进行成像，但这项技术无法解决BM和其他耳蜗之间的界限。为了克服这个问题，一种解决方案是使用造影剂来更好地显示软组织；然而，由于造影剂分布不均匀和组织收缩等问题，虽然其他研究人员已经使用了SR-PCI，但他们无法开发出复杂的耳蜗3D频率图。尽管一些研究人员尝试从二维组织学切片进行3D重建，但该过程费力并且易于产生伪影。

工作原理

由乌普萨拉大学(UppsalaUniversity)的HelgeRask-Andersen和西方大学(WesternUniversity)的HanifLadak和SumitAgrawal领导的这项研究合作，已经成功地在人类耳蜗中创建了一种音频映射的三维表示，使用SR-PCI对成人尸体耳蜗进行图像处理。该团队在萨斯卡通的theCanadianLightSource进行了SR-PCI研究，并在《科学报告》（ScientificReports）上发表了结果。

作者（从左到右）：HelgeRask-Andersen,HanifLadak和SumitAgrawal

SR-PCI是独特的，因为它可以增强软组织对比度，同时将可能通过组织病理学中的染色、切片和脱钙引入的伪影最小化。在SR-PCI中，样品中材料性质的变化引起相移，然后相移转变成X射线强度的可检测变化。这些变化有助于更好地对比突出软组织。

新的三维耳蜗模型显示了不同频率的声音被捕获的位置，并揭示了完整的耳蜗的详细解剖结构。这提供了许多好处：首先，精确的音调频率分布可以帮助改善人工耳蜗移植受者的手术结果。这一新知识有助于为未来的患者更好地个性化人工耳蜗植入程序，使耳朵的每个区域都可以被正确的频率刺激。这将有助于提高人工耳蜗用户的听觉感受。

信息源于：physicsworld

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