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肺血管系统的完整性是决定肺部健康的关键因素，然而，成像与定量分析方面的挑战一直阻碍着人们探究其在慢性肺病中的病理生理学作用。在本研究中，我们将微尺度图像采集技术的最新进展与基于计算机视觉的新型血管分割模型相结合，展示了在特发性肺纤维化（IPF）不同组织重塑严重程度下，支气管静脉和肺静脉的扩张。通过将这些成像结果与对照组、轻度纤维化组和重度纤维化组的分子数据相关联，我们发现，即使在轻度疾病状态下，支气管静脉内皮细胞也会扩展至其生理性支气管周围生态位之外，并获得持续性的血管生成、炎症和基质重塑程序，从而形成一种特化的纤维血管—免疫界面。最后，我们将这些微尺度和分子层面的观察结果与临床CT成像联系起来，证实肺内静脉增大与三个IPF队列中生存率恶化独立相关。总体而言，我们的多模态、多尺度研究方法将此前尚未解析的三维静脉结构与其分子层面的内皮细胞对应特征联系起来，确立了静脉增大是IPF中具有预后意义且临床相关的重要特征。我们的分析方法还表明，在完整离体人类器官中获得的生物学发现如何转化为活体患者中可测量的表型，为研究其他器官和疾病提供了范式。
2 瑞士伯尔尼大学、伯尔尼大学医院 Inselspital 风湿病与免疫学系； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Adam Szmul 1 英国伦敦大学学院 Satsuma 实验室、Hawkes 研究所； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Janik Riese 3 德国亚琛，亚琛工业大学附属医院病理学研究所； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Ryoko Egashira 1 英国伦敦大学学院 Satsuma 实验室、Hawkes 研究所； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Coline H. M. van Moorsel 4 荷兰新海恩，圣安东尼乌斯医院圣安东尼乌斯间质性肺病卓越中心肺病学系； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Nesrin Mogulkoc 5 土耳其伊兹密尔，埃格大学肺病医学系； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Burak Gokce 5 土耳其伊兹密尔，埃格大学肺病医学系； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Shahab Aslani 1 英国伦敦大学学院 Satsuma 实验室、Hawkes 研究所； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Daryl Cheng 1 英国伦敦大学学院 Satsuma 实验室、Hawkes 研究所； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Yunjie Chen 1 英国伦敦大学学院 Satsuma 实验室、Hawkes 研究所； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Rahel Bodenmann 2 瑞士伯尔尼大学、伯尔尼大学医院 Inselspital 风湿病与免疫学系； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Matthias Brunner 2 瑞士伯尔尼大学、伯尔尼大学医院 Inselspital 风湿病与免疫学系； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Birger Tielemans 6 比利时鲁汶，鲁汶大学慢性疾病与代谢系（CHROMETA）呼吸系统疾病与胸外科实验室（BREATHE）； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Joseph Brunet 7 英国伦敦大学学院机械工程系多尺度 X 射线成像实验室（MXI）； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Theresa Urban 8 法国格勒诺布尔，欧洲同步辐射装置（ESRF）； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Joanna Purzycka 8 法国格勒诺布尔，欧洲同步辐射装置（ESRF）； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Hector Dejea 8 法国格勒诺布尔，欧洲同步辐射装置（ESRF）； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Paul Tafforeau 8 法国格勒诺布尔，欧洲同步辐射装置（ESRF）； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Marie Vermant 9 比利时鲁汶，鲁汶大学医院呼吸系统疾病系间质性肺病单元； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Frouke T. van Beek 4 荷兰新海恩，圣安东尼乌斯医院圣安东尼乌斯间质性肺病卓越中心肺病学系； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Britta Maurer 2 瑞士伯尔尼大学、伯尔尼大学医院 Inselspital 风湿病与免疫学系； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Sara Krattli 10 瑞士伯尔尼大学跨学科生物信息学中心（IBU）及瑞士生物信息学研究所（SIB）； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Marco Kreuzer 10 瑞士伯尔尼大学跨学科生物信息学中心（IBU）及瑞士生物信息学研究所（SIB）； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Remy Bruggmann 10 瑞士伯尔尼大学跨学科生物信息学中心（IBU）及瑞士生物信息学研究所（SIB）； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Tine Follet 6 比利时鲁汶，鲁汶大学慢性疾病与代谢系（CHROMETA）呼吸系统疾病与胸外科实验室（BREATHE）； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Marcel Veltkamp 11 荷兰新海恩，圣安东尼乌斯医院圣安东尼乌斯间质性肺病与结节病卓越中心、欧洲罕见病网络肺病分中心； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Tinne Goos 6 比利时鲁汶，鲁汶大学慢性疾病与代谢系（CHROMETA）呼吸系统疾病与胸外科实验室（BREATHE）； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Kenny Anseele 6 比利时鲁汶，鲁汶大学慢性疾病与代谢系（CHROMETA）呼吸系统疾病与胸外科实验室（BREATHE）； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Maarten Vander Kuylen 12 比利时布鲁塞尔，自由大学布鲁塞尔（ULB）Erasme 医院胸外科系； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Hendrik W van Es 13 荷兰新海恩，圣安东尼乌斯医院放射学系； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Klaus Engel 14 德国埃朗根，西门子医疗股份公司数字技术与创新部； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Recep Savas 15 土耳其伊兹密尔，埃格大学医学院放射学系； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Jose Manuel Brenes 16 西班牙巴塞罗那，圣克勒乌和圣保罗医院放射学系； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Jeroen MH Hendriks 17 比利时威尔赖克，安特卫普大学胸外科与血管外科系、安特卫普外科培训解剖与研究中心（ASTARC）； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Therese S Lapperre 18 比利时埃德海姆，安特卫普大学医院肺病学系； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Claire L Walsh 7 英国伦敦大学学院机械工程系多尺度 X 射线成像实验室（MXI）； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Danny Jonigk 3 德国亚琛，亚琛工业大学附属医院病理学研究所； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Lavinia Neubert 19 德国汉诺威，汉诺威医学院终末期及阻塞性肺病生物医学研究中心（BREATH）、德国肺脏研究中心（DZL）； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Christopher Werlein 19 德国汉诺威，汉诺威医学院终末期及阻塞性肺病生物医学研究中心（BREATH）、德国肺脏研究中心（DZL）； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Hinrich Freitag 19 德国汉诺威，汉诺威医学院终末期及阻塞性肺病生物医学研究中心（BREATH）、德国肺脏研究中心（DZL）； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Sabine Dettmer 19 德国汉诺威，汉诺威医学院终末期及阻塞性肺病生物医学研究中心（BREATH）、德国肺脏研究中心（DZL）； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Jonas C Schupp 20 德国汉诺威，汉诺威医学院呼吸医学与传染病学系； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Laurens J de Sadeleer 6 比利时鲁汶，鲁汶大学慢性疾病与代谢系（CHROMETA）呼吸系统疾病与胸外科实验室（BREATHE）； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Stephanie K. Robinson 21 英国南安普敦，南安普敦大学工程与物理科学学院 μ-VIS X 射线成像中心； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Aurelie Fabre 22 爱尔兰都柏林，都柏林大学学院医学院； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Mark G. Jones 23 英国南安普敦，南安普敦大学医学院临床与实验科学学院； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Francois Michel Carlier 24 比利时布鲁塞尔，鲁汶天主教大学实验与临床研究所（IREC）肺病学、耳鼻咽喉科与皮肤病学部门（LUNS）； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Bart M Vanaudenaerde 6 比利时鲁汶，鲁汶大学慢性疾病与代谢系（CHROMETA）呼吸系统疾病与胸外科实验室（BREATHE）； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Wim A Wuyts 25 比利时鲁汶，鲁汶大学医院呼吸医学系间质性肺病单元； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Peter D Lee 7 英国伦敦大学学院机械工程系多尺度 X 射线成像实验室（MXI）； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Maximilian Ackermann 26 德国美因茨，美因茨约翰内斯·古腾堡大学医学中心解剖学研究所 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Stijn E Verleden 17 比利时威尔赖克，安特卫普大学胸外科与血管外科系、安特卫普外科培训解剖与研究中心（ASTARC）； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Janine Gote-Schniering 2 瑞士伯尔尼大学、伯尔尼大学医院 Inselspital 风湿病与免疫学系； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Joseph Jacob 1 英国伦敦大学学院 Satsuma 实验室、Hawkes 研究所； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
通讯作者： j.jacob{at}ucl.ac.uk
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摘要
肺血管系统的完整性是决定肺部健康的关键因素。然而，成像与定量分析方面的挑战一直阻碍着人们对其在慢性肺病中病理生理学作用的探究。在本研究中，我们将近期微尺度图像采集技术的进展与新型基于计算机视觉的血管分割模型相结合，展示了在特发性肺纤维化（IPF）不同程度的组织重塑过程中，支气管静脉和肺静脉的扩张。通过将这些成像发现与对照组、轻度纤维化组和重度纤维化组的分子数据相关联，我们发现，即使在轻度疾病阶段，支气管静脉内皮细胞也会扩展至其正常生理性支气管周围生态位之外，并获得持续性的血管生成、炎症及基质重塑程序，从而界定了一种特异性的纤维血管–免疫界面。最后，我们将这些微尺度和分子层面的观察结果与临床 CT 成像联系起来，证明在三个 IPF 队列中，肺内静脉增大与生存率恶化具有独立相关性。总体而言，我们的多模态、多尺度研究方法将此前尚未解析的三维静脉结构与其分子层面的内皮细胞对应特征联系起来，确立了静脉增大是 IPF 中具有预后意义且临床相关的特征。我们的分析方法还表明，在完整离体人体器官中获得的生物学发现如何转化为活体患者中可测量的表型，并为其他器官和疾病的研究提供了范式。
利益冲突声明
R.E. 曾从日本勃林格殷格翰公司获得讲课费。M.Ver. 曾获得勃林格殷格翰公司的机构支持，以及来自勃林格殷格翰公司和赛诺菲公司的会议参会支持。CW 曾获得勃林格殷格翰公司的演讲费。SEV 曾获得 Chiesi NV 提供的与本研究无关的经费，以及通过安特卫普大学特别研究基金和 Collen Francqui 基金会获得的基金资助。J.J. 声明曾从勃林格殷格翰、F. Hoffmann-La Roche、Open Source Imaging Consortium、葛兰素史克、Voiant 和 NHSX 获得咨询费；曾从勃林格殷格翰、F. Hoffmann-La Roche 和葛兰素史克的顾问委员会获得费用；曾从勃林格殷格翰、F. Hoffmann-La Roche 和武田获得讲课费；曾获得葛兰素史克、Wellcome Trust（209553/Z/17/Z 和 227835/Z/23/Z）、欧盟“地平线2020”计划、微软研究院、吉利德科学、Chan Zuckerberg Initiative（CZIF2024-009938）、Rosetrees Trust（PGL25-Full/100046、CF-2023-M-2\105）以及 Robert Luff 基金会（PGL25-Full/100046）的基金资助。BM 声明曾获得 AbbVie、Protagen 和诺华生物医学研究部门的研究资助；持有用于治疗系统性硬化症的 mir-29 专利（US8247389、EP2331143）；曾从勃林格殷格翰、葛兰素史克、诺华、大冢、默克公司、礼来获得讲课费；曾从诺华、勃林格殷格翰、杨森制药和葛兰素史克获得咨询费；曾获得 Medtalk、辉瑞、罗氏、Actelion、Mepha、勃林格殷格翰和默克公司提供的会议财务支持（如注册费和差旅费）；并曾担任杨森制药和勃林格殷格翰顾问委员会成员。所有其他作者均声明不存在利益冲突。
脚注
https://doi.org/10.5281/zenodo.22685651
https://github.com/gote-schniering-lab/2026_Yamada_Wang_et_al_Multiscal…
基金信息
Chan Zuckerberg Initiative DAF（硅谷社区基金会） ，2022-316777 ，CZIF2024-009938
Chan Zuckerberg Initiative 基金会 ，CZIF2021-006424 ，CZIF2022-316777
Wellcome Trust ，https://ror.org/029chgv08 ，209553/Z/17/Z ，227835/Z/23/Z
Rosetrees Trust ，https://ror.org/04e3zg361 ，PGL25-Full/100046 ，CF-2023-M-2\105
Robert Luff 基金会 ，PGL25-Full/100046
NIHR UCLH 生物医学研究中心
德国肺脏研究中心（DZL）
Astellas 代谢性疾病研究基金会
医学研究委员会 ，https://ror.org/03x94j517 ，MR/R025673/1
英国皇家工程院 ，Ciet1819-10
瑞士国家科学基金会 ，234552
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伯尔尼肺脏联盟
版权
。
本文根据 CC-BY 4.0 国际许可协议公开提供。
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发布于 2026 年 9 月 21 日。
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特发性肺纤维化中的静脉重塑多尺度图谱
Daisuke Yamada ， Huijuan Wang ， Adam Szmul ， Janik Riese ， Ryoko Egashira ， Coline H. M. van Moorsel ， Nesrin Mogulkoc ， Burak Gokce ， Shahab Aslani ， Daryl Cheng ， Yunjie Chen ， Rahel Bodenmann ， Matthias Brunner ， Birger Tielemans ， Joseph Brunet ， Theresa Urban ， Joanna Purzycka ， Hector Dejea ， Paul Tafforeau ， Marie Vermant ， Frouke T. van Beek ， Britta Maurer ， Sara Krattli ， Marco Kreuzer ， Remy Bruggmann ， Tine Follet ， Marcel Veltkamp ， Tinne Goos ， Kenny Anseele ， Maarten Vander Kuylen ， Hendrik W van Es ， Klaus Engel ， Recep Savas ， Jose Manuel Brenes ， Jeroen MH Hendriks ， Therese S Lapperre ， Claire L Walsh ， Danny Jonigk ， Lavinia Neubert ， Christopher Werlein ， Hinrich Freitag ， Sabine Dettmer ， Jonas C Schupp ， Laurens J de Sadeleer ， Stephanie K. Robinson ， Aurelie Fabre ， Mark G. Jones ， Francois Michel Carlier ， Bart M Vanaudenaerde ， Wim A Wuyts ， Peter D Lee ， Maximilian Ackermann ， Stijn E Verleden ， Janine Gote-Schniering ， Joseph Jacob
bioRxiv 2026.09.17.752253； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.17.752253
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Daisuke Yamada ， Huijuan Wang ， Adam Szmul ， Janik Riese ， Ryoko Egashira ， Coline H. M. van Moorsel ， Nesrin Mogulkoc ， Burak Gokce ， Shahab Aslani ， Daryl Cheng ， Yunjie Chen ， Rahel Bodenmann ， Matthias Brunner ， Birger Tielemans ， Joseph Brunet ， Theresa Urban ， Joanna Purzycka ， Hector Dejea ， Paul Tafforeau ， Marie Vermant ， Frouke T. van Beek ， Britta Maurer ， Sara Krattli ， Marco Kreuzer ， Remy Bruggmann ， Tine Follet ， Marcel Veltkamp ， Tinne Goos ， Kenny Anseele ， Maarten Vander Kuylen ， Hendrik W van Es ， Klaus Engel ， Recep Savas ， Jose Manuel Brenes ， Jeroen MH Hendriks ， Therese S Lapperre ， Claire L Walsh ， Danny Jonigk ， Lavinia Neubert ， Christopher Werlein ， Hinrich Freitag ， Sabine Dettmer ， Jonas C Schupp ， Laurens J de Sadeleer ， Stephanie K. Robinson ， Aurelie Fabre ， Mark G. Jones ， Francois Michel Carlier ， Bart M Vanaudenaerde ， Wim A Wuyts ， Peter D Lee ， Maximilian Ackermann ， Stijn E Verleden ， Janine Gote-Schniering ， Joseph Jacob
bioRxiv 2026.09.17.752253； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.17.752253
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.17.752253v1?rss=1
🏷️ 特发性肺纤维化 肺静脉重塑 血管生成 内皮细胞 多尺度成像 计算机视觉