Схема фазировки элемента и моделируемое поле фокусного давления вихревого пучка с топологическим зарядом M = 4 ( A ), поперечным ( B ) и осевым ( C ) срезы смоделированного поля давления без управления фокусом и с электронным управлением на 7 мм по горизонтали от оси.Поворот вправо обозначен белыми стрелками. Распределение амплитуды давления является симметричным, когда луч сфокусирован на оси решетки, но асимметричным, когда он сфокусирован вне оси.

Стратегии управления.

Распределения амплитуд давления вихревых пучков были рассчитаны с использованием интеграла Рэлея (34) и показаны на рис. 1 B и C для вихря M 4 (3,4 мм). Интеграл Рэлея — это общая модель поля давления, создаваемого вибрирующим источником, которая интегрирует ускорение точечных вибрирующих источников над поверхностью источника (34).Из-за направленности элементов, которая усугубляется кривизной решетки, вихрь ослабевает и искажается, поскольку его фокус электронным способом отклоняется от оси. В этой статье под осью понимается ось массива (ось z ), а не ось акустического луча, который можно поворачивать под разными углами. Поскольку массив установлен лицом против силы тяжести, управление акустическим лучом по оси z определяется как вертикальное управление, в то время как горизонтальное управление относится к управлению в поперечной плоскости xy от начала координат, а zx — и yz называются осевыми плоскостями.Пиковая интенсивность по кольцу изменялась на 20% при перемещении кольца на 5 мм по горизонтали для M 1 (1,4 мм) и на 2 мм по горизонтали для M 4 (3,4 мм). Аналогичным образом, снижение интенсивности на 50% было измерено для сферически сфокусированного ( M 0) пучка, когда фокус был направлен электронным способом на 9,1 мм по горизонтали.

Радиационная сила рассчитывалась по теоретической модели, разработанной для произвольных балок и упругих сфер произвольного размера (14). Эта экспериментально подтвержденная модель (22, 30) представляет луч как серию плоских волн в соответствии с методом углового спектра, и рассеяние для каждой плоской волны от сферы рассчитывается и суммируется.Акустические силы от рассеянного поля рассчитываются путем интегрирования по поверхности, окружающей сферу. Кольцо интенсивности создает горизонтальную акустическую радиационную силу F _Ax , окружающую сферу, чтобы захватить сферу в горизонтальной плоскости. Вертикальная левитация создается за счет вертикальной акустической радиационной силы F _Az от кольца интенсивности, подобного диаметру сферы, которое толкает сферу на высоту, где она уравновешивается весом сферы.Как правило, радиационная сила не является потенциальной силой, хотя она была показана как сила для сфер, которые малы по сравнению с длиной волны (13). Здесь, аналогично концепции консервативных сил, производных от потенциальной энергии, эффективная потенциальная энергия определяется как Ux = −∫FAxdx.

На рис. 2 показано, как изменение ширины луча и акустической мощности влияет на стабильность и эффективность захвата сферы на оси и вне оси. Луч немного уже, чем сфера (Рис.2 C ), по сравнению с лучом немного шире (Рис.2 A ) при той же мощности производит больше F _Az , так что сфера захватывается выше в поле и дальше от акустического фокуса. Точно так же сравнение рис. 2 E и рис. 2 A показывает, что увеличение акустической мощности выводит сферу из фокуса ловушки, созданной тем же лучом. Рис. 2 G показывает, что сфера, которая находится в фокусе, лежит в самой глубокой потенциальной яме. Правый столбец показывает, что когда сфера в ловушке перемещается в новое место в поле путем направления луча, эффективная энергетическая скважина (рис.2 H ) становится несимметричным, и сфера может выпасть. Сфера падает на меньшем расстоянии управления для более мелкого колодца и для более узкого луча. Таким образом, луч должен быть немного шире, чем сфера, а мощность должна быть достаточной для левитации сферы вблизи фокуса луча для наиболее стабильного захвата и управления.

Смоделированное положение 3-миллиметровой стеклянной сферы в вихревом пучке для лучей, сфокусированных в разные точки поля ( левый и правый столбец ), для двух разных ширины луча ( A — D ), и две разные акустические мощности W ( A , B , E и F ), и соответствующая эффективная потенциальная энергетическая яма U _x каждой ловушки, нормированная на экстремальное значение ( G и H ).В A — F ультразвук распространяется вверх и фокусируется на красной точке. Построена мгновенная амплитуда давления. Столбец Left показывает, где находится сфера, когда луч сфокусирован в (0, 0), а столбец Right показывает луч, чтобы разместить сферу в местоположении (8, 7.5). Потенциальная яма наиболее глубокая для луча M 4 (3,4 мм) при мощности 10 Вт ( G ), и яма теряется, когда луч M 3 (2,8 мм) перемещается вне оси в положение ( 8, 7.5) из-за несимметричности внеосевого пучка ( H ).

Манипуляции in vitro.

Вихревой пучок M 4 (3,4 мм) при мощности 10 Вт использовался для захвата, подъема с майларовой мембраны и направления в трехмерном пространстве 3-мм стеклянной сферы в резервуаре для воды (рис. 3) . Максимальные боковые и вертикальные расчетные радиационные силы были эквивалентны гравитационной силе на 40 мг или вдвое большей массы шара. Манипуляции выполнялись медленно, чтобы минимизировать силу сопротивления, вызванную относительным движением между жидкостью и сферой.Общее расстояние перемещения составляло 6 мм по вертикали и 6 мм по горизонтали. На рис. 3 показан предполагаемый путь и путь, измеренный с помощью осевого ультразвукового изображения с углами и двух ортогональных камер. Среднее и стандартное отклонение абсолютного значения расстояния между намеченным путем и путем, измеренным ультразвуком, составило 0,44 ± 0,06 мм (три повтора) с максимальным расстоянием 1,17 ± 0,18 мм и между намеченным путем и путем, измеренным камерой. составляла 0,47 ± 0,51 мм, максимум 1,3 ± 0,11. Было рассчитано расстояние между измеренной точкой и ближайшей точкой на намеченном пути, и в среднем сфера следовала намеченному пути с точностью до 10% расстояния от фокуса.

Акустическая манипуляция 3-миллиметровой стеклянной сферой in vitro по трехмерной траектории, наблюдаемой с двух углов. Преобразователь ультразвуковой визуализации был помещен в центральное отверстие матрицы, и его 2D-изображение было выровнено так, чтобы соответствовать одной камере ( A ), а затем ортогональной камере ( D ). Красный «×» отмечает акустический фокус массива, который использовался в качестве эталона в ультразвуке для нацеливания на сферу. Отображаемые изображения накладываются из фильмов S2, S3 и S4.Ультразвуковые изображения сферы были идентифицированы разными цветами в разное время при постобработке ( A и D ). Измеренные пути (отображаемые как скользящее среднее) показаны на каждом изображении, а предполагаемые пути также показаны в B , E и C , F . Максимальное расхождение произошло дальше всего от фокуса, где эффективная потенциальная яма была самой мелкой. (Масштабная линейка, 1 мм.)

Была разработана специальная техника для захвата сферы и последующего манипулирования сферой in vitro, которая затем использовалась также in vivo.Сфера была нацелена на оси примерно на 2–3 мм дистальнее акустического фокуса решетки, как показано на ультразвуковом изображении. Чтобы подтолкнуть объект к точному окончательному осевому выравниванию, сначала передавался широкий вихрь M 40 (7,8 мм) с последующими нисходящими топологическими зарядами до достижения M 4 (3,4 мм). Это было сделано на малой мощности, так как запуск с более узким лучом или более высокий уровень мощности мог привести к выталкиванию сферы. Попав в ловушку, сфера поднималась в воздух за счет увеличения мощности до ожидаемого уровня, и точное вертикальное положение было известно по ультразвуковому изображению.Если левитации не наблюдалось, массив поднимали механически с помощью точного движения, достигаемого с помощью шагового двигателя. В случае неудачи массив механически опускался, и процесс повторялся с немного большей мощностью. Когда вместо этого процедура была начата со сферой, расположенной перед фокусом, сфера была ускорена через фокус, где вертикальная радиационная сила является наибольшей, и выброшена из ловушки. Попав в ловушку, сфера перемещалась в любом направлении с помощью электроники или путем перемещения массива.

Манипуляции in vivo.

Стеклянный шар диаметром 3 мм перемещался по трем заранее запрограммированным путям в мочевом пузыре трех живых свиней, которые находились под общей анестезией. Использовался вихревой пучок M 4 (3,4 мм) мощностью около 10 Вт. Акустическое окно проходило через брюшную полость, когда свинья находилась в горизонтальном положении лежа, как показано на рис. 4.

Чрескожная акустическая манипуляция стеклянной сферой диаметром 3 мм, введенной через мочеточник в мочевой пузырь свиньи. Матрица и установленный в центре зонд ультразвуковой визуализации были погружены в резервуар для воды так, чтобы сторона средней части скребка находилась под уровнем воды для акустической связи.Стеклянный шар был окрашен в синий цвет для облегчения наблюдения камерой в мочевом пузыре. Ультразвуковой сканер был синхронизирован с импульсами манипуляции для получения изображений в реальном времени с частотой 15 Гц.

Сферы были успешно перемещены по трем отдельным путям in vivo. Максимальные запланированные вертикальные и горизонтальные отклонения трех путей составляли 3, 3 и 4 мм и 3, 6 и 4 мм соответственно. Толщина стенки тела, через которую проходит луч, по измерениям на ультразвуковом изображении, составляет от 18 до 31 мм.На рис. 5 показаны наложенные друг на друга ультразвуковые и камерные изображения трех путей. Фильмы S5 – S7 соответствуют изображениям на рис. 5 D , F и G . Кроме того, Movie S8 показывает результат электронного захвата сферы и последующего перемещения сферы путем механического перемещения массива.

Акустическая манипуляция стеклянной сферой диаметром 3 мм в камере скребка по трем различным направлениям. Сфера поднималась вдоль акустической оси, перемещалась в боковом направлении и опускалась по пути 1 ( A — C ).На пути 2 ( D — F ) сфера левитировала, затем перемещалась по круговой траектории в поперечной плоскости, где она перемещалась в плоскость ультразвукового изображения и выходила из нее, что обнаруживалось по изменению интенсивности изображения (фильмы S5 и S6). Путь 3 ( G — I ) представлял собой вертикальный круг в фокальной плоскости yz (фильм S7). Как и на рис. 3, наложенные друг на друга ультразвуковые изображения имеют цветовую кодировку, чтобы показать движение сферы; карты положения для УЗИ в центре; а наложенные изображения с камеры — справа.Каждое изображение показывает двумерную проекцию предполагаемого пути. (Масштабная линейка, 1 мм.)

На рис. 6 показано среднее позиционное отклонение между намеченными и измеренными путями для ультразвуковых измерений и измерений камерой для каждого из трех путей. Для сравнения с измерениями камеры использовалась наиболее подходящая спроецированная двумерная (2D) плоскость намеченного трехмерного пути. Средние измеренные ультразвуком позиционные отклонения в процентах от максимальных осевых перемещений составили 7,5 ± 3,9, 9,5 ± 3,6 и 8,0 ± 1.5% по трем путям. Средние измеренные камерой позиционные отклонения в процентах от максимального бокового смещения составляли 6,4 ± 3,2, 10,8 ± 2,2 и 1,0 ± 1,3% для трех путей. Средние измеренные камерой отклонения для путей 1 и 3 были низкими, поскольку угол записи был сверху сферы, поэтому разница в высоте не была зафиксирована.

Абсолютное значение расстояния между измеренным и заданным путями 3-миллиметрового стеклянного шара in vivo. Пути 1 и 2 были выполнены для всех 3 свиней, в общей сложности 13 и 10 испытаний, соответственно, в то время как путь 3 был проведен на одной свинье 6 раз.Среднее значение и стандартное отклонение для всех испытаний каждого пути показаны для измерений ультразвука (синие полосы) и камеры (оранжевые полосы). Среднее отклонение от заданного пути находится в пределах 10% от самого дальнего управляемого расстояния от геометрического фокуса решетки.

После воздействия ультразвука каждую свинью оценивали на предмет повреждения тканей, чтобы оценить безопасность акустических манипуляций in vivo. Ни в одном из видеозаписей, снятых камерой, серьезных повреждений стенки мочевого пузыря не наблюдалось. При аутопсии не наблюдалось серьезных повреждений в целевых областях в результате воздействия ультразвука, хотя некоторые незначительные повреждения (т.например, прокол от проволочного проводника) наблюдался в связи с введением сферы. Грубая оценка промежуточной ткани не показала никаких признаков повреждения. На окрашенных гематоксилином и эозином (H&E) поперечных срезах целевой области стенок мочевого пузыря трех свиней гистологических свидетельств повреждения не наблюдалось. Гистологическая оценка не показала никаких признаков повреждения слизистой, подслизистой или подлежащей ткани мочевого пузыря при любом из ультразвуковых воздействий (рис. 7).

Репрезентативные изображения окрашенных H&E поперечных срезов стенки мочевого пузыря, взятые из неэкспонированной области ( A, ) и подвергнутой ( B ) ультразвуковой ловушке.Признаков повреждений не наблюдалось. (Масштабная шкала, 500 мкм.)

Обсуждение

Физическая основа для управления объектами была известна, и другие ранее манипулировали небольшими или легкими объектами, даже тянули определенные объекты к источнику (26, 30). Здесь определенные лучи были синтезированы с помощью многоэлементной ультразвуковой фазированной решетки и продемонстрировали возможность манипулировать 3-миллиметровой стеклянной сферой внутри живого тела без вредного воздействия на ткани. Объекты перемещались путем подъема и электронного управления в трехмерном пространстве жидкости, а также путем перемещения массива и перетаскивания объекта по поверхности мочевого пузыря.Простое увеличение выходной мощности не улучшило захват, и были разработаны и описаны более тонкие методы.

Ограничения настоящей работы включают теоретическое рассмотрение только сферических форм и небольшого диапазона движения. Однако краска на стеклянных сферах, используемых in vivo, имела тенденцию к расслоению, а биологический материал мог агломерировать, делая их не идеально сферическими при перемещении. Кроме того, такие цели, как мочевые камни, могут иметь смешанный и неоднородный состав и содержать заполненные жидкостью пустоты, которые влияют на акустическое рассеяние.Когда вихревой луч используется для перемещения объекта неправильной формы или неоднородного объекта, вероятность того, что объект будет вращаться и выскользнуть из ловушки, выше, хотя мы смогли с помощью итеративного выбора параметров пульсации захватить и переместить неправильные природные камни в 2D (против поверхность) и 3D. Дизайн нашего массива ограничивал расстояние, на которое объекты могли перемещаться вне оси, и наша будущая работа будет распространяться на проектирование массивов с большей дальностью действия. В частности, понижение частоты так, чтобы длина волны была больше, чем у объекта, минимизировала бы эффекты геометрической неоднородности, а сглаживание массива позволило бы увеличить область манипуляции.

Тканевый барьер in vivo имел особые проблемы в том, что неоднородная ткань, движущаяся с дыханием, ослабляет и разрушает луч из-за ослабления и аберрации. Существующие методы компенсации аберрации тканей, например акустика с обращением времени (35–37), не использовались, но, возможно, улучшили бы стабильность и эффективность захвата. Самое главное, что наше приложение оказалось безопасным. Наибольшая акустическая экспозиция, использованная на первом скребке, достигла пространственно-пиковой, средней во времени интенсивности I _SPTA 67 Вт / см ² , пространственной пиковой средней интенсивности импульса I _SPPA 134 Вт. / см ² , и недератированный механический индекс (MI), равный 1.14, где этот недеформированный MI представляет собой измеренное в воде пиковое давление 1,4 МПа, деленное на квадратный корень из частоты 1,5 МГц. Для справки, нормативные пределы, налагаемые на диагностические ультразвуковые инструменты: I _SPTA = 0,720 Вт / см ² , I _SPPA = 190 Вт / см ² и MI = 1,9, где MI использует пиковое отрицательное давление. измеренное в воде давление снижено до более низкого на месте, чтобы учесть ослабление ультразвука тканью (38). Параметры, применяемые во время экспериментов, находятся в пределах диагностических пределов для I _SPPA и MI, которые определяют безопасность, связанную с кавитационным механизмом повреждения.I _SPTA , который определяет возможность термического повреждения тканей, превысил диагностический предел в 100 раз, но диагностический уровень устанавливается консервативно на основе теплового риска для развивающихся эмбрионов. Хотя общий осмотр и гистологический анализ не выявили явных тепловых эффектов на ткань, мы не измеряли температурные изменения в этих экспериментах, и потребуются дальнейшие усилия, чтобы определить предел тепловой безопасности для этих воздействий во всех целевых тканях, таких как паренхима почек.

Самый уникальный результат акустической манипуляции, представленный в этой статье, направлен на ее медицинское применение. Эксперимент моделировал удаление камней в почках из системы сбора мочи. Наша команда в настоящее время изучает толкающие, но не улавливающие камни с силой акустического излучения в клинических испытаниях на людях. Подобно камню в мочевом пузыре, подвижный камень в почке находится в заполненном мочой пространстве почек; однако основные различия в применении — это ребра и кишечник, которые ограничивают акустическое окно почкой больше, чем мочевым пузырем, и пространство для перемещения камня внутри почки меньше, чем внутри мочевого пузыря.В некотором смысле может быть легче перемещать камень в ограниченном пространстве почки, потому что камень может быть прижат к ткани, выстилающей пространство мочи, и тогда камень может перемещаться в 2D, а не в 3D. В целом, работа в замкнутом пространстве для текучей среды снижает акустическое течение, когда текучая среда ускоряется акустическими волнами по пути распространения и течет от преобразователя. Двумерный или трехмерный путь может быть предварительно запрограммирован на основе доступных медицинских изображений для изгнания камня из почки.Ролик S8 показывает, что сферу можно перемещать не менее чем на 10 см по горизонтали. Более того, его можно перемещать, контактируя с поверхностью ткани и преодолевая его трение. При механическом управлении глубокая потенциальная яма может поддерживаться на всем расстоянии, поскольку ловушка всегда находится на оси в фокусе (рис. 2). Однако механическое управление требует большего акустического окна и может развалиться, когда движение массива требует, чтобы луч пересек область с низкой акустической передачей, такую ​​как ребро или кишечный газ.Работа также открывает двери для других возможных медицинских применений, таких как управление съедаемой камерой, направление кончика катетера или удаление инородного объекта из тела. Не описанный здесь, но описанный в предыдущих исследованиях и увиденный в некоторых дополнительных фильмах, вихревой пучок может создавать вращение сфер. Может быть приложение для поворота съедаемой камеры для обзора на 360 °.

Заключение

Эта работа продемонстрировала неинвазивное контролируемое манипулирование твердыми объектами миллиметрового размера внутри живого организма на уровнях мощности ультразвука, которые не вызывают видимого повреждения окружающих тканей.С помощью численного моделирования были получены конкретные пучки с фокусированной ультразвуковой фазированной решеткой для синтеза акустических ловушек. Было обнаружено, что такие ловушки захватывают и перемещают сферические объекты w и in vivo. Сферы поднимались в воздух и управлялись электроникой по заранее запрограммированным траекториям с хорошей точностью.

Методы

Синтез пучка.

Многоэлементную фазированную решетку управляли с использованием системы сбора данных Verasonics (VDAS) (V1, Verasonics LTD.), подключенный к источнику питания мощностью 1200 Вт (QPX600DP, Aim-TTI). Все элементы массива выступают в область, где их гармонические волны или многоцикловые всплески интерферируют, и располагаются на вогнутой сферической поверхности для концентрации энергии волны в области вокруг центра кривизны, фокуса. Элементы были настроены на передачу акустических волн равной амплитуды и без относительной фазовой задержки между элементами при фокусировке в центр кривизны решетки (32). Определенная структура поля или луч создается разумными фазовыми задержками среди волн, передаваемых элементами.Фазовая задержка на элементе i для создания вихревого пучка определялась расположением элемента по окружности на апертуре решетки с одной круговой петлей, добавляющей задержку, равную целому кратному акустическому периоду (2π M ). Электронное управление вихревым лучом было достигнуто путем наложения фазовой задержки на каждый элемент, соответствующий перефокусировке луча в новом месте (Movie S1). Фазовая задержка, необходимая для управления, определяется как расстояние от геометрического фокуса решетки до желаемого места.Таким образом, полная фазовая задержка элемента i для направления вихря в положение p определяется следующим образом: ϕi = M × arctan (xi2 / xi1) + k × [R − ∑j = 13 (xij − pj) 2], [1]

, где ϕ _i — фазовая задержка на элементе i , R — радиус кривизны массива, x _ij — x _j координата элемента i , p _j — координата j точки p вдоль желаемой траектории поворота, а k — волновое число (22) .

Фазовые задержки, используемые для синтеза вихревых пучков, приводят к образованию спирального волнового фронта в пространстве (24, 39, 40), который несет компонент углового момента (41⇓⇓ – 44). Этот угловой момент может вызвать неустойчивость вращения и выброс объектов из акустических ловушек. Поэтому для всех экспериментов ловушки вихревых пучков были синтезированы путем посылки двух последовательных вихревых импульсов одинаковой длительности с противоположными знаками топологического заряда и одинаковой величины (т. Е. ± M ), чтобы свести на нет влияние углового момента и устранить чистый крутящий момент излучения ( 22, 33, 45, 46).Первоначально переданный акустический импульс был M ₊ в течение 661 мкс, за которым сразу следовали M _— в течение 661 мкс, с общей продолжительностью 1,32 мс, повторяющейся каждые 2,64 мс (т. Е. При нагрузке 50%. цикл). Было рассчитано, что длительность импульса 661 мкс для определенной спиральности вихря короче минимального времени ускорения τ = I / (8πa3ρν) = 374 мс (43), необходимого для достижения полностью поглощающей сферой конечной угловой скорости из-за момент сопротивления, где I и a — это, соответственно, момент инерции и радиус сферы, а ν — кинематическая вязкость среды.

Ультразвуковая визуализация.

Датчик ультразвуковой визуализации P6-3 (Philips), состоящий из 128 линейных элементов и работающий на центральной частоте 4,5 МГц, был установлен в центральном отверстии матрицы для получения изображения акустической манипуляции вблизи фокальной области матрицы. Акустическая ось P6-3 была совмещена с осью массива из 256 элементов и запрограммирована для изображения на максимальном расстоянии 14 см вдоль направления z , являющегося осью массива, в xz- или yz осевая плоскость.Ультразвуковой формирователь изображения управлялся отдельным VDAS и был синхронизирован с массивом из 256 элементов для отправки пяти лучей изображения на заданную глубину во время отсутствия передачи акустической манипуляции, в результате чего получалось полное ультразвуковое изображение примерно каждые 26 импульсов акустической манипуляции.

В дополнение к визуализации и отслеживанию движения, зонд P6-3 использовался для нацеливания на сферу, которой нужно было манипулировать in vitro или in vivo, путем жесткого кодирования красного перекрестия на ультразвуковом изображении, обозначающего естественный акустический фокус множество.Точка перекрестия была отмечена на ультразвуковом изображении как место максимального акустического фокусного давления, зарегистрированного гидрофоном. Сценарий параллельного захвата экрана был закодирован в VDAS для записи ультразвукового движения в виде данных фильма.

Акустическая манипуляция in vitro.

Стеклянная сфера диаметром 3 мм окрашивалась черным маркером и помещалась на тонкую мембрану параллельно отверстию матрицы в поперечной плоскости xy . Две подводные камеры были размещены перпендикулярно друг другу и фиксировали движение в плоскостях xz — и yz со скоростью 30 кадров в секунду.Изображения были подсвечены светодиодом, установленным на камере, поэтому сферы выглядели черными. Датчик изображения P6-3 регистрировал ультразвуковое движение в ортогональных плоскостях xz, и xy, , при различных прогонах. Траектория движения определялась следующими уравнениями вдоль плоскостей xy, — и xz : rxy = r0⁡sin⁡2⁡θ и rxz = −r0⁡cos⁡2⁡θ, [2]

, где r ₀ = 3 мм, а θ изменяется от 0 до 2π радиан.

Акустическая манипуляция in vivo.

Все процедуры были одобрены Комитетом по уходу и использованию животных Вашингтонского университета. Для демонстрации воспроизводимости процедуры использовались три свиньи-самки (40–42 кг). В день исследования животным вводили седативное действие тилетамином / золазепамом в дозе 4 мг / кг и поддерживали под хирургической анестезией изофлураном. Все животные были оснащены инструментами для мониторинга частоты сердечных сокращений, электрокардиограммы, насыщения крови кислородом и температуры во время исследования. Нижнюю часть живота депилировали, визуализировали с помощью ультразвука для определения ориентации мочевого пузыря (наклон влево или вправо) и промывали.Одиночный 3-миллиметровый стеклянный шар был имплантирован в мочевой пузырь каждого животного с помощью цистоскопа и хирургической корзины для извлечения камней через уретру. Камера оставалась вставленной на протяжении всего исследования для визуализации и записи движения сферы и оценки изменений в стенке мочевого пузыря после каждой манипуляции сферой. После последней манипуляции камеру сняли, а животное усыпили. Мочевой пузырь был удален с сохранением его ориентации по отношению к акустической оси, и ткань в ультразвуковом тракте была тщательно оценена.Иссеченный мочевой пузырь вскрыли, и область лечения исследовали на предмет каких-либо серьезных изменений. Два образца из области обработки фиксировали в 10% нейтральном забуференном формалине для гистологической оценки. Стенка мочевого пузыря была встроена в поперечный срез, и срезы были окрашены H&E для оценки повреждения.

Благодарности

Мы выражаем признательность за поддержку этой работы со стороны Национального института здравоохранения, гранты P01 DK043881, K01 DK104854 и R01 EB007643, а также грант Российского фонда фундаментальных исследований 20-02-00139.Работа по манипулированию объектами была инициирована при поддержке Национального института космических биомедицинских исследований через NASA NCC 9-58. Мы благодарим наших коллег по грантам и в наших отделах, благодаря которым это исследование стало возможным.

Сноски

• Вклад авторов: M.A.G., A.D.M., O.A.S. и M.R.B. спланированное исследование; M.A.G., A.D.M., Y.-N.W., B.W.C. и M.R.B. проведенное исследование; B.W.C. и В.А.К. внесены новые реагенты / аналитические инструменты; M.A.G., A.D.M., Y.-N.W., O.A.S. и M.R.B. проанализированные данные; и M.A.G., A.D.M., Y.-N.W., V.A.K., O.A.S. и M.R.B. написал газету.

• Заявление о конкурирующих интересах: A.D.M., B.W.C. и M.R.B. иметь капитал и консультировать SonoMotion, Inc., которая лицензировала технологию, связанную с этой работой, у Вашингтонского университета для коммерциализации.

• Эта статья представляет собой прямое представление PNAS. C.J.B. — приглашенный редактор по приглашению редакционной коллегии.

• Размещение данных: данные, относящиеся к работе, могут быть получены из архива ResearchWorks по адресу https: // digital.lib.washington.edu/researchworks/handle/1773/45574.

• См. В Интернете сопутствующее содержание, например, комментарии.

• Эта статья содержит вспомогательную информацию в Интернете по адресу https://www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.2001779117/-/DCSupplemental.

Программа «Происхождение человека» Смитсоновского института

Изменение формы и размера тела

Короткие тела, длинные кишки

6 миллионов лет назад

Высокие тела, короткие кишки

1,9 миллиона лет назад

По мере того, как некоторые древние люди адаптировались к жаркому климату, у них развились узкие тела, которые помогали им сохранять хладнокровие. Длинные ноги позволяли им преодолевать большие расстояния. Употребление в пищу мяса и других продуктов, которые можно было быстро переваривать, привело к уменьшению пищеварительного тракта, что сделало больше энергии доступным для высоких тел и больших мозгов.

Компактные корпуса, короткие кишки

400000 лет назад

Когда первые люди распространились в более холодный климат, их формы тела эволюционировали таким образом, что помогли им оставаться в тепле. Короткие, широкие тела сохраняли тепло. Ранние люди продолжали зависеть как от сырого мяса, так и от приготовленной пищи, которые можно было эффективно перерабатывать в коротком пищеварительном тракте.

Адаптировано к горячему климату

Узкий корпус

Обратите внимание на узкий таз этого вида. Стройная форма тела помогает сохранять прохладу, что является большим преимуществом в жарком климате.

Длинные ножки

Голени у Homo erectus были длинными, что помогало отводить тепло.

Этот мальчик Homo erectus жил в жаркой и засушливой части Восточной Африки недалеко от древнего болота. Его вид был одним из первых, кто распространился за пределы Африки, где он встретил самые разные среды обитания.

Адаптирован к холодному климату

Широкое тело

Короткое и широкое тело помогает сохранять тепло, что полезно в холодных условиях, например, в тех, где обитают неандертальцы.

Короткие ножки

Кости голени в этом скелете неандертальца короткие по сравнению с костями верхней части ноги, что снижает потерю тепла.Сравните их со скелетом Homo erectus слева.

Этот реконструированный скелет включает части двух неандертальцев из разных времен и мест. Один человек жил в Западной Европе 70 000 лет назад. Другой населял пещеру на территории нынешнего Израиля 60 000 лет назад. Оба эти места были холодными и сухими, как и большинство мест, где жили неандертальцы.

Органы, адаптированные к различным климатам и диетам

Когда первые люди расселились по разным средам, они развили формы тела, которые помогли им выжить в жарком и холодном климате.Изменение диеты также привело к изменению формы тела.

Тела ранних людей были адаптированы к очень активному образу жизни. Их кости были толще и крепче, чем наши. Примерно 50 000 лет назад, в результате менее требовательного к физическим условиям образа жизни, у людей развились кости, которые стали более гладкими и слабыми.

Сокращающийся кишечник человека

Древние люди ели в основном растения, которые перевариваются дольше, чем мясо. Переваривать эту пищу помогали длинные пищеварительные тракты.

Современные люди придерживаются диеты, которая включает мясо и приготовленную пищу. Мы можем эффективно перерабатывать эти продукты с помощью более короткого пищеварительного тракта.

На рынке человеческих тел в США любой может продать пожертвованные мертвые

ЛАС-ВЕГАС. Компания разложила брошюры в похоронных бюро в окрестностях Города грехов. На обложке: пара, пожимая руки. Над изображением обещание: «Предоставление вариантов в нужный момент».

Компания Southern Nevada Donor Services предложила скорбящим семьям способ избежать дорогостоящих похорон: бесплатную кремацию в обмен на пожертвование тела любимого человека для «продвижения медицинских исследований».

Обстоятельства за пределами пригородного склада Южной Невады были отнюдь не утешительными. Осенью 2015 года соседние арендаторы начали жаловаться на загадочный запах и кровавые ящики в мусорном контейнере. В декабре того же года, как показывают местные медицинские карты, кто-то связался с властями и сообщил о странной активности во дворе.

Санитарные инспекторы обнаружили мужчину в медицинских халатах, держащего садовый шланг. Он размораживал замерзший человеческий торс на полуденном солнце.

Когда мужчина распылял на останки, «куски ткани и крови были смыты в сточные канавы», — говорится в отчете о состоянии здоровья.Ручей пересекал витрины магазинов и стекал через улицу рядом с техникумом.

Южная Невада была так называемым брокером тел, компанией, которая приобретает трупы, препарирует их и продает части для получения прибыли медицинским исследователям, учебным организациям и другим покупателям. Торс на каталке готовился именно к такой продаже.

Каждый год тысячи американцев жертвуют свои тела, веря, что они вносят свой вклад в науку.Фактически, многие также невольно вносят свой вклад в торговлю, их тела продаются как сырье на в значительной степени нерегулируемом национальном рынке.

Торговые посредники также известны как банки, не занимающиеся трансплантацией тканей. Они отличаются от индустрии трансплантации органов и тканей, которую строго регулирует правительство США. Продажа сердца, почек и сухожилий для трансплантации является незаконной. Но ни один федеральный закон не регулирует продажу трупов или частей тела для использования в исследованиях или образовании. Законы некоторых штатов предусматривают какой-либо надзор, и почти любой, независимо от опыта, может препарировать и продавать части человеческого тела.

«Сегодняшнее положение дел открыто для всех», — сказала Анджела МакАртур, которая руководит программой донорства тел в Медицинской школе Университета Миннесоты и ранее возглавляла комиссию по анатомическому донорству своего штата. «Мы наблюдаем проблемы, аналогичные тем, что мы видели у грабителей могил несколько столетий назад», — сказала она, имея в виду практику извлечения трупов в XIX веке, которая нарушала достоинство мертвых.

«Не знаю, могу ли я заявить об этом достаточно четко», — сказал МакАртур.«То, что они делают, — это прибыль от продажи людей».

Бизнес-модель отрасли зависит от доступа к большому количеству бесплатных тел, которые часто поступают от бедных. В обмен на тело брокеры обычно бесплатно кремируют часть донора. Предлагая бесплатную кремацию, по словам некоторых ветеранов индустрии ухода за смертью, брокеры обращаются к малообеспеченным семьям из наиболее уязвимых слоев населения.Многие из них потратили свои сбережения на лечение близких и не могут позволить себе традиционные похороны.

«Люди, у которых есть финансовые возможности, получают возможность участвовать в моральных, этических и духовных дебатах о том, какой метод выбрать», — сказала Дон Вандер Колк, социальный работник хосписа из Иллинойса. «Но если у них нет денег, они могут воспользоваться последней инстанцией: пожертвованием тела».

Немногочисленные правила означают мало последствий при плохом обращении с телами. В случае с Южной Невадой официальные лица обнаружили, что они могут сделать немного больше, чем выдать справку о незначительном загрязнении окружающей среды одному из причастных к делу рабочих.Оператор из южной Невады Джо Коллазо, которого не цитировали, сказал, что сожалеет об инциденте. Он сказал, что отрасль выиграет от надзора, который обеспечит душевное спокойствие донорам, брокерам и исследователям.

«Честно говоря, я думаю, что должно быть регулирование», — сказал Коллазо. «Слишком много серой зоны».

«БОЛЬШОЙ РЫНОК МЕРТВЫХ ТЕЛ»

Пожертвованные тела играют важную роль в медицинском образовании, обучении и исследованиях. Трупы и части тела используются для обучения студентов-медиков, врачей, медсестер и стоматологов.Хирурги говорят, что никакой манекен или компьютерная симуляция не могут воспроизвести тактильную реакцию и эмоциональный опыт практики на частях человеческого тела. Например, парамедики используют человеческие головы и туловища, чтобы научиться вставлять дыхательные трубки.

Исследователи полагаются на пожертвованные части человеческого тела при разработке новых хирургических инструментов, методов и имплантатов; и разработать новые лекарства и методы лечения болезней.

«Человеческие тела крайне необходимы», — сказал чикагский доктор Арманд Крикориан, бывший президент Американской федерации медицинских исследований.Он процитировал недавнее потенциальное лекарство от диабета 1 типа, разработанное путем изучения поджелудочной железы от доноров. «Это вид лечения, о котором никогда бы не узнал, если бы у нас не было донорства всего тела».

Несмотря на критически важную роль отрасли в медицине, национального реестра телекомпаний не существует. Многие могут действовать практически анонимно, незаметно заключая сделки по приобретению трупов и продаже запчастей.

«Существует большой рынок мертвых тел», — сказал Рэй Мэдофф, профессор юридической школы Бостонского колледжа, изучающий, как U.С. Законы лечат умерших. «Мы очень мало знаем о том, кто получает эти тела и что они с ними делают».

В большинстве штатов любой может законно приобрести части тела. Брокер из Теннесси продал Reuters шейный отдел позвоночника и две человеческие головы после всего лишь нескольких обменов электронной почтой.

Посредством интервью и публичных записей агентство Reuters идентифицировало южную Неваду и 33 других брокера, действующих по всей Америке в течение последних пяти лет. Двадцать пять из 34 частных брокеров были коммерческими корпорациями; остальные были некоммерческими.Только за три года один коммерческий брокер заработал не менее 12,5 миллионов долларов на торговле частями тела.

Поскольку только четыре штата внимательно следят за пожертвованиями и продажами, широта рынка частей тела остается неизвестной. Но данные, полученные в соответствии с законами о публичных записях в этих штатах — Нью-Йорке, Вирджинии, Оклахоме и Флориде, — дают представление. Reuters подсчитало, что с 2011 по 2015 год частные брокеры получили не менее 50 000 тел и раздали более 182 000 частей тел.

Разрешения из Флориды и Вирджинии позволяют получить представление о том, как использовались некоторые из этих деталей. В поставку в 2013 году на семинар ортопедов во Флориде входило 27 плеч. В поставку 2015 года на сессию по синдрому запястного канала в Вирджинии было пять рук.

Как и на другие товары, цены на кузова и их части колеблются в зависимости от рыночных условий. Как правило, брокер может продать пожертвованное человеческое тело по цене от 3000 до 5000 долларов, хотя цены иногда превышают 10000 долларов. Но брокер обычно делит труп на шесть частей, чтобы удовлетворить потребности клиентов.Во внутренних документах семи брокеров указан диапазон цен на части тела: 3575 долларов за туловище с ногами; 500 долларов за голову; 350 долларов за фут; 300 долларов за позвоночник.

Торговые посредники также тесно связаны с американской похоронной индустрией. Reuters выявило 62 похоронных оператора, которые заключили взаимовыгодные деловые соглашения с брокерами.Похоронные бюро предоставляют брокерам доступ к потенциальным жертвователям. Взамен брокеры платят гонорары гробовщикам в размере от 300 до 1430 долларов, согласно бухгалтерским книгам брокеров и судебным протоколам.

Эти выплаты приносят доход гробовщикам из семей, которые иначе не смогли бы позволить себе даже простую кремацию. Но такие отношения порождают потенциальный конфликт интересов, создавая стимул для похоронных бюро, чтобы побудить скорбящих родственников подумать о пожертвовании тела, иногда без полного понимания, что может случиться с останками.

«Некоторые директора похоронных бюро говорят:« Кремация больше не оплачивает счета, поэтому позвольте мне посмотреть, могу ли я помочь людям извлекать части тела », — сказал Стив Палмер, гробовщик из Аризоны, член Национальной ассоциации похоронных бюро. Совет по политике. «Я просто думаю, что у семей, которые жертвуют близким, были бы другие мысли, если бы они знали об этом».

Некоторые гробовщики сделали пожертвование тел частью своего собственного бизнеса. В Оклахоме два владельца похоронного бюро вложили 650 000 долларов в начинающую брокерскую фирму.В Колорадо семья, управляющая похоронным бюро, руководила компанией, которая препарировала и распределяла части тела из того же здания.

Когда тело жертвуют, лишь немногие штаты предоставляют правила, регулирующие расчленение или использование, или предлагают какие-либо права ближайшим родственникам дарителя. Кузова и детали можно покупать, продавать и сдавать в аренду снова и снова. В результате может быть сложно отследить, что происходит с телами доноров, не говоря уже о том, чтобы с ними обращались достойно.

В 2004 г. федеральная комиссия по здравоохранению безуспешно обратилась к U.С. правительство регулирует отрасль. С тех пор более 2357 частей тела, полученные брокерами по меньшей мере от 1638 человек, были неправильно использованы, осквернены или осквернены по всей Америке, как выяснило Рейтер.

Подсчет, основанный на проверке записей суда, полиции, банкротства и внутренних брокеров, почти наверняка занижен, учитывая отсутствие надзора. Сюда входят случаи, когда тела использовались без согласия донора или ближайших родственников; доноры были введены в заблуждение относительно того, как будут использоваться тела; тела расчленяли бензопилой вместо медицинских инструментов; части тела хранились в таких антисанитарных условиях, что разлагались; или тела были брошены в мусоросжигательные заводы для сжигания медицинских отходов вместо того, чтобы быть надлежащим образом кремированы.

Большинство брокеров используют особый язык для описания того, что они делают и как зарабатывают деньги. Они называют человеческие останки тканями, а не частями тела, например. И они ненавидят термин «телесные брокеры». Они предпочитают называться «банками тканей, не связанных с трансплантацией».

Большинство также настаивают на том, что они не «продают» части тела, а только взимают «плату» за услуги. Однако такая характеристика противоречит другим документам, рассмотренным Рейтер, включая судебные документы, в которых брокеры четко указывают денежную стоимость пожертвованных останков.

Залог, поданный одним брокером против другого, в качестве залога указан «весь инвентарь тканей, принадлежащий или находящийся во владении должника». В заявлении о банкротстве брокеры заявляли, что части тела являются активами. Один должник включил в собственность не только шкафы, столы и компьютеры, но также корешки, головы и другие части тела. Обанкротившийся брокер оценил человеческие останки в 160 900 долларов.

«Здесь нет настоящих правил», — сказал Томас Чампни, профессор анатомии Университета Майами, преподающий биоэтику.«Это лучший подарок, который сделали люди, и мы действительно должны уважать его».

В декабре прошлого года агентство Reuters сообщило, что более 20 тел, переданных брокеру из Аризоны, были использованы в экспериментах по подрыву в армии США — без согласия умершего или ближайших родственников. Некоторые доноры или их семьи прямо отметили возражение против военных экспериментов над формами согласия. Члены семьи узнали об экспериментах 2012 и 2013 годов не от армии, а от репортера Reuters, который получил записи о том, что произошло.

В другом случае брокер из Детройта Артур Рэтберн должен предстать перед судом в январе по обвинению в мошенничестве по обвинению в поставке ничего не подозревающих врачей частей тела, инфицированных гепатитом и ВИЧ, для использования на учебных семинарах. Официальные лица США привели этот случай в качестве примера своей приверженности защите населения. Но Reuters обнаружило, что, несмотря на предупреждающие знаки, власти штата и федеральные власти не смогли обуздать Рэтберна более десяти лет, что позволило ему продолжать приобретать сотни частей тела и сдавать их в аренду с целью получения прибыли.Он не признал себя виновным.

Учитывая количество брокеров, которые в настоящее время работают в Америке, ученые и другие, знакомые с отраслью, говорят, что регулярные проверки объектов и пересмотр форм согласия доноров не возложат большого бремени на правительство.

«Это не изобретение велосипеда заново», — сказала Кристина Стронг, юрист из Нью-Джерси, написавшая в соавторстве набор стандартов, которые в большинстве штатов приняты в индустрии трансплантации органов. «Не будет преувеличением предусмотреть единый закон штата, который требует, чтобы те, кто извлекает, распространяет и использует человеческие тела, придерживались единых стандартов прозрачности, отслеживаемости и авторизации.

Но без согласованных законов или четкого надзорного органа — местного, государственного или национального — «никто ничего не отчитывается», — сказал Тодд Олсон, профессор анатомии и структурной биологии медицинского колледжа Альберта Эйнштейна при университете Ешива. «Никто не смотрит. Мы регулируем кочаны салата в этой стране больше, чем мы регулируем кочаны тел ».

«СЫРЬЕ БЕСПЛАТНО»

Корпоративные брокеры варьируются по размеру от небольших семейных предприятий до национальных фирм с офисами в нескольких штатах.Брокеры также различаются по опыту.

Гарланд Шревс, основавший в 2009 году брокерскую компанию Phoenix Research for Life, сказал, что он инвестировал более 2 миллионов долларов в процедуры контроля качества и медицинское оборудование, в том числе 265 тысяч долларов на рентгеновский аппарат для сканирования трупов для хирургических имплантатов.

Но, как показывают внутренние корпоративные записи и интервью, другие брокеры открыли свой бизнес менее чем за 100 000 долларов. Часто самые большие капитальные затраты — это грузовой фургон и комплект морозильных камер. Некоторые брокеры сэкономили деньги, используя для разделки мертвецов бензопилы вместо более дорогих хирургических пил.

«Есть люди, которые хотят делать это довольно наполовину», — сказал Шривс. «Я действительно перестал любить этот бизнес».

«Некоторые директора похоронных бюро говорят:« Кремация больше не оплачивает счета, так что позвольте мне посмотреть, могу ли я помочь людям извлекать части тела »».

Брокеры также могут сократить расходы, отказавшись от тщательных процедур контроля качества и сложного обучения, требуемого национальной аккредитационной организацией, Американской ассоциацией банков тканей.

В Гонолулу полицию дважды вызывали в складские помещения, арендованные брокером Брайаном Эйвери в 2011 и 2012 годах. Каждый раз они находили разлагающиеся человеческие останки. Оба раза полиция пришла к выводу, что Эйвери не совершал преступлений, потому что не применялись законы штата.

Стивен Лабраш, руководитель программы донорства тел Гавайского университета, сказал, что дело Эйвери свидетельствует о необходимости принятия законов для защиты доноров.

«Все знают, что то, что он сделал, было неэтичным и неправильным», — сказал Лабраш об Эйвери.«Но нарушал ли он какие-либо законы? Не так, как пишут сегодня ».

Эйвери защищал то, как он вел свой бизнес, и сказал, что инциденты были результатом недопонимания. Он сказал, что сейчас собирает капитал для новой компании Hawaii BioSkills, которая, по его словам, будет использовать части тела для обучения хирургов.

«Я полностью за надзор, и компании, которые этим занимаются, должны быть прозрачными», — сказал Эйвери. «Пока это не нарушает ход бизнеса, это нормально».

Уолт Митчелл, бизнесмен из Феникса, участвовавший в запуске трех брокеров, сказал, что одна из причин, по которой отрасль привлекает предпринимателей, заключается в том, что компании могут получить хорошую прибыль от продажи подаренного продукта.

«Если вы не можете вести бизнес, когда получаете сырье бесплатно, — сказал Митчелл, — то вы тупой, как ящик с камнями».

Тем не менее, согласно судебным документам, треть из 34 брокеров, выявленных Рейтер, обанкротились или не уплатили налоги. Когда обанкротившиеся предприятия в отрасли срезают углы, чтобы сэкономить деньги, последствия для семей доноров могут быть эмоционально мучительными.

«ПОСЛЕДНЯЯ БЕСПЛАТНАЯ ВЕЩЬ»

Гарольд Диллард вместе со своим братом занимался шлифовкой поверхностей ванн и кухонных столешниц в Альбукерке, штат Нью-Мексико.На следующий день после Дня Благодарения в 2009 году ему поставили диагноз неизлечимый рак.

«Ему было 56 лет, он был активным, здоровым, прожил прекрасную жизнь и однажды ночью — бац!» сказала его дочь, Фарра Фасолд. «Он хотел сделать последнее самоотверженное дело, которое он мог сделать перед смертью, и поэтому он пожертвовал свое тело».

Когда ее отец умирал, сказал Фасолд, сотрудники брокера Bio Care в Альбукерке навестили отца и дочь и сделали искреннюю речь: щедрый дар его тела науке принесет пользу студентам-медикам, докторам и исследователям.Фасолд сказал, что Bio Care привела несколько примеров возможных вариантов, в том числе то, что тело ее отца может быть использовано для обучения хирургов методам замены коленного сустава.

Взгляд Фасольда на Bio Care вскоре изменился. На то, чтобы получить то, что ей сказали, были кремированные останки ее отца, потребовалось на несколько недель больше, чем обещано. Получив их, она заподозрила, что это не его прах, потому что они были похожи на песок. Она была права.

В апреле 2010 года власти сообщили Фасолд, что голова ее отца была среди частей тела, обнаруженных на медицинском мусоросжигательном заводе.Она также узнала — впервые, по ее словам, — что компания Bio Care занимается продажей частей тела.

«Я была в полной истерике», — сказала она. «Мы бы никогда не подписались, если бы они когда-либо сказали что-нибудь о продаже частей тела — ни в коем случае. Это совсем не то, чего хотел мой отец ».

На складе Bio Care власти заявили, что обнаружили не менее 127 частей тел 45 человек.

«Все тела были расчленены грубым режущим инструментом, например бензопилой», — написал полицейский детектив в письменных показаниях.

Владелец Bio Care Пол Монтано был обвинен в мошенничестве. Согласно показаниям полиции, Монтано отрицал жестокое обращение с телами и сказал детективам, что руководил Bio Care с «пятью добровольными сотрудниками», включая своего отца. Он не ответил на запросы о комментариях.

Позже прокуратура сняла обвинение с Монтано, поскольку они заявили, что не могут доказать обман или любое другое преступление. Никакой другой закон штата не регулировал обращение с подаренными телами или не защищал ближайших родственников.

Сбитый с толку и возмущенный, Фасольд поговорил по телефону с Кари Бранденбург, тогдашним окружным прокурором округа Берналилло. Фасолд записал часть разговора.

«Произошедшее было ужасно, но закон штата Нью-Мексико ничего не говорит о подобной деятельности», — сказал Бранденбург Фасольду.Прокурор сказал, что, хотя Монтано был, пожалуй, «худшим бизнесменом в мире», его неудачи были частично связаны с провалившимися сделками.

«Итак, — ответил Фасолд, — поскольку другие люди нарушили свои соглашения, это нормально, что он может пойти дальше и изрубить тело моего отца и сжечь его?»

«Нет, это не нормально», — ответил прокурор. «Но это не считается преступлением. Нет уголовного закона, который говорит, что это неправильно ».

В недавнем интервью Бранденбург сказала, что она тоже была разочарована, обнаружив, что ни один закон не защищает таких людей, как Фасольд и ее отец.«Это было возмутительно», — сказал бывший прокурор. «Эти семьи были сильно опустошены и ранены».

В конечном итоге власти изъяли другие части тела отца Фасольда и вернули их ей для надлежащей кремации. Некоторые из них были найдены в баках на мусоросжигательной печи, а некоторые — на объекте Bio Care.

Фасольд сказала в интервью, что она удивлена ​​тем, что закон не был изменен для защиты родственников.

«Они могли бы сделать что-то давным-давно, принять новые законы», — сказала она об индустрии телеграфных брокеров.«Это так мрачно и коварно».

ЛУКРАТИВНОЕ ПАРТНЕРСТВО

Партнерские отношения между телесными брокерами и похоронными бюро иногда могут привести к созданию крупного бизнеса.

В 2009 году владельцы похоронных бюро в Оклахоме Дарин Корбетт и Хэл Эззелл вложили 650 000 долларов в 50-процентную долю в компании, созданной бывшими руководителями крупного телеграфного брокера из Феникса, как свидетельствуют протоколы судебных заседаний. Согласно проспекту для инвесторов, рассмотренному Рейтер, прогноз выручки новой фирмы на пять лет составлял 13 долларов.8 миллионов на основе 2100 пожертвованных тел.

«Мы с Дарином чувствовали, что благодаря нашим похоронным связям у нас появилась возможность, если мы захотим, поощрять жертвователей», — сказал Эззелл в интервью.

Фирма United Tissue Network в Нормане, Оклахома, преобразована в некоммерческую организацию в 2012 году в соответствии с изменениями в законодательстве штата. Но коммерческой компании, совладельцами которой являются Ezzell, Corbett и президент United Tissue Дэвид Бридлав, платят за предоставление управленческих услуг, аренду оборудования и ссуд. Например, в 2015 году их некоммерческая организация заплатила своей некоммерческой организации 412 000 долларов за услуги, как показывают налоговые отчеты.

Эззелл и Корбетт заявили, что они пассивные инвесторы. Но, добавил Корбетт, «мы предлагаем семьям в первую очередь рассмотреть (United Tissue), потому что они локальны, а временная задержка имеет решающее значение», косвенно имея в виду тот факт, что тела разлагаются быстро.

Некоммерческая организация United Tissue также предоставила пожертвованные человеческие останки коммерческой компании Бридлава, Anatomical Innovations. Эта компания продавала подлинные человеческие черепа, локти, печень и глазные яблоки, а также другие части тела. В Интернете он рекламировал бесплатную доставку для покупок на сумму более 125 долларов.По запросу Reuters Breedlove закрыла Anatomical Innovations.

Бридлав сказал, что формы согласия, подписанные донорами United Tissue, разрешали вскрытие и передачу частей тела коммерческим организациям, в том числе той, которой он владел. Эти формы позволяют United Tissue по своему «исключительному усмотрению» использовать текст, который сочтет необходимым, «для облегчения подарка».

«Наше согласие довольно ясно относительно того, каково может быть анатомическое использование», — сказал он.

Согласно документам штата Оклахома, полученным в соответствии с законами о публичных записях, United Tissue неуклонно росла.С 2012 по 2016 год United Tissue получила 3 ​​542 тела. Почти половину из них направили похоронные бюро. Эззелл сказал, что в прошлом году не более 10 процентов поступило от моргов, принадлежащих Корбетту или ему.

Согласно отчетам, за этот пятилетний период United Tissue передала клиентам 17 956 частей тела.Предложение иногда превышало спрос. В конце 2015 года брокер разослал электронное письмо, в котором предлагал покупателям скидку, чтобы помочь переместить лишние руки, таз и плечи.

«Я хотела сообщить вам о нескольких образцах, у нас избыточный запас, который мы пытаемся разместить до конца года», — написала исполнительный директор United Tissue Алисса Харрисон в организацию по исследованию костей. «Мы предлагаем их со скидкой на декабрь».

Харрисон сказала в интервью, что, хотя она всегда уважает мертвых, она обязана поддерживать операцию.

«Это продукт, очень ценный продукт», — сказала она. «Мне все еще нужно зарабатывать достаточно денег, чтобы платить своим сотрудникам и держать наши двери открытыми. Да, это ткань человека, но рыночная стоимость все же есть ».

ЗАМОРОЖЕННОЕ ТОРСО

Инцидент 2015 года за пределами Лас-Вегаса, связанный с замороженным торсом, также стал результатом партнерства между брокером по телам и похоронным бюро.

И брокер, Southern Nevada Donor Services, и похоронное бюро Valley Crema & Burial испытывали финансовые затруднения.Вэлли согласилась позволить Южной Неваде препарировать и подготовить трупы и части тел в своем похоронном бюро. Останки и связанные с ними документы будут храниться на складе Вэлли в пригородном промышленном парке, в нескольких милях от дома.

Владелец Южной Невады Джо Коллазо имел десятилетний опыт продажи частей тела. Судебные протоколы показывают, что в конце 1990-х он также отсидел почти два года в тюрьме за подделку документов. А бывший работодатель однажды обвинил его в судебном процессе в краже полученных в дар частей тела на сумму 75000 долларов и продаже их покупателю в Турции.

Коллазо заявил, что его осуждение за подделку документов не имеет отношения к делу и обвинение в краже не соответствует действительности. По его словам, его бизнес следует передовым отраслевым практикам и служит важной государственной службе для медицинского сообщества.

Местные и государственные чиновники сообщили, что они обнаружили на складе другие тревожные признаки, помимо туловища. К ним относятся окровавленная моторизованная пила, обычно используемая строителями, и заплесневелые части тела внутри отключенной от сети морозильной камеры.

Valley больше не работает, а владелец умер, согласно государственным данным.Южная Невада тоже растворилась — в следе долгов и оскверненных частей тела.

Спустя семь месяцев после того, как сотрудники здравоохранения осмотрели это место, внутренний двор оставался завален пустыми холодильниками с инициалами Южной Невады. Рядом стояли ржавая печь, пара грязных швабр и серый гроб, раскаленный на солнце пустыни.

Единственным обвиняемым в инциденте был Гэри Деришебург, служащий похоронного бюро, который сказал, что в его обязанности входит помощь в подготовке частей тела для Коллазо.Деришбург сказал, что слишком занят, чтобы разморозить туловище, поэтому попросил об этом безработного друга. Деришбург признал себя виновным в возбуждении уголовного дела о загрязнении, связанном с потоком воды, в котором находились человеческие ткани.

Кто-то, сказал он, должен взять на себя ответственность. «Я стойкий парень», — сказал он.

Насчет размороженного туловища? Коллазо сказал, что сдал его в аренду группе хирургов, а затем кремировал.

Сегодня Коллазо работает менеджером в автосалоне. Деришбург едет на Uber.

Дополнительные отчеты Адама ДеРоуза, Элизабет Каллифорд, Мир Убайд и София Кунтхара

The Body Trade

Брайан Гроу и Джон Шиффман

Графика: Кристин Чан

Иллюстрации: Чон Су

Видео: Майк Вуд

Монтаж видео: Захари Гоелман

Редактирование фотографий: Стив МакКинли Дизайн 9000 Трой Данкли

Отредактировал Блейк Моррисон

• Следуйте за расследованиями Рейтер

Функции тела и жизненный процесс

Функции тела

Функции организма — это физиологические или психологические функции систем организма.Функции организма — это, в конечном счете, функции его клеток. Выживание — самое важное дело тела. Выживание зависит от поддержания или восстановления организмом гомеостаза, состояния относительного постоянства его внутренней среды.

Более века назад французский физиолог Клод Бернар (1813–1878) сделал замечательное наблюдение. Он отметил, что клетки тела выживают в здоровом состоянии только тогда, когда температура, давление и химический состав окружающей их среды остаются относительно постоянными.Позже американский физиолог Уолтер Б. Кэннон (1871-1945) предложил название гомеостаз для относительно постоянных состояний, поддерживаемых телом. Гомеостаз — ключевое слово в современной физиологии. Оно происходит от двух греческих слов — «гомео», что означает одно и то же, и «стазис», что означает стоять. Таким образом, «стоять или оставаться таким же» — это буквальное значение гомеостаза. Однако, как подчеркивал Кэннон, гомеостаз не означает чего-то установленного и неподвижного, что остается неизменным все время. По его словам, гомеостаз означает состояние, которое может меняться, но относительно постоянно.«

Гомеостаз зависит от того, что организм непрерывно выполняет многие действия. Его основные действия или функции — это реагирование на изменения в окружающей среде тела, обмен материалами между окружающей средой и клетками, метаболизм продуктов и интеграция всех разнообразных видов деятельности организма.

Способность организма выполнять многие из своих функций постепенно меняется с годами. В целом организм хуже всего выполняет свои функции на обоих концах жизни — в младенчестве и в пожилом возрасте.В детстве функции организма постепенно становятся все более эффективными и действенными. В позднем зрелом и пожилом возрасте все наоборот. Постепенно они становятся все менее эффективными и действенными. В молодом возрасте они обычно работают с максимальной эффективностью.

Жизненный процесс

Все живые организмы обладают определенными характеристиками, которые отличают их от неживых форм. Основные процессы жизни включают организацию, метаболизм, отзывчивость, движения и размножение.У людей, которые представляют собой наиболее сложную форму жизни, есть дополнительные требования, такие как рост, дифференциация, дыхание, пищеварение и выделение. Все эти процессы взаимосвязаны. Ни одна часть тела, от мельчайшей клетки до целой системы организма, не работает изолированно. Все они действуют вместе, в точно настроенном балансе, для благополучия человека и поддержания жизни. Такие болезни, как рак и смерть, представляют собой нарушение баланса этих процессов.

Ниже приводится краткое описание жизненного процесса:

Организация

На всех уровнях организационной схемы существует разделение труда.Каждый компонент выполняет свою работу в сотрудничестве с другими. Даже отдельная клетка, если она потеряет свою целостность или организацию, умрет.

Метаболизм

Метаболизм — широкий термин, включающий все химические реакции, происходящие в организме. Одной из фаз метаболизма является катаболизм, при котором сложные вещества расщепляются на более простые строительные блоки и высвобождается энергия.

Отзывчивость

Отзывчивость или раздражительность связаны с обнаружением изменений во внутренней или внешней среде и реагированием на это изменение.Это акт ощущения стимула и реакции на него.

Механизм

В теле существует много типов движений. На клеточном уровне молекулы перемещаются из одного места в другое. Кровь переходит из одной части тела в другую. Диафрагма движется с каждым вдохом. Способность мышечных волокон сокращаться и, таким образом, производить движение, называется сократимостью.

Репродукция

Для большинства людей воспроизводство означает формирование нового человека, рождение ребенка.Таким образом, жизнь передается от одного поколения к другому через воспроизводство организма. В более широком смысле воспроизводство также относится к образованию новых клеток для замены и ремонта старых клеток, а также для роста. Это клеточное размножение. Оба они необходимы для выживания человечества.

Рост

Рост означает увеличение размера либо за счет увеличения количества клеток, либо за счет увеличения размера каждой отдельной клетки.Для того, чтобы происходил рост, анаболические процессы должны происходить быстрее, чем катаболические процессы.

Дифференциация

Дифференциация — это процесс развития, при котором неспециализированные клетки превращаются в специализированные клетки с отличительными структурными и функциональными характеристиками. Через дифференцировку клетки развиваются в ткани и органы.

Дыхание

Дыхание относится ко всем процессам, участвующим в обмене кислорода и углекислого газа между клетками и внешней средой.Он включает в себя вентиляцию, диффузию кислорода и углекислого газа и перенос газов в крови. Клеточное дыхание связано с использованием клетками кислорода и высвобождением углекислого газа в процессе метаболизма.

Пищеварение

Пищеварение — это процесс расщепления сложной пищи на простые молекулы, которые могут всасываться в кровь и использоваться организмом.

Экскреция

Экскреция — это процесс, который удаляет из организма продукты пищеварения и метаболизма.Он избавляется от побочных продуктов, которые организм не может использовать, многие из которых токсичны и несовместимы с жизнью.

Десять описанных выше жизненных процессов недостаточно для обеспечения выживания человека. Помимо этих процессов, жизнь зависит от определенных физических факторов окружающей среды. К ним относятся вода, кислород, питательные вещества, тепло и давление.

Тела в умелом исполнении: как танцоры отражаются в живом теле