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實(shí)時(shí)觀察活組織細(xì)胞！高速3D顯微鏡讓診斷不再需要活檢
2022年03月30日 11:47:42
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 作者：羊舌木 點(diǎn)擊量：5381
在28日的《自然·生物醫(yī)學(xué)工程》上發(fā)表的一篇論文中，研究人員描述了一種高速3D顯微鏡MediSCAPE，其能捕獲組織結(jié)構(gòu)的圖像，以指導(dǎo)外科醫(yī)生定位腫瘤及其邊界，而無(wú)需活體取樣分析病理結(jié)果。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】傳統(tǒng)活檢樣本的處理方式在100年來(lái)沒(méi)有改變，活檢后需要幾天才能聽(tīng)到關(guān)于診斷結(jié)果的消息。而近日，美國(guó)哥倫比亞大學(xué)工程團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)活體內(nèi)的實(shí)時(shí)成像并取代傳統(tǒng)的活檢。這種能夠捕捉組織結(jié)構(gòu)圖像的高速3D顯微鏡MediSCAPE，幫助使得活體內(nèi)的實(shí)時(shí)成像取代傳統(tǒng)的活檢和組織學(xué)。
3D成像最主要的特點(diǎn)就是立體逼真、臨場(chǎng)感強(qiáng)、具有強(qiáng)烈的視覺(jué)沖擊，這些特點(diǎn)使得3D技術(shù)得到更普及的發(fā)展的必要條件。對(duì)于許多醫(yī)療程序來(lái)說(shuō)，特別是癌癥手術(shù)和篩選，醫(yī)生通常會(huì)取活檢，以便能夠用顯微鏡仔細(xì)觀察它們。但這種方法通常都需要幾天才能得到診斷的結(jié)果。
希爾曼團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)大膽的設(shè)想，即組織仍然在體內(nèi)時(shí)就直接捕捉到它的圖像，讓醫(yī)生能夠?qū)崟r(shí)反饋他們正在查看的組織類(lèi)型而無(wú)需長(zhǎng)時(shí)間等待。這種設(shè)想為醫(yī)生能夠最好地切除腫瘤并確保沒(méi)有留下任何東西做出來(lái)了明智的決定，并且能夠更加精確的切除珍貴組織的疾病趨于，像是大腦、脊髓、神經(jīng)、眼睛和面部等。
盡管目前有部分用于手術(shù)引導(dǎo)的顯微鏡已經(jīng)能夠做到實(shí)時(shí)反饋，但這些顯微鏡只能給予醫(yī)生一個(gè)小的、單一的2D平面的圖像，對(duì)于一些更大的組織區(qū)域和解釋結(jié)果進(jìn)行快速檢查卻變得困難。而且這些顯微鏡一般也需要將一種熒光染料注入患者體內(nèi)，不僅需要更多的時(shí)間，還會(huì)限制它們對(duì)某些患者的使用。
在過(guò)去的十年里，希爾曼團(tuán)隊(duì)一直在開(kāi)發(fā)用于神經(jīng)科學(xué)研究的新型顯微鏡，可以非常快速地捕獲活樣本的3D圖像，如微小的蠕蟲(chóng)、魚(yú)、和果蠅來(lái)觀察它們的大腦和身體中的神經(jīng)元在移動(dòng)時(shí)是如何發(fā)射的。研究團(tuán)隊(duì)不斷地測(cè)試他們的技術(shù)，即稱(chēng)為SCAPE(用于掃描共聚焦平面激發(fā)顯微鏡)是否可以在身體其他部位的組織中看到任何有用的東西。
該團(tuán)隊(duì)通過(guò)觀察小鼠腎臟對(duì)他們的顯微鏡進(jìn)行了測(cè)試，他們觀察到的結(jié)構(gòu)很像標(biāo)準(zhǔn)組織學(xué)所得到的結(jié)構(gòu)。最重要的是，過(guò)程中并沒(méi)有添加任何染料。研究人員看到的一切都是組織中的自然熒光，而這些熒光通常太弱而無(wú)法看到。即使研究人員以足夠快的速度進(jìn)行整體3D成像，實(shí)時(shí)漫游，掃描組織的不同區(qū)域，MediSCAPE也能非常高效地顯示出這些微弱的信號(hào)。研究人員甚至可將獲得的體積拼接在一起，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為組織的大型3D展示，這樣病理學(xué)家就可像一整盒組織學(xué)幻燈片一樣使用它。而目前，該團(tuán)隊(duì)的最后一個(gè)關(guān)鍵步驟就是將希爾曼實(shí)驗(yàn)室中標(biāo)準(zhǔn)SCAPE顯微鏡的大尺寸縮小為適合手術(shù)室并可供外科醫(yī)生在人體中使用的系統(tǒng)。
MediSCAPE這種能夠捕捉組織結(jié)構(gòu)圖像的高速3D顯微鏡，可以引導(dǎo)外科醫(yī)生導(dǎo)航腫瘤及其邊界，而不需要切除組織，等待病理學(xué)結(jié)果。它將手術(shù)視野放大并且立體化，讓手術(shù)視野變得更清晰，也讓微創(chuàng)手術(shù)變得更安全、更精準(zhǔn)。這種顯微鏡若是能被廣泛使用在臨床，無(wú)疑是為精準(zhǔn)、安全的手術(shù)增加一組可靠、堅(jiān)固的地基，以助于開(kāi)展各類(lèi)更加精細(xì)復(fù)雜的手術(shù)。
該論文“High-speed light-sheet microscopy for the in-situ acquisition of volumetric histological images of living tissue”目前已發(fā)表在《Nature Biomedical Engineering》上。
(資料來(lái)源：科技日?qǐng)?bào))
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