哥倫比亞工程團隊開發(fā)了一種技術(shù)，可以用活體內(nèi)的實時成像代替?zhèn)鹘y(tǒng)的活檢和組織學。今天在Nature Biomedical Engineering上發(fā)表的一篇新論文中描述了MediSCAPE 是一種高速 3D 顯微鏡，能夠捕獲組織結(jié)構(gòu)的圖像，可以指導外科醫(yī)生導航腫瘤及其邊界，而無需移除組織并等待病理結(jié)果。
對于許多醫(yī)療程序，特別是癌癥手術(shù)和篩查，醫(yī)生通常會進行活檢，切出小塊組織，以便能夠用顯微鏡仔細觀察它們。“活檢樣本的處理方式在 100 年內(nèi)沒有改變，它們被切割、固定、嵌入、切片、染色、放置在載玻片上，并由病理學家使用簡單的顯微鏡觀察。這就是為什么活檢后可能需要幾天時間才能聽到有關(guān)您的診斷的消息，”哥倫比亞大學生物醫(yī)學工程和放射學教授，該研究的高級作者伊麗莎白希爾曼說。
Hillman 的團隊夢想著一個大膽的替代方案，他們想知道他們是否可以在組織仍在體內(nèi)時捕獲組織的圖像。“這種技術(shù)可以讓醫(yī)生實時反饋他們正在查看的組織類型，而無需長時間等待，”她解釋道。“這個即時答案將讓他們就如何最好地切除腫瘤并確保沒有留下任何東西做出明智的決定。”
這種方法的另一個主要好處是，為了弄清楚它是什么，切除組織是一個艱難的決定，尤其是對于珍貴的組織，如大腦、脊髓、神經(jīng)、眼睛和面部區(qū)域。這意味著醫(yī)生可能會錯過重要的疾病領(lǐng)域。“因為我們可以對活體組織進行成像，而無需將其切除，我們希望 MediSCAPE 將使這些決定成為過去，”希爾曼說。
盡管已經(jīng)有一些用于手術(shù)指導的顯微鏡，但它們只能為醫(yī)生提供一個小的、單一的 2D 平面的圖像，因此難以快速調(diào)查更大的組織區(qū)域并解釋結(jié)果。這些顯微鏡通常還需要將熒光染料注入患者體內(nèi)，這需要時間并且會限制它們對某些患者的使用。
在過去的十年里，同時也是哥倫比亞大學 Zuckerman Mind Brain Behavior Institute 的 Herbert 和 Florence Irving 教授的希爾曼一直在開發(fā)用于神經(jīng)科學研究的新型顯微鏡，可以非?？焖俚夭蹲交铙w樣本的 3D 圖像，例如微小的蠕蟲、魚和蒼蠅觀察它們的大腦和身體中的神經(jīng)元在它們移動時是如何放電的。該團隊決定測試他們的技術(shù)，稱為 SCAPE(用于掃描共焦對齊平面激發(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。
“我們首先看到的組織之一是新鮮的小鼠腎臟，我們驚訝地看到華麗的結(jié)構(gòu)看起來很像你在標準組織學中看到的，”最近的博士 Kripa Patel 說。畢業(yè)于希爾曼實驗室，是該研究的主要作者。“最重要的是，我們沒有給老鼠添加任何染料——我們看到的一切都是組織中的自然熒光，通常太弱而無法看到。我們的顯微鏡非常高效，即使我們當時也能很好地看到這些微弱的信號。還能以足夠快的速度對整個 3D 體積進行成像，以便實時漫游，掃描組織的不同區(qū)域，就像我們拿著手電筒一樣。”
當她“四處走動”時，Patel 甚至可以將獲得的體積拼接在一起，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為組織的大型 3D 表示，病理學家可以檢查它，就好像它是一整盒組織學幻燈片一樣。
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