“显微镜”实时观察活组织细胞！高速3D显微镜让诊断不再需要活检

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传统活检样本的处理方式在100年来没有改变，活检后需要几天才能听到关于诊断结果的消息。而近日，美国哥伦比亚大学工程团队开发了一种技术，可实现活体内的实时成像并取代传统的活检。这种能够捕捉组织结构图像的高速3D显微镜MediSCAPE，帮助使得活体内的实时成像取代传统的活检和组织学。

3D成像最主要的特点就是立体逼真、临场感强、具有强烈的视觉冲击，这些特点使得3D技术得到更普及的发展的必要条件。对于许多医疗程序来说，特别是癌症手术和筛选，医生通常会取活检，以便能够用显微镜仔细观察它们。但这种方法通常都需要几天才能得到诊断的结果。

希尔曼团队提出了一个大胆的设想，即组织仍然在体内时就直接捕捉到它的图像，让医生能够实时反馈他们正在查看的组织类型而无需长时间等待。这种设想为医生能够最好地切除肿瘤并确保没有留下任何东西做出来了明智的决定，并且能够更加精确的切除珍贵组织的疾病趋于，像是大脑、脊髓、神经、眼睛和面部等。

尽管目前有部分用于手术引导的显微镜已经能够做到实时反馈，但这些显微镜只能给予医生一个小的、单一的2D平面的图像，对于一些更大的组织区域和解释结果进行快速检查却变得困难。而且这些显微镜一般也需要将一种荧光染料注入患者体内，不仅需要更多的时间，还会限制它们对某些患者的使用。

在过去的十年里，希尔曼团队一直在开发用于神经科学研究的新型显微镜，可以非常快速地捕获活样本的3D图像，如微小的蠕虫、鱼、和果蝇来观察它们的大脑和身体中的神经元在移动时是如何发射的。研究团队不断地测试他们的技术，即称为SCAPE(用于扫描共聚焦平面激发显微镜)是否可以在身体其他部位的组织中看到任何有用的东西。

该团队通过观察小鼠肾脏对他们的显微镜进行了测试，他们观察到的结构很像标准组织学所得到的结构。最重要的是，过程中并没有添加任何染料。研究人员看到的一切都是组织中的自然荧光，而这些荧光通常太弱而无法看到。即使研究人员以足够快的速度进行整体3D成像，实时漫游，扫描组织的不同区域，MediSCAPE也能非常高效地显示出这些微弱的信号。研究人员甚至可将获得的体积拼接在一起，并将数据转化为组织的大型3D展示，这样病理学家就可像一整盒组织学幻灯片一样使用它。而目前，该团队的最后一个关键步骤就是将希尔曼实验室中标准SCAPE显微镜的大尺寸缩小为适合手术室并可供外科医生在人体中使用的系统。

MediSCAPE这种能够捕捉组织结构图像的高速3D显微镜，可以引导外科医生导航肿瘤及其边界，而不需要切除组织，等待病理学结果。它将手术视野放大并且立体化，让手术视野变得更清晰，也让微创手术变得更安全、更精准。这种显微镜若是能被广泛使用在临床，无疑是为精准、安全的手术增加一组可靠、坚固的地基，以助于开展各类更加精细复杂的手术。

该论文“High-speed light-sheet microscopy for the in-situ acquisition of volumetric histological images of living tissue”目前已发表在《Nature Biomedical Engineering》上。

(资料来源：科技日报)

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