科技日報記者 張夢然
美國哥倫比亞大學工程團隊開發了一種技術，可實現活體內的實時成像并取代傳統的活檢。在28日的《自然·生物醫學工程》上發表的一篇論文中，研究人員描述了一種高速3D顯微鏡MediSCAPE，其能捕獲組織結構的圖像，以指導外科醫生定位腫瘤及其邊界，而無需活體取樣分析病理結果。
高速3D顯微鏡可實時觀察活組織細胞細節。截圖來源：《自然·生物醫學工程》相關論文
哥倫比亞大學生物醫學工程和放射學教授、該研究的資深作者伊麗莎白·希爾曼稱，活檢需要從體內切取小塊組織，然后用簡單的顯微鏡觀察，因此可能需要幾天時間才能得到診斷結果。
希爾曼團隊希望能直接捕獲組織圖像而不用切取樣本。“這種技術可以讓醫生實時反饋他們正在查看的組織類型，無需長時間等待。”她解釋道，這將讓醫生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。此外，對于珍貴的組織，如大腦、脊髓、神經、眼睛和面部等，切取組織還可能錯過重要的疾病區域。
希爾曼一直在開發用于神經科學研究的新型顯微鏡，這些顯微鏡可非常快速地捕捉活體樣本的3D圖像。此次，該團隊通過觀察小鼠腎臟對他們的顯微鏡進行了測試。他們觀察到的結構很像標準組織學所得到的結構。最重要的是，過程中并沒有添加任何染料。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法看到。
即使研究人員以足夠快的速度進行整體3D成像，實時漫游，掃描組織的不同區域，MediSCAPE也能非常高效地顯示出這些微弱的信號。研究人員甚至可將獲得的體積拼接在一起，并將數據轉化為組織的大型3D展示，這樣病理學家就可像一整盒組織學幻燈片一樣使用它。
該團隊展示了MediSCAPE在廣泛應用中的強大功能，從分析小鼠胰腺癌到對人體移植器官（如腎臟）的非破壞性快速評估。
研究人員認為，通過對體內的活組織進行成像，可獲得比無生命的活檢樣本更多的信息。他們發現，實際上可看到通過組織的血流，并看到缺血和再灌注的細胞水平效應（切斷腎臟的血液供應，然后讓它回流）。
該團隊的最后一個關鍵步驟是將希爾曼實驗室中標準SCAPE顯微鏡的大尺寸縮小為適合手術室并可供外科醫生在人體中使用的系統。
總編輯圈點：
活檢，是臨床上進行病理檢查的主流手段。醫生必須要從待探查的組織中取出一塊，切片、染色、觀察、分析，確定它到底是什么。這需要等待時間，也需進行有創操作。本文中的高速3D顯微鏡MediSCAPE可以捕獲組織結構的圖像，在小鼠實驗中，它表現良好，研究人員能夠看到新鮮的小鼠腎臟。而且，由于是對體內活組織進行成像，它還能展現活檢所不能提供的信息——血流。如果這種顯微鏡能從實驗室走向臨床，或將為病理診斷帶來革命性的變化。
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