哥伦比亚工程团队开发了一种技术，可以用活体内的实时成像代替传统的活检和组织学。今天在Nature Biomedical Engineering上发表的一篇新论文中描述了MediSCAPE 是一种高速 3D 显微镜，能够捕获组织结构的图像，可以指导外科医生导航肿瘤及其边界，而无需移除组织并等待病理结果。
对于许多医疗程序，特别是癌症手术和筛查，医生通常会进行活检，切出小块组织，以便能够用显微镜仔细观察它们。“活检样本的处理方式在 100 年内没有改变，它们被切割、固定、嵌入、切片、染色、放置在载玻片上，并由病理学家使用简单的显微镜观察。这就是为什么活检后可能需要几天时间才能听到有关您的诊断的消息，”哥伦比亚大学生物医学工程和放射学教授，该研究的高级作者伊丽莎白希尔曼说。
Hillman 的团队梦想着一个大胆的替代方案，他们想知道他们是否可以在组织仍在体内时捕获组织的图像。“这种技术可以让医生实时反馈他们正在查看的组织类型，而无需长时间等待，”她解释道。“这个即时答案将让他们就如何最好地切除肿瘤并确保没有留下任何东西做出明智的决定。”
这种方法的另一个主要好处是，为了弄清楚它是什么，切除组织是一个艰难的决定，尤其是对于珍贵的组织，如大脑、脊髓、神经、眼睛和面部区域。这意味着医生可能会错过重要的疾病领域。“因为我们可以对活体组织进行成像，而无需将其切除，我们希望 MediSCAPE 将使这些决定成为过去，”希尔曼说。
尽管已经有一些用于手术指导的显微镜，但它们只能为医生提供一个小的、单一的 2D 平面的图像，因此难以快速调查更大的组织区域并解释结果。这些显微镜通常还需要将荧光染料注入患者体内，这需要时间并且会限制它们对某些患者的使用。
在过去的十年里，同时也是哥伦比亚大学 Zuckerman Mind Brain Behavior Institute 的 Herbert 和 Florence Irving 教授的希尔曼一直在开发用于神经科学研究的新型显微镜，可以非常快速地捕捉活体样本的 3D 图像，例如微小的蠕虫、鱼和苍蝇观察它们的大脑和身体中的神经元在它们移动时是如何放电的。该团队决定测试他们的技术，称为 SCAPE(用于扫描共焦对齐平面激发显微镜)是否可以在身体其他部位的组织中看到任何有用的东西。
“我们首先看到的组织之一是新鲜的小鼠肾脏，我们惊讶地看到华丽的结构看起来很像你在标准组织学中看到的，”最近的博士 Kripa Patel 说。毕业于希尔曼实验室，是该研究的主要作者。“最重要的是，我们没有给老鼠添加任何染料——我们看到的一切都是组织中的自然荧光，通常太弱而无法看到。我们的显微镜非常高效，即使我们当时也能很好地看到这些微弱的信号。还能以足够快的速度对整个 3D 体积进行成像，以便实时漫游，扫描组织的不同区域，就像我们拿着手电筒一样。”
当她“四处走动”时，Patel 甚至可以将获得的体积拼接在一起，并将数据转换为组织的大型 3D 表示，病理学家可以检查它，就好像它是一整盒组织学幻灯片一样。
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