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近百年来,癌症病理学诊断一直都是对从医院的患者获得的组织活检进行一系列标准化但较为繁琐的处理步骤。很多诊断都是病理学家通过标准显微镜 (2D) 对样本进行观察和评估直接得到的结果。
2014年,华盛顿大学的人类光子学实验室证明了病理学实验室的基本操作可在整个未切片的组织活检上使用微流体技术,在一个 信用卡大小的设备 中进行复制。该设备有精简整个病理学实验室的基础设施并节省组织活检 3D 光学成像设备占地面积的可能性 1-3 。组织活检成像 (3D) 使用患者未经切片的完整样本,提供了基本的光学(诊断)数据,亦可在传统病理学诊断工作流程中进行初步的活检组织分类和评估。
使用一根临床活检针获得胰腺核心活检组织,使用我们的 3D 显微镜在白光下得到 (a) 的 3D 图像 4 。随后对所采集的光学数据进行处理,生成一个基础的 3D 重建图像 (b),对分离的活检组织段 (c) 进行旋转、放大和倒置(彩色),以辅助病理学家评估活检组织。基础重建软件包的局限包括数据大小和渲染度。例如,重建图像 (b) 的数据大小不仅相对于 (a) 原始数据集大幅减小,而且还只能以低分辨率呈现活检组织的表面 (d)。 Amira 软件能实现以全分辨率将我们获得的原始光学数据集 (e) 全部加载到软件包,为初步组织询问研究提供了更便捷的对象操作。此外,该软件还能对整块活检组织进行渲染 (f),并使我们的团队将重建的数据用于涉及整个组织染色的特定检查。
华盛顿大学(西雅图)的人类光子实验室 (HPL) 的目标是推进光学技术在癌症检测和治疗领域的前沿发展。
Amira 和 Avizo 是高性能 3D 软件,可对来自不同来源和模式的科学和工业数据进行可视化、分析和解读。
图像和文本由 HPL 提供
1.R Das, CW Burfeind, GM Kramer, EJ Seibel.试管内的病理学:第一步。在微流控设备中固定、染色和运输胰腺核心活检组织以进行 3D 成像.微流控技术、生物机电系统和医疗微系统 XII, SPIE 论文集,8976:89760R (2014).
2.R Das, A Agrawal, MP Upton, EJ Seibel.光学清除组织作为核心活检的 3D 成像诊断胰腺癌的初始步骤.与组织和细胞 XXV 的光学互动和太赫兹的生物医学应用, SPIE 论文集,8941:89410N (2014).
3.R Das, TM Nguyen, SD Lim, M O'Donnell, RK Wang, EJ Seibel.混合弹性成像-微流控设备的可行性,为病理学家快速处理和评估胰腺癌活检结果.IEEE-EMBS Health Innov Point Care 271-275 (2014).
4.R Das, RG Murphy, EJ Seibel.超越孤立的细胞:用于胰腺癌诊断的大型组织的微流控运输.Proc SPIE Int Soc Opt Eng 9320:93200N (2015).