激光顯微活檢是一種提取組織樣本的微創(chuàng)方法

活檢是包括癌癥在內(nèi)的多種疾病最廣泛使用的診斷程序之一。今天，黃金標準是機械提取組織切片，將其切成薄片，然后用蘇木精和伊紅 (H&E) 染色，使細胞核和細胞質(zhì)更容易在顯微鏡下看到。雖然這種方法在臨床實踐中得到了很好的確立，但它有幾個缺點，需要開發(fā)替代程序。

在最近發(fā)表在《生物醫(yī)學光學雜志》上的一項研究中，由德克薩斯大學奧斯汀分校的 James W. Tunnell 和加州大學歐文分校的 Thomas E. Milner 領(lǐng)導的研究小組開發(fā)了一種革命性的基于激光的方法來進行微活檢。他們的方法包括使用集中的激光束從受照射的組織中噴射出少量細胞，將它們收集到載玻片上，并使用稱為虛擬 H&E 的染色程序。

“傳統(tǒng)的病理學工作流程存在局限性，包括活檢侵入性和復雜且耗時的組織處理;我們基于激光顯微活檢和虛擬 H&E 成像的方案有望成為一種快速、微創(chuàng)的活檢和診斷工具，”Jason B.德克薩斯大學奧斯汀分校的 King，該研究的第一作者。

這種新型顯微活檢技術(shù)的主要作用機制是激光消融。這是一種現(xiàn)象，在這種現(xiàn)象中，激光脈沖的聚焦能量被目標吸收到整個小的表面體積，導致物質(zhì)迅速升溫并被噴射出去。盡管激光燒蝕在機械加工和材料制造中的應(yīng)用更為廣泛，但研究人員試圖以與組織提取和分析兼容的方式使用這一原理。

為實現(xiàn)這一目標，該團隊必須克服幾個障礙。首先，他們必須設(shè)計光學裝置并優(yōu)化激光束的能量和輪廓。僅使用市售設(shè)備和 FDA 批準的 Ho:YAG 激光器，研究人員構(gòu)建了一個臺式激光顯微活檢系統(tǒng)，可以方便地在臨床環(huán)境中使用。

在從理論上和通過實驗仔細分析光束輪廓的特征后，他們對整個激光顯微活檢過程進行了全面的計算模擬。這為了解激光束如何與組織相互作用提供了寶貴的見解，并允許他們在進行實際實驗之前選擇最佳參數(shù)。

一旦準備好并配置好原型，研究人員就使用該系統(tǒng)從豬的皮膚和腎臟中提取極少量的組織(低于微升范圍)。他們對這些組織樣本進行虛擬 H&E染色，并用共聚焦顯微鏡對其進行分析。

擬議方案的一個重要方面是，研究人員用低溫噴霧噴灑目標組織區(qū)域和載玻片，以限制消融過程造成的熱損傷程度。事實證明，這對于獲得優(yōu)質(zhì)樣品至關(guān)重要。

實驗的總體結(jié)果非常有希望，因為大部分樣本組織沒有受到熱損傷。提取的體積足夠低以實現(xiàn)微創(chuàng)，但足以進行虛擬 H&E 分析，以及其他分析技術(shù)，如傳統(tǒng) H&E 和蛋白質(zhì)或基因測試方法。這意味著患者可以接受數(shù)十次激光顯微活檢，而不會造成與標準活檢幾乎一樣多的傷害。

另一個顯著優(yōu)勢是整個組織提取和虛擬 H&E 分析協(xié)議可以在幾分鐘內(nèi)完成，而傳統(tǒng)組織處理的標準活檢需要半小時甚至幾天。最重要的是，不需要訓練有素的技術(shù)人員，也不需要共聚焦顯微鏡以外的昂貴顯微鏡設(shè)備。

這些特性使擬議的激光顯微活檢系統(tǒng)成為一種有吸引力的首次通過篩選工具，以確定是否需要進行全面活檢。研究小組還認為，這種方法可以在手術(shù)過程中用于從脆弱的結(jié)構(gòu)和器官中提取組織樣本，同時盡可能多地保留健康組織。這可以通過進一步改進系統(tǒng)的光學器件和尺寸來實現(xiàn)。

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