高速三维显微镜可以实时观察活组织细胞

哥伦比亚大学的工程团队开发了一种技术，可以实现体内实时成像，取代传统的活检。在《自然生物医学工程》年8月28日发表的一篇论文中，研究人员描述了一种高速3D显微镜MediSCAPE，它可以捕捉组织结构的图像，以指导外科医生定位肿瘤及其边界，而无需活体样本来分析病理结果。

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(Michael Mann)表示，活检需要从身体上切下一小块组织，然后用简单的显微镜进行观察，因此可能需要几天时间才能得到诊断结果。

希尔曼的团队希望在不切割样本的情况下直接捕捉组织图像。“这项技术允许医生在不等待很长时间的情况下，就他们正在观察的组织类型给出实时反馈。”她解释说，这将使医生就如何最好地切除肿瘤做出明智的决定，并确保不会留下任何东西。此外，对于宝贵的组织，如大脑、脊髓、神经、眼睛和面部，切除组织也可能会错过重要的疾病区域。

希尔曼一直在为神经科学研究开发新的显微镜。这些显微镜可以非常快速地捕捉活体样本的3D图像。这一次，研究小组通过观察老鼠的肾脏来测试他们的显微镜。他们观察到的结构与标准组织学获得的结构非常相似。最重要的是，这个过程中没有添加任何染料。研究人员看到的一切都是组织中的自然荧光，通常太弱而看不到。

MediSCAPE可以非常有效地显示这些微弱的信号，即使研究人员能够进行完整的3D成像，实时漫游并以足够快的速度扫描组织的不同区域。研究人员甚至可以将获得的体积拼接在一起，并将数据转化为组织的大型3D显示，以便病理学家可以像使用一整箱组织切片一样使用它。

该团队展示了MediSCAPE在广泛应用中的强大功能，从小鼠胰腺癌的分析到人类移植器官(如肾脏)的非破坏性快速评估。

研究人员认为，通过对体内有生命的组织进行成像，可以获得比无生命的活检样本更多的信息。他们发现，通过组织的血液流动实际上是可以看到的，缺血和再灌注(切断肾脏的血液供应，然后让它返回)的细胞水平效应也是可以看到的。

该团队的最后一个关键步骤是将希尔曼实验室中的标准SCAPE显微镜的尺寸缩小到一个适合手术室和外科医生在人体中使用的系统。

活检是临床病理检查的主流手段。医生必须从要探查的组织上取一块，切片，染色，观察和分析以确定它是什么。这需要等待时间和侵入性操作。本文中的高速三维显微镜MediSCAPE可以捕捉组织结构的图像。在小鼠实验中，它表现良好，研究人员可以看到新鲜的小鼠肾脏。而且因为是对活体组织成像，还能显示活检无法提供的信息——血流。如果这种显微镜能够从实验室走向临床，将给病理诊断带来革命性的变化。