Holografisk histopatologi muliggør hurtig, præcis diagnostik

Histologi er studiet af biologiske væv på et mikroskopisk niveau. Også kaldet mikroskopisk anatomi, histologi er meget brugt til at stille diagnose af kræft og andre sygdomme. For eksempel, vævsprøver opnået under operationen kan hjælpe med at bestemme, om yderligere kirurgisk handling er nødvendig, og yderligere operation kan undgås, hvis en diagnose hurtigt kan opnås under en operation.

Traditionelle metoder inden for histopatologi er generelt begrænset til tynde prøver og kræver kemisk behandling af vævet for at give tilstrækkelig høj kontrast til billeddannelse, hvilket bremser processen. Et nyligt fremskridt inden for histopatologi eliminerer behovet for kemisk farvning og muliggør billeddannelse i høj opløsning af tykt vævssnit. Som rapporteret i Avanceret fotonik , et internationalt forskerhold demonstrerede for nylig en 3D-mærkefri kvantitativ fasebilleddannelsesteknik, der bruger optisk diffraktionstomografi til at opnå volumetrisk billeddannelsesinformation. Automatisk syning forenkler billedoptagelse og analyse.

Optisk diffraktionstomografi

Optisk diffraktionstomografi er en mikroskopiteknik til at rekonstruere brydningsindekset for en vævsprøve fra dens spredte feltbilleder opnået med forskellige belysningsvinkler. Det muliggør etiketfri højkontrastvisualisering af transparente prøver. Det komplekse spredte felt, der transmitteres gennem prøven, hentes først ved hjælp af off-axis holografi, derefter kortlægges de spredte felter opnået med forskellige belysningsvinkler i Fourier-rummet, hvilket muliggør rekonstruktion af prøvens brydningsindeks.

En anerkendt begrænsning af optisk diffraktionstomografi skyldes den komplekse fordeling af brydningsindekser, hvilket resulterer i betydelig optisk aberration ved billeddannelsen af ​​tykt væv. For at overvinde denne begrænsning, holdet brugte digital refokusering og automatiseret syning, muliggør volumetrisk billeddannelse af 100 um-tykke væv over et lateralt synsfelt på 2 mm x 1,75 mm, mens en høj opløsning på 170 nm x 170 nm x 1400 nm opretholdes. De demonstrerede, at samtidig visualisering af subcellulære og mesoskopiske strukturer i forskellige væv er muliggjort af høj opløsning kombineret med et bredt synsfelt.

Hurtig, nøjagtig histopatologi

Forskerne demonstrerede kapaciteten af ​​deres nye metode ved at afbilde en række forskellige cancerpatologier:pancreas neuroendokrin tumor, intraepitelial neoplasi, og intraduktal papillær neoplasma i galdegangen. De afbildede millimeterskala, ufarvet, 100 μm tykt væv ved en subcellulær 3D-opløsning, som muliggjorde visualisering af individuelle celler og multicellulære vævsarkitekturer, sammenlignelig med billeder opnået med traditionelt kemisk behandlet væv. Ifølge YongKuen Park, forsker ved Korea Advanced Institute of Science and Technology og seniorforfatter på undersøgelsen, "Billederne opnået med den foreslåede metode muliggjorde klar visualisering af forskellige morfologiske træk i de forskellige væv, hvilket muliggjorde genkendelse og diagnosticering af prækursorlæsioner og patologier."

Park bemærker, at der er behov for yderligere forskning, men resultaterne tyder på et stort potentiale for hurtige, nøjagtig histopatologi under operationen:"Mere forskning er nødvendig i prøveforberedelse, genopbygningshastighed, og afbødning af multipel spredning. Vi forventer, at optisk diffraktionstomografi vil give hurtigere og mere præcis diagnostik i histopatologiske og intraoperative patologiske konsultationer."