混合显微镜可以把数字切片诊所

通过添加红外无处不在的能力,标准的光学显微镜,厄巴纳伊利诺斯州大学的研究人员希望癌症诊断进入数字时代。

红外测量搭配高分辨率光学图像和机器学习算法,研究人员创建数字切片,与传统的病理学技术密切相关,也比最先进的红外显微镜。

教授,Rohit Bhargava由生物工程和伊利诺斯州癌症中心主任,该组织发表的结果美国国家科学院院刊》上。

“这样做的优点就是不需要任何污渍,组织细胞和化学可以测量。测量肿瘤细胞的化学及其微环境可能导致更好的癌症诊断和疾病的更好的理解,”Bhargava说。

组织病理学的黄金标准是添加染料或污渍,病理学家可以看到在显微镜下的细胞形状和模式。然而,很难区分癌症和健康组织或确定肿瘤的边界,在许多情况下诊断是主观的。

“一个多世纪以来,我们依靠增加染料对人体组织活检诊断肿瘤。然而,形状和颜色染料提供非常有限的信息引起的潜在的分子变化驱动癌症,”Bhargava说。

红外显微镜等技术可以测量组织的分子组成,提供定量措施能够区分细胞类型。不幸的是,红外显微镜是昂贵的和样品需要特殊准备和处理,使其适合绝大多数的临床和研究环境。

Bhargava集团开发了混合显微镜通过添加一个红外激光器和一个专业显微镜镜头,称为一个干扰目标,光学相机。红外光学混合措施红外数据和高分辨率光学图像与光学显微镜——无处不在的诊所和实验室。

“我们建立了混合显微镜从现成的组件。这是很重要的,因为它允许他人轻易建立自己的显微镜或升级现有的显微镜,”马丁迅速地说博士后Bhargava集团和该论文的第一作者。

结合两种技术利用两者的优势,研究人员说。它具有高分辨率、大视场的光学显微镜和可访问性。此外,红外数据进行分析计算,在不添加任何能破坏组织的染料或污迹。软件可以重新创建不同的污渍,甚至重叠他们创建一个更加完整,全数字的图片是什么组织。

研究人员证实他们的显微镜成像乳腺组织样本,健康和癌变,比较混合的结果显微镜的计算“染料”与传统的染色技术。数字切片与传统密切相关。

此外,研究人员发现,他们的红外光学混合比最先进的红外显微镜在几个方面:它有10倍的报道,更大的一致性和高四倍决议,允许更大样本的红外成像,在更短的时间内,以前所未有的细节。

“红外光学混合显微镜被广泛兼容传统显微镜在生物医学的应用程序中,“施耐尔说。“我们结合光学显微镜的易用性和普遍可用性的广泛的调色板红外分子对比和机器学习。通过这样做,我们希望改变我们经常处理,图像和理解微观组织结构。”

研究人员计划继续细化计算工具用于分析混合图像。他们正在努力优化机器学习程序,可以测量多种红外波段,创建容易区分多种细胞类型的图像,和集成,数据和详细的光学图像精确地图癌症样本中。他们还计划进一步探索应用混合显微镜成像,如取证、高分子科学和其他生物医学应用。

“这是非常有趣的这些额外的细节可以提供病理学诊断,“Bhargava说。“这可以帮助加快等待结果,减少试剂的成本和人民染色组织,并提供一个全数字解癌症病理学。”

参考:施耐尔,M。米塔尔,S。Falahkheirkhah, K。米塔尔,。叶,K。、学会主席。…Bhargava, r (2020)。全数字红外光学混合显微组织病理学。美国国家科学院院刊》上,201912400。https://doi.org/10.1073/pnas.1912400117

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