伊利诺伊大学香槟校区——伊利诺斯大学开发的一种组织成像技术，可能使漫长、焦急等待活检结果的情景就要成为过去。
该研究小组在大鼠乳腺癌细胞和组织上展示的新的显微技术，称为非线性干涉振动成像（NIVI）。它能在五分钟内产生易于阅读的彩色编码的组织图像，勾勒清晰的肿瘤边界，并且其可信度大于99%。
在从事电气和计算机工程，生物工程和医学专业的教授兼医生的StephenA.Boppart带的领下，伊利诺伊州的研究人员将在12月1日发行的癌症研究杂志封面上公布他们的发现。
除了花费一天或者更多的时间等待结果，目前的诊断方法是主观的，是基于细胞的形状和结构的形象化的解释。一个取自病人可疑组织的小标本，加入一种着色剂以使细胞的某些功能更易于观察。一个病理医生在显微镜下看标本细胞是否异常，往往咨询其他病理医生以确认诊断。
“诊断是在很主观的理解基础上作出的——细胞如何布局，结构、形态如何”兼属于该大学贝克曼尖端科学技术研究所的Boppart说。“这就是我们所谓的诊断的金标准。我们想使医疗诊断进程更加量化，更迅速”
NIVI评估和结构成像是基于分子组成，而不是着重细胞和组织结构。正常细胞具有高的血脂浓度，但癌变细胞产生更多的蛋白质。通过识别细胞异常高的蛋白浓度，研究人员能够准确区分肿瘤与健康组织，而无需等待染色剂的进入。
每个分子型在他们的键合中都有一个独特的能量振动状态。当该振动的共振被增强时，它可以产生一个能够用来识别具有高浓度分子的细胞信号。NIVI在一个组织标本中使用两束光来激发分子。
“这个比喻就像推一个秋千上的人，如果你在一个对的时间点上推，这个荡秋千的人就会越来越高，如果你不是在正确的秋千点上推，这个人就会停下来”，Boppart说。“如果我们使用正确的光学频率来激发这些振动状态，我们就能够强化共振和信号”。
NIVI的两束光的其中之一作为参照，因此，结合该光束和激发标本产生的信号，取消了背景噪声并分离了分子信号。由此得到的频谱进行统计分析可以在每一个组织点产生一个颜色编码图像：正常细胞显蓝色，癌细胞为红色。
NIVI技术的另一个优点是更精确的描绘肿瘤边界，特别是对许多病理医生来说的灰色地带。视觉诊断不确定性的边缘可以是一个大面积的组织让病理医生很难判断哪里是肿瘤结束和正常组织开始的地方。
“有时候视觉上很难说一个细胞是正常或不正常，”Boppart说。“但在分子中，有相当清楚的标志。”
研究人员正在努力改善和扩大其技术的应用范围。通过调节激光束的频率，他们可以测试其他类型的分子。他们正在努力，使其更快，实时成像，探索新的激光源，使NIVI更为简便甚至携带。他们还正在开发新的光传输系统，如导管，探针或针头，可测试组织，而无需移取样品。
“当我们得到更好的光谱分辨率和更广的光谱范围时，在不同分子的识别上我们就可以有更多的灵活性，”Boppart说。“一旦你达到这一点，我们认为它将会有许多不同的应用，对于癌症诊断，光学活检或者其他类型的诊断。
美国国家卫生研究院的国家癌症研究所资助的这项研究。其他合作作者是贝克曼研究所的研究人员PraveenChowdary,ZhiJiang,EricChaney,WladimirBenalcazarandDanielMarks，以及化学和生理教授MartinGruebele。
|
