由光学学会制作
研究人员已经开发出一种产生高分辨率虚拟组织学图像的方法，该方法无需耗时的染色程序就能实现组织的详细可视化
图中所示为剖切乳房肿瘤切除术样本的虚拟组织学图像
比例尺:50微米
荣誉:纳撒尼尔·J
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艾伯塔大学海文分校 研究人员已经开发出一种产生高分辨率虚拟显微图像的方法，这种方法无需耗时的染色程序就能实现组织的详细可视化
这种方法是朝着在手术过程中进行组织病理学分析的能力迈出的重要一步，而不是等待数天才能得到结果
研究小组负责人罗杰·J说:“在传统的组织学中，细胞核和细胞质是通过应用苏木精和伊红(通常称为H&E)来区分的。”
来自加拿大阿尔伯塔大学的Zemp
“我们的虚拟组织学方法产生高分辨率细胞核和细胞质成像，其彩色化与传统的H&E染色方法非常匹配
" 在Optica出版集团期刊《光学快报》上，研究人员报道了第一个无标签的虚拟H&E组织学成像，其分辨率、速度和真实性是在手术过程中进行诊断所必需的
组织病理学分析通常用于确定肿瘤是否已被完全手术切除
如果结果显示癌细胞仍然存在，患者必须进行另一次手术来移除这些细胞
Zemp说:“我们设想虚拟组织病理学可以在术中应用于新切除的肿瘤组织，为外科医生提供直接反馈。”
“这有可能减少重复手术的需求，改善单个患者的预后，降低医疗成本
" 创造对比 这种新的成像方法建立在研究小组之前的工作基础上，他们利用紫外线成功地从组织样本中提取了细胞核信息
然而，用虚拟版本取代传统的组织学需要一种同时观察细胞核和细胞质的方法
为了实现这一目标，研究人员将脉冲紫外光和非脉冲近红外光结合起来
这种组合提供了包含细胞质和细胞核细节的图像，使得在不需要任何染色的情况下产生高分辨率的虚拟组织学图像成为可能
该论文的第一作者纳撒尼尔·哈文说:“近红外反射率揭示了细胞细胞质背景的信息。”
“当脉冲紫外光耦合到系统中时，它被细胞核吸收，导致近红外反射率急剧变化，并允许从细胞质背景中提取细胞核细节
还可以操纵紫外线光束来提供反射率信息，该信息可以用来以比仅用近红外光束更高的分辨率生成细胞质细节
" 然而，使用纳秒脉冲紫外光来测量样品上单点的反射率对于当今的图像采集系统来说并不容易
为了克服这个问题，研究人员使用了定制的峰值检测器电路，该电路保存反射率测量值的峰值，以便对其进行充分采样
研究人员还开发了一种彩色地图匹配算法，将逼真的颜色应用于虚拟图像，使外科医生能够直观地实时解读图像
乳腺癌成像 与研究人员之前的成果相比，新方法将细胞质图像的分辨率提高了5倍，这使得细胞核和细胞质在虚拟组织学图像中具有统一的分辨率
为了证明他们的技术，他们将人类乳房肿瘤切除术样本的虚拟组织学图像与传统组织学进行了比较
结果表明，未染色组织的虚拟电镜图像与真实的电镜切片非常相似
他们还通过让病理学家在虚拟图像中记录感兴趣的诊断特征来评估虚拟方法的初步诊断效用
合著者马修·马爹利说:“我们从病理学家那里得到的反馈是积极的。”
“如果未来的验证研究成功，我们认为这种方法有朝一日可能会在时间敏感的应用中取代传统的组织病理学，例如护理点活检分析和癌症手术
" 研究人员现在正致力于进行一项单盲研究，将基于虚拟组织学方法的诊断与使用传统组织学方法的诊断进行统计比较
他们还希望利用人工智能技术来快速解释和标记检查区域，这将大大加快组织检查的速度
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