香檳-伊利諾伊大學(xué)厄本那-香檳分校的研究人員將紅外功能與高分辨率光學(xué)顯微鏡和機(jī)器學(xué)習(xí)結(jié)合使用，將癌癥診斷技術(shù)帶入了數(shù)字時(shí)代。

乳房組織活檢的這種并排比較證明了某些紅外光學(xué)混合顯微鏡的功能。

左側(cè)，用傳統(tǒng)方法染色的組織樣本；

中間，由紅外光學(xué)混合成像創(chuàng)建的計(jì)算出的污點(diǎn)；

右側(cè)，用紅外線數(shù)據(jù)識(shí)別的組織類(lèi)型。

此圖像中的粉紅色表示惡性腫瘤。 由伊利諾伊大學(xué)的Rohit Bhargava提供。

研究人員通過(guò)在光學(xué)相機(jī)中添加紅外激光和稱(chēng)為干涉物鏡的專(zhuān)用顯微鏡鏡頭來(lái)開(kāi)發(fā)顯微鏡。紅外光學(xué)混合器可通過(guò)光學(xué)顯微鏡（在臨床和實(shí)驗(yàn)室中最常見(jiàn)的顯微鏡）來(lái)測(cè)量紅外數(shù)據(jù)和高分辨率光學(xué)圖像。“我們使用現(xiàn)成的組件制造了混合顯微鏡。這很重要，因?yàn)樗蛊渌丝梢暂p松地建立自己的顯微鏡或升級(jí)現(xiàn)有的顯微鏡。”Bhargava研究小組的博士后研究員，該研究論文的第一作者M(jìn)artin Schnell說(shuō)。

使用混合顯微鏡，研究人員能夠創(chuàng)建與傳統(tǒng)病理技術(shù)密切相關(guān)的數(shù)字活檢，并且其性能優(yōu)于最新的紅外顯微鏡。結(jié)合使用這些技術(shù)，用戶可以利用光學(xué)顯微鏡的高分辨率、大視野和可及性，紅外數(shù)據(jù)可以進(jìn)行計(jì)算分析，而無(wú)需使用會(huì)損壞組織的染料或染色劑。該軟件能夠重新創(chuàng)建不同的污點(diǎn)，甚至使它們重疊，以創(chuàng)建更完整組織成分的全數(shù)字圖像。傳統(tǒng)的組織病理學(xué)涉及添加染料或染色劑，以便病理學(xué)家可以在顯微鏡下辨別細(xì)胞的形狀和模式。但是，很難將腫瘤與健康組織區(qū)分開(kāi)來(lái)或查明腫瘤的邊界，而且在許多情況下，診斷可能是主觀的。

“一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，我們一直依靠在人體組織活檢中添加染料來(lái)診斷腫瘤。但是，這種染料誘導(dǎo)的形狀和顏色所提供的有關(guān)導(dǎo)致癌癥潛在分子變化的信息非常有限?！毖芯啃〗M負(fù)責(zé)人，生物工程學(xué)教授，伊利諾伊州癌癥中心主任Rohit Bhargava說(shuō)。與最新的紅外顯微鏡相比，紅外光學(xué)混合器能夠?qū)崿F(xiàn)10倍的覆蓋范圍，更高的一致性和4倍的高分辨率，同時(shí)可以對(duì)大型樣品進(jìn)行紅外成像，并且所需時(shí)間更少，細(xì)節(jié)更多。Schnell說(shuō)：“紅外光學(xué)混合顯微鏡在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中與常規(guī)顯微鏡廣泛兼容?！?“我們將光學(xué)顯微鏡的易用性和通用性與廣泛的紅外分子對(duì)比和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)相結(jié)合。通過(guò)這樣做，我們希望改變我們?nèi)粘Ｌ幚?、成像和理解微觀組織結(jié)構(gòu)的方式?！?/span>

研究人員計(jì)劃繼續(xù)完善用于分析混合圖像的計(jì)算工具。他們正在努力優(yōu)化可測(cè)量多個(gè)紅外波長(zhǎng)的機(jī)器學(xué)習(xí)程序，創(chuàng)建可輕松區(qū)分多種細(xì)胞類(lèi)型的圖像，并將該數(shù)據(jù)與詳細(xì)的光學(xué)圖像整合在一起，以精確地繪制樣本中的腫瘤。他們還計(jì)劃探索混合顯微鏡成像的進(jìn)一步應(yīng)用，例如法醫(yī)、聚合物科學(xué)和其他生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。

新聞鏈接：http://www.opticsjournal.cn/Post/Details/PT200214000096Xt1w3 （中國(guó)光學(xué)期刊網(wǎng)）

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